8.2. Регулирование подачи воздуха в шахту изменением режима работы главного вентилятора

Напор и количество воздуха, подаваемого в шахту вентилятором в единицу времени зависит от диаметра рабочего колеса, частоты его вращения и угла установки лопастей рабочих колес и направляющего аппарата.

При увеличении или уменьшении частоты вращения колеса вентилятора nколичество воздухаQи депрессияhизменяются по следующим зависимостям

Q₂=Q₁ (8.1)

h₂=h₁ (8.2)

где индексами 1 и 2 соответственно обозначены параметры прежнего и нового режима работы вентилятора.

Регулирование путем поворота лопаток рабочего колеса вентилятора применяется при работе осевых вентиляторов. Изменение угла установки лопаток на колесе приводит к изменению количества воздуха подаваемого вентилятором.

Регулирование путем поворота лопаток направляющего аппарата применяется как у осевых так и у центробежных вентиляторов. в этом случае поворачиваются лопатки на направляющем аппарате, устанавливаемом после рабочего колеса для выпрямления потока.

8.3 Регулирование распределения воздуха в вентиляционной сети шахты

8.3.1 Регулирование увеличением сопротивления выработок

Увеличение аэродинамического сопротивления выработок является одним из наиболее распространенных и доступных способов регулирования распределения воздуха не требующих значительных затрат. Искусственное увеличение аэродинамического сопротивления достигается установкой в них регуляторов отрицательного типа – вентиляционных дверей, окон, воздушных карманов, воздушных лабиринтов и завес. Наиболее распространенными из указанных выше отрицательных регуляторов являются вентиляционные окна и двери. Установка в выработках отрицательных регуляторов приводит к увеличению сопротивления выработок и вентиляционной сети в целом. Следовательно, изменится режим работы вентилятора главного проветривания и количество воздуха, поступающее в шахту, может быть меньше расчетного. Поэтому прежде чем приступить к отрицательному регулированию необходимо определить целесообразность и возможность такого регулирования.

8.3.2 Решение задачи о целесообразности отрицательного регулирования

Задана вентиляционная сеть произвольной сложности (рис.8.1)

Допустим, что в вентиляционной ветви, сопротивление которой R_iнеобходимо установить отрицательный регулятор сопротивление, которогоR_ок. В результате этого изменится сопротивление всей сетиR_си режим работы вентилятораH_виQ_в. Определим аэродинамическое сопротивление сети и режим работа вентилятора после установки регулятора. При решении этой задачи используется принцип минимума затрат мощности на проветривание вентиляционной сети.

Рис.8.1 - К определению целесообразности отрицательного регулирования распределения воздуха

Мощность, затрачиваемая на проветривание любой выработки, определяется равенством

N_i=q_i h_iкг м/с(7.1)

где q_i– расход воздуха в выработке, м³/с;

h_i– депрессия выработки кг/м².

Выражая в равенстве (8.1) депрессию через аэродинамическое сопротивление выработки R_iи расход воздухаq_iт.е.h_i=R_i∙q, получим

N_i=R_i∙q(8.2)

Для сети, включающей nобщий расход мощности на проветривание составит

N=R₁q+R₂q+…… +R_iq+……R_nq=(8.3)

Cдругой стороны эта величина может быть выражена равенством

N=R_c∙Q³ (8.4)

где R_c– аэродинамическое сопротивление сети,k;

Q– расход воздуха в сети. м³/с.

Приравнивая правые части равенств (8.3) (8.4), получим

R_cQ³=(8.5)

откуда определяем сопротивление сети

R_c=(8.6)

Отношение q_i/Q=x_iназовем относительным расходом воздуха в данной ветви, тогда

R_c=(8.7)

Для того, что бы определить, как изменится сопротивление сети R_спри изменении сопротивленияi-той ветви, необходимо продифференцироватьвыражение (8.7) поR_i

(8.8)

(8.9)

или

dR_c=dR_ix(8.10)

Переходя от бесконечно-малых приращений к конечным прирощениям, получим

ΔR_c=ΔR_ix(8.11)

Для ведения расчетов по формуле (8.11) знать расход воздуха в выработке, где устанавливается регулятор q_i , расход воздуха в вентиляционной сетиQи депрессию вентиляционной сети Н до регулирования

Пример расчета.

Дано: Расход воздуха в сети до установки окна Q=150 м³/с;

Депрессия вентиляционной сети Н=300 кг/м²;

Расход воздуха в ветви q_i=20 м³/с;

Аэродинамическое сопротивление регулятора ΔR_i=0.5k

Необходимо определить аэродинамическое сопротивление сети и режим работы вентилятора после установки регулятора.

Определяем аэродинамическое сопротивление сети до установки регулятора

R_c===0.0133k

Определяем приращение сопротивления сети после установки регулятора по формуле (8.11)

ΔR_c=0.5=0.0012k

Определяем сопротивление сети после установки регулятора

R=R_c+ΔRc

R=0.0133+0.0012=0.0145 k

Для того, что бы определить, как изменится режим работы вентилятора после установки регулятора, необходимо на аэродинамической характеристике вентилятора построить характеристику сети по формуле

H₁=RQ² (8.12)