книги из ГПНТБ / Ушаков, Константин Андреевич. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкций

Высоковольтные электродвигатели мощностью более 100 кет пускаются при помощи реактора (рис. 217, а), представ­ ляющего собой катушку с большим индуктивным сопротивле­ нием.

При пуске масляный выключатель Bi замыкается, а масля­ ный выключатель В2 остается разомкнутым, вследствие чего к статору электродвигателя через реактор Р подводится понижен­

ное напряжение. После того как двигатель при пониженном на­ пряжении достигнет нормальной скорости вращения, реактор закорачивают включением масляного выключателя В2, и элек­ тродвигатель начинает ра­ ботать под полным напря­ жением. При остановке электродвигателя сперва размыкается выключатель

Bi, затем В2. Реакторы обычно применяют при не­ большой пусковой нагрузке

короткозамкнутых асин­ хронных электродвигателей.

Для пуска короткозамк­ нутого электродвигателя при помощи автотрансформато­ ра (рис. 217, б) требуется три масляных выключателя.

вится реактивной катушкой,

напряжение на клеммах электродвигателя повышается и ско­ рость его вращения увеличивается. После этого закорачивают автотрансформатор, замыкая выключатель В2, и тем самым под­ водят к клеммам статора электродвигателя полное напряжение сети. Для остановки электродвигателя сначала размыкают вы­ ключатель В2, затем Bi.

Пуск асинхронного электродвигателя с фазным ротором производят при помощи дополнительного сопротивления — реостата. Реостат (металлический или жидкостный) позволяет уменьшить пусковой ток в 1,5—2,5 раза по сравнению с номи­ нальным и повысить пусковой момент. Перед пуском электро­

двигателя рукоятка трехфазного пускового реостата (рис. 218) ставится в положение 1, при котором в цепь ротора вводится наибольшее сопротивление. Затем включают электродвигатель,

и ротор начинает вращаться. С увеличением скорости вращения реостат постепенно выводят, вращая рукоятку против часовой стрелки. При достижении нормальной скорости вращения рео­

381

стат выводится полностью и электродвигатель продолжает ра­ ботать как обычный короткозамкнутый.

Для изменения направления вращения асинхронного элект­ родвигателя меняют местами два из трех проводов, подводя­ щих ток к статору.

Процесс запуска синхронных электродвигателей несколько сложнее. На рис. 219 приведена схема синхронного электродви­ гателя с асинхронным пуском.

Статор синхронного двигателя состоит из стального сердеч­ ника с пазами, в которых заложена трехфазная обмотка, соз­

электродвигателя, кроме обмотки возбуждения, питаемой по­ стоянным током, имеет короткозамкнутую пусковую обмотку, выполненную в виде беличьего колеса. Обмотка возбуждения питается постоянным током от возбудителя, якорь которого на­ сажен на вал синхронного электродвигателя. Если ротор какимлибо способом не будет раскручен до скорости, составляющей не менее 95% синхронной скорости вращения, то синхронный двигатель без пусковой обмотки не может войти в синхронизм под нагрузкой при включении статора в сеть. Поэтому синхрон­ ные электродвигатели имеют асинхронный пуск с прямым или реакторным включением в сеть статорной обмотки.

Переключатель П замыкает в период пуска обмотку возбуж­ дения 1 на разрядное сопротивление 2, и двигатель с пусковой

короткозамкнутой обмоткой 3 начинает работать как асинхрон­ ный короткозамкнутый.

382

Глава XIV

НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ УСТАНОВОК С ОСЕВЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ

§1. УСТАНОВКИ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ

Впериод послевоенного восстановления и строительства новых шахт (1943—1947 гг.) весьма большое распространение получили вентиляторные установки с осевыми вентиляторами серии В [59] вследствие сравнительной простоты их изготов­ ления.

Из-за несовершенства проточной части вентиляторные уста­ новки этого типа оказались малоэкономичными, а недостатки

конструкции ряда узлов и некачественное их изготовление вы­ звали много неполадок при эксплуатации. Модернизация этих вентиляторов (1947—1949 гг.) устранила ряд недостатков; но аэродинамику их проточной части не улучшила. Поэтому вен­

тиляторы серии В, которым после модернизации в угольной промышленности был присвоен шифр В-УП, остались по-преж­

Несколько позже, используя работы ЦАРИ по исследова­ нию диффузоров за осевым вентилятором серии В [60], Горлов­ ский завод стал выпускать вентиляторы В-УП с удлиненным

диффузором, придав им шифр В-УПД. Однако поскольку недо­

вентилятором т]утах остался низким, равным 0,675, средневзве­ шенный к. п.д. равным 0,565. Аэродинамическая характеристика установки В-УПД приведена в работе [72].

В 1952 г. Донгипроуглемаш на основе работ ЦАГИ по усо­ вершенствованию проточной части вентилятора серии В [60] разработал новую установку под шифром ВУ.

* Более подробно о вентиляторах В-УП, В-УПД и К-06 см. работу [72].

384

Улучшение вентилятора было достигнуто путем замены про­

пенью и дающим удвоение давления в двух ступенях по сравне-

Дэровинамические схемы вентиляторов В, В-УП и В-УПД

Аэродинамическая схема вентилятора ВУ

Направление

потока

Рис. 220. Сравнение аэродинамических схем вентиляторов В, В-УП, В-УПД и ВУ

нию с одной. Полученное при этом повышение давления венти­ лятора позволяет при сохранении размеров и окружных ско­ ростей увеличить производительность, даваемую вентилятором на данную сеть, или при сохранении производительности и

давления уменьшить окружную скорость рабочих колес. На рис. 220 приведено сравнение аэродинамической схемы вен­ тилятора ВУ со схемами других вентиляторов серии В (В-УП и В-УПД).

Вентилятор ВУ выполнен с хорошо обтекаемыми опорными стойками и небольшим зазором между кожухом и рабочими колесами.

Уменьшение внутренних потерь в вентиляторной установке было достигнуто заменой короткого диффузора длинным сту­

пенчатым (L=2Z) и L'=\,5D) и установкой перед вентилятором

двойного колена с плавными поворотами. Аэродинамическая схема вентиляторной установки ВУ приведена на рис. 103. Ее характеристика дается в работе [72]. Горловским заводом были изготовлены опытные вентиляторы ВУ с диаметрами рабочих колес 1,8 и 2,4 м. Экономичность установки ВУ, испытанной на

такой к. п. д. для современной шахтной установки нельзя при­ знать достаточным.

Дальнейшее усовершенствование вентиляторных установок,

с осевыми вентиляторами производилось на основе разработан­ ного в ЦАГИ в 1948—1949 гг. Е. Я. Юдиным осевого вентиля­ тора типа К-06. Вентилятор может быть одно-, двух- и много­ ступенчатым. При наличии НА перед рабочим колесом первой ступени получается схема НА К + СА, при его отсутствии — схема К + СА.

Аэродинамические схемы одно- и двухступенчатого вентиля­ торов этого типа с входным НА и без него приведены на рис. 221. Колеса имеют 12 закрученных лопаток, расположенных на ци­ линдрической втулке, относительный диаметр которой ра­ вен 0,6 [23]. Входной НА имеет 11 профилированных некруче­ ных лопаток, а промежуточный — 22 такие же лопатки. В СА 11 лопаток из листового материала или профилированных с та­ ким же профилем, как и у лопаток НА.

В 1949 г. Горловский завод изготовил по проекту Гипроуглемаша вентиляторную установку с двухступенчатым вентилято­ ром К-06 диаметром 1,8 м. Промышленные испытания показали,,

что эта установка имеет высокий максимальный к. п. д. ("Чутах =0,77 ч-0,8) и дает возможность весьма глубоко и плавно регулировать производительность и давление. Средневзвешен­ ный к. п. д. вентиляторной установки К-06 ц у. ср для обеих схем — с входным НА и без него — весьма высок и равен 0,7. Осевые вентиляторы К-06 приняты угольной промышленностью в каче­ стве основных при разработке ряда шахтных вентиляторных установок с диаметрами рабочих колес от 1 до 3,6 м. Вентиля­ торам К-06 в угольной промышленности присвоен шифр ВОК для одноступенчатых и ВОКД для двухступенчатых. Цифры за шифром показывают диаметр рабочих колес (м). В дальнейшем вентиляторы К-06 мы будем именовать вентиляторами ВОК или ВОКД.

Ряд вентиляторов ВОК и ВОКД состоит из: 1) одноступе

чатых вентиляторов ВОК 1,0 и ВОК 1,5, работающих при по: - женной окружной скорости лопаток рабочих колес и = 77 м/сек

[73]; 2) двухступенчатых — ВОКД 1,0 и ВОКД 1,5, работающих.

386

с той же скоростью; 3) двухступенчатых — ВОКД 1,8; ВОКД 2,4;

ВОКД 3,0 и ВОКД 3,6 (и = 94 м/сек) [74].

При окружной скорости рабочих колес и = 77 м/сек макси­

мальное давление, развиваемое ступенью, составляет — 150 кг/м2, а при и = 95 м/сек ~225 кг/м2. В общем вентиляторами ВОК и ВОКД обеспечивается подача в шахты воздуха от 10 до

350 м2/сек при давлении от 35 до 450 кг/м2 [72].

На рис. 222 приведен продольный разрез вентиляторной установки ВОКД 1,8 на шахте им. Абакумова, на рис. 223—

Рис. 223. Вентилятор ВОКД 3,0, установленный на шахте «Ветка-Глубокая»

общий вид вентилятора ВОКД 3,0, установленного на шахте

«Ветка-Глубокая». Покрытие вентиляционных режимов шахт вентиляторными установками ВОК и ВОКД дается в ра­ боте [72].

В зарубежных странах шахтным вентиляторам уделяется большое внимание. Особенно много вентиляторов, преимуще­ ственно осевого типа, для своих шахт и на экспорт изготов­

ляется в Англии. Для английских шахт в основном требуются вентиляторы производительностью <2 = 150-^200 м?!сек при давлении, не превышающем 250:—300 кг/м2. Лишь в некоторых

случаях потребное давление достигает 400—500 кг/м2. Давление на одну ступень не превышает 120—150 кг/м2. По заказам шахт изготовлено несколько уникальных вентиляторов с высокими аэродинамическими показателями (т|у 0,8). Обращает на себя внимание высокий уровень технологии изготовления основных

узлов и особенно лопаток рабочих колес, НА и СА. Широко применяются литые лопатки из марганцовистой бронзы, что позволяет выполнять их любой желаемой формы. Вентиляторы

389