2014-02-02
1963
Лопаті робочих коліс відцентрових турбомашин можуть бути:
1).загнуті вперед, коли β2 <90 °, тобто ctgβ2> 0 (рис. 7, а);
2).радіальні, коли β2 = 90 °, тобто ctg β2 = 0 (рис. 7, б);
3).загнуті назад,, коли β2> 90 °, тобто ctg β2 <0 (рис. 7, в).
Відповідно до цього у координатних осях подачі і напору Н т (рис. 7) будують теоретичні індивідуальні характеристики турбомашин при = const. При = 0 для всіх типів робочих коліс
З рис. 7 видно, що при збільшенні подачі натиск турбомашин з колесами, що мають лопаті, загнуті вперед, возрастає, при радіальних лопатях залишається постійним, а при лопатях, загнутих назад, знижується. Щодо величини напору колеса з лопатями, загнутими вперед, переважно. Однак у цих колесах має місце найбільша швидкість, а найменша величина її - в колесах з лопатами, загнутими назад. Для зменшення втрат бажано, щоб швидкість була меншою, але не менш відомої межі, тому що з її зменшенням знижується Нт. Значення, що забезпечують максимальний к. к. д. колеса, мають місце при
155° > 130°
при лопатях, загнутих назад.
|
|
|
Шахтні вентилятори в порівнянні з насосами характеризуються значними продуктивністями і невеликими тисками, тому необхідно мати колесо великого діаметру. Відцентрові вентилятори мають одне колесо (з метою зменшення габаритів вентилятора по осі обертання його вала). У відцентрованих вентиляторах невеликої продуктивності застосовуються колеса з лопатями, загнутими вперед. При цьому дещо знижується к. к. д., що певною мірою компенсується використанням дифузора. У вентиляторах великої продуктивності застосовуються робочі колеса з лопатями, загнутими назад, які забезпечують більш високий к. п. д.
Шахтні насоси в порівнянні з вентиляторами характеризуються значними напорами і невеликими подачами. Тому відцентрові насоси зазвичай мають кілька послідовно з'єднаних коліс відносно невеликих діаметрів. Для насосів застосовуються колеса з лопатями, загнутими назад. Такого ж типу колеса застосовуються для відцентрових компресорів.
Теоретична індивідуальна характеристика осьової турбомашини за формулою в координатах - Н г має вигляд спадної прямої.
Лекція №4
Дійсні характеристики турбомашин.
Мета:
- З’ясувати відмінність дійсних характеристик турбомашин від теоретичних.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки
План:
1. Причини,що пояснюють відмінність дійсних та теоретичних характеристик турбомашин.
2. Дійсна подача турбомашини.
3. К.К,Д, турбомашини.
4. Зображення дійсних характеристик у координатах Н-Q.
Питання для самоконтролю:
1. Поясніть, чому теоретична характеристика відрізняється від дійсної?
|
|
|
2. Як змінюються дійсні подача і напор у порівнянні із теоретичними?
3. Як отримуються дійсні характеристики графічно?
Питання для самостійної роботи:
4. Дійсна індивідуальна характеристика осьової машини.
5. Як отримується дійсна характеристика дослідницьким шляхом?.
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту шахтных вентиляторных установок главного проветривания. -М.:Недра, 1983.
4. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
5. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
Дійсна індивідуальна характетеристика турбомашини являє собою залежність між дійсним натиском Н та дійсної подачею Q турбомашины при відомих розмірах машини і певній частоті обертання робочого колеса. Дійсний напір менше теоретичного за причиною втрат в турбомашині, причинами яких є:
1) кінцеве число лопатей колеса;
2) тертя часток рідини між собою і про поверхні проточної частини турбомашини;
3) витрати енергії на удари при вихровому руху рідини усередині турбомашини;
4) витрати енергії на перетворення швидкісного напору в статичний.
У реальній турбомашині з відомим числом лопатей визначеної товщини швидкості руху рідини по перетину даного радіусу різні; тиск у лицьової сторони лопаті вище, ніж у тильній; потік рідини на виході з колеса скошений В бік, зворотний напрямку обертання.
Досліди показали, що при подачі турбомашини менше нормальної потік (рис. 1,а)
Рис.1
притискається до лицьовій стороні 1 лопаті відцентрового колеса, а у її тильного боку 2 утворюється завихрена зона 3. При дуже малій подачі потік перетікає з одного каналу на інший. При великій подачі потік (мал. 1, б) притискається до тильній сторони лопаті 2, а у лицьової сторони 1 виникає завихрена зона 3. При вході в канал від лицьової сторони лопаті частина потоку, що відірвалася скошується на виході в бік, зворотний напрямку обертання. Вихрова зона виявляється замкненою, так як ця частина потоку знову зустрічає лицьову сторону лопаті.
Тому відносна швидкість у лицьової сторони лопаті не касательна до лопаті і за величиною більше теоретичної фактичний кут більше теоретичного кута.
Таким чином, фактична величина окружний проекції абсолютної швидкості - менше теоретичної при незмінній радіальної швидкості, а створюваний робочим колесом напір з урахуванням кінцевого числа лопатей менше отриманого за розрахунковою формулою.
Всі зазначені втрати напору враховуються гідравлічним к. к. д. турбомашини, він визначається відношенням корисної потужності турбомашини до суми корисної потужності і потужності, витраченої на втрати напору в турбомашині.
Гідравлічний к. к. д. залежить від якості виготовлення турбомашини, її параметрів і дорівнює для сучасних машин = 0,8...... 0,96.
Дійсна подача турбомашини, як і напір, менше теоретичної внаслідок об'ємних втрат - витоків через нещільності в турбомашині. Ці втрати характеризує об'ємний к. к. д. - відношення корисної потужності до суми корисної потужності і потужності, втраченої з витоками. В середньому об’ємний к. к. д. = 0,95... 0,98.
У турбомашині є також механічні втрати - витрати енергії на тертя в підшипниках, сальниках, рідини по зовнішній поверхні дисків робочого колеса (дискове тертя) та ін. Ці втрати визначаються механічним к. к. д., який для сучасних турбомашин = 0,95... 0,99.
Відношення корисної потужності до потужності турбомашини називається к. к. д. турбомашини і є її характеристикою. Він дорівнює добутку гідравлічного, об'ємного і механічного.к.д. тобто.
|
|
|
Криву дійсної індивідуальної характеристики турбомашини можна отримати, якщо з ординат теоретичного напору відняти ординати втрати напору при відповідних подачах (мал. 1).
Порівняння форм дійсних індивідуальних характеристик турбомашин (рис.2), що мають робочі колеса з лопатями, загнутими вперед і назад показує, що перша характеристика має вигляд опуклої кривої (горбаті характеристики), а друга - падаючої кривої (без горбі характеристики) або має слабко виражений горб. Форма характеристики при певних умовах впливає на стійкість режиму роботи турбомашини.
Рис.2
Лекція №5
Характеристики зовнішньої мережі. Режими роботи турбомашин.
Мета:
- Ознайомитись із характеристиками зовнішньої мережі та режимами роботи турбомашин.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Напір та втрати напору турбомашин.
2. Залежність між напором та продуктивністю турбомашини.
3. Поняття про еквівалентний отвір.
Питання для самоконтролю:
1. Що єхарактеристика зовнішньої мережі?
2. На що витрачається напор турбомашини?
3. За якою формулою розраховують зовнішню мережу водовідливу?
4. За якою формулою розраховують зовнішню мережу вентиляції?
5. Що таке еквівалентний отвір?
Питання для самостійної роботи:
1.Перевірка роботи машини на зовнішню мережу на предмет стійкого режиму. С. 24-26
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1.Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2.Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3.Стационарные установки шахт(Под ред. Б. Ф. Братченко) -М.: Недра, 1977.
4.Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
Турбомашина з'єднана із зовнішньою мережею: вентилятор з системою гірських виробок, насос - з трубопроводом. Характеристика зовнішньої мережі являє собою залежність між подачею і напором, який повинна розвивати турбомашин для руху рідини в зовнішній мережі.
Напір турбомашин Н витрачається на підйом рідини на геометричну висоту Hг (для насосної установки це відстань по вертикалі від поверхні води в резервуарі до зливного отвору напірного трубопроводу), створення швидкісного напору в зливному отворі напірного трубопроводу і подолання гідравлічних опорів в зовнішньої мережі - втрати напору Нn.
|
|
|
Швидкісний напір
Втрати напору по довжині трубопроводу і в місцевих опорах (повороти, звуження і т. д.)
де λ - коефіцієнт, що залежить від шорсткості внутрішньої поверхні трубопроводу; - довжина трубопроводу; d - діаметр трубопроводу; ξ - коефіцієнт місцевих опорів; - швидкість руху рідини в трубопроводі; - сумарний коефіцієнтиціент опорів. Висловивши через подачу Q і перетин Fт зовнішньої мережі, отримаємо
де R – стала мережі (трубопроводу).
Залежність між H і Q - характеристика зовнішньої мережі - згідно виразу (3) в осях Q - Н зобразиться параболою. На рис.14 характеристика зовнішньої мережі 1 побудована для певного перерізу її Fт і коефіцієнта опору
При зменшенні перерізу Fт або збільшенні коефіцієнта опору збільшується постійна R, та характеристика 2 мережі стає крутіше характеристики 1.
При збільшенні Fт або зменшення знижується, і характеристика 3 мережі стає положе характеристики 1, к.к.д. зовнішньої мережі
Розглянуті характеристики зовнішньої мережі мають місце при турбомашинах, що працюють з геометричною висотою подачі (насоси). Для турбомашин, що працюють без геометричної висоти подачі (шахтні вентилятори, див. рис. 1),
Н = RQ2,
і характеристика мережі зображується параболою 4, яка виходить з початку координатних осей.
Так як переріз мережі може змінюватися на її протязі (наприклад, вентиляційна мережа шахти), для спрощення розрахунків користуються поняттям «еквівалентний отвір» - абстрактний отвір в ідеально тонкій стінці, через який проходить задана кількість повітря, що відчуває при цьому таке ж опір, як у фактичній зовнішньої мережі турбомашин.
Еквівалентний отвір вентиляційної мережі А (м2) визначється на підставі формули
де Q - кількість повітря, що протікає в мережі, м3 / с; -коефіцієнт стиснення струму повітря(для повітря =0,65); = - швидкість повітря, м / с; Hст - статичний тиск.
Висловлюючи тиск Hст в Н/ і беручи φ = 0,65, g = 9,81 м/ і щільність повітря ρ ≈ 1,2 кг/, остаточно для шахтної вентиляційної мережі
Для насосного трубопроводу
Лекція №6-7
Робота турбомашини на зовнішню мережу. Рівняння і характеристики зовнішньої мережі для водовідливу та для вентиляторних установок.
Мета:
- ознайомитись із правилами побудови характеристик зовнішньої мережи для водовідливу та для вентиляторних установок.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Різні робочі режими турбомашини і методи їх змінення.
2. Стійкі та нестійкі режими роботи турбомашини.
3. Потужність турбомашини.
Питання для самоконтролю:
1. Як регулюються режими роботи турбомашини на зовнішню мережу?
2. Які основні умови стійкої роботи?
3. Як знайти потужність турбомашин?
Питання для самостійної роботи:
1.Сумісна робота турбомашин на зовнішню мережу.
2. Метод сумарних напорних характеристик.
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982. С11-17
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3.Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
4. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
Знаючи дійсну індивідуальну характеристику турбомашин і характеристику зовнішньої мережі, побудовані в однакових масштабах, робочий режим турбомашин, тобто певне значення її подачі Q та напору Н - к. п. д. знаходять як точку перетину вказаних характеристик. Графічне визначення робочого режиму турбомашин на зовнішню мережу показано на рис. 15, а.
Крапка 1 показує робочий режим турбомашин, якому відповідають
, і.,у даному випадку Для отримання найвигіднішого (оптимального) робочого режиму турбомашини, відповідного,треба змінити характеристику мережі. В даному випадку необхідно змінити характеристику збільшенням поперечного перерізу мережі або зменшенням опору в ній так, щоб вона прийняла вигляд кривої 4, тоді робочий режим III характеризується величинами Q, Н і Якщо ще змінити характеристику мережі так, щоб вона прийняла вигляд кривої 5, то робочий режим II характеризується величинами Q ", Н" і "≠
Зазначені зміни робочих режимів турбомашин являються результатом зміни характеристики зовнішньої мережі при постійній характеристиці турбомашин.
Зміна робочих режимів турбомашин (рис. 15, б) може бути при постійній характеристиці мережі, але при змінних характеристиках турбомашин, що можна здійснити зміненням частоти обертання робочого колеса турбомашин, числа робочих коліс та іншими способами (див. нижче). Робочі режими турбомашин показані точками III-I-II з відповідними значеннями подачі, напору і к. к. д.
У загальному випадку робочий режим турбомашин може змінюватися в залежності від характеристики зовнішньої мережі та характеристики турбомашин, на цьому ґрунтується регулювання подачі і напору.
Робочі режими турбомашин з однією точкою перетину характеристик турбомашин і зовнішньої мережі є стійкими, тобто такими, які можуть автоматично відновлюватися при усуненні причин, що викликали їх зміну. Стійкий режим є необхідною умовою нормальної роботи турбомашин.
При турбомашинах, що працюють з геометричною висотою подачі, може мати місце нестійкий режим з двома точками перетину I і II (рис. 16) характеристик турбомашин 1 і мережі 2 чи бути відсутнім режим, коли не перетинаються характеристики 3 та 2. Нестійкий режим і відсутність режиму свідчать про неправильний вибір турбомашини при заданії геометричнії висоті.
Для усунення нестійкого режиму, який може з’явитися при експлуатації турбомашин, необхідно: 1) збільшити частоту обертання так, щоб характеристика турбомашин прийняла вигляд кривої 4 із однією точкою III перетину з характеристикою мережі 2 (при цьому окружна швидкість колеса повинна бути в допустимих межах), 2) збільшити число послідовно з'єднаних коліс так, щоб характеристика турбомашин прийняла вигляд кривої 5 із однією точкою IV перетину з характеристикою мережі 2.
Усунути нестійкий режим зміною характеристики мережі не можна, так як турбомашин в конкретних умовах працює з певною геометричною висотою подачі. Для забезпечення сталої роботи при виборі турбомашин необхідно дотримуватися умови
,
Де - напір турбомашин при подачі, рівній нулю.
Для відцентрових турбомашин, що працюють без геометричної висоти подачі (наприклад, вентилятор), робочий режим повинен бути стійким, так як характеристика вентиляційної мережі виходить з початку координатних осей. Однак і тут можуть мати місце неприпустимі режими при спільній роботі двох або декількох вентиляторів на загальну вентиляційну мережу.
При установці з осьовим вентилятором:, навіть при його самостійній роботі на вентиляційну мережу, можливі нестійкі режими. На рис. 17 показані характеристики осьової турбомашини (вентилятора) при різних кутах установки лопатей робочого колеса. Ці характеристики на відміну від характеристик відцентрових турбомашин мають сідлоподібну форму, особливо при кутах установки лопатей понад 20 °.
При характеристиці 1 осьової турбомашини і характеристиці 2 зовнішньої мережі робочий режим стійкий, тому що він визначається однією точкою 1 перетину характеристик 1 я 2 (продуктивність і тиск відображаються відповідно абсцисою і ординатою точки 1 на кривій 1).
При збільшенні опору зовнішньої мережі (крива 8) робота турбомашин буде нестійкою - перетин вказаних характеристик відбудеться в декількох точках. Небезпека появи нестійкої роботи осьових турбомашин зростає при паралельній роботі осьових вентиляторів. При кутах установки лопатей понад 20 ° забезпечити паралельну роботу на загальну вентиляційну мережу осьових вентиляторів практично важко.
Нормальними робочими режимами осьових турбомашин треба вважати режими, розташовані вправо від вершини горба В з ординатою Н max.
У ряді випадків ця робоча частина характеристики при кутах установки лопатей робочого колеса понад 20 ° недостатня для нормальної роботи осьових вентиляторів за весь термін служби їх в шахтних умовах. Тому при підборі осьових вентиляторів часто орієнтуються на їх характеристики, відповідні (по можливості) меншим кутах установки лопатей - зазвичай в межах 20-30 °.
В осьових вентиляторах для місцевого провітрювання шляхом збереження постійного, порівняно невеликого кута установки лопатей робочого колеса забезпечується характеристика, зображувана кривої 4.
Нестійку роботу осьового вентилятора з характеристикою 1 на мережу з характеристикою 3 (див. рис. 17) можна усунути способами, описаними стосовно відцентрової турбомашин, і, крім того: зміною кута установки
лопатей (характеристика 5); зменшенням опору вентиляційної мережі (характеристика 2). Характеристики вентилятора та мережі при цьому будуть перетинатися тільки в одній точці, тобто робочий режим буде стійким.
Для конкретних умов роботи на зовнішню мережу, характеристика якій будується відповідно до формул () або (Н = RQ2), за заводськими дійсними індивідуальними характеристиками турбомашин можна підібрати турбомашину, яка, забезпечуючи необхідні подачу і напір, є найвигіднішою в відношенні до к. к. д., а отже, мінімуму споживання енергії за весь період експлуатації турбоустановки.
Корисна потужність (кВт) турбомашин - потужність, що передається подачею рідини (без урахування всіх втрат, які мають місце при цьому):
де Q - подача турбомашини, /с; H - тиск турбомашини Па. Потужність турбомашини
Де к.к.д. турбомашини.
Ця потужність при безпосередньому з'єднанні валів двигуна і турбомашини є потужністю на валу двигуна. У разі застосування між цими валами передачі для одержання потужності двигуна в знаменнику цього виразу треба підставити значення к. п. д. передачі п, що враховує втрати в ній.
Ця формула застосовується для визначення потужності двигуна вентилятора, оскільки тиск, що розвивається вентилятором, вимірюється в Па. Для насосів, натиск яких вимірюється в м вод. ст.
де - щільність води, кг/м3.
Характеристика Q - (див.рис. 13) будується по точках, ординати яких винаходять як відношення при різних подачах корисної потужності Nn до потужності турбомашини. Потужність турбомашин визначається шляхом вимірів електричними приборами потужності на клемах двигуна з подальшим множеням її значення на к. к. д. двигуна і на к. к. д. ' передачі
Лекція №8
Закони пропорційності, коефіцієнт швидкохідності.
Мета:
- ознайомитись із законами аеродинаміки (подобія)
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
-
План:
1. Закони подобія турбомашин.
2. Коефіцієнт швидкохідності
3.
Питання для самоконтролю:
1. Що впроваджують закони подобія турбомашин?
2. Як вони формулюються?
3. Що є коефіцієнт швидкохідності?
Питання для самостійної роботи:
1. Використування закону пропорційності для рішення задач. С5-6
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
2. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
Дві турбомашини однієї серії, тобто геометрично подібні, мають робочі колеса діаметрами і ', з однаковими кутами установки лопатей і що працюють з частотою обертання п і п' на зовнішні мережі з однаковими характеристиками, мають подібні режими, при яких Q, Н і N однакові.
На них розповсюджуються закони пропорційності для подібних машин:
=n/
Н/
N/
Для однієї і тієї ж турбомашин (= const), що працює на зовнішню мережу постійного еквівалентного отвору, закони пропорційності формулюються так:
1. Подача турбомашин прямо пропорційна частоті обертання робочого колеса.
2. Напір, створюваний турбомашин, прямо пропорційний частоті обертання в другому ступені.
3. Потужність турбомашин прямо пропорційна частоті обертання в третьому ступені
Закон пропорційності не поширюються на турбомашини, що працюють з геометричною висотою подачі, на що вказав акад. А. П. Герман. Крім того, за цих законах значення к. п. д. приймається незмінним, а це невірно, тому що з зміною режиму роботи змінюється і к. к. д. Отже, при великих змінах п закони пропорційності несправедливі. У шахтній практиці частота обертання змінюється в невеликих межах, тому розбіжність між підсумками обчислень за цими законами і дійсними значеннями невелике і їм можна знехтувати. Класифікація турбомашин тільки за абсолютною величиною напору і подачі не дає повного уявлення про особливості конструкції турбомашин, оскільки одна і та ж турбомашина може розвивати різні подачі і напори в залежності від частоти обертання валу і умов роботи.
Для більш досконалої класифікації турбомашин введено поняття «коефіцієнт швидкохідності». Коефіцієнтом швидкохідності називають частоту обертання умовної турбомашини, геометрично подібної розглянутої і розміри якої добрані так, що при напорі Нs її подача дорівнює Qs
Для вентиляторів:
Для насосів:
Де выражена в об/мин., Н- в даПа для вентиляторів и в м вод. столба для насосів.
Коефіцієнт швидкохідності𝑛𝑠, що зв'язує в єдину залежність основні геометричні та фізичні параметри турбомашин, є критерієм класифікації турбомашин по швидкохідності.
Р О З Д І Л 2. Ш А Х Т Н І
В Е Н Т И Л Я Т О Р Н І У С Т А Н О В К И
Лекція №9
Шахтні вентиляторні установки. Загальні відомості.
Мета:
- ознайомитись із особливостями рудничного повітря, шахтної вентиляційної мережі і загальними відомостями про шахтні вентилятори.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Особливості рудничного повітря.
2. Особливості шахтної вентиляційної мережі.
3. Загальні відомості про шахтні вентилятори.
4. Аеродинамічні характеристики вентилятора.
5. Засоби регулювання та реверсування повітря.
Питання для самоконтролю:
1. Які особливості має рудничне повітря?
2. Розкажіть про особливості шахтної вентиляційної мережі.
3. Від чого залежить тиск створюваний вентилятором?
4. Що характеризує аеродинамічні якості вентилятора?
Питання для самостійної роботи:
1. Для чого потрібно регулювання та реверсування повітря?
2. Перерахуйте основні засоби регулювання та реверсування? С. 36-39
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
4. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
5. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту шахтных вентиляторных установок главного проветривания. -М.:Недра, 1983.
6. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
Більшість шахтних вентиляційних установок головного провітрювання працює на всмоктування, тобто переміщує не звичайне атмосферне, а руднічне повітря, що відрізняється від атмосферного наявністю рудничних газів, пари, значної кількості пилу, а іноді штибу і води.
У зв'язку з цим до вентиляторним установкам пред'являються спеціальні вимоги щодо стійкості до зношування і корозії обтічних повітрям поверхонь складових частин установок. Однак по залежностях щільності від температури, тиску і відносній вологості повітря рудничне близьке до атмосферного.
На роботу вентиляційних установок істотно впливає щільність повітря, тому що від неї залежать тиск і потужність вентиляторних установок. Щільність повітря залежить від температури Т, тиску Р і відносної вологості.
При виборі вентиляторних установок користуються поняттям «нормальне атмосферне повітря», за який прийнято вважати повітря, що знаходиться під тиском 101 400 Па при температурі Т = 293 К і відносній вологості 50%. Щільність нормального повітря = 1,2 кг/м3. Щільність повітря при інших тиску і температурі можна визначити за формулою
а також за графіком (рис. 1.1).
Рис.1.1
Ці формули не враховують впливу вологості повітря. При температурі рудничного повітря не більше 293 К зміна щільності повітря в залежності від його вологості не перевищує 1% і тому його часто не враховують. При більш високих температурах і більшої вологості повітря необхідно вводити поправку.
Щільність вологого повітря визначають за формулою,
Де – коефіцієнт, що залежить від температури повітря, - відносна вологість,%.
Нижче приведено значення коефіцієнта в залежності від температури повітря
У шахтних умовах відносна вологість =80 100%.
Залежно від висоти місцевості над рівнем моря густина повітря,. відповідно міжнародної стандартної атмосфери, може бути визначена за табл. 1.1.
Шахтна вентиляційна мережа це сукупність розгалужених підземних гірничих виробок, омиваних повітрям. Витрата повітря Q, який може пройти через неї, залежить від аеродинамічного опору мережі R і від різниці тиску на вході і виході з мережі:
Особливістю шахтної вентиляційної мережі є непостійність її аеродинамічного опору при експлуатації шахти, яке залежить від довжини, перетину і числа гірських виробок, їх шорсткості, типу сполучень їх між собою, нещільностей між паралельними виробками і т. і.
При експлуатації шахти непостійна також необхідна витрата повітря Q, котра змінюється зі зміною видобутку корисних копалин, кількістю шкідливих газів, величини витоків повітря в гірничих виробках та ін Аеродинамічний опір вентиляційної мережі шахти коливається в широких межах. При центральній системі вентиляції воно змінюється по відношенню до початкового в 4-10 разів, а при діагональної системі відповідно в 1,5-2,5 рази.
Необхідна шахті витрата повітря змінюється в 1,5-4 рази, тому і статичний тиск змінюється також помітно: у 2-6 разів. Для кожної вентиляційної мережі залежність між різними витратами повітря і необхідними для їх здійснення тисками, якщо знехтувати природною тягою, може бути представлена у вигляді кривої, що має вигляд квадратичної параболи з вершиною на початку координат, званої характеристикою вентиляційної мережі (рис. 1.2).
На практиці в шахтній вентиляційній мережі майже завжди діє природна тяга повітря. Вона тим більше, чим глибше шахта і чим більш різниця в температурах повітря в подаючому і витяжному стовбурах. У глибоких шахтах при значній різниці температур в стволах він може досягати 100 даПа. Взимку природна тяга звичайно сприяє збільшенню кількості повітря, а влітку може діяти навпаки. Дія природної тяги при спільній роботі з вентилятором можна розглядати як послідовно включений вентилятор. При побудові сумарної характеристики до тиску вентилятора додається величина природної тяги у вигляді постійного відрізка для всіх режимів роботи вентилятора (якщо направлення дії природної тяги і вентилятора збігаються) і віднімається, якщо напрями їх дії протилежні.
Загальні відомості про шахтні вентилятори.
При обертанні робочого колеса вентилятора його лопаті оказують динамічний вплив на оточуючий їх потік повітря. При цьому виникають аеродинамічні сили, що створюють прирощення повного тиску, необхідного для руху повітря в шахті. Теоретично тиск, що створюється вентилятором, дорівнює добутку щільності повітря на різницю творів окружних швидкостей и та окружних проекцій абсолютної швидкості си на виході з робочого колеса і на вході в нього
Якщо напрямним апаратом на вході робочого колеса потік закручується в напрямку обертання колеса (+ С1и), то тиск і споживана потужність вентилятором зменшуються, при зворотному закручуванні (-С1и) - зростають.
Створюваний вентилятором тиск залежить від: форми і числа лопатей, кута їх установки відносно площини кручення в осьових вентиляторах; кута виходу потоку в відцентрованих вентиляторах; розмірів робочого колеса і частоти його обертання; продуктивності вентилятора; форм і розмірів всієї проточної частини вентилятора.
Повний тиск Н вентилятора менше теоретичного на величину втрат, що враховуються гідравлічним к. п. д. вентилятора. Гідравлічний к. п. д. - є відношення корисної потужності (без урахування втрат) Nп = Q, до суми корисної потужності та потужності, витраченої на подолання гідравлічних втрат, тобто до потужності, яка визначається за фактичним тиском, який розвиває вентилятор N = QH. Таким чином, при одному і тому ж значенні Q можна записати
,
Повний тиск Н, що розвивається вентилятором, витрачається на подолання опорів у вентиляційній мережі (статичний тиск) і на повідомлення потоку на виході з дифузора вентилятора в атмосферу деякої швидкості (динамічний - швидкісний тиск Нд). Отже, статичний тиск вентилятора менше повного на величину динамічного тиску.
Відношення корисної потужності, визначеної за повного тиску вентилятора, до споживаної потужності (на валу вентилятора) називається повним к. к. д. вентилятора.
Аналогічно по статичному тиску визначається статичний к. к. д. вентилятора. Економічність вентилятора при роботі на всмоктування оцінюється статичним к. к. д. ст (так як динамічний тиск на виході з дифузора марно втрачається), а при роботі на нагнітання - повним к. к. д..
Стосовно до всієї вентиляторної установки, під якою розуміють вентилятор з прилягаючею до нього ділянкою вентиляційного каналу і вихідними елементами, введено поняття тисків і к. к. д. установки: Ну і Ну.ст;
Аэродинамічні якості вентилятора характеризуються продуктивністю Q, тиском Нст або Н, к. к. д. ст або і споживаною потужністю N- потужністю на валу двигуна.
Аеродинамічні характеристики вентилятора.
Залежність між зазначеними параметрами даного вентилятора при певних кутах установки ϴ лопатей робочого колеса, лопаток направляючого і спрямляючего апаратів і при постійній частоті обертання його ротора називається аеродинамічною характеристикою вентилятора. Вона отримується досвідченим шляхом при випробуваннях вентилятора.
Індивідуальні аеродинамічні характеристики вентиляційних установок показані на рис. 18. Робочий ділянку 1-2 характеристики установки з відцентровим вентилятором {рис. 18, а), отриманий з умови економічності. Робота головної вентиляторної установки вважається економічною при
У.ст. і допоміжною при У 0,5.
На характеристиках установок з осьовими вентиляторами (рис. 18, б) зліва від точки В - область нестійкої роботи. Тому координати точки 1 визначаються з умови стійкої роботи перетином параболи з характеристикою вентилятора. Ордината крапки 3 визначається з умови, щодо забезпечення стійкої роботи вентилятора при збільшенні опору вентиляційної мережі у 1,5 рази. Крапка 2 отримана із умови економічної роботи, таким чином робоча ділянка 1-2 визначена з умов стійкої економічної роботи.
Лекція №10
Осьові вентилятори.Призначення і різновиди вентиляторних установок. Загальне улаштування вентиляторних установок з реверсивними осьовими вентиляторами.
Мета:
- ознайомитись із загальними відомостями про шахтні осьові вентилятори.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Осьові вентилятори, основні елементи та будова.
2. Загальне улаштування вентиляторних установок з реверсивними осьовими вентиляторами.
3. Призначення і різновиди вентиляторних установок.
4. Загальне улаштування вентиляторних установок з реверсивними осьовими вентиляторами.
Питання для самоконтролю:
1. Перерахуйте основні складові осьових вентиляторів.
2. Яке призначення колектору та дифузору?
3. Як розшифрувати маркування осьових вентиляторів?
4. Як влаштована вентиляторна установка головного провітрювання з осьовими вентиляторами?
5. Розкажіть про загальний пристрій осьового вентилятора.
Питання для самостійної роботи:
1. Як виробляється реверсування та регулювання повітря осьовим вентилятором? С. 45-46
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
4. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
5. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту шахтных вентиляторных установок главного проветривания. -М.:Недра, 1983.
6. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
Основними елементами одноступінчатого осьового вентилятора є: робоче колесо, корпус, колектор, передній обтічник-кок сферичної форми, спрямляющий апарат і дифузор (див. рис.1). Для підвищення тиску осьової вентилятор виготовляють зазвичай двоступінчастим з двома послідовно з'єднаними робочими колесами, посередником напрямним апаратом між ними і спрямляющий апаратом за останнім робочим колесом. Іноді перед першим робочим колесом встановлюють вхідний напрямний апарат. Робочі колеса разом з валом, на якому вони закріплені, утворюють ротор вентилятора, який приводиться в обертання безпосередньо від електродвигуна. Опорами валу є кулькові або роликові підшипники. Колектор і обтічник призначені для забезпечення правильного підведення повітря до лопат колеса, щоб потік повітря був направлений по осі вентилятора з можливо більш рівномірним полем швидкостей. Дія колектора найбільш ефективно, коли між ним і колесом є циліндричний ділянку корпусу довжиною не менше 0,5 діаметра колеса. При відсутності колектора тиск вентилятора зменшується на 10... 20%, а к. п. д. - 10... 15%. Обтічник нерухомий і при його відсутності тиск знижується приблизно на 20%.
Рис.1
Направляючий і спрямляющий апарати, що представляють собою нерухомі колеса з радіальними лопатками, необхідні для розкручування потоку і, отже, підвищення к. п. д. вентилятора. Поворотні лопатки проміжних направляючего та спрямляющего апаратів забезпечують можливість регулювання робочого режиму вентилятора, а також реверсування вентиляційного струменя. Для регулювання іноді застосовують вхідний напрямний апарат з поворотними лопатками. Одним з основних вузлів вентилятора є дифузор, завдяки якому значна частина динамічного тиску (не менше 70%) повинна перетворюватися на статичний тиск.
Лопаті виготовляють порожнистими і литими (1. Стор.41),з алюмінієвих або магнієвих сплавів. Виготовлення лопатей можливо з пластмас. Такі лопаті виготовляються з більшим ступенем точності, виключають небезпеку іскроутворення при можливому дотику лопаті об корпус вентилятора, стійки в хімічно агресивному середовищі. З умови надійності роботи та зменшення шуму працюючого вентилятора максимальна окружна швидкість на кінцях лопатей повинна бути не більше 95 м / с.
На одній втулці установлюють до 14 лопатей.
У працюючому вентиляторі під дією різниці тиску частина повітря протікає через зазор між кінцем лопаті і корпусом з боку виходу повітря з робочого колеса у бік входу в нього, при цьому зменшується тиск і знижується к. п. д. вентилятора. Однак надмірне зменшення зазору може привести до торкання лопаті об корпус вентилятора. Величина зазору залежить від типу вентилятора і зазвичай не повинна перевищувати 1,5% довжини лопаті. При роботі вентилятора внаслідок різниці тисків потоку до і після робочого колеса виникає осьова сила, що діє на ротор і направлена у бік входу потоку у вентилятор. Осьова сила сприймається наполегливим підшипником.
Двоступінчаті реверсивні вентилятори ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40 і ВОД-50 (В - вентилятор, О - осьовий, Д - двоступеневий, цифри - діаметр робочого колеса в дм) призначені для головного провітрювання шахт при необхідному статичному тиску вентилятора не більше 300 даПа і витраті повітря від 50 до 600 м3 / с. Ці вентилятори розроблені за аеродинамічною схемою К-84 ЦАГІ ім. Н. Є. Жуковського (К - кручені лопаті, 84 - коефіцієнт швидкохідності).
Головна вентиляторна установка з вентиляторами типу ВОД (рис. 25) складається з робочого та резервного вентиляторів 1 я 2 з синхронними електродвигунами 3 та 4, системи змащення 5, електроапаратури та апаратури автоматизації 6 і пристроїв 7 і 8 (ляди або двері, керовані лебідками або моторредукторами) для перемикання на роботу будь-якого з вентиляторів і відключення іншого, що підводить 9 і вихідного 10 каналів, глушника шуму 11. Глушник шуму викладений з звукопоглинальних шлакоблоків і має 5... 7 паралельних стінок, які поділяють загальну вихідну струмінь на окремі струмені; глушник шуму для працюючого та резервного вентилятора загальний, що виключає проникнення взимку зовнішнього холодного повітря до резервного вентилятора і, отже, його обмерзання.
Вентилятори ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40 і ВОД-50 (рис. 26) мають корпус 1, раму 2, ротор 3, передній 4 і задній 5 опорні блоки, апарат що направляє 6 і спрямляющий 7 апарат, колектор 8, кок 9, дифузор 10, трансмісійний вал 11 з муфтою 12 для з'єднання з синхронним електродвигуном 13
Ротор вентилятора ВОД зображений на рис. 27. На валу 1 з підшипниками 2, закріплені робочі колеса 3,4, що сприймають як радіальне, так і осьове навантаження, і полумуфта 5. Колесо закріплено на валу шпонкою 6 і від осьового зсуву гайкою 7. Втулки 8 робочих коліс (діаметр втулки складає 0,6 діаметра робочого колеса) виконані зварними і щоб уникнути появи дисбалансу від попадання в них вологи і пилу герметизовані. На втулці розташовано 12 лопатей 9. Лопаті пустотілі зварювально-клепані, складаються з двох листів обшивки, армуючого ребра, денець і хвостовика. Завдяки затвору кріплення 10 лопаті при зупиненому вентиляторі можуть повертатися вручну в діапазоні 15... 45. З метою регулювання робочого режиму вентилятора число лопатей колеса другого ступеня може бути зменшено в 2 рази. Трансмісійний вал виконаний підвісним з зубчастими (у вентиляторі ВОД-21 з пальцевими) муфтами. Проміжний направляючий апарат має 14 поворотних лопаток, які можуть повертатися сервомотором на кут до 180 °. Спрямляюч ий апарат має 14 лопаток, з яких 11 поворотні, а 3 - несучі неповоротні. Вентилятори забезпечені колодковим гальмом з електромагнітним приводом, який за 2... 2,5 хв зупиняє ротор.
Для реверсування повітряного струменя необхідно відключити двигун вентилятора і загальмувати ротор, повернути на 180 ° лопатки направляє та спрямляющего апаратів, загальмувати ротор і пустити двигун в протилежному напрямку.
Лекція №11
Область застосування осьових вентиляторів, типи шахтних вентиляторів головного і місцевого провітрювання.
Мета:
- Ознайомитись з призначенням та особливостями пристрою ВОД-16, ВОД-11, та вентиляторами місцевого провітрювання.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Вентилятор ВОД-16.
2. Вентилятор ВОД-11.
3. Вентилятори місцевого провітрювання.
Питання для самоконтролю:
1. Призначення вентиляторів ВОД-16 та ВОД-11.
2. У чому різниця між цими двома вентиляторами?
3. Призначення вентиляторів місцевого провітрювання.
Питання для самостійної роботи:
1. Реверсивні обладнання, вимоги ПТЕ до реверсування. С.31-37
ЛІТЕРАТУРА:
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
4. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
5. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
6. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту шахтных вентиляторных установок главного проветривания. -М.:Недра, 1983.
7. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
Вентилятор ВОД-16 - двоступінчастий реверсивний із зустрічним обертанням робочих коліс, призначений для головного провітрювання шахт з потрібною витратою повітря 12... 67 м3 / с і статичним тиском 90-430 даПа. Принцип роботи цього вентилятора полягає в тому, що при протилежному обертанні робочих коліс повітряний потік, отримавши енергію в першому робочому колесі, виходить закрученим в бік обертання і надходить у друге робоче колесо, де розкручується і отримує додаткову енергію. При визначенному поєднанні кутів установки лопатей на робочих колесах на виході з другого ступеня закручування потоку дорівнює нулю. Необхідність в проміжному спрямовуючий і спрямляющего апаратах відпадає. Завдяки цьому зменшуються розміри і маса вентилятора, спрощуються регулювання режиму і реверсування потоку. Для безударного прийому потоку від першого робочого колеса і для рівномірного розподілу тиску між ступенями -кут установки лопатей другого робочого колеса менше, ніж на першому колесі. При максимальному к. п. д. потік з вентилятора виходить в осьовому напрямку, а сумарний тиск вентилятора розподілено по ступенях порівну. Вентилятор ВОД-16 (рис. 28) складається з: корпуса 1 з коллектором і обтічником; консольно насаджених на валу робочих коліс 2 і 3 відповідно першого та другого ступенів; трансмісійних валів 4 до 5 с пружними пальцевими муфтами 6 і 7; дифузора 8, електродвигунів 9 і 10, системи змащення 11,електромагнітних гальм 12 і 13,глушника шуму 14. Робоче колесо 2 має 12, а колесо 3 - 10 сталевих зварних лопатей. За допомогою фланця біля основи лопаті вона кріпиться до втулки допомогою пружинного стопорного кільця і підпірної пружини. Установка забезпечена пуско-регулюючої та контрольно-вимірювательною апаратурою. Для зменшення пікового навантаження в електромережі при пуску вентилятора спочатку включається електродвигун другого ступеня, а при досягненні ним номінальної частоти обертання - двигун першого ступеня. Регулювання робочого режиму вентилятора здійснюється: а) поворотом лопатей робочих коліс вручну при зупиненому вентиляторі (найбільша економічність роботи, що забезпечується при певному поєднанні кутів, вказана в характеристиці вентилятора), б) поворотом лопатей тільки на першому колесі при постійному куті установки 27 ° на другому колесі (при цьому робоча область по тиску змінюється незначно, а по продуктивності скорочується в 1,4 рази), в) відключенням другого колеса (продуктивність вентилятора в цьому випадку становить 40... 50% номінальної). Реверсування вентиляційного струменя проводиться зміненням напрямку обертання робочих коліс.
2.
Вентилятор ВОД-11 використовується для допоміжних установок при провітрюванні стовбурів і приствольних виробок під час їх спорудження, для калориферних установок, необхідних для обігрівання головного стовбура взимку, а також в якості головних установок шахт малої продуктивності при потрібній витраті повітря 7... 33 м3 / с і тиску 115... 390 даПа. Вентилятор нереверсивний, тому на головних установках він забезпечується вхідною і вихідною реверсивними коробками, завдяки яким проводиться зміна напрямку повітряного струменя (аналогічно обвідним каналам). Регулювавання робочого режиму вентилятора здійснюється поворотом лопатей на робочому колесі в діапазоні 15... 45 °.
3.
Вентилятори місцевого провітрювання, призначені для подачі повітря в тупикові виробки, виробляють як з електричним, так і з пневматичним двигунами. У цих вентиляторах для підвищення економічності використано конічну втулка робочого колеса, в зв'язку з чим має місце меридіональне прискорення потоку (в напрямку від малого до більшого основи конуса втулки). Вентилятор ВМ-4М одноступінчатий нерегульований з електроприводом застосовується для провітрювання забоїв штреків, ухилів, сбоек перерізом до 5 м2 при витраті повітря до 100... 150 м3/хв і довжині труб до 300 м. Діаметр труб 400 мм, при цьому при роботі на нагнітання застосовуються труби гнучкі, а на всмоктування - жорсткі металеві. Вентилятори ВМ-5М і ВМ-6М одноступінчасті регульовані з електроприводом призначені для провітрювання забоїв квершлагів, корінних і вентиляційних штреків, бремсбергів перерізом відповідно не більше 10 і 16 м2 і довжині труб не більше 400 і 600 м при діаметрах їх 500 і 600 мм.,
Лекція №12
Загальне улаштування вентиляторної установки з відцентрованими вентиляторами. Реверсивні пристрої. Схеми реверсування.
Мета:
- ознайомитись загальними відомостями про шахтні відцентровані вентилятори.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Загальне улаштування вентиляторної установки з відцентрованими вентиляторами.
2. Реверсивні пристрої. Схеми реверсування.
Питання для самоконтролю:
1. Перерахуйте відцентровані шахтні вентилятори.
2. Як розшифрувати назви відцентрованих вентиляторів?
3. Поясніть схему реверсування повітря установкою з відцентрованим вентилятором.
Питання для самостійної роботи:
1. Чим відрізняється реверсування повітря осьовим та відцентрованим вентилятором? С.31-37
ЛІТЕРАТУРА:
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
8. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
9. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
10. Руководство по техническому обслуживанию и ремонту шахтных вентиляторных установок главного проветривания. -М.:Недра, 1983.
11. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
Загальне улаштування вентиляторної установки з відцентрованими вентиляторами.
Принцип роботи і конструкція відцентрових вентиляторів розроблені і вперше застосовані російським інженером А.А. Саблуковим в 1832 р. Ним був побудований і застосований вентилятор для роботи на Чигиринському руднику Алтаю. Проте розробка сучасних шахтних відцентрових вентиляторів свого часу відставала від розробок осьових вентиляторів, оскільки відцентрові вентилятори добре працюють у разі необхідності високих депресій, в чому в перший період розвитку підземного видобутку корисних копалин особливої потреби не було. На даний момент відцентрові вентилятори набули широкого поширення у зв'язку зі зрослими глибиною шахт і аеродинамічним опором їх мереж.
Застосовувані в галузі моделі відцентрових вентиляторів охоплюють ряд типорозмірів з величиною діаметра робочого колеса від 0,8 до 5,0 м. Назва вентилятора і деякі основні параметри і властивості шифруються в буквених і цифрових позначеннях за аналогією з осьовими. Буква в шифрі означає:
В - вентилятор, Ц - відцентровий, Д - двосторонньої всмоктування, Р - рудничний, Ш - шурфову, П - прохідницький, З - з закрилками на робочому колесі, М - модернізований; цифра в шифрі моделі позначає розмір діаметру робочого колеса в де-ціметрах (ВЦ-11М) або метрах (ВЦРД-4, 5).
Центробіжні вентиляторы малых размірів. До цієї групи належать вентилятори ВЦПД-8, ВЦ-11, ВЦ-16, ВЦП-16 и ВЦШ-16, розвивають продуктивність 350 ÷2700 м3/мин и депрессию – 1,1÷9,2 кПа.
Вентилятори цієї групи монтуються на спеціальній рамі на заводі-виробнику і в зібраному вигляді доставляються до місця використання. Всі вентилятори мають осьовий направляючий апарат (ВЦПД-8 - два), використовуваний для регулювання робочих режімів. Направляючий апарат являє собою окремий корпус, в якому в спеціальних опорах і обтічнику встановлені на підшипниках поворотні лопатки. За допомогою спеціального приводного кільця лопатки вручну або електроприводом можуть одночасно повертатися на кут 0 ÷ 90о. При позитивних кутах повороту повітря при проході через направляючий апарат закручується в бік обертання робочого колеса, збільшуючи коефіцієнт корисної дії вентилятора. Збільшення кута установки лопаток призводить до зниження продуктивності вентилятора. При установці лопаток на кут 0о, підкручення потоку не відбувається, тому що площина лопатки паралельна осі потоку.
При установці лопаток на кут 90о вхідний перетин колектор-ра повністю перекривається, цей прийом використовується для раз-грузки вентилятора при його пуску. У вентиляторів цієї групи передбачений робочий режим з негативним кутом повороту лопаток до-10о. У цьому випадку потік повітря підкручує в напрямку, зворотному обертанню робочого колеса, що дозволяє збільшити розвивається вентилятором тиск. Робочі режими вентилятора на практиці виконуються при кутах повороту лопатей направляючого апарату в діапазоні -10 ÷ +60 о.
Відцентрові вентилятори великих розмірів. У цю групу віднесені вентилятори ВЦД-32, ВЦД-40, ВЦД-47А, ВЦД-47У і ВРЦД-4, 5. Всі вентилятори застосовуються тільки як головні на шахтах, де необхідно мати високі продуктивності і високі депресії. Вентилятори цієї групи мають діаметр робочого колеса в діапазоні від 3200 до 4700 мм, продуктивність - 3000 ÷ 43000 м3/хв і депресію - 0,9 ÷ 9,2 кПа. Загальним для всієї групи є наявність у вентиляторів двох напрямних апаратів. Всі вентилятори можуть працювати як на нагнітання, так і на всмоктування.
Реверсування повітря.
Відцентрові вентилятори при витягнутої вздовж осі Н галузі промислового використання (див. рис. 20, б) мають відносно велику глибину регулювання по тиску і малу по продуктивності. Тому регулювання режимів цих вентиляторів за допомогою вхідного направляючого апарату не завжди достатньо і може виникнути необхідність в регулюванні зміною частоти обертання робочого колеса вентилятора (заміна двигуна, регульований електропривод). При цьому направляючі апарати використовуються для плавного регулювання. Реверсування повітряного струменя згідно ПБ повинно бути проведено не більш ніж за 10 хв, при цьому подача повітря в шахту повинна становити не менше 60% його подачі при нормальному напрямку вентиляційного струменя.
В відцентровому вентиляторі при зміні напрямку обертання його робочого колеса потік повітря не змінює напрями руху і тому реверсування в цьому випадку складніше (рис. 23). При нормальній роботі вентилятора повітря з шахти, як показано суцільними стрілками, надходить по вентиляційному каналу 1 до вентилятора 2 і викидається їм в атмосферу. Ляди (що перекриває 3, атмосферна 4, що перемикає 5 і дифузора 6) встановлені в положеннях, показаних суцільними лініями. При реверсування всі ляди, за винятком ляди 5, встановлюють в положення, показане штриховими лініями. Повітря з атмосфери, як показано штриховими стрілками, надходить через дифузор вентилятора 2, обвідний канал 7 і канал 1 в шахту. При цьому подається 90... 95% повітря від витрати його при нормальній роботі. Так як головна вентиляторна установка складається з двох вентиляторів, то ляда 5 відключає вентилятор (її положення при цьому показано штрихами), коли в роботі буде другий вентилятор
Лекція №13
Типи шахтних відцентрових вентиляторів головного і місцевого провітрювання. Шляхи подальшого вдосконалення відцентрованих вентиляторів.
Мета:
- ознайомитись із малими середніми та великими шахтними вентиляторами головного і місцевого провітрювання.
- розвити технічне мислення
- виховати правильне відношення до техніки.
План:
1. Малі вентилятори.
2. Середні вентилятори.
3. Великі вентилятори.
Питання для самоконтролю:
6. Перерахуйте основні складові осьових вентиляторів.
7. Яке призначення колектору та дифузору?
8. Як розшифрувати маркування осьових вентиляторів?
9. Як влаштована вентиляторна установка головного провітрювання з осьовими вентиляторами?
10. Розкажіть про загальний пристрій осьового вентилятора.
Питання для самостійної роботи:
2. Як виробляється реверсування та регулювання повітря осьовим вентилятором? С. 45-46
ЛІТЕРАТУРА.
Основна.
1. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Горная механика. -М.: Недра, 1982.
2. Правила безпеки в вугільних шахтах. -Київ, 1996.
Додаткова.
3. Хаджиков Р. Н., Бутаков С. А. Сборник примеров и задач по горной механике. - М.: Недра, 1989.
4. Бирюков В. М. и др. Техническое обслуживание и текущий ремонт стационарного оборудования. -М.:Недра, 1983
5. Бабак Г. А. и др. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. -М.: Недра, 1982.
6. И.Г. Ивановский. Шахтные вентиляторы.Владивосток 2003
ВЦПД-8
призначений для провітрювання проведених вироблень великого перерізу - стовбурів, тунелів, виробок околоствольных дворів і т.п. Вентилятор має двостороннє всмоктування, обладнаний пристроєм для реверсування повітряного струменя, укомплектований двома асинхронними двигунами з різними швидкостями обертання (3000 і 1500 хв-1). Остання обставина дозволяє виробляти грубе регулювання робочих режимів зміною,швидкості обертання робочого колеса. Працює з трубопроводами діаметром 700, 800 і 900 мм.
ВЦ-11
виконаний з аеродинамічною схемою Ц35-20, застосовується для встановлення в якості головного на вентиляційних виробках (шурфах) шахт, які мають еквівалентний отвір в діапазоні 0,1÷0,65, для роботи в якості калориферного або інших промислових цілей. Комплектується асинхронним двигуном зі швидкістю обертання 1500 хв -1.
Розроблена модернізована модель ВЦ-11М зі зміненою шириною робочого колеса з аеродинамічною схемою Ц35-15.
ВЦ-16
виконаний з аеродинамічною схемою Ц35-20, застосовується для встановлення в якості головного для шахт, які мають еквівалентну отвір в діапазоні 0,3÷1,3 м2. Комплектується асинхронним двигуном зі швидкістю обертання 1000 хв -1.
ВЦП-16 - виконаний з аеродинамічною схемою Ц35-20, застосовується для провітрювання проведених вироблень великого перерізу, у тому числі вертикальних стовбурів. Має реверсивний пристрій. Добре узгоджується з трубопроводами діаметром 800, 900 і 1000 мм. Комплектується двома електродвигунами зі швидкістю обертання 1000 і 1500 хв-1, що забезпечують грубу регулювання робочих режимів. За замовленням споживача може бути укомплектований асинхронним двигуном АТ-114-12/8/6/4, що забезпечує швидкості обертання 500/750/1000/1500 хв -1 з відповідними оборотами потужностями 200,120, 90 і 60 кВт.
ВШЦ-16 - виконаний з аеродинамічною схемою Ц35-20, застосовується для встановлення в якості головного для шахт, які мають еквівалентну отвір в діапазоні 0,24÷1,4 м2 або для роботи на калориферної установки. Комплектується асинхронним двигуном зі швидкістю обертання 1000 хв -1.
2.Центробежні вентилятори середніх розмірів. У цю групу, природно умовно, віднесені вентилятори ВЦ-25, ВЦ-32 (ОЦ-31,5М) і ВЦЗ-32 (ОЦ-31,5П).
Основні параметри вентиляторів цієї групи: діаметр робочого колеса - 2500 ÷ 3200 мм, продуктивність - 1800 ÷ 10000 м3/хв, депресія - 1,6 ÷ 7,0 кПа.
У цю групу не включений вентилятор ВЦД-32, оскільки за своїми параметрами, конструкції та експлуатаційним характеристикам він ближче до групи великих відцентрових вентиляторів.
Вентилятори групи застосовуються на шахтах тільки в якості головних, оскільки є машинами стаціонарного типу. При монтажі їх конструктивні елементи жорстко зв'язуються з фундаментом, частина елементів виконується в бетоні.
Всі вентилятори групи забезпечені осьовим спрямовуючим апаратом у вигляді циліндричного корпусу, в якому розміщені радіально 12 профільних поворотних лопаток. Зовнішні цапфи лопаток закріплені в опорах, розміщених на корпусі. Внутрішні цапфи входять в обтічник. Одночасний плавний поворот лопаток здійснюється за допомогою приводний колонки, у свою чергу розвертається електродвигуном з редуктором. Кут повороту може бути в межах від 0 до 90о. При установці лопаток в положення, відповідне 00(лопатки паралельні осі потоку) закручування потоку не відбувається. При установці лопаток в положення, відповідне 90 про - лопатки повністю перекривають вхідний отвір, наближаючи продуктивність до нуля. Цей прийом використовується для розвантаження вентилятора в момент його пуску. В проміжних положеннях від 0 до 90 про лопатки закручують потік у бік обертання робочого колеса, в цьому діапазоні регулюються робочі режими вентиляторів.
Поворотний механізм спрямовуючого апарату дозволяє розгортати лопатки вентиляторів ВЦ-25, ВЦ-32 і ВЦЗ-32 на негативний кут, з метою підвищення величини депресії на виході.
ВЦ-25 - виконаний з аеродинамічною схемою Ц35-15. Робоче колесо має 8 профільних лопаток, приварених до корінного і покрывному дисків. Робочі режими вентилятора задаються поворотом лопаток спрямовуючого апарату в діапазон-не -30 ÷ +60о. Привід повороту лопаток спрямовуючого апарату управляється дистанційно або вручну.
Вентилятор комплектується синхронним двигуном, що має швидкість обертання 750 хв -1, може працювати з двигуном, що має швидкість обертання 600 хв -1 в режимах з низькими витратами і депресією.
Модифікація вентилятора ВЦ-25М володіє підвищеною подачею і депресією.
ВЦ-32 - розроблений на основі аеродинамічній схеми Ц35-15. Порівняно з вентилятором ВЦ-25 має зміни в конструкції входу повітря в колектор, що дозволяють розташувати робоче колесо на валу між двома опорами, тобто знизити вібрації і зробити роботу вентилятора більш стійкою.
Робочі режими вентилятора задаються поворотом лопаток спрямовуючого апарату в діапазоні кутів -25 ÷ +60о. Поворот лопаток здійснюється дистанційно електроприводом або вручну. Привід вентилятора може здійснюватися синхронним двигуном з додатковою пусковий обмоткою або асинхронним двигуном з фазним ротором. Двигун може мати швидкість обертання 500 або 600 хв -1. В 1973 р. після модернізації вентилятору визначено новий шифр - ВЦ-31,5. Змінена конструкція опор підшипників валу. В 1976 р. проведена нова модернізація, що виразилася в подальшому посиленні вузлів підшипників і зміною конструкції поворотного механізму спрямовуючого апарату. Венти-лятору присвоєно шифр ВЦ-31,5М.
ВЦЗ-32 - відрізняється від базового вентилятора ВЦ-32 конструкцією робочого колеса.
На робочому колесі вентилятора встановлено вісім укорочених лопаток, що мають спеціальні поворотні частини - закрилки. Закрилки можуть розгортатися по відношенню до основної частини лопатки на фіксований з допомогою системи валиків і отворів кут. Таких фіксованих положень система закрилків має п'ять з кутами повороту -10, 0, +10, +20+30ос. Закрилки, у разі необхідності полегшених режимів, можна знімати. Система закрилків дозволяє розширити зону економної роботи вентилятора. За допомогою закрилків здійснюється грубе регулювання вентилятора, тонке регулювання здійснюється звичайним способом на кожному ступені, тобто з допомого
