9.2. Размещение и расчет регуляторов расхода воздуха в горных выработках

При размещении отрицательных регуляторов расхода воз­духа (перемычек с окнами) в горных выработках следует учитывать устойчивость воздушных струй по направлению в диагоналях и экономичность регулирования, определяемую ве­личиной утечек воздуха.

В схемах проветривания с диагоналями не следует удалять регулятор от объекта проветривания. В случае возможности опрокидывания струй в диагоналях регулятор необходимо ус­танавливать как можно ближе к объекту проветривания до слияния струй.

В схемах проветривания с параллельным соединением вы­работок регуляторы необходимо устанавливать на максимально

возможном удалении от объектов проветривания, что позволяет уменьшить утечки воздуха и за счет этого повысить эконо­мичность регулирования.

Расчет отрицательных регуляторов (производится только на момент сдачи шахты в эксплуатацию) сводится к опреде­лению площадей вентиляционных окон. Исходными данными для расчета являются аэродинамические сопротивления ветвей и необходимое распределение воздуха по ним.

Порядок расчета:

1. Определяется депрессия каждой ветви h_i = R_iQ_i² , даПа.

2. Через каждый обособленно проветриваемым объект,ис-ключая тупиковые выработки, прокладываются направления таким образом, чтобы они имели общие начало (узел) и конец.

3. Определяется депрессия каждого направления h_n.нi = ∑h_i

4. Направление с максимальной депрессией h_n.ншах при­нимается за основное (не требующее регулирования).

5. Определяются депрессии, которые должны быть ком­пенсированы регуляторами, по остальным направлениям, как разность депрессии основного и данного направления, то есть

h_рі= h_n.н.max - h_n.нi (9.18)

6. Определяются депрессии регуляторов.

В связи с тем, что направления могут иметь общие ветви, где необходима установка регуляторов (окон), расчеты необ­ходимо вести последовательно, начиная с направления с ми­нимальным значением h г, т.е. с депрессии регулятора

h_р = h_{pi min}

При определении депрессии следующих регуляторов (окон) необходимо учитывать депрессию предыдущих регуляторов, если они установлены в ветвях данного направления. При правильном расположении регуляторов алгебраическая сумма депрессий в любом контуре будет равна нулю.

7. Определяется аэродинамическое сопротивление регуля­торов по формуле

R_p = h_р / Q²_i

8. Рассчитывается площадь вентиляционного окна по сле­дующим формулам:

• при отношении

S _ок /S < 0,5

S _ок = S / ( 0,65 + 2,63 S √ R_p ) (9-20)

• при отношении S _ок /S > 0,5

S _ок = S / ( 1 + 2,38 S √ R_p ) (9-21)

где S_ок — площадь вентиляционного окна, м²;

S — площадь поперечного сечения выработки в свету, м².

Отношение S _ок /S приближенно можно определить с учетом данных, приведенных в табл. 8.3.

10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГЛАВНЫХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК

10.1. Вентиляторы для одиночной работы

Исходными данными для выбора вентилятора и проекти­рования главной вентиляционной установки (ГВУ) являются требуемые аэродинамические рабочие режимы вентилятора, представляющие совокупность значений (Q_в, h_в) — подачи и статического давления вентилятора для различных периодов эксплуатации.

Продолжительность и количество периодов эксплуатации вентиляционной установки определяются изменением режима проветривания шахты по подаче и (или) давлению, обуслов­ленным развитием горных работ (в том числе и в период строительства шахты), технологией угледобычи и расчетным сроком службы установки.

При выборе вентилятора предпочтение отдают тому, ра­бочая область режимов которого включает все расчетные ре­жимы Q_bj , h_bj. Сводные графики рабочих областей вентиля­торов приведены на рис. 10.1 и 10.2.

Пример. Выбрать вентилятор для главной вентиляционной установки, расчетный срок службы которой 14 лет. Определены следующие аэродинамические режимы: с 1 до 3 лет эксплуа­тации Q_в1 = 50 м³/c, h_в1 =110 даПа; с 4 до 8 лет эксплуатации Q_в2 = 50 м³/с, h_в2 = 200 даПа; с 9 до 14 лет эксплуатации Q_в3 = 70 м³/с, h_в3 = 270 даПа.

Все три режима (точки 1, 2 и 3 на рис. 10.1) включает в себя рабочая область осевого вентилятора ВОД-21М при п = 750 об/мин. По регулировочным характеристикам (см. Руководящий технический материал по выбору вентиляторов главного проветривания РТМ 07.03. 003-87) уточняем пра­вильность выбора вентилятора и определяем углы установки лопаток рабочих колес. В первый период вентилятор будет работать с углом Θ_k1 = 17°, во второй — Θ_к2 = 21°, в третий —Θ _к3 = 35°. Потребляемая мощность в течение всего срока службы не более 300 кВт. Статический КПД установки обес­печивается в интервале значений 0,7-0.81.

Рис. 10.1. Сводный график рабочих областей венти­ляторов с постоянной частотой вращения

Если не удается подобрать рабочую область, в которую вписываются все расчетные режимы, то рассматривают воз­можность изменения частоты вращения заменой приводного электродвигателя и проведения мероприятий, расширяющих область рабочих режимов вентиляторов. Технология проведе­ния таких мероприятий приведена в РТМ 07.03.003-87 (Ру­ководящий технический материал по выбору вентиляторов главного проветривания) и РТМ 07.03.006-86 (Руководящий технический материал по технологии ввода осевых вентиля­торов главного проветривания в оптимальный режим работы на шахтную сеть).

Пример. Выбрать вентилятор для работы в следующих режимах: Q _в1 = 50 м³/с, h_в1 = 110 даПа (точка 1 на рис. 10.1); Q_в2 = 50 м^З/с, h_в2 = 200 даПа (точка 2); Q_вз = 50 м³/c, h_в3 = 450 ДаПа (точка 4). Ни одна из областей не включает в себя все три режима.

Чтобы исключить замену вентиляторов в течение срока службы установки, выбирают вентилятор ВОД-18, который во второй период будет работать с углом установки Θ_к2= 23° и

Рис. 10.2. Сводный график рабочих областей венти­ляторов, регулируемых по частоте вращения

КПД η_s2 = 0,74. В первый период η_s1 < 0,6. В этом случае применяют один из вариантов работы вентилятора с неполным комплектом лопаток колес. Вентилятор ВОД-18 с числом ло­паток первой ступени z_к1 = 6 с и второй z_к2= 6 в режиме 1 работает с η_s1 = 0,61 на углах Θ_к1 = 21^о (см. рис. П.3.1 РТМ

07.03.003-87). Для обеспечения режима третьего периода (точ­ка 4) устанавливают противосрывные устройства. Вентилятор ВОД-18 с противосрывным устройством работает в этом режиме при Θ_к3= 35° с η_s3= 0,75 (см. РТМ 07.03.003-87).

Пример. Выбрать вентилятор, обеспечивающий последо­вательно режимы Q_в1 = 50 м³/с, h_в1 =200 даПа (точка 2);

Q_в2 - 70 м³/с, h_в2 - 270 даПа (точка 3); Q_в3 - 70 м³/с, h_в2 = 500 даПа (точка 5). Ни одна из рабочих областей не включает в себя все три режима проветривания. Более того, режим третьего периода (точна 5) вообще не обеспечивается в пределах при­веденных рабочих областей. Выбираем вентилятор ВЦ-25 м, который в первый период эксплуатации будет работать с ча­стотой вращения п = 600 об/мин (Θ_на = 41°), затем во второй период после смены двигателя — с частотой п = 750 об/мин. Для обеспечения расчетного режима третьего периода рассмат­ривают техническую возможность проведения мероприятий по расширению рабочей области или уменьшают аэродинамиче­ское сопротивление вентиляционной сети.

Если расчетные параметры проветривания обеспечивают несколько различных вентиляторов, выбирают наиболее эко­номичный вариант установки.

Расчет экономических параметров осуществляют для вен­тиляционной установки, состоящей из рабочего и резервного вентиляторов, комплекта средств для реверсирования воздуш­ной струи и перехода с работающего вентилятора на резервный (КСРП), электропривода с пускорегулирующей аппаратурой, аппаратурой контроля, дистанционного и автоматизированного управления, зашиты и сигнализации, а такие зданий, фунда­ментов, каналов и сооружений, грузоподъемного и вентиля­ционного оборудования, высоковольтных ячеек, кабельной про­дукции и др. в соответствии с РТМ 07.03.003-87.

По результатам расчетов определяют вентиляторы, обес­печивающие последовательно все заданные режимы, вычисля­ют для отобранных вариантов экономические показатели на каждый период эксплуатации установки и выбирают венти­ляторы, обеспечивающие минимальные затраты на весь срок службы. Окончательный выбор типа вентилятора осуществля­ют с учетом технических и социальных факторов.

К техническим и социальным факторам, определяющим окончательный выбор типа установки, относятся размеры ус­тановки, условия привязки к стройплощадке, наличие комп­лектующего оборудования, возможность поставки оборудова­ния к началу монтажа, выполнение санитарных норм по шуму, а также типы вентиляторов других установок на шахте, тех­нический уровень и традиции эксплуатации на данном пред­приятии.

Требуемое снижение уровней звуковой мощности опреде­ляют по ОСТ 12.44.293-86 «Установки шахтные главного про­ветривания. Общие технические требования к монтажу и при­емке».