книги из ГПНТБ / Рудничная вентиляция учебное пособие для студентов горных вузов и факультетов канд. техн. наук М. Н. Бодягин.1960 - 23 Мб

точки Z, т. е. на той ее части, которая получена путем сложения характеристик, расположенных в первом квадранте. Участок

ZH кривой III получен сложением отрицательных ординат кри­

вой I и положительных ординат кривой II. В пределах этого участка совместная работа последовательно включенных венти­ ляторов невыгодна. Так, если допустить, что вентиляторы I и II работают на сеть с характеристикой, выраженной кривой V, то режим проветривания сети определится координатами точки М', а режимы работы вентиляторов — точками /С и У'. В этом случае

Рис. 102. Определение режимов проветривания при последо­ вательной работе вентиляторов

малый вентилятор, будучи не в состоянии пропустить то коли­ чество воздуха, которое подает большой вентилятор, становится сопротивлением. При одиночной работе режим работы большего вентилятора определился бы точкой Е', т. е. этот вентилятор создавал бы в сети больший дебит и депрессию, если бы малый вентилятор отсутствовал.

Следовательно, совместная работа последовательно включен­ ных вентиляторов будет выгодна только тогда, когда общее ко­

личество подаваемого в сеть воздуха меньше максимального

дебита меньшего вентилятора.

Обычно при решении практических задач сопротивление сети

и требуемый дебит известны или заданы и положение точки М, таким образом, известно. Тогда задача сводится лишь к под­ бору нагрузок на вентиляторы. При этом следует руководство­ ваться, в частности, тем, чтобы иметь наименьшие утечки, а на газовых шахтах — чтобы в районе очистных работ создавалось разряжение.

199

Так, если подсосы у первого вентилятора больше, а у вто­ рого— меньше, то целесообразно большую часть нагрузки дать на второй вентилятор.

Если в газовой шахте потери депрессии при движении све­ жей струи воздуха на участке до очистных работ равны, напри­

мер, х/з от общей депрессии шалты, то на’ эту депрессию и сле­ дует регулировать нагнетающий вентилятор, оставляя нагрузку на всасывающий вентилятор 2/3 от общешахтной депрессии.

Рис. 103. Определение режимов проветривания при параллельной ра­ боте вентиляторов, установленных на одном стволе

Параллельная работа вентиляторов применяется тогда, когда надо рассредоточить на два или более вентилятора общий дебит сети.

Для вентиляторов, подключенных параллельно в одной точке сети, депрессия одинакова, а дебит сети равен сумме дебитов отдельных вентиляторов. Так, если даны (рис. 103) характери­ стики двух установленных на одном стволе и работающих на плотную сеть вентиляторов (кривые 1 и 2), то их суммарная характеристика выражается кривой 3, полученной путем сложения индивидуальных характеристик вентиляторов по абсциссам

(OB + OD — OH и т. д.). Режим проветривания сети определится координатами точки М пересечения характеристики сети (кри­ вая 4) с суммарной характеристикой вентиляторов (кривая 3)..

При этом дебит сети (Qo) определится абсциссой OD. Индиви­

дуальные дебиты вентиляторов (Qi и Q2) определятся абсцис-

200

сами 0G и OR точек N и К пересечения линии равной депрессии, проведенной через точку М, с индивидуальными характеристи­ ками вентиляторов. Как следует из построения, OG-\-OR = OD

или Qi + Q2 = Qo- Ординаты MD, NR, KG равны друг другу и выражают депрессию сети и вентиляторов.

При одиночной работе вентилятора 1 на заданную сеть (кри­ вая 4) режим проветривания определился бы координатами

точки Е, а при одиночной работе вентилятора 2— точкой I. Как видно из графика, и депрессии и дебит вентиляторов оказались бы ниже, чем при их совместной работе. Однако это действи­ тельно только для режимов, расположенных на участке ZH

Рис. 104. Определение режимов проветривания при па­ раллельной работе вентиляторов с горбатыми характе­ ристиками

суммарной характеристики, т. е. вправо от точки Z. Последнее соответствует депрессии, выраженной для второго вентилятора, ординатой ОА, при которой вентилятор 1 имеет нулевой дебит' (Qi=0).

Режимам, расположенным на участке CZ, соответствуют та­ кие депрессии в сети, которых вентилятор 1 обеспечить не может,

и поэтому, несмотря на работу вентилятора в прежнем направле­ нии, он будет иметь отрицательный дебит, т. е. вентилятор 2 бу­ дет засасывать воздух через вентилятор 1. Так, если допустить,

что данные два вентилятора работают на сеть с характеристикой

4', то режим проветривания сети будет определяться коорди­ натами точки М'. Дебит воздуха для второго вентилятора выра­ зится ординатой PU, но часть этого дебита, выраженная ордина^ той SP, будет подсасываться через вентилятор 1. Если бы вентилятор 2 работал на сеть один, то он обеспечивал бы режим, определяемый координатами точки I', вместо режима, определяе­ мого точкой М' при совместной работе вентиляторов. Таким образом, на сеть 4' совместная работа данных вентиляторов не­ целесообразна.

Для случая, когда характеристики вентиляторов горбатые,

как это представлено, например, на рис. 104, форма суммарной характеристики оказывается сложной.

204

В приведенном примере положительными дебиты вентиляторов

будут для участка ZH их суммарной характеристики, а целе­ сообразными только в пределах участка КН. Так, при характери­ стике сети, выраженной кривой 4, режим проветривания, опреде­ ляемый координатами точки М, обеспечивает большую интен­ сивность проветривания, чем режимы, определяемые точками Е или F при одиночной работе соответственно вентиляторов 1 и 2.

При работе на сеть с характеристикой 5 режим проветривания

сети (точка jV) при совместной работе вентиляторов будут обес-

Рис. 105. Определение режимов проветривания при параллельной работе вентиляторов, установленных на разных стволах

печивать меньшую интенсивность проветривания, чем при оди­ ночной работе вентилятора 2 (точка F'). Для сети с характери­

стикой 6 режим проветривания будет неустойчив, поскольку характеристики сети и вентиляторов пересекаются в двух точ­ ках (К, L).

Определение режима проветривания сети при параллельной работе вентиляторов, установленных на разных стволах, основы­

вается на построении характеристик вентиляторов, приведенных к одной точке включения в сеть. Это приведение осуществляется

путем вычитания по ординатам из характеристик вентиляторов

характеристик их индивидуальных участков сети.

На рис. 105 приведены характеристики вентиляторов 1 и 2 и характеристики За, Зв и 3 участков сети соответственно АС, ВС

иCD. Требуется определить режим проветривания участков сети

ирежимы работы вентиляторов. Решение выполняется по сле­

дующей схеме:

202

1) вычитая по ординатам из характеристики вентиляторов (кривые 1, 2) характеристики их индивидуальных участков (кри­

вые За, Зв) как присоединенные последовательно, получаем приведенные (к точке С) характеристики вентиляторов (кривые

2'). Складывая эти приведенные характеристики по абсцис­

сам, получаем суммарную приведенную характеристику вентиля­ торов (кривая 4). Координаты MN и НМ точки пересечения М

кривой 4 с характеристикой общего участка (кривая 3) опреде­

ляют режим проветривания последнего; 2) дебиты вентиляторов 1 и 2 определятся соответственно

абсциссами HR' и HP' точек пересечения R' и Р' линии, равной

Рис. 106. Схема к определению необходимого ре­ жима работы вентилятора

депрессии, проведенной через точку М, с приведенными к точке С

характеристиками вентиляторов. Режимы работы вентиляторов

определятся точками R и Р пересечений ординат, проведенных через точки R' и Р' до пересечения с характеристиками вентиля­ торов 1 и 2.

Все другие задачи, которые могут быть поставлены при дан­ ной схеме, решаются весьма просто.

Из графических построений (см. рис. 105) следует, что потери депрессии вентиляторов на их общем участке сети hCD выра­ жаются ординатой MN. При этом MN=P0P=R0R. Ординаты

FRd и GPq выражают депрессии индивидуальных участков сети, соответственно АС и ВС. Таким образом, равенство FR = FR0+ RoR выражает уравнение hAD-h-Ac^hcD- Поэтому, если заданы

сопротивления элементов сети и количества воздуха в ветвях DC и АС, то тем самым заданы и координаты точек R и Р, по которым и следует подобрать необходимые вентиляторы. Так,

если (рис. 106) заданы сопротивления элементов сети, общий

203

дебит и характеристика одного из вентиляторов, например пер­ вого, то задача по подбору режима работы второго вентилятора решается следующим образом:

1)откладывая по оси абсцисс значение Qdc (абсцисса ON),

находят точку М пересечения ординаты, проведенной через точку N, с характеристикой общего участка сети. Ордината MN выражает потерю депрессии на общем участке сети;

2)вмещая отрезок M'N'^MN между характеристиками вен­ тилятора и его индивидуального участка (между кривыми 1 и За), находят дебит первого вентилятора QAc, выражаемый абс­ циссой OF;

3)вычитая из общего дебита QDC дебит первого вентилятора

Qac, определяют дебит второго вентилятора (Оде) и отклады­

вают его, как абсциссу ОК;

4)проведя через точку К ординату, откладывают на ней от

точки Ро, точки пересечения ординаты с характеристикой Зв, вверх отрезок PaP = MN. Точка Р будет точкой, определяющей режим работы второго вентилятора.

Аналогично решились бы эти задачи, если бы были заданы не характеристики вентиляторов, а характеристики естественной тяги по направлениям DCA и DCB.

Комбинированная схема проветривания применяется при не­ обходимости рассредоточения депрессии и дебита на несколько вентиляторов. Обычно нагнетательно-всасывающее проветрива­

ние осуществляется за счет установки нагнетающего вентиля­

тора, обеспечивающего полный дебит шахты, но не дающего до­ статочной для ее проветривания депрессии, и всасывающих фланговых вентиляторов, каждый из которых обеспечивает по своему направлению необходимый парциальный (частный) де­ бит и ту часть депрессии, которую нужно добавить к депрессии нагнетающего вентилятора, чтобы обеспечить прохождение этого парциального дебита через данный фланговый вентилятор.

Так, для схем рис. 100 дебит нагнетающего вентилятора А равен сумме дебитов вентиляторов В и С. Депрессия одного крыла шахты равна сумме депрессий вентиляторов А и В, а дру­ гого— вентиляторов А и С. При этом распределение депрессий между нагнетающими и всасывающими вентиляторами может быть различным. Так, компрессия, создаваемая вентилятором А, может распространяться от пункта 7 до пунктов 3' и 4'. Тогда

каждый из фланговых вентиляторов будет работать на свой уча­

сток сети 3—3' и 4—4'. В другом случае, если компрессия, со­ здаваемая вентилятором А, достаточна только на преодоление

сопротивления сети до пункта 2', вентиляторы В а С будут иметь индивидуальные (4—2 и 3—2) и общий (2—2') участки сети.

Изменение положения точки, где компрессия нагнетательного вентилятора сменяется депрессией вентилятора всасывающего, может быть достигнуто путе^ изменения режимов работы венти­

ляторов. И в данном случае остаются в силе те замечания, кото-

204

рые даны выше относительно принципа распределения депрес­ сий между нагнетающими и всасывающими вентиляторами при

их последовательной работе. Нахождение режима проветривания сети при комбинйрованном проветривании производится по рас­ смотренным выше методам решения задач параллельной и после­ довательной работы вентиляторов.

Рис. 107. Определение режимов проветривания при комбиниро­ ванной работе вентиляторов

Для определения режима проветривания сети при комбиниро­ ванной работе вентиляторов задаются схемой сети и расположе­

нием вентиляторов (рис. 107), а также характеристикой элемен­ тов сети и вентиляторов.

Решение выполняется с применением изложенных выше прин­ ципов следующим образом: 1) из характеристик II и III венти­

ляторов вычитают по ординатам характеристики их индивидуаль­ ных участков сети, соответственно ВС и BD- 2) полученные при­ веденные характеристики вентиляторов 1Г и III' складывают по абсциссам, в результате чего получают кривую II'III'— сум­ марную характеристику обоих фланговых вентиляторов и, при­ бавляя к ней по ординатам характеристику вентилятора I, на­

205

ходят общую суммарную характеристику всех трех вентиляторов относительно участка АВ (кривая I + II' -f- III') ■ Пересечение этой характеристики с характеристикой участка АВ (точка N) определит режим проветривания последнего.

Так же как и в предыдущих случаях, находят индивидуаль­ ные дебиты и депрессии вентиляторов и участков сети.

Очевидно, что когда Q задано, вся задача весьма упрощается

и сводится только к подбору вентиляторов или, при уже уста­ новленных вентиляторах, к регулированию их нагрузки. При этом на газовых шахтах центральному вентилятору дают такую нагрузку, чтобы создаваемая им компрессия полностью расходо­

валась на участке до очистных работ. От очистных работ довыхода струи необходимая депрессия обеспечивается фланго­

выми вентиляторами.

5. Работа вентилятора на неплотную сеть

Все рассмотренные выше задачи на совместную работу венти­

ляторов относятся к работе на плотную сеть, т. е. на сеть без утечек. При рассмотрении вопроса о работе вентилятора на шахте следует учитывать, что, поскольку в устье ствола всегда имеют место утечки, то практически характеристика сети, на ко­ торую работает вентилятор, и характеристика шахты —разные

понятия.

Так, для схемы, представленной на рис. 108, а, характери­ стика вентилятора может быть заснята, например, для сечения I—I, характеристика же шахты определяется для сечения III— III. Для того чтобы рассматривать работу вентилятора на шахт­

ную сеть, необходимо или исключить влияние утечек, или учесть их, т. е. или характеристику вентилятора перестроить для сече­ ния III—III, или характеристику шахты построить как харак­ теристику сети для сечения I—I.

Рассмотрим первый случай. На рис. 108, б даны характери­ стика вентилятора 1, определенная для сечения I—I; характери­ стика устья ствола 2, определенная из условия Ry = hm : Qy2; ха­ рактеристика канала 3, определенная из условия RK =hK : Q/;

характеристика шахты 4, определенная из условия Rw=hm: Qm2При этом h и Q взяты по соответствующим фактическим заме­ рам.

Дальнейшие построения производятся в следующем порядке: 1) из характеристики вентилятора 1 вычитается по ординатам характеристика канала 3, как присоединенного последовательно. Полученная приведенная характеристика Г будет относиться уже к сечению II—IR 2) из приведенной к сечению II—II характери­ стики вентилятора Г вычитается по абсциссам характеристика устья ствола, как характеристика параллельной ветви (точкой схождения струй Qy и Qlu является атмосфера). Полученная в результате кривая 1" будет представлять собой ту характера

206

стику вентилятора, для которой Qm=QBM hm = hB, Координаты точки М пересечения, приведенной к сечению III—III характе­ ристики вентилятора с характеристикой шахты, определяют ре­ жим проветривания последней.

Режиму проветривания шахты, определяемому точкой М, на характеристике 1 будет соответствовать точка N. Последняя на­ ходится следующим образом: 1) через точку М проводится ли­ ния равной депрессии (параллельная оси абсцисс) до пересече­ ния с характеристикой 1' в точке L; 2) через точку L прово-

Рис. 108. Работа вентилятора на неплотную сеть

дится линия равного дебита (параллельно оси ординат) до пере­ сечения с характеристикой 1 в точке N. Отрезок ML выражает подсосы через устье ствола, а отрезок LN — потерю депрессии

в канале вентилятора. Изменяя утечки и сопротивление канала, можно в широких пределах изменять относительное положение

точек М и N, первая из которых определяет действительный ре­ жим проветривания шахты, а вторая — действительный режим

работы вентилятора.

Очевидно, что для второго случая (построения характери­ стики сети для сечения I—I) задача решается в обратном рас­ смотренному порядке, а именно: 1) к характеристике шахты при­ бавляется по абсциссам характеристика устья ствола, 2) к полу­ ченной суммарной характеристике, относящейся уже к сече­ нию II—II, прибавляют по ординатам характеристики канала.

Полученная таким образом суммарная характеристика сети будет относиться к тому сечению, для которого по принятому условию построена характеристика 1 вентилятора.

207

§33. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Квентиляционным относятся сооружения и устройства, кото­

рые служат специально для пропуска воздуха, его направления

ираспределения в шахтной вентиляционной сети, а также для обеспечения необходимой герметичности вентиляционных путей.

Таковыми являются: всасывающие будки и выходные части вен­ тиляторов, вентиляционные каналы, устройства для реверсиро­ вания струи, устройства для герметизации вентиляционного ствола, вентиляционные перемычки с регулировочными окнами

идверьми, изолирующие перемычки, воздушные мосты, шлюзы

инекоторые другие.

1. Вентиляционный комплекс на поверхности шахт

Согласно Правилам безопасности, «проветривание подземных выработок должно производиться при помощи непрерывно действующих вентиляторов, установленных на поверхности». Главная вентиляторная установка должна состоять из двух само­ стоятельных агрегатов, один из которых является резервным.

Вентиляторные установки должны быть оборудованы устрой­ ствами для реверсирования вентиляционной струи. Устье венти­ ляционного ствола должно быть герметически закрыто. Целью перечисленных и ряда других правил является обеспечение не­

прерывности, надежности и управляемости подачи воздуха в шахтную вентиляционную сеть как одного из основных условий

безопасных и нормальных санитарно-гигиенических условий

труда в подземных выработках.

Очевидно, что при проектировании и строительстве вентиля­ ционного комплекса поверхности должны быть учтены требова­ ния технического удобства и экономичности его последующей эксплуатации. А при эксплуатации должен осуществляться не­ прерывный контроль и постоянное поддержание в хорошем со­ стоянии как всей системы вентиляционных устройств в целом, так и отдельных составляющих ее элементов.

Вентиляторная установка. В качестве примера вентиляторной установки на рис. 109 приведена вентиляторная установка ВОКД-1,5-35/300, где 1 — вентилятор, 2— фундамент; 3 — венти­ ляционное здание; 4 — подводящий канал; 5 — обводный канал;

борьбы с шумом; И — воздухозаборная будка.

Как видно из рис. 109, вентилятор сообщается с одной сто­ роны с шахтным стволом при помощи канала, с другой сторо­ ны— через выходную часть с атмосферой. В аэродинамическом отношении эти два участка являются весьма ответственными.

Поскольку через вентиляционный канал проходит весь воздух за весь срок работы вентилятора, то необходимо стремиться обеспечить возможно меньшее вентиляционное сопротивление

J08