книги из ГПНТБ / Сорокин М.П. Шахтные вентиляторные установки учебное пособие для подготовки квалифицированных рабочих на производстве

меньше атмосферного. Поэтому под давлением атмосферного воздуха вода из левого колена трубки А переместится в правое колено настолько, что столб воды высотой hi уравновесит раз­ ность между давлением атмосферного воздуха и разрежением

Рис. 4. Измерение давления высотой столба жидкости

во всасывающем патрубке вентилятора. Таким образом, разность hi уровней воды в правом и левом коленах трубки А является мерой того, насколько давление во вса­ сывающем патрубке вентилятора меньше

стеклянных трубок, концы которых укреплены в камерах 4 и 5. Верхняя камера 4 имеет игольчатые вентили 6 для отключения дифманометра и штуцера 7 для присоединения к месту замера.

Присоединив один из штуцеров 7 с помощью резиновой труб­ ки к штуцеру, вваренному во всасывающий патрубок вентиля­ тора, а другой штуцер 7 оставив открытым в атмосферу, можно замерить создаваемую вентилятором депрессию, а присоединив дифманометр таким же образом к нагнетательному патрубку вентилятора, можно замерить создаваемое вентилятором давле­ ние в миллиметрах водяного или ртутного столба, в зависимости

манометром.

Зависимость между расходом воздуха в трубопроводе и пере­ падом давления h на диафрагме выражают формулой

Q=kVH,

где k — постоянная, зависящая от соотношения диаметра тру­ бопровода и диаметра отверстия диафрагмы.

Расход воздуха можно также определить, зная скорость воз­ духа и сечение канала, по формуле

Q — vS, лР/сек,

где ч) — скорость воздуха, м/сек-, S — сечение канала, м2.

Скорость воздуха можно определить, измерив скоростное давление hCK, по формуле

v = У 2g/iCK = ]/ 2-9,81/гск = 4,43угЛСк - м/сек,

где g = 9,81 — ускорение силы тяжести; Аск—скоростное давление, кГ/м2

20

Скоростное давление можно измерить с помощью дифмано­ метра по схеме рис. 7 ГОСТ 'предусматриваете качестве единицы измерения давления кГ]м2.

В трубопровод ставят две трубки: 1, загнутую навстречу струе воздуха, и 2— прямую, имеющую срез, параллельный направле­ нию движения струи воздуха. На трубку 1 действует статичеческое давление воздуха и скоростной напор струи, движущийся со скоростью V. На трубку 2 действует только статическое дав­

присоединенного к трубкам 1 и 2, оказывает давление, рав­ ное сумме статического дав­ ления и скоростного напора, а на уровень жидкости в пра­ вом колене дифманометра влияет только статическое давление. Под влиянием раз­ ности давлений, равной ско­ ростному давлению, уровень

уравновесит скоростное давление. Разность уровней воды в коле­ нах дифманометра, присоединенного к загнутой и прямой труб­ кам, равна скоростному напору в миллиметрах водяного столба.

Для измерения скоростного давления применяют специальные трубки Пито, Браббе, Прандтля и др.

Количество воздуха может быть определено по формуле

Q = vS — 4,43S]/\K, м3/сек,

где S — площадь сечения канала, ж2; Аск — скоростное давление, кГ>м2

Принцип трубки Пито используется для включения в воздуш­ ные каналы автоматических расходомеров — дифманометров для измерения количества, воздуха, подаваемого в шахту. Чаще всего для измерения расхода воздуха применяют расходомер типа «кольцевые весы», принципиальная схема которого показана на рис. 8.

Дифманометр «кольцевые весы» представляет собой полое кольцо прямоугольного сечения, выполненное из тонкого листо­ вого металла. Кольцо внутри разделено перегородкой и вра­ щается вокруг своего центра на призматической опоре.

Внутри кольцо залито водой. По обеим сторонам разделяю-

21

щей кольцо перегородки имеются штуцера для присоединения к полостям, находящимся под давлением или разрежением.

Если давление Pi в левой половине кольца больше давле­ ния Р2 в правой его половине, то вода частично переместится в правую половину. Вес переместившейся в правую половину кольца воды создает вращающий момент, и кольцо начнет вра-

столба.

Если штуцера кольца присоединить для замера перепада дав­ ления на дроссельном органе по схеме рис. 6 или для измерения скоростного напора по схеме рис. 7, а шкалу прибора проградуи­ ровать в мР/сек, или в м?!мин, или в м^чао, то прибор будет по­ казывать расход воздуха в трубопроводе или канале, на кото­ рый он включен.

Дифманометры «кольцевые весы» выпускают показывающи­ ми или регистрирующими. Стрелка показывающего прибора, пе­ ремещаясь по шкале, показывает расход воздуха, давление или разрежение в данный момент времени. Стрелка регистрирующего прибора, перемещаясь по движущейся с постоянной скоростью диаграммной ленте, вычерчивает кривую изменения расхода воз­ духа, разрежения или давления.

Выпускаются также расходомеры, снабженные счетчиком, ав­ томатически учитывающим расход воздуха, аналогично электри­ ческим счетчикам, учитывающим расход электроэнергии.

Приборостроительная промышленность СССР выпускает не только дифманометры типа «кольцевые весы», но и ряд других типов автоматических дифманометров. Однако для контроля воздуха на угольных шахтах на основании исследований, про­ веденных МакНИИ, рекомендован дифманометр «кольцевые ве­ сы» как наиболее отвечающий условиям контроля расхода воз-

22

духа, давления и разрежения в шахтных вентиляторных уста­ новках.

Длина трубок, соединяющих дифманометр с местами отбора, не может быть сделана сколь угодно большой. Расстояния же от места включения дифманометра до зданий вентиляторных установок нередко бывают значительно больше предельно допу­

шинном зале вентиляторной установки и соединяют его проводами с первичным прибором,

Вторичные приборы могут быть показывающими или регист­ рирующими.

Одна из принципиальных схем дистанционной передачи пока­ заний от первичного прибора ко вторичному, весьма распростра­ ненная в практике, показана на рис. 9.

Датчик имеет катушку 1 с сердечником 2. Сердечник 2 ка­ тушки 1 связан с кольцом дифманометра «кольцевые весы» так, что при повороте кольца он поднимается вверх или опускается вниз в зависимости от направления движения кольца.

Вторичный прибор имеет катушку 3 с сердечником 4, точно такую же, как катушка 1 датчика.

Обе катушки разделены каждая на две секции и включены по схеме самоуравновешивающегося индуктивного мостика пере­ менного тока. ,

Если сердечники 2 и 4 обеих катушек занимают одинаковое положение, то мост находится в состоянии равновесия и в сред­ нем уравнительном проводе ток не протекает. Если сердечник 2 катушки 1 датчика поднимется вверх, то равновесие мостика на­ рушится, ток, протекающий по верхней половине катушки 3, ста­ нет больше тока, протекающего по нижней половине этой ка­ тушки. Поэтому сердечник 4 будет втягиваться верхней поло­ виной катушки 3 и при этом будет подниматься вверх до тех пор, пока не займет такое же положение, какое занимает сер­ дечник 2 катушки 1.

Сердечник 3 связан со стрелкой вторичного прибора, пере­ мещающейся по шкале, градуированной в м3/час или в мил­ лиметрах водяного столба.

Таким образом, стрелка вторичного прибора точно следует за движением кольца дифманометра.

23

Согласно «Правилам технической эксплуатации угольных шахт», на главных вентиляторных установках всех газовых ша^т должны быть самопишущие депрессиометры, а на шахтах III ка­ тегории и сверхкатегорных — еще и самопишущие расходомеры.

Глава III

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

1. Схемы проветривания

Естественная вентиляция каменноугольных шахт обусловли­ вается тем, что удельный вес рудничного воздуха меньше удель­ ного веса атмосферного воздуха. Объясняется это тем, что руд­ ничный воздух нагревается за счет тепла горных пород и имеет в своем составе легкие газы —метан и др.

Однако проветривание шахт естественной тягой не может обеспечить необходимое качество воздуха в подземных выра­ ботках.

В «Правилах технической эксплуатации шахт» указывается, что проветривание подземных выработок должно производиться непрерывно действующими механическими вентиляторами. Есте­ ственное проветривание допускается для негазовых и не опасных по пыли и самовозгоранию пластов при условии обеспечения со­ става воздуха в шахте согласно § 812 (не менее 20% кислорода и не более 0,5% углекислого газа по объему).

На угольных шахтах, как правило, осуществляется вытяж­ ная вентиляция. Для шахт III категории нагнетательная вентиля­ ция запрещена. Вызвано это тем, что при нагнетательной венти­ ляции в выработках создается давление. Благодаря этому вред­ ные газы, заключенные в трещинах и порах горных пород, не Отсасываются, а сжимаются. В случае же падения давления в выработках при нарушении режима вентиляции вредные газы, бывшие ранее сжатыми, расширяются и, как говорят, «затопляют» выработки. При вытяжной вентиляции газы, находящиеся в тре­ щинах и порах горных пород, отсасываются вместе с рудничным воздухом и выбрасываются в атмосферу.

Вентиляция шахты должна осуществляться не менее чем че­ рез два ствола. По одному стволу должна поступать в шахту струя свежего воздуха (входящая струя), а по другому из вы­ работок должен удаляться отработанный воздух (исходящая струя). Ствол, по которому в шахту поступает входящая струя, часто используют для главного подъема. Ствол, по которому от­ сасывается отработанный воздух, т. е. по которому из шахты дви­ жется исходящая струя, называют вентиляционным. Вентиляци­ онный ствол нередко используют для вспомогательного подъема.

В ряде 'случаев, в зависимости от расположения выработок,

24

газообильности шахты и т. п., вентиляция производится с по­ мощью более чем двух стволов.

В настоящее время наибольшим распространением пользу­ ются три принципиальные схемы вентиляции: центрально-сдвоен­ ная, диагональная и центрально-фланговая.

Принципиальная схема центрально-сдвоенной системы вен­ тиляции представлена на рис. 10.

Рис. 10. Схема центрально-сдвоенной системы вентиляции

Названа эта схема так потому, что оба ствола расположены вблизи друг от друга, по возможности в центре горных выра­ боток.

Входящая струя свежего воздуха поступает по стволу 1 и рас­ текается по всем выработкам.

Исходящая струя отсасывается вентилятором по стволу 2 и выбрасывается в атмосферу.

Принципиальная схема диагональной вентиляции представ­ лена на рис. 11. Входящая струя поступает по стволу 1 и рас­ ходится от него в обе стороны по всем выработкам. Исходящая струя отсасывается вентиляторами по стволам 2 и 3 и выбра­ сывается в атмосферу.

Преимуществами диагональной схемы по сравнению с цен­ трально-сдвоенной являются: более короткий путь воздуха, а следовательно меньшее сопротивление выработок и меньшая не-

25

обходимая депрессия; меньшие утечки воздуха между близко расположенными выработками с разной депрессией.

Недостатком этой схемы является необходимость проходить специальные 'вентиляционные стволы у границ шахтного поля.

Рис. 11. Диагональная схема проветривания

Принципиальная схема центрально-фланговой вентиляции представлена на рис. 12. Свежая струя подается по одному ство-

Рис. 12. Центрально-фланговая схема проветривания

лу, расположенному в центре шахтного поля, а исходящая струя отсасывается тремя вентиляторами, из которых один расположен в центре и два — на флангах.

26

2.Местное проветривание

ВПравилах безопасности для угольных и сланцевых шахт указывается, что проветривание забоев подготовительных выра­

боток должно производиться за счет общешахтной депрессии. В тех случаях, когда проветривание подготовительных выработок не может быть достаточно обеспечено за счет общей депрессии шахты, по утвержденному главным инженером шахты проекту устанавливают вентилятор частичного проветривания.

Рис. 13. Принципиальная схема частичного проветривания

Вентиляторы частичного проветривания необходимо устанав­ ливать на свежей струе таким образом, чтобы удаляемый ими воздух не мог засасываться и 'вновь направляться в проветри­ ваемые ими выработки.

Для частичного проветривания применяют центробежные и осевые вентиляторы малой мощности.

Принципиальная схема частичного проветривания представ­ лена на рис. 13. Вентилятор 1 всасывает воздух из свежей струи и подает его в забой 2. Из забоя воздух уходит по пути, ука­ занному пунктирными стрелками.

3. Приточный ствол

Стволы, по которым в шахту поступает свежая струя, не тре­ буют никаких специальных устройств. Иногда применяют отоп­ ление устья ствола для предупреждения обмерзания его стенок в зимнее время.

Поступающий зимой в ствол холодный воздух замораживает стекающую по стенкам воду. Образующийся в результате этого лед мешает движению подъемных сосудов.

4. Вентиляционный канал

Исходящая струя из вентиляционного ствола должна попасть в вентиляторы, выбрасывающие отработанный воздух в атмосфе­ ру. Здание вентиляторной установки, как правило, располагается на некотором расстоянии от вентиляционного ствола. Поэтому вентилятЪры соединяются с вентиляционным стволом специаль-

27

мым каналом, называемым вентиляционным каналом. Канал этот обычно прокладывают на небольшой глубине от поверхности

просасывания через все выработки шахты требуемого количества воздуха. Поэтому вентиляционный канал должен быть совер­ шенно герметичен относительно наружной атмосферы. Иначе

Рис. 14. Схема вентиляционных каналов

вентиляторы будут засасывать воздух из атмосферы через не­ плотности канала, а в шахту нужное количество воздуха посту­ пать не будет.

Для обеспечения плотности канала стенки, его изнутри тща­ тельно штукатурят, а все лазы и люки надежно уплотняют.

Сопротивление канала должно быть по возможности наи­ меньшим. Поэтому стенки его внутри должны быть ровными и гладкими.

Повороты должны быть плавными. Изменение сечения ка­ нала, если это необходимо, должно происходить плавно и посте­ пенно, на значительной длине.

Для подвода исходящей струи к каждому вентилятору перед вентиляторным зданием канал плавно разветвляется.

Для обеспечения возможности изменения направления, дви-

,жения струи воздуха '(реверсирования), помимо основного кана­ ла, сооружают обычно обводной канал, отделяемый от, основного канала и от атмосферы лядами и шиберами. Пример схемы вен­ тиляционных каналов показан на рис. 14.

5. Вентиляционный ствол

Вентиляционный ствол может служить или только для отса­ сывания воздуха из шахты, или для отсасывания воздуха, подъ­

28