книги из ГПНТБ / Слепых, В. Ф. Прогнозный расчет вентиляционных систем рудников

Эквивалентное сопротивление треугольника аг между двумя его вершинами может быть определено как

Дебиты лучей и направление движения воздуха в них явля­ ются жестко заданными параметрами и направлением вет­ вей, подходящих к вершинам треугольника.

Таким образом, все искомые значения определяются че­ рез эквивалентные сопротивления сторон треугольника, рас­ считанные, как для простого параллельного соединения.

Если для собранной на моделирующем приборе схемы замерить сопротивления между вершинами, то получается величина а,-. В соответствии с этим методика преобразования на моделирующем приборе заключается в следующем.

Рассчитывается естественное распределение воздуха в преобразуемом участке сети при произвольных или задан­ ных дебитах. Поэтому в ходе решения задачи в замкнутых контурах сети невязки депрессии отсутствуют. По известным теперь параметрам вновь рассчитываются значения фиктив­ ных сопротивлений всех ветвей и вводятся в сеть, собранную на моделирующем приборе.

динамические сопротивления лучей звезды.

В качестве примера рассчитано одно треугольное соедине­ ние (рис. 30), образованное ветвями 1, 2 и 3 (табл. 16),

Как видно, использование моделирующего прибора на­ много сокращает объем вычислительных работ и упрощает

ѵ164

процесс преобразования, а получаемые величины имеют большую точность.

Использование указанной методики позволяет вводить в

схему ветви утечек. Сложность сети в этом случае возрастает ненамного, а ее расчет позволяет получить фактические зна­ чения потерь при данных параметрах сети, автоматически учесть их на главной вентиляторной установке и определять параметры изолирующих сопротивлений, обеспечивающих минимальные утечки.

Учет естественной тяги при расчете схем проветривания

Попытка найти аналитическое решение распределения воздуха в схемах проветривания со многими выходами на поверхность наталкивается на большие трудности. Из-за сложной взаимосвязи между количеством воздуха q, посту­ пающим в сеть, и независимыми переменными параметра­ ми — естественной тягой Ае , числом выходящих на поверх­ ность ветвей М, аэродинамическим сопротивлением сети R

Задача значительно упрощается, если воздухораспределение рассматривается в конкретной схеме. Тогда зависимость (7.35) приобретает вид

M = const; R = const;

(7,36)

q = f(he).

Но и при этих условиях найти чисто аналитическое решение трудно. В связи с этим, а также потому, что распределение воздуха выполняется на моделирующем приборе, методика

165

каждого ствола можно рассчитать по гидростатическому за­ кону [4] :

ной тяги отдельно по каждому выходу. Значение ее можно подсчитать по формуле

рующего прибора позволяет в процессе решения сетевых за­ дач получить истинное значение естественной тяги и автома­ тически учесть его при расчетах.

Методика ступенчатого расчета с использованием линейно-лучевых схем замещения

В рассмотренных системах (табл. 1) число ветвей колеб­ лется от сотен до тысячи, а количество контуров — от сорока до четырехсот. Схемы проветривания очистных блоков пред­ ставлены в них эквивалентными ветвями или схемами заме­ щения. Это наглядно показывает сложность расчета подоб­ ных систем. Очевидно, в любом случае рассчитать целиком всю сеть трудно, а на аналоговых приборах с ограниченным числом аналогов — невозможно. Разработанный метод упро­ щения в линейно-лучевые схемы замещения позволяет ре­ шать любые сложные системьгпо частям.

166

Серьезное значение приобретает методика выбора упро­ щаемых участков. В работах [76, 77, 78] в этом случае пред­ лагается уменьшать размерность задач делением сложных систем на иерархические уровни, которые устанавливаются по наложенным на их графы характеристикам. Но при изме­ нении этих характеристик изменяются и выделенные уровни.

Анализ вентиляционных систем рудников показал, что такие уровни могут выделяться непосредственно по их гра­ фам. А так как частота изменения их намного меньше аэро­ динамических характеристик, придаваемых ветвям, то та­ кое деление позволяет получить более постоянные системы. Их можно использовать при оперативном управлении провет­ риванием и построении автоматизированных систем.

В качестве иерархических уровней нами приняты сеть очистного блока, очистного участка, рабочего горизонта и общерудничная сеть в целом, в соответствии с чем и должен выполняться расчет.

На первом этапе по приведенной выше методике рассчи­ тываются распределение воздуха и параметры регуляторов в сети очистного блока. Расчет выполняется по полной схеме, включающей в себя все пути движения воздуха. Обычно на рудниках применяется одна-две системы разработки и в большинстве число их не превышает четырех. Поскольку конструкции блоков, а следовательно и аэродинамические параметры схем, одинаковы, расчет проводится только для каждого типа отдельно, после чего схема преобразуется в ли­ нейно-лучевую.

Затем рассчитывается распределение воздуха внутри очистного участка. Вентиляционная система его включает в себя воздухоподводящие и сборочные вентиляционные выра­ ботки участка и эквивалентные ветви очистных блоков, т. е. по отношению к полной она будет намного проще. Посколь­ ку расчет очистных блоков выполнен из условия обеспече­ ния рабочих мест потребным количеством воздуха, на вто­ ром этапе необходимо обеспечить подачу его по связываю­ щим ветвям. При сохранении дебитов ветвей постоянными распределение воздуха по выработкам блока также останет­ ся неизменным. В этом случае намного снижается и число регуляторов, определяемых в процессе расчета. Затем сеть участка упрощается до линейно-лучевой.

На следующем этапе рассчитывается сеть рабочего гори­ зонта, а при числе их не более двух — общерудничная сеть. Расчет и условия его выполнения аналогичны приведенным выше.

Таким образом, расчет схем проветривания ведется сту­ пенями от частного к общему. Первоначально рассчитывает­ ся полная схема очистного блока (основной технологической

167

единицы), в которой сосредоточены практически все места ведения работ. При методике, когда стремятся рассчитать сразу всю общерудничную сеть, очистной блок обычно пред­ ставлен эквивалентной ветвью, параметры которой могут быть определены весьма приближенно. Следовательно, там, где нужно обеспечить заданное распределение воздуха, оно зачастую не соответствует необходимому.

Предлагаемая методика позволяет заменить расчет лю­ бой сложной системы рядом расчетов простых схем. При­ чем на всех этапах, за исключением первого, рассчитывают­ ся уже эквивалентные (простые) схемы. Расчет любых слож­ ных схем в этом случае может выполняться на простых аналоговых приборах, что позволяет более широко внедрять в практику работ вентиляционных служб шахт современные методы управления проветриванием.

Расчет вентиляционной сети

Приведенная методика иллюстрируется расчетом схемы проветривания 10-го горизонта рудника им. X X I I съезда КПСС Зыряновского комбината (рис. 31).

Приведенная сеть может быть рассчитана вся сразу. Для наглядности рассмотрим расчет по выделенным внутри ее участкам с последующим преобразованием в линейно-луче­ вую сеть замещения.

В соответствии с методикой проводим предварительное распределение воздуха во всей сети горизонта. Поскольку де­ биты ветвей задаются приближенно, распределение ведется

168

от ветвей очистных блоков, для которых они строго опреде­ лены. Потери по ветвям утечек определяются также прибли­ женно, по возможности с учетом их сопротивления и депрес­ сии. Практически на данном этапе распределение воздуха по ветвям сети приближается к заданному.

Затем для первого участка сети (рис. 32, с) определяются аэродинамические сопротивления ветвей и совместно с при­

ближенными дебитами вносятся в таблицу 17, составленную по форме 1. По таблице рассчитываются все исходные дан­ ные, которые заносятся в нужные графы. Поскольку пара­ метры моделирующего прибора позволяют установить рас­ считанные значения фиктивных сопротивлений ветвей с заданной точностью, масштаб mSB данном случае принима­ ется равным единице. На основании последних значений вет­ ви нумеруются по линейным элементам прибора.

По приведенным выше правилам строится дерево се­ ти, которое для большей иллюстрации показано отдельно на рисунке 32, б, и по форме 2 расписываются независимые контуры (табл. 18). Рассчитываются невязки депрессий по контурам и в соответствии с принятым масштабом, равным единице, устанавливается напряжение источников, которые затем нумеруются.

Установленные номера линейных 'элементов и источников напряжения, а также места их включения переносятся на монтажную схему (рис. 32, в). Для простоты ее последующей сборки начальные вершины ветвей на схеме обозначаются

169

последующих расчетах они округлены. Регулирование в дан­ ной части сети выполнено уже из условия обеспечения очист-

ных ветвей потребным количеством воздуха и сохранения параметров эквивалентной сети неизменными. Как видно

(табл. 21), изменение дебитов по эквивалентным ветвям не­ значительно (не превышает 10%). Затем схема преобразуется в линейно-лучевую (рис. 35), параметры ее приведены в таб­ лице 22.

174