Шахтные вентиляторы (стр. 6 )

Рис.3.6. Тонкое регули-

рование поворотом лопаток НА у центробежных вентиля - торов

Регулирование рабочих режимов изменением скорости

вращения рабочего колеса применяется на центробежных венти- ляторах. Для осуществления такой регулировки центробежные вентиляторы снабжаются приводом с системой плавного регули - рования оборотов ( ВЦД-47У-Р) или комплектуются двигателями со ступенчатым изменением скорости.

Тонкое регулирование рабочих режимов у большинства шахтных вентиляторов осуществляется с помощью поворота ло - паток осевых ( центробежные вентиляторы) или промежуточных (осевые вентиляторы) направляющих аппаратов.

В отдельных случаях для регулирования применяют специ - альные закрылки на рабочем колесе ( ВЦЗ-32) или поворотные конструкции в спрямляющих аппаратах (ВОД-40).

Способы работы вентилятора на шахтную сеть. Движе - ние нужного количества воздуха в пределах вентиляционной сети шахты обеспечивается перепадом давлений в точке входа в сеть и точке выхода из нее. В зависимости от варианта создания необхо - димого перепада давлений в сети различают нагнетательный, вса - сывающий и комбинированный ( нагнетательно-всасывающий) способы проветривания сети. Техническая сторона организации

того или другого способа заключается в схеме включения венти-

лятора в эту сеть.

Вентилятор может включаться в шахтную вентиляционную систему для работы на всасывание ( рис.3.7, а), для работы на на - гнетание (рис.3.7, б) или для работы по комбинированному спосо - бу (рис.3.7, в).

Рис.3.7. Схемы включения вентилятора для работы: а – на всасыва-

ние; б – на нагнетание; в – по комбинированному варианту

Связь вентилятора с шахтной вентиляционной сетью и ат- мосферой осуществляется с помощью вентиляционной установки, в которую кроме самого вентилятора входят соединительные ка - налы, клапаны, ляды, регулирующие устройства и другие элемен- ты. В пределах вентиляционной установки можно выделить ха- рактерные сечения в потоке воздуха, являющиеся переходными от одной части системы к другой. Сечение 0-0 является границей между вентиляционной установкой и атмосферой, 1-1 и 2-2 – границы между вентиляционной установкой и вентилятором, а 3-3 и 4-4 – границы между вентиляционной установкой и собственно вентиляционной сетью шахты.

Для всех схем включения вентилятора в вентиляционную сеть можно записать выражения баланса механической энергии:

hв.вс

hв.нагн

hв.комб

h1 0

h1 4

h1 4

h0 3

h4 0

h4 0

h3 2 ;

h0 2 ;

h0 3

h3 2 ,

(3.2)

где

hв.вс , hв.нагн , hв.комб

– депрессии вентиляторов, работающих со-

ответственно на всасывание, нагнетание и по комбинированному способу.

Каждое из уравнений (3.2) может быть представлено в виде

hв hш

hву

, (3.3)

где hв

– депрессия вентилятора, Па;

hш – депрессия шахтной сети, Па;

hву

– потеря давления в вентиляционной установке, Па.

Совместная работа вентиляторов на сеть

В горной отрасли часто практикуется совместная работа двух или нескольких вентиляторов на вентиляционную сеть шах - ты. При проектировании системы вентиляции для обеспечения предприятия воздухом предусматривается, как правило, один вен- тилятор, но по мере работы шахты может возникнуть необходи - мость изменения основных параметров вентиляции, и выясняется, что эти новые параметры не могут быть обеспечены одним венти - лятором. В таком случае задача решается включением в систему проветривания дополнительного вентилятора. Необходимость в этом может возникнуть при реконструкции шахты, при введении в технологическую схему новых стволов или других выработок, при переходе горных работ на более глубокие горизонты, при возрастании депрессии и потребностей в воздухе.

Совместная работа вентиляторов на шахтную сеть может

быть последовательной (рис.3.8), параллельной (рис.3.9) и комби - нированной ( рис.3.10). При комбинированной работе некоторые вентиляторы могут находиться в подземных выработках, чаще всего они выполняют роль вспомогательных.

Выбор варианта совместной работы диктуется необходимо-

стью получения в результате тех или иных параметров по количе-

ству воздуха и давлению.

При последовательной работе через оба вентилятора идет один и тот же воздух, таким образом, их производительности рав- ны, а депрессия сети складывается из парциальных депрессий вентиляторов

QВ1

QВ 2 , H Ш

H В1

H В 2 . (3.4)

Параллельная совместная работа характеризуется тем, что

вентиляторы развивают одинаковую депрессию, а количество воздуха в сети равно сумме их парциальных производительностей

QШ QВ1

QВ 2 , H В1

H В 2 . (3.5)

Рис.3.8. Последовательная работа вентиляторов: а – на одном стволе;

б – на разных стволах; в – на трубопровод сосре-доточенно; г – на трубопровод рассредоточенно

Рис.3.9. Параллельная работа вентиляторов: а, б – на одном стволе;

в – на разных стволах

Рис.3.10. Комбинированная ра-

бота вентиляторов: а – на разных стволах; б – главного и вспомо-

гательного

Расчет вентиляционного режима выработок, выбор и регу-

лирование режимов совместной работы вентиляторов представ-

ляют известные трудности. Это приводит к тому, что во многих случаях на практике вентиляторы работают либо в неустойчивом режиме, либо с чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия. Для предупреждения подобных ситуаций совместная работа вентиляторов может быть организована только после про- ведения предварительного анализа возможности такой работы и выявления необходимых регулировочных параметров, обеспечи- вающих ее рациональность.

В связи с отсутствием корректных аналитических описаний напорных характеристик вентиляторов, в практике используются графические методы анализа совместной работы.

В зависимости от поставленной задачи, для анализа совме-

стной работы вентиляторов могут применяться:

F метод суммарных характеристик вентиляторов;

F метод приведенных характеристик вентиляторов;

F метод активизированных характеристик сети.

Анализ последовательной совместной работы вентилято - ров. Обычно последовательная работа вентиляторов на сеть при- меняется с целью повышения депрессии, создаваемой вентилято - ром, об эффективности последовательной работы судят по при - росту депрессии от совместной работы по отношению к депрес - сии, создаваемой одним вентилятором.

Анализ последовательной совместной работы вентиляторов

производится с использованием метода суммарных характери-

стик.

Построение суммарной характеристики ведется с учетом

выражений (3.4) сложением частных характеристик вентиляторов

по ординатам.

Суммарная характеристика двух вентиляторов одного типа и с одинаковыми параметрами (D, n, ) получается простым уд- воением ординат (рис.3.11,а).

Рис.3.11. Анализ последовательной совместной работы вентиля- торов: 1,2 – характеристики вентиляторов; 1+2 – суммарная характеристика; R1 , R2 – характеристики вентиляционных сетей

Для построения суммарной характеристики разных по типу и ( или) параметрам вентиляторов необходимо построить продол - жение напорной характеристики меньшего вентилятора в четвер - тую четверть системы координат, а при сложении ординат учесть знак достроенного участка характеристики (рис.3.11,б)

Для заключения о рациональности совместной работы на систему координат наносят характеристики вентиляционных сетей, имеющих сопротивления R 1 и R 2 (R 2 R1). Точки А1 и А2 представляют собой режимы работы любого из одинаковых вентиляторов (а) или вентилятора 2 ( б) при их одиночной рабо- те на сети R 1 и R 2. Точки В1 и В2 – режимы совместной работы

вентиляторов на те же сети. Анализ представленных случаев со-

вместной работы позволяет сделать выводы:

F последовательная совместная работа двух одинаковых вентиляторов всегда устойчива и дает положительный эффект, поскольку депрессии режимов В1 и В2 выше депрессий режимов А1 и А2 . Целесообразность такой работы возрастает с увели - чением сопротивления сети, на которую работают вентиляторы, так как прирост разницы депрессии в режиме В2 по сравнению с депрессией в режиме А2 гораздо выше, чем соответствующий прирост у режима В1 по сравнению с режимом А1;

F последовательная совместная работа отличающихся по

типу и ( или) по параметрам вентиляторов целесообразна только для тех вентиляционных сетей, характеристики которых (R 2) пе - ресекают суммарную характеристику левее и выше точки С. В этом случае целесообразность тем очевиднее, чем выше сопро - тивление сети. Для вентиляционных сетей, характеристики кото - рых (R 1) пересекают суммарную характеристику вентиляторов правее и ниже точки С, работа меньшего вентилятора (1) вредна. Депрессия, создаваемая большим вентилятором (2) при его оди- ночной работе на такую сеть в режиме А1 выше, чем депрессия в режиме В1, создаваемая этим вентилятором при совместной рабо- те обоих вентиляторов.

Рассмотренный метод анализа совместной работы приме-

ним как для случаев установки вентиляторов на одном стволе, так и на разных стволах, при условии, что через эти вентиляторы про - ходит одно и то же количество воздуха. Метод применим при по - следовательной работе и более чем двух вентиляторов, что весьма редко встречается в практике. Суммарную характеристику в этом случае можно строить непосредственным сложением характери - стик всех вентиляторов. В сложных случаях, когда характеристи - ки сильно отличаются по форме, можно складывать их поэтапно, т. е. сложить характеристики двух вентиляторов, затем к первой суммарной добавить характеристику третьего вентилятора и так далее.