книги / Рудничные вентиляторные и водоотливные установки
..pdfхарактеристику данного типа вентиляторов. Если все точки необхо димых вентиляционных режимов располагаются в зоне рабочих режимов, то выбранный вентилятор осуществит их при постоянной скорости вращения. Могут быть случаи, когда часть необходимых вентиляционных режимов размещается за пределами поля рабочих режимов вентилятора. Если часть их располагается правее и выше поля рабочих режимов, то необходимо увеличить, а если левее и ниже, то уменьшить скорость вращения вентилятора или его диаметр.
На |
рис. |
189 |
показан |
|
|
|
|
||||
подбор |
вентилятора |
по |
|
|
|
|
|||||
индивидуальным |
характе |
|
|
|
|
||||||
ристикам. |
Линией |
|
1—9 |
|
|
|
|
||||
показаны |
необходимые |
|
|
|
|
||||||
вентиляционные |
режимы. |
|
|
|
|
||||||
При |
наличии |
направля |
|
|
|
|
|||||
ющего |
аппарата |
для |
тон |
|
|
|
|
||||
кого |
|
регулирования и |
|
|
|
|
|||||
имея |
скорость |
|
вращения |
|
|
|
|
||||
п г, |
вентилятор |
|
может |
|
|
|
|
||||
осуществить |
часть |
венти |
|
|
|
|
|||||
ляционных |
режимов, |
по |
|
|
|
|
|||||
казанных линией |
1—6; |
|
|
|
|
||||||
остальную часть режимов, |
|
|
|
|
|||||||
показанных линией 6—9, |
|
|
|
|
|||||||
вентилятор осуществит при |
|
|
|
|
|||||||
скорости вращения п2. |
|
|
|
|
|||||||
При |
отсутствии |
|
тон |
|
|
|
|
||||
кого |
регулирования |
|
вен- Рис. 189. |
К подбору вентилятора по |
индп- |
||||||
тилятор |
будет |
осуще- |
видуальным характеристикам |
|
|||||||
ствлять |
рабочие |
режимы, |
при скорости |
вращения |
nlf |
||||||
показанные |
линиями |
2—3 и 4—5 |
|||||||||
а показанные |
линией |
7—8 при скорости вращения п2. |
|
||||||||
В |
случае |
подбора вентилятора |
по |
безразмерным |
характеристи |
||||||
кам (см. рис. 188) вентилятор данного типоразмера при наличии тонкого регулирования может обеспечить при скорости вращения пх вентиляционные режимы 1—7, а при отсутствии тонкого регулиро вания — 1—4. Остальные вентиляционные режимы (7—8 или 4—8 в зависимости от наличия тонкого регулирования) могут быть обеспечены при большей скорости вращения ;г2.
Задаваясь большей скоростью вращения гг2, определяют новые коэффициенты пересчета производительности и давления для того же вентилятора:
,__ ^2П в ?
п* |
24,3 ’ Д* |
3000 ‘ |
Определяют новые безразмерные координаты вентиляционных режи мов 7 и 8 или 4 и 8:
|
< |
= |
-2_ . ь : |
К = 1г- |
или Л' = |
, |
(238) |
|
|
r |
- i |
^ ст . max ' |
|
|
|
||
|
|
|
|
ki |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дз |
|
|
|
где h7 и й4 — ординаты точек 7 и 4; |
|
|
|
|||||
h'7 |
и |
— ординаты точек 7 и 4 в другом масштабе (на рис. 188 |
||||||
|
|
|
точки 7 и 4). |
координатам Q' , йСт. max, |
|
|
||
По |
новым безразмерным |
Л7 |
или ^4 |
|||||
строим линии вентиляционных режимов в новом масштабе 7—S или 4—5, которые данным вентилятором не обеспечивались при скорости вращения пг. При отсутствии тонкого регулирования
вентилятор вместо необходимых |
вентиляционных |
режимов 1 —4 |
|
и 4—8 будет осуществлять режимы 2—3, |
5—6 и 4"—8" |
||
По характеристикам находим |
подачи, |
давления |
и к. п. д. для |
начала и конца работы вентилятора на каждой ступени регулиро вания: на индивидуальных характеристиках (рис. 189) для точек 7, 5, 6, 9 или 1, 3, 4, 5, 7 п 8; на безразмерных характеристиках для
точек 7, 5, 6, 7, 8 или 2, 3, 5, 6, |
S. Для каждого режима работы |
||
определяют мощности на валу вентилятора по формулам: |
|||
N = 1,1 |
ÇftC T |
|
(239) |
или |
1000% |
|
|
|
|
|
|
|
Q k n k O T k R |
|
|
N = 1,1 - tl02nr |
’ |
(240) |
|
где Q, ft0T, Ç и Лст — координаты указанных выше точек; |
|||
кп и /сд — коэффициенты пересчета |
производительности |
||
и давления при |
данной скорости вращения. |
||
Продолжительность работы вентилятора на каждой ступени регулирования можно определить исходя из допущения пропорцио нальности между изменением депрессии и временем. Если обозначить проектный срок работы вентилятора через Г, то время работы его на данной ступени t найдем из выражения [41]
J ________ Aft
^ |
ftymax |
ftym in |
Так, например, время работы вентилятора на первой регулирования будет равно (рис. 189)
J _ rp ft3 ft1 ft9-ft 1 ’
где hlf h3 и h9 — ординаты точек 7, 5 и 9.
ступени
(241)
Резерв производительности вентиляторной установки за счет увеличения угла установки лопаток колеса и направляющего аппа рата в наиболее тяжелый период эксплуатации при минимальном эквивалентном отверстии сети определяется наиболее удаленной точкой пересечения характеристик сети и вентиляторной установки в пределах поля рабочих режимов. Так, например, для случая, представленного на рис. 189, резерв производительности будет определяться точкой 10.
Выбор двигателей производится по мощностям на валу вентиля тора в характерные моменты эксплуатации с учетом необходимой скорости вращения. Двигатель выбирается по максимальной мощ ности на валу вентилятора в период его работы с данной постоянной скоростью вращения. При этом в случае применения асинхронных
двигателей при N.пип_ 0,6 рекомендуется применять два двигателя
N и.ах
на разные периоды работы вентилятора. Один из них выбирается по максимальной мощности, а другой — по мощности, определя емой выражением
N = У N . N |
(242) |
||
1v |
У 1v m in1* max* |
4 |
' |
Синхронные двигатели всегда принимаются по максимальной мощности на весь период работы вентилятора. Далее принимается типовая схема размещения вентиляторов и всего вспомогательного оборудования вентиляторной установки.
Среднегодовой расход электроэнергии приближенно равен
Е = |
=3600>24-365, кдж, |
(243) |
|
|
2ПпЛдЛтр11оЛр |
|
' |
где iVtnîn п iVmîlv — соответственно минимальная и максимальная |
|||
г)и = |
мощности на валу вентилятора, кет; |
|
|
0,9—0,95 — к. п. д. |
редуктора; |
берется |
|
тц = |
к. и. д. двигателя, |
значение которого |
|
г|тр = |
из каталога; |
|
|
0,97 — к. п. д. трансформатора (в случае уста |
|||
г]с = |
новки двигателя низкого напряжения); |
|
|
0,95—0,97 — к. п. д. электрической сети; |
|||
цр = |
0,8—0,9 — к. п. д. |
регулирования. |
|
Удельный расход электроэнергии на 1 т добычи |
определяется |
по формуле |
|
е = , кдж/т, |
(244) |
где А — годовая производительность шахты.
В заключение составляется смета на оборудование и опре деляются среднегодовые расходы по вентиляторной установке как сумма годовых амортизационных отчислений, среднегодовой
1 8 |
З а к а з 1 8 7 3 . |
стоимости электроэнергии, годового фонда зарплаты обслужива ющему персоналу, стоимости текущих ремонтов и стоимости мате риалов, т. е.
С = С1 + С2 + С3 + С^ + Съ. |
(245) |
Исходными данными для подбора вентиляторов при диагональ ной схеме проветривания являются предельные за весь срок работы необходимые производительности и необходимые статические давле ния вентиляторов в точках присоединения их к вентиляционной сети, а также предельные значения сопротивлений общего и отдель ных участков сети.
При проверке устойчивости принимают наиболее неблагоприят ные условия вентиляционной сети, которые бывают при наименьших отношениях сопротивлений индивидуальных ее участков к сопро тивлению общего участка.
Для проверки устойчивости параллельной работы прежде всего строят приведенные характеристики эквивалентных вентиляторов, присоединенных к общей точке сети О (см. рис. 47, а). Затем строят для каждого вентилятора приведенные характеристики общего участка сети ОА.
Гарантия устойчивости параллельной работы при диагональной схеме проветривания обеспечивается при соблюдении неравенства соответственно рис. 47.
Мощность на валу вентилятора в условиях диагональной схемы проветривания определяется по предельным фактическим режимам работы вентиляторов, однако ее необходимо проверить на случай вынужденной одиночной работы, так как в этом случае она может оказаться большей, чем при совместной работе.
Для установления мощности на валу вентилятора, который после остановки и отключения от сети другого " вентилятора вы нужден работать одиночно, определяют аэродинамическое сопро тивление и эквивалентное отверстие внешней сети одиночно работа ющего вентилятора.
§ 2. Примерный расчет вентиляторной установки главного проветривания
Задание. Рассчитать и выбрать оборудование для рудничной вентиляторной установки главного проветривания по следующим данным: количество воздуха, подаваемого в шахту, Q = 105 м3/сек; статическое давление вентилятора в процессе эксплуатации изме няется от hCT min = 1370 н/м2 или 140 кГ/м2 до ЛСТвШах = 2750 н/м2 или 280 кГ/м2; срок службы вентилятора Т = 20 лет; производи тельность шахты А = 900 000 тп/год.
•1. Пользуясь графиком рабочих зон рудничных вентиляторов главного проветривания (рис. 187), устанавливаем, что для заданных
условий может быть применен осевой вентилятор ВОКД-2,4 со скоростью вращения п = 600 об/мин.
2.На индивидуальную характеристику вентилятора ВОКД-2,4
наносим точки К и М с координатами Q = 105 м3/сек, hCT ш =
Ьу'Ст*н/м*
Рис. 190. Характеристики к примерному расчету
= 2750 н/м2 и Q = 105 м3/сек, Лот min = 1370 м/ле2 и проводим через них характеристики вентиляционной сети для начала и конца
эксплуатации вентилятора, |
т. е. при |
эквивалентных отверстиях |
|
сети: |
|
|
|
АтЫ= 1,19- = L = r = 1 , 1 9 - ^ = = 2,38 ж2; |
|||
Ш“ |
/ Л е т . шаг |
/2 7 5 0 |
|
Лти = 1,19 ^ 2 |
= = 1,19 |
= 3,38 м*. |
|
У ^ст. min |
/1 3 7 0 |
Характеристики вентиляционной сети строим по уравнениям:
h' = 1,41 - Ц - = 1,41 ^ |
= 0,248<?2; |
|
|
|
|||||
h" = |
1,41 |
Q2 |
_ |
Q2 |
= 0,1235<?2 |
|
|
|
|
^ max |
= 1,41 |
3?382 |
|
|
|
||||
0 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
0 |
397 |
620 |
893 |
1215 |
1585 |
2010 |
2480 |
3000 |
— |
0 |
198 |
309 |
445 |
605 |
790 |
1000 |
1235 |
1495 |
1780 |
3. Регулирование рабочего реяшма вентиляторной установки производим изменением угла установки лопастей колеса и поворо том закрылков лопаток промежуточного спрямляюще-направля- ющего аппарата.
Через точки Б и В пересечения линии МК необходимых вентиля ционных режимов и соответствующих характеристик давления проводим характеристики вентиляционной сети при эквивалентных отверстиях А г и А 2.
Величину эквивалентных отверстий А г и А 2 определяем по координатам точек Б и В, соответствующих режимам работы вентилятора в момент изменения угла установки лопастей колеса:
4 1 = 1 ,1 9 -£ = = 1 , 1 9 - ^ |
= 2,88 ж2; |
|
|
|
|||||||
|
] А В |
|
/1 8 8 6 |
|
|
|
|
|
|
||
Л2 = 1,19 |
—£ = = 1 |
, |
1 |
9 |
= 2,48 лГ-. |
|
|
|
|||
|
|
V hB |
|
|
/2 5 5 7 |
|
|
|
|
|
|
Характеристики |
вентиляционной сети |
при А г п А 2 строим |
по |
||||||||
уравнениям: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hB = 1,41 -J = 1,41 -2§-2 = 0,178<?2; |
|
|
|
||||||||
^ |
= 1.41-S- = 1-41I S 2 = 0 W . |
|
|
|
|||||||
Q, мЪ/сек |
О |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
|
h E , н/м* |
0 |
285 |
445 |
640 |
872 |
1140 |
1440 |
1780 |
2160 |
2560 |
|
hB, п/.и2 |
0 |
384 |
600 |
865 |
1175 |
1535 |
1940 |
2400 |
2900 |
3460 |
|
Построенные характеристики сети при А г и А 2 позволяют установить число ступеней регулирования и углы установки лопаток колеса.
Вентилятор будет работать со следующими углами установки лопаток колеса на каждой ступени регулирования при изменении эквивалентного отверстия сети в пределах:
от |
A aiX до А 1 |
0 |
= 35°; |
от |
А х до А 2 |
0 |
= 40°; |
от |
А 2 до Лш1п |
0 |
= 45° |
Продолжительность работы вентилятора на каждой ступени регулирования будет равна:
на первой ступени
h = T |
hB~~h м . |
• 20 |
1886 — 1370 |
7,5 года; |
h K ~~ h м |
2750 — 1370 |
на второй ступени
, _ Т hв hE _ о л 2 5 5 7 -1 8 8 6
2 |
* hK - h M |
2 7 5 0 -1 3 7 0 |
на третьей |
ступени |
|
, |
_ r p hK h в _ оп 2 7 5 0 -2 5 5 7 |
|
3 |
hK - h M |
2 7 5 0 -1 3 7 0 |
9,7 года;
= 2,8 года.
4. Максимальная мощность на валу вентилятора, определяемая по режиму К' (при отсутствии регулирования спрямляюще-напра- вляющим аппаратом),
м |
^ст. шах Q |
2940 -110 |
= 432 |
кет. |
|
1000т)ст |
1000 • 0,75 |
||||
|
|
|
|||
Максимальная мощность на |
валу вентилятора, определяемая |
||||
по режиму К (при регулировании спрямляюще-направляющим аппаратом),
N шах |
^гст. max Q |
2750 • 105 |
= 380 |
кет. |
|
1000т|ст |
1000 • 0,76 |
||||
|
|
|
Минимальная мощность на валу вентилятора, определяемая по
режиму точки М, |
|
|
|
|
|
N n |
^ст. ininff |
1370-105 |
221 |
кет. |
|
1000ï|cx |
1000-0,65 |
||||
|
|
|
Необходимая мощность двигателя с учетом резерва iV, = 1,157Vmax = 1,15412 = 497 кет.
Принятый вентилятор поставляется заводом в комплекте с син хронным двигателем типа СДН-14-44-10 мощностью 630 кет и ско ростью вращения 600 об/мин.
5. Абсциссы точек пересечения К' и М ' характеристик вентиля ционной сети с характеристикой давления вентилятора при 0 = 45° определяют возможные производительности вентилятора без регули рования вверх спрямляюще-направляющим аппаратом. При AmiD <?шах = 134 м*/сек, при Amax Q'm[lx = 110 мъ/сек.
Резерв производительности вентилятора при установленном дви гателе и с учетом возможности регулирования вверх спрямляющенаправляющим аппаратом будет равен:
при А т1а
Q% =
при А аы
Q% -
100 = --’1-^ 5~ 105 100 = 15,2% ;
Q |
loo = |
1,1‘-1^ ~ 105 100 = 40,5%. |
|
105 |
6. Среднегодовой расход электроэнергии на вентиляцию шахты
Е = N»b+JL"JS. 3600 • 24.365 = |
ч22^ 3*” - 3600 • 24 • 365 = |
2т)дТ|0 |
А •0 ,У о •О, У 5 |
=1,8-10е кдж.
7.Вентиляторную установку оборудуем двумя вентиляторными агрегатами. Для дистанционного управления и контроля работы
установки применяем аппаратуру УКВ Г.
Г л а в а XII
ВЕНТИЛЯТОРЫ И ВЕНТИЛЯТОРНЫЕ УСТАНОВКИ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Вентиляторные установки местного или частичного проветрива ния служат для вентиляции глухих забоев при проведении стволов, откаточных, вентиляционных и других вертикальных, наклонных и горизонтальных выработок. Особенностью эксплуатации вентиля торных установок местного проветривания является их работа на трубопровод, длина которого беспрерывно изменяется. Поэтому при постоянной подаче воздуха необходимое давление изменяется в широ ких пределах, достигая значительных величин.
Обычно вентиляторная установка местного проветривания обору дуется одним вентилятором. Иногда при проходке очень длинных выработок или глубоких стволов для преодоления большого сопро тивления или для ускорения проветривания забоя после взрывных работ применяют два или несколько последовательно включенных вентиляторов.
Трубопроводы применяют металлические из листового железа, матерчатые из прорезиненной хлопчатобумажной ткани и текстовинитовые. Трубопроводы из металлических труб могут работать как на всасывание, так и на нагнетание. Они прочны, долговечны,
но ввиду большого числа стыков имеют место большие утечки воз духа, так как для уменьшения веса длину отдельных звеньев труб приходится иметь небольшой (2—3 м). Трубопроводы из матерчатых прорезиненных труб имеют значительно меньший вес, что позволяет иметь большую длину отдельных звеньев (до 20 м), и следовательно, меньшие утечки; они эластичны, имеют простую и надежную конструкцию соединений. Вместе с тем ввиду легкости повреждения у них малый срок службы (1—1,5 года) и они неприменимы для
работы трубопровода на всасывание. |
мм. Обычно |
Трубы применяются диаметром от 300 до 1000 |
|
трубопроводы для вентиляции стволов при проходке |
собираются |
из труб диаметром 500—1000 мм. Нижняя часть |
трубопровода |
длиной 20—40 м собирается из матерчатых прорезиненных труб, которые перед отпалкой подтягиваются к полку. Трубопровод крепится в стволе к канату хомутами, на которые трубы опираются своими фланцами.
Трубопроводы, применяемые для проветривания горизонтальных и наклонных выработок, собираются обычно из матерчатых проре зиненных труб типов М и МУ диаметром 300—800 мм с длиной одного звена 5, 10 и 20 м. Трубы на торцах снабжены пружинящими стыковыми кольцами из стальной проволоки, обеспечивающими быстрое и достаточно плотное соединение отдельных звеньев. Трубо проводы подвешиваются на проволочных петлях в верхнем углу выработки.
Текстовинитовые трубы изготовляются из одностороннего и дву стороннего текстовинита, который представляет собой ткань типа брезента, покрытую полихлорвиниловой пластмассой, придающей ткани воздухо- и водонепроницаемость. Изготовляются текстовини товые трубы звеньями длиной 5 и 10 м, диаметром 0,5; 0,6; 0,7
и0,8 м. Соединение труб производится металлическими муфтами. Перспективным является применение вентиляционных труб из
капроновой ткани с двусторонним покрытием негорючей резиной, пленочного полихлорвинилового пластиката и других синтетических материалов. Трубы из этих материалов не гниют, не горят и имеют в несколько раз больший срок службы, чем матерчатые.
Потеря давления в трубопроводе равна
|
|
|
h = v\RQ\ |
|
(246) |
|
где г\ = |
— коэффициент доставки трубопровода; |
|
||||
Q3 — количество |
воздуха, |
необходимого для проветривания |
||||
|
забоя, |
м3/сек; |
подаваемого |
вентилятором в |
трубо |
|
Q — количество |
воздуха, |
|||||
|
провод, |
м3/сек; |
|
трубопровода, |
равное |
|
R — аэродинамическое сопротивление |
||||||
|
|
|
Д = |
|
(247) |
|
где а — коэффициент аэродинамического сопротивления труб; L — длина трубопровода, м\
Р — периметр сечения трубопровода, м; S — площадь сечения трубопровода, м2.
Для трубопроводов круглого сечения формула (247) примет вид
R = ^ |
(248) |
Из выражений (246) и (247) следует, что при постоянной подаче воздуха и длине трубопровода необходимое давление обратно пропорционально пятой степени диаметра. Если учесть еще, что утечки воздуха через неплотности пропорциональны корню квадрат ному из величины давления, то станет очевидной целесообразность применения труб достаточного диаметра, чтобы обеспечить эконо мичность и эффективность проветривания.
Исходными данными для расчета вентиляторной установки местного проветривания являются количество воздуха, необходимого для проветривания забоя, определяемое по методике, приведенной в учебниках и справочниках но рудничной вентиляции, а также длина трубопровода.
Определяется ориентировочный диаметр трубопровода исходя из
наивыгоднейшей скорости движения воздуха в нем, |
равной 10— |
||
15 м/сек, |
|
|
|
|
е? = |
1000|/ |
(249) |
При этомменьшие |
значения |
скоростипринимаются |
длядлинных, |
абольшие — для |
коротких трубопроводов.Полученный диаметр |
||
труб округляют до стандартного. |
|
||
Определяют производительность вентилятора по формуле |
|||
|
|
Q = ^ |
(250) |
Значение доставочного коэффициента ц принимают для железных труб по кривым [49], а для матерчатых прорезиненных труб типов М и МУ — по табл. 3 в зависимости от качества сборки, длины и диа метра трубопровода.
Таблица 3
Значения доставочного коэффициента для матерчатых прорезиненных труб
Длина трубопровода, ле |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
Доставочнып коэффициент |
0,86 0,83 0,81 0,79 0,78 0,66 |