Руководство шахтных вентилятор

libcats.org

Популярные книги за неделю:

Только что пользователи скачали эти книги:

Приведены сведения о конструкциях шахтных вентиляторов, их рабочих параметрах и характеристиках, способах регулирования их рабочих режимов, о видах приводов вентиляторов, устройстве главных вентиляционных установок.

Рассмотрены вопросы  использования одиночного вентилятора и совместной работы вентиляторов на шахтную сеть, вопросы выбора и регулирования вентиляторов для обслуживания вентиляционной сети.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обучающихся горным специальностям, может быть использовано работниками  горных предприятий  при  решении  практических вопросов.

ТематикаВентиляция выработок, Горные машины и оборудование

Все права на материалы принадлежат исключительно их авторам или законным правообладателям. Все материалы предоставляются исключительно для ознакомления. Подробнее об авторских правах читайте здесь!

Внимание! Если Вы хотите поделиться с кем-то материалом c этой страницы, используйте вот эту ссылку:
https://www.geokniga.org/books/8642
Прямые ссылки на файлы работать не будут!

Министерство образования Российской Федерации

Дальневосточный государственный технический университет (ДВПИ им. В. В. Куйбышева)

И.Г. Ивановский

ШАХТНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ

Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно—методическим центром в качестве учебного посо— бия для студентов специальностей 090200 « Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», 090400 « Шахтное и подземное строительство» вузов ре— гиона.

Владивосток

2003

УДК: 622.4.001.24 (075.8)

ББК: 33.18 И. 221

Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы: Учеб. пособие.—

Владивосток: Изд—во ДВГТУ, 2003. – 196 с. илл. 86, табл. 7

Приведены сведения о конструкциях шахтных вентиляторов, их рабочих параметрах и характеристиках, способах регулирова— ния их рабочих режимов, о видах приводов вентиляторов, устрой— стве главных вентиляционных установок.

Рассмотрены вопросы использования одиночного венти— лятора и совместной работы вентиляторов на шахтную сеть, во—

просы выбора и регулирования вентиляторов для обслуживания вентиляционной сети.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов, обу— чающихся горным специальностям, может быть использовано ра— ботниками горных предприятий при решении практических во— просов.

Рецензенты: Кафедра Безопасности жизнедеятельности ЧГТУ (д—р техн. наук, проф. Е. Т. Воронов); ОАО «ДальвостНИИ— проектуголь» (канд. техн. наук И.В. Садардинов); В.Ф. Мороз д—р техн. наук

Учебное пособие печатается с оригинал—макета, подготовленного автором.

© Ивановский И.Г. , 2003 © ДВГТУ, 2003

Введение

Атмосфера подземных горных выработок шахт в силу огра—

ниченного их объема легко насыщается различными вредностями техногенного и (или) природного характера. Превышение допус— тимых концентраций вредностей опасно для здоровья и жизни ра—

ботающих в выработках и ограничивает возможности проведения производственных процессов. Основное направление борьбы с вредностями в подземных горных выработках – их разжижение подаваемым в выработки свежим воздухом до допустимых кон— центраций.

Современное горное предприятие немыслимо без принуди— тельной вентиляции. Прекращение проветривания влечет за собой остановку всего технологического комплекса шахты или рудника, к выводу людей на поверхность, прекращению работы всех ма— шин и механизмов. От надежной, безотказной работы системы проветривания полностью зависит безопасность, а зачастую и жизнь людей, работающих в шахте.

Возникновение движения воздуха в некотором объеме свя— зано с наличием в этом объеме зон, обладающих более высоким уровнем энергии по сравнению с уровнем, необходимым для со— стояния покоя. Воздух движется от зоны с большим энергетиче— ским уровнем к зоне с меньшим уровнем.

Для формирования зон с различными энергетическими уровнями необходимы силы. По существу интенсивность движе— ния зависит от наличия и уровня этих сил.

Из большого перечня таких сил, имеющих место быть в шахтных условиях, имеет смысл выделить и рассматривать ос— новные – силы, появляющиеся при работе вентиляторов, и силы,

4

Глава 1

Конструкции и параметры вентиляторов

Вентиляционные сети шахт представляют собой совокуп— ность большого количества подземных выработок, отличающихся разнообразием параметров, влияющих на аэродинамику этих се— тей. Эти параметры постоянно меняются, следовательно, меняет— ся и аэродинамика сетей.

Выработки могут иметь различную форму поперечного се— чения, величина этого сечения колеблется в пределах от 3,0÷4,0 до 30,0÷40,0 м2. В больших пределах колеблется и длина вырабо— ток, доходя иногда до нескольких тысяч метров. Степень шерохо— ватости стенок выработок, влияющая на величину аэродинамиче— ского сопротивления, зависит от типа и размеров крепи выработок и тоже меняется в широких пределах.

Потребители воздуха в шахте отличаются большим разно— образием как по количеству необходимого воздуха, так и по вре— мени его подачи. В качестве потребителя может фигурировать от— дельная выработка, так и вся шахта или значительная ее часть.

Эти обстоятельства привели к необходимости создания группы специализированных шахтных вентиляторов, отвечающих по своим параметрам запросам горной отрасли.

Основное отличие шахтных вентиляторов от вентиляторов, применяющихся в других отраслях промышленности – большая производительность при довольно высоких параметрах по давле— нию. Производительность этих вентиляторов может доходить до 500÷600 м3/с, величина разности давления, создаваемая шахтными вентиляторами, ограничивается значением 0,5 ÷10,0 кПа. Степень сжатия воздуха вентилятором – 1,1. Это позволяет считать воздух несжимаемым в расчетах, связанных с работой вентилятора.

По своему назначению шахтные вентиляторы условно под— разделяются на три группы:

Fглавные вентиляторы, обслуживающие вентиляционную сеть всей шахты или большей ее части;

Fвспомогательные вентиляторы, обслуживающие значи— тельную часть вентиляционной сети шахты или работающие со— вместно с главным;

Fвентиляторы местного проветривания (ВМП), обеспечи— вающие воздухом отдельный забой, выработку или рабочее место.

В качестве главных и вспомогательных могут применяться одни и те же вентиляторы значительных размеров. ВМП состав— ляют отдельную группу вентиляторов, отличающихся небольши— ми размерами, малой мощностью привода и, как правило, не— большой производительностью.

Конструкции шахтных вентиляторов

Все выпускающиеся для горной отрасли вентиляторы отно— сятся по конструкции к так называемым « лопастным нагнетате— лям». В вентиляторах этого типа энергия вращающегося ротора преобразовывается в потенциальную и кинетическую, в свою оче— редь сообщаемые перемещаемому воздуху.

Лопастные вентиляторы в соответствии с характером дви— жения воздуха в них и формы ротора (рабочего колеса) подразде— ляются на осевые и радиальные, последние более известны как центробежные.

Осевые вентиляторы. Осевой вентилятор (рис.1.1) состоит из рабочего колеса ( РК) 1, на втулке которого закреплены про— фильные ( в форме крыла самолета) лопатки 2; рабочее колесо вращается в цилиндрическом корпусе или, как его часто называ— ют, кожухе 3. За рабочим колесом располагается спрямляющий аппарат (СА) с неподвижными лопатками 4.

Вращающееся рабочее колесо с помощью лопаток передает энергию привода перемещаемому воздуху. Лопатки рабочих ко— лес изготавливаются из стали или пластмасс ( для вентиляторов малых размеров).

Лопатки рабочего колеса могут иметь несимметричный или симметричный профиль. Осевые вентиляторы с лопатками рабо— чих колес симметричного типа являются реверсивными, посколь— ку их производительность не меняется при изменении направле— ния вращения рабочего колеса на обратное. Вентиляторы с рабо— чими лопатками несимметричного типа этим качеством не обла— дают, их производительность при изменении направления враще— ния рабочего колеса резко снижается, но эти вентиляторы имеют хорошие аэродинамические характеристики и повышенный коэф— фициент полезного действия. Спрямляющий аппарат обеспечива—

ет плавный переход воздуха от лопаток рабочего колеса к выходу в диффузор или сеть и частично преобразует динамическое дав— ление в движущемся потоке воздуха в статическое давление.

Рис.1.1. Схема осевого вентилятора: 1 – рабочее колесо; 2 – лопатки рабочего колеса; 3 – кожух; 4 – спрямляющий аппарат; 5 – коллектор; 6 – диф—

фузор

В конструкцию шахтных вентиляторов вводятся два обтека— теля, назначение которых заключается в снижении аэродинамиче— ских потерь, связанных с резким изменением скоростей движения воздуха. Передний обтекатель устанавливается во входном кол— лекторе, перед рабочим колесом или направляющим аппаратом, задний – после спрямляющего аппарата, перед диффузором или входом в вентиляционную сеть.

В осевых вентиляторах направление движения воздушного потока совпадает с осью вращения рабочего колеса. Воздух заса— сывается в коллектор 5, проходит между лопатками вращающе— гося рабочего колеса, затем поступает в спрямляющий аппарат, оттуда в диффузор 6 и выбрасывается в атмосферу ( при работе вентилятора на всасывание).

Осевые вентиляторы могут быть одноступенчатыми ( с од— ним рабочим колесом) и двухступенчатыми. В последнем случае в кожухе вентилятора находятся две ступени, работающие последо— вательно и имеющие каждая свое рабочее колесо.

Между рабочими колесами находится промежуточный на— правляющий аппарат ( НА). Конструктивно направляющий аппа— рат состоит из неподвижных профильных лопаток или профиль— ных лопаток с регулируемым углом установки. Назначение на— правляющего аппарата – подача воздуха к рабочему колесу, уста— новленному за ним в определенном, более эффективном направ— лении, и преобразование значительной части кинетической энер— гии потока (динамического давления) в потенциальную (статиче— ское давление). Спрямляющий аппарат устанавливается за вторым рабочим колесом по ходу струи. Обе ступени могут находиться на одном валу или на отдельных валах (вентилятор ВОД-16). Нали— чие двух ступеней позволяет вентилятору развивать более высо— кое давление.

Центробежные вентиляторы. Основу вентилятора

(рис.1.2) составляет рабочее колесо 1, между передним и задним

дисками которого закреплены профильные крыловидные лопатки таким образом, что их входная кромка располагается на окружно— сти меньшего радиуса, чем выходная хвостовая часть. Рабочее ко— лесо может быть с лопатками, загнутыми вперед по ходу колеса, радиальными и загнутыми назад, назначение рабочего колеса – передавать энергию привода вентилятора перемещаемому возду— ху. Рабочее колесо вращается в спиральном кожухе 2, выполнен— ном из листовой стали. Улиткообразный кожух предназначен для подачи воздуха в определенном направлении и частичного преоб— разования динамического давления в потоке воздуха в статиче— ское давление. Воздух засасывается в вентилятор через входной

коллектор 3, в котором установлены не вращающиеся, а только поворачивающиеся каждая относительно своей оси лопатки 4 на— правляющего аппарата. Направляющий аппарат предназначен для

подачи воздуха к рабочему колесу с определенной скоростью и под определенным углом, это позволяет регулировать рабочие режимы вентилятора.

Рис.1.2. Схема центробежного вентилятора: 1– рабочее колесо; 2 –

спиральный кожух; 3 – входной коллектор; 4 – лопатки направляющего аппара— та; 5 — диффузор

В рабочее колесо воздух входит параллельно оси вала вен— тилятора, затем под действием тяги, развиваемой лопатками, и центробежной силы поворачивает на 90о, проходит между лопат— ками, выбрасывается в периферийную часть кожуха и выходит через диффузор 5 в атмосферу (при работе вентилятора на всасы— вание). Диффузор является дополнительным преобразователем

динамического давления в потоке на выходе из кожуха в давление статическое.

Центробежные вентиляторы могут выполняться с односто— ронним или двусторонним всасом. В последнем случае на валу вентилятора устанавливается спаренное рабочее колесо, соеди— ненное втулками большего диаметра. Воздух поступает на рабо— чее колесо с двух сторон, из двух направляющих аппаратов. Дву—

стороннее всасывание позволяет разгрузить подшипники вала от осевого давления и уменьшить сопротивление движущемуся воз— духу во всасывающей части. Последнее обстоятельство позволяет увеличить производительность центробежного вентилятора.

Достоинства осевых вентиляторов:

Jотносительная простота конструкции;

Jпростота монтажа, меньшая площадь под установку;

Jпростота реверса воздушной струи ( большинство совре—

менных осевых вентиляторов вообще не нуждаются в устройстве реверсивных каналов);

Jотносительно высокая производительность;

Jболее высокий коэффициент полезного действия;

Jудобство применения вентиляторов этого типа в качестве передвижных ВМП.

Достоинства центробежных вентиляторов:

Jвысокая механическая надежность и больший срок службы, связанные с применением более низких скоростей вращения ра— бочего колеса;

Jвысокая устойчивость и надежность рабочих режимов, свя— занные с видом характеристик этих вентиляторов;

Jменьшая шумность при работе;

Jотносительно высокая депрессия;

Jбольшая глубина регулирования;

Jменьшая чувствительность к загрязненному воздуху.

Выпускаемые для горной отрасли вентиляторы могут оди— наково эффективно работать как на всасывание, так и на нагнета— ние.

Параметры шахтных вентиляторов

Вентиляторы, выпускаемые для работы в системах провет— ривания шахт, различаются не только по конструкции и назначе— нию, но и своими параметрами, обуславливающими их использо— вание в тех или иных условиях.

Основными параметрами вентиляторов являются их произ— водительность, развиваемое давление, диаметр рабочего колеса, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, ок— ружная скорость рабочего колеса, угол поворота лопаток рабочего колеса и (или) направляющего аппарата.