2.2. Способы регулирования установок главного проветривания.
Система проветривания угольной шахты включает в себя вентиляционную сеть, главную вентиляторную установку, вентиляторы местного проветривания, средства контроля содержания метана в шахтной атмосфере и калориферные установки.
Автоматизация вентиляторных установок в настоящее время сводится к применению дистанционного управления вентиляторами и устройствами реверсирования струи воздуха с пульта, установленного в месте нахождения постоянного дежурного персонала, и осуществлению необходимых видов контроля работы установки.
Аэродинамическое сопротивление шахтной вентиляторной сети по отношению к первоначальному может изменяться в довольно широких пределах: при центральной системе проветривания в 4 – 10 раз, при диагональной – в 1.5 – 2.5 раза. В зависимости от характеристики сети изменяется режим работы вентилятора – подача и давление. Необходимый расход воздуха изменяется в 1.5 – 4 раза, а статическое давление в 2 – 6 раза. То есть в процессе работы шахты обеспечить её проветривание только за счет регулирования вентилятора невозможно, да и срок службы вентиляторной установки значительно меньше срока работы шахты. Регулирование необходимо в процессе эксплуатации вентиляторной установки, когда не считая необходимости постепенного увеличения или уменьшения производительности вентиляторной установки из-за развития или свертывания горных работ потребное количество воздуха изменяется еще по нескольким причинам,:
из-за сезонных колебаний температуры (расчетный диапазон 10-15%);
из-за изменения суточного режима работы (диапазон изменения 15-20%);
в праздничные дни (диапазон изменения 35-50%).
Данные обследования фактического использования вентиляторных установок Криворжского железно-рудного бассейна до широкого внедрения регулируемого привода показали, что до 10% вентиляторов работают с КПД < 40%, 1/3-<50%, 1/3-60% и лишь 20% в зоне экономически рекомендуемого использования с КПД 60-70% при проектном значении 80%. Эти данные подтверждают необходимость регулирования вентиляторных установок, причем диапазон регулирования должен быть не менее 1:0,5.
Способы регулирования (рис. 2.1) делятся на две группы - аэродинамические и с помощью регулируемого привода.
Аэродинамические способы:
1. Дросселирование – частичное перекрытие входного или выходного потока;
2. Закручиванием потока воздуха на входе вентилятора с помощью направляющего аппарата;
3. Поворотом лопаток при его останове или на ходу;
4. Изменением числа лопаток;
5. Установкой управляемых закрылков на лопатках вентилятора, как на самолете.
Первые два способа применяются и на ОВ и на ЦВ, остальные три - только на ОВ.
Рис. 2.1. Графики мощности потребляемой электроприводом вентилятора при различных способах регулирования подачи:
1 - поворотом лопаток направляющего аппарата и колеса; 2 - изменением частоты вращения привода путем введения в цепь ротора асинхронного двигателя сопротивления; 3 - изменением частоты вращения привода.
Регулирование режимов работы изменением угла установки лопаток направляющих аппаратов основано на использовании явления закручивания потока воздуха перед рабочим колесо. С увеличением угла установки лопаток теоретическое давление вентилятора при данной подаче будет уменьшаться.
Регулировочный эффект при повороте закрылков достигается одновременным действием двух факторов - изменением угла выхода лопаток и диаметра рабочего колеса. Достоинство способа - возможность получения значительной глубины регулирования, недостатки - усложнение конструкции рабочего колеса и необходимость остановки вентилятора для изменения угла установки закрылков.
Способы регулирования с помощью электропривода могут быть самими разными, каждый из которых имеет свои недостатки и преимущества, свою область применения. В настоящее время на выбор способа регулирования основное значение имеют их энергетические характеристики:
Реостатная характеристика регулирования электропривода почти такая же, как характеристика 3. Регулирование с помощью привода более экономичное, особенно с учетом того, что для вентиляторов
Регулирование выполняется в основном в сторону меньшей скорости. Так как мощность вентиляторов большая (до нескольких тысяч кВт) и для их привода применяются в основном синхронные и асинхронные двигатели. Перспективно регулирования с помощью каскадных схем, для которых мощность регулировочного устройства пропорционально диапазону регулирования, и при определенном диапазоне регулирования возможен возврат энергии в сеть.
Возможны любые другие способы регулирования в том числе самые простые с помощью редуктора со сменными шестернями, заменой двигателя или при 2–х двигательным приводом – один на полную мощность Рн, другой – на 0,5 Рн.
В настоящее время большинство рудничных вентиляторов оборудовано нерегулируемым электрическим приводом. Для нерегулируемого привода крупных вентиляторов с потребляемой мощностью свыше 350 кВт применяются высоковольтные синхронные электродвигатели на напряжение 6 или 10 кВ, что обусловлено их высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками:
высоким коэффициентом полезного действия;
опережающим коэффициентом мощности
высокой надежностью вследствии относительно большого воздушного зазора между ротором и статором.