книги из ГПНТБ / Пак, В. В. Шахтные вентиляционные установки местного проветривания

Из результатов сравнения (табл. 9) видно, что применение гибких труб по сравнению с металлическими трубами заводского изготовле­ ния приводит к значительному перерасходу средств (примерно в 2— 3 раза). Таким образом, снятие с серийного производства метал­ лических труб явилось экономически не совсем оправданным дей­ ствием. Не удивительно, что многие угольные предприятия наладили выпуск металлических труб на рудоремонтных заводах, в ЦММ и ремонтных мастерских. Стоимость такого полукустарного мелко­ серийного изготовления оказывается примерно в 1,5—3 раза выше-, чем прежде, но применение металлических труб даже полукустарного производства в среднем оказывается вполне оправданным.

Т а б л и ц а 9

Пользуясь формулой (91), можно получить максимальную оценку для определения удельной стоимости вновь разработанного трубо­ провода. Так как новый трубопровод должен быть не менее эффек­ тивным, чем старый, т. е. Ст0 ^ Ст(где индексом «О» отмечены вели­ чины, относящиеся к старому, заменяемому трубопроводу), то на основании формулы (91) имеем

резиненного трубопровода, имеющего средний срок службы Тт= 8 месяцев,

50

13шо — — I—500 м.

Наконец, по формуле (92) имеем

, 1,6 12-100-26+ 0,15-500-500 = 1,89 руб/м*.

т1,2 * 12 ■100 •156+ 0,15 •500 •500

Действительное зиачеипе этого коэффициента кт= 1,85 < 1,89. Значит применение прорезпненного трубопровода в данном случае целесообразно.

ванную стоимость 1 м2 прорезиненного трубопровода при тех же значениях основных параметров, что п в предыдущем примере.

Вначале находим критическую длину заменяемого металлического трубо­ провода

-1Кр о= ЮО •48= 4800 м.

Затем определяем критическую длину прорезпненного трубопровода

1кр —100 - 8= 800 м,

его амортизационную длпну

, _ 48002

14400 м

а 2-800

и заказную длину, для чего составляем отношение

Так как X оказалось целым, то оно, очевидно, равно п и по формуле (87)

Полученная величина характеризует объективную удельную сто­ имость прорезиненного трубопровода (по сравнению с металличе­ ским полукустарного изготовления) применительно к масштабам страны (здесь учитывается возможность многократного использова­ ния металлического трубопровода). Единственный способ сделать экономически обоснованной удельную стоимость прорезиненных труб (кг = 1,85 руб/м2) — это значительно увеличит срок их службы.

§ 4. Экономическая эффективность установки местного проветривания

Как отмечалось выше, в качестве величины, характеризующей экономическую сторону функционирования вентиляционной уста­ новки местного проветривания, следует принять стоимость проветри­ вания С тупиковой выработки за весь срок Т ее проходки, которая, согласно формуле (83), состоит из затрат на трубопровод Ст, венти­ ляторы Св, энергию Сэ и силовое оборудование С 0. ■

Рассмотрим расход на вентиляторы, зависящий от их стоимости, времени работы и надежности. Чрезвычайно большое значение имеет надежность, так как от нее зависит не только стоимость ремон­ тов вентилятора, но и величина потерь, связанная со снижением темпов проходки и ликвидацией аварийной ситуации на участке вследствие внезапного отказа вентилятора. Поскольку эти потери могут на несколько порядков превосходить стоимость вентилятора и в общем случае их оценить невозможно, то для учета надежности вентилятора местного проветривания применим метод уравнивания вероятностей отказа [32] рассматриваемой установки и базовой, относительно которой производится сравнение.

Для этого обозначим величину вероятности безотказной работы одного вентилятора р (t), число одновременно работающих в течение времени tt вентиляторов в установке nt и величины, относящиеся к базовому варианту, индексом «О». Вероятность отказа базового варианта

? o i = [ l — рУ «)1-

Для рассматриваемого варианта введем некоторое резервирова­ ние машин se = milni, вследствие чего его вероятность отказа будет иметь вид:

д. = [1 _ р я* (f)]Si.

Из условия qt = q0l находим выражение для приведенного числа вентиляторов, обеспечивающего в течение t{ равную с базовым вероятность отказа,

ml = п1 lg [ l —Рр°Ф)] lg [l—р” £(0]

52

В расчет принимается среднее значение этой величины за всевремя проходки

зационных отчислений на реновацию и капитальный ремонт венти­ лятора; Еи — нормативный коэффициент окупаемости капитальных затрат, 1/г.

Для базового варианта в формуле (95) вместо т следует при­ нять п0.

Для определения стоимости энергии вся длина проходимой вы­

работки I разбивается на к равных участков (к Ss 10), т. е. AlL— -1,

время проходки которых составляет tt = Tlk, и для каждого участка подсчитывается величина потребляемой мощности

64аliPqiPhiQli

102ji2ri“T]B,-т1дПi

где- I; — расстояние от вентилятора до середины рассматриваемого участка A т|в и цДв — к. п. д. соответственно вентилятора и дви­ гателя .

В результате этих подсчетов определяем стоимость энергии за весь срок проходки

ная мощность двигателя, кВт; Ъ— плата за 1 кВ -А установленной

норма амортизационных отчислений для пускателей; ’ак — коэффи­ циент, учитывающий срок службы кабелей.

Стоимость кабеля, очевидно, равна SK = кК1К, где кК и 1К— соответственно удельная его стоимость (руб/м) и длина (м).

В качестве примера рассмотрим проходку подготовительной выра­ ботки.

П р и и е р . Длина выработки 1300 м, сечение 10 м2, проветривание осу­ ществляется вентиляторами СВМ-бм с применением нагнетательного 'трубопро­ вода диаметром dr = 0,5 м (а = 2 ,6 -10"4; &= 2-10“*) до длины I = 700 м

53

н ,к г с /м г

Рпс. 27. К расчету эко­ номической эффектив­ ности установки с вен­ тилятором ВЦО-0,6. Потребные вентиляцион­

ные режимы:

---------- при dt = 0,5 м; —•—то же, при dT = о,И м

Рис. 28- К расчету экономической эф­ фективности уста­ новки с вентиля­ торами СВМ-бм (обозначения те же, что и на

рис. 27)

54

вариантов можно считать р0 (t) = р (t) = 0,74.

Расход воздуха, подаваемого в забой, постоянный и равный Q0 = 3 мэ/секРезультаты расчетов по определению потребных вентиляционных режимов,, выполненных по формулам (5), (32), (34), (35), (58) и (59), приведены в табл. 10, а на рис. 27 и 28 показано сопоставление этих режимов с областями промышлен­ ного использования вентиляторов ВЦО-0,6 и СВМ-бм, откуда видно, что для выполнения поставленной задачи требуется один вентилятор ВЦО-0,6 или для обеспечения режимов 1, 2, 3 (номера режимов соответствуют длине трубопровода,, выраженной в гектометрах) требуется один вентилятор СВМ-бм, для режимов

обеспечены одним этим вентилятором. Вместо режима 1, который лежит внеобласти регулирования ВЦО-0,6, вентилятор может обеспечить режим Г , по­ лучаемый пересечением характеристики сети, проходящей через точку 1, с бли­ жайшей регулировочной характеристикой вентплятора (рис. 27).

Вентилятор СВМ-бм — нерегулируемый, поэтому только режим 13 слу­ чайно попадает на его характеристику давления, все же остальные режимы (они отмечены штрихами) приходится выполнять с большими затратами мощностипо сравнению с регулируемыми машинами (рис. 28).

Затраты на трубопровод диаметром dr = 0,5 м, подсчитанные с помощьюформулы (91) для прорезиненного трубопровода с кт= 1,85 руб/м2, приведены в табл. И. После прохождения 700 м выработки трубопровод dT — 0,5 м заменяют трубопроводом dr = 0,6 м. Очевидно, что отчисления от одновременнонавешенной (постоянной) части трубопровода 10 = 700 м и постепенно нара­ щиваемой (переменной) его части х должны производиться по-разному, а именно: для переменной части трубопровода остается справедливой Формула (91), за­ траты Сто на одновременно введенную (постоянную) часть трубопровода следуетподсчитывать с помощью формулы

55

Таблица 12

Длина трубопровода, м

Затраты

800 900 1000 1100 1200 1300

образом, общие расходы по этой статье составляют 4820 руб., причем они оди­ наковы для обоих вариантов установки.

существенно меньше, чем у вентилятора ВЦО-0,6, вследствие чего норма его

В табл. 13 н 14 приведены результаты расчетов мощностей, потребляемых вентиляторами ВЦО-0,6 и СВМ-бм в зависимости от длины трубопровода, от­ куда следует, что средние для этих машин мощности за период проходки соот­

56

установки с вентилятором ВЦО-0,6 применяется пускатель ПМВИ-23 (Sni =

Таким образом, приведенная стоимость эксплуатации установок за весь, срок проходки с вентиляторами ВЦО-0,6 и СВМ-бм согласно формуле (83)

составит

Сх= 4820+432+3030+ 70= 8352 руб.;

Сг = 4820+409+ 3036+155 = 8420 руб.

Следовательно, годовой экономический эффект первого варианта по сравне*. ншо со вторым будет равен

Эь , = (8420-8352)—^ = 64 руб.

57-

В действптельностп этот эффект будет еще больше, так как вентиляторы "СВМ-бм на выходе имеют значительную остаточную крутку потока, пз-за чего их напорные характеристики нельзя алгебраически складывать, как для простоты

Рпс. 29. Зависимость стоимости проветривания от длины выработки для установки с вентилятором:

Рис. 30. Изменение структуры затрат в зависимости от длины выработки (обозначения те же, что и на рис. 29)

это было сделано выше (см. рис. 28). На самом деле для режимов 7 и 13 понадо бится не менее четырех последовательно включенных вентиляторов СВМ-бм, что еще больше ухудшит экономические показатели этого варианта.

Аналогичные сравнения одно- и многомашинных вентиляторных агрегатов показывают, что при существующем уровне надежности

.58

возможно использование агрегата, состоящего не более чем из двух вентиляторов.

На рис. 29 для примера показана зависимость стоимости про­ ветривания выработки от ее длины для установки с вентилятором ВЦ-7 и вентиляторами СВМ-бм, а на рис. 30 показано изменение структуры затрат в зависимости от длины выработки для тех же установок. Очевидно, при средних и больших длинах трубопроводов более выгодным является применение одномашинных агрегатов большой мощности и с большой глубиной экономичного регулиро­ вания. При малой длине трубопровода наибольшая доля затрат приходится на электроэнергию, а при средней и большой — на трубо­ провод, для которых они составляют 50—70% стоимости проветри­ вания выработки. Для многомашинных вентиляторных агрегатов при длине выработки более 1000 м большая часть расходов при­ ходится на приведенные расходы на вентиляторы (в основном за счет значительного уменьшения надежности агрегата).

Из приведенных рисунков видно, что как различные статьи расходов, так и суммарные затраты на проветривание выработки действительно являются нелинейными функциями ее длины.

§ 5. Оптимизация процесса проветривания

Под оптимизацией процесса проветривания здесь и в дальнейшем понимается такой выбор основных параметров вентиляционной установки местного проветривания, при котором необходимое вен­ тиляционное задание выполняется при наименьших затратах средств. При такой постановке задачи в качестве минимизируемой величины принимается стоимость проветривания выработки за весь срок проходки.

Задача может решаться по-разному. При выборе оборудования для проходки конкретной выработки может быть определен опти­ мальный диаметр трубопровода, исходя из которого затем можно подобрать вентилятор и другое оборудование. В случае построения нового ряда машин может быть определена их оптимальная произ­ водительность при заданном ряде трубопроводов.

Впервые задачу определения оптимального диаметра трубопро­ вода, исходя из минимума годовых эксплуатационных затрат, решил академик М. М. Федоров [35] применительно к шахтному водоотливу, но без учета стоимости самого насоса. В более полном виде решение этой задачи имеется в работе [36]. Для шахтных воздуховодов ана­ логичную задачу рассмотрел Б. М. Титов. [37], который, исходя из минимума затрат, определял оптимальную пропускную способ­ ность трубопровода. Однако при этом не была учтена принципиаль­ ная разница между водоотливной и вентиляционной установками, так как в работе [37] рассматривались не действительные затраты

59