Шахтные вентиляторы (стр. 5 )

2. От каких параметров вентилятора зависит форма его на-

порной характеристики?

3. Почему напорная характеристика считается основной при использовании вентилятора?

4. Что представляет собой частная характеристика венти-

лятора? По каким параметрам строятся частные характеристики?

5. Результатом каких ограничений семейства частных харак-

теристик является поле режимов работы вентилятора, называе-

мое областью полезного использования (ОПИ)?

6. Какие вентиляторы называют геометрически подобными?

7. Как меняются параметры вентилятора (Q, H, N) при изме-

нении числа оборотов в соответствии с законами подобия?

8. В чем смысл использования безразмерных характеристик?

В каком случае они могут быть применены?

Глава 3

Работа вентиляторов на сеть

Все достоинства и возможности вентилятора могут прояв - ляться далеко не во всех случаях его эксплуатации. Даже совре- менный вентилятор может иметь очень плохие эксплуатационные характеристики при работе на вентиляционную сеть, если эта сеть по своим параметрам не соответствует рабочим параметрам вен - тилятора. В предлагаемой главе рассматриваются вопросы взаи - мосвязи вентиляторов с вентиляционными сетями.

Работа одиночного вентилятора на сеть

Режим работы вентилятора. Индивидуальная характери - стика любого современного шахтного вентилятора представляет собой семейство частных характеристик, построенных на основе изменения скорости вращения рабочего колеса (n рк) или угла по- ворота лопаток ( рк или на). Однако следует помнить, что после окончания регулировки, т. е. выбора конкретной величины скоро - сти вращения и угла поворота лопаток, вентилятор работает на единственной напорной характеристике, соответствующей вы- бранным регулировочным параметрам.

Эта частная характеристика представляет собой ряд точек,

имеющих координаты в виде сочетаний Q В и H В. Значение коор - динат отвечает выражению зависимости H= f(Q), присущему дан - ному вентилятору. Каждая точка характеристики с ее координа- тами – возможный режим работы этого вентилятора.

Режимом работы вентилятора называется точка

на его напорной характеристике с координатами, представляющими собой производительность и де- прессию, развиваемые вентилятором в данном случае

С другой стороны, вентилятор при его эксплуатации рабо-

тает на определенную вентиляционную сеть. Следуя законам аэ-

родинамики, любую сеть можно представить выражением

H RQ 2 , (3.1)

где R – аэродинамическое сопротивление сети, Нс2/м8 .

Это выражение представляет собой общий вид характери - стики сети. Характеристика сети может быть построена в осях H – Q, если известна величина аэродинамического сопротивления этой сети. Характеристика сети ( рис.3.1, 2) представляет собой параболу, проходящую через начало координат.

Рис.3.1. Режим работы вентилятора на сеть

Ее крутизна определяется величиной аэродинамического сопротивления. Каждая точка этой кривой имеет координаты в виде сочетаний величин Hс и Qс, т. е. возможный режим в этой се- ти.

Режимом работы сети называется точка на ее ха-

рактеристике с координатами, представляющими собой расход воздуха в сети и депрессию, необходимую для обес - печения этого расхода.

Если обе характеристики (вентилятора 1 и сети 2) построить

в одном масштабе в системе координат ( рис.3.1), при соответст-

вии параметров сети возможностям вентилятора, появится точка

А (возможно не одна) пересечения этих характеристик.

Поскольку эта точка одновременно является и режимом ра - боты вентилятора и режимом работы сети, она получила специ - альное название – режим работы вентилятора на сеть.

Режимом работы вентилятора при посто-

янных регулировочных параметрах на конкретную сеть называется точка пересечения характери- стик этого вентилятора и этой сети.

Координаты этой точки представляют со - бой производительность и депрессию, которые развивает вентилятор, работая на эту сеть.

Режим работы вентилятора на сеть может быть устойчивым

и неустойчивым.

Устойчивым режимом считается режим, при котором одно-

му значению депрессии соответствует одно значение производи-

тельности.

Неустойчивые режимы располагаются у вершины напорной

характеристики вентилятора и слева от нее. Неустойчивый режим может быть пульсирующим или многозначным.

В первом случае режим находится в области вершины на - порной характеристики ( рис.3.2, а), производительность вентиля - тора изменяется значительно при практически неизменяемой ве - личине давления. Во втором случае ( рис.3.2, б) характеристика вентилятора пересекается с характеристикой сети в нескольких

точках, мало отличающихся по производительности, но заметно

отличающихся по давлению. Оба случая вредны как для сети, так

и для вентилятора.

Рис.3.2. Неустойчивые режимы работы вентилятора на сеть: а –

пульсирующий; б – многозначный

Для вентиляционной сети неустойчивая работа вентилятора опасна низкой надежностью и отсутствием гарантий подачи воз- духа в достаточном количестве к потребителям со всеми выте- кающими последствиями. С другой стороны, неустойчивый ре - жим работы вентилятора приводит к возникновению опасных на- пряжений в конструкциях установки и возможности их разруше - ния во время работы.

Устойчивая работа вентилятора на сеть может быть обеспе-

чена при соблюдении двух основных условий:

G рабочий режим вентилятора должен находиться на нис - ходящей ветви напорной характеристики, справа от ее вершины; G величина депрессии, развиваемой вентилятором, должна

составлять не более 90% от максимальной для этой вершины.

Возможность возникновения и характер неустойчивости режима в первую очередь определяется формой напорной харак - теристики вентилятора. Монотонные характеристики всегда га - рантируют устойчивый режим работы, чего нельзя сказать о гор - батых характеристиках и тем более о многогорбых ( седловид - ных). Таким образом, с точки зрения устойчивости, при выборе

вентилятора предпочтительнее ориентироваться на вентиляторы

центробежные и тихоходные осевые.

С другой стороны, положение точки режима зависит и от характеристики сети (рис.3.3). Точки А1 и А2 представляют собой устойчивые режимы, чего нельзя сказать о режимах А3, А4 и А5. Режимная точка тем больше смещается влево, т. е. приближается к зоне неустойчивых режимов на характеристике вентилятора, чем круче характеристика сети или, другими словами, чем больше величина аэродинамического сопротивления сети.

Рис. 3.3. Зависимость режима работы вентилятора от сети: А - режимы; R - сопротивление сети

Регулирование режимов работы вентилятора. В результате использования напорной частной характеристики вентилятора, соответствующей определенной скорости вращения и определен- ному углу установки лопаток рабочего колеса и ( или) направ - ляющего аппарата, при его работе на сеть можно получить один устойчивый режим. Однако все современные шахтные вентилято - ры снабжаются индивидуальной характеристикой, представляю - щей семейство частных, построенное по одному из регулировоч - ных параметров. В этом случае нанесенная на область полезного использования вентилятора характеристика шахты пересекает множество частных характеристик, построенных по углу поворо- та лопаток рабочего колеса ( рис.3.4) или по скорости вращения (рис. 3.5).

Режимы работы вентиляторов на этих рисунках представле-

ны точками на отрезках a–b характеристик сетей. Анализ пара-

метров этих режимов показывает:

G при регулировании поворотом лопаток рабочего колеса ве - личина параметров режима (H В и Q В) уменьшается с уменьшени - ем угла поворота лопаток;

G при регулировании изменением скорости вращения рабоче-

го колеса рабочие параметры возрастают с ростом скорости;

G при регулировании центробежных вентиляторов поворотом

лопаток осевого направляющего аппарата ( рис.3.6) рабочие пара- метры уменьшаются с увеличением угла поворота лопаток, по- скольку последние перекрывают входное отверстие вентилятора.

Рис. 3.4. Регулирование углом поворота лопаток у осевых венти - ляторов

Рис. 3.5. Регулирование ско- ростью вращения у центро - бежных вентиляторов

Регулирование изменением угла установки лопаток рабоче - го колеса называется грубой регулировкой, этот способ является основным при работе с осевыми вентиляторами. Поворот выпол - няется индивидуально для каждой лопатки на остановленном вен- тиляторе через специальные люки в корпусе.