Меню

Основные элементы вентилятора главного проветривания



Основные элементы вентилятора главного проветривания

Главная цель шахтной системы вентиляции заключается в подаче требуемого количества воздуха в рабочие зоны, удалении огнеопасных, взрывчатых, вредных и ядовитых газов, пыли и дыма. Это требует соответствующего планирования системы вентиляции шахт.
Сотни лет тому назад шахты проветривались примитивными методами. Ранние шахты полагались на естественную вентиляцию. Это зависело от расположения шахт, которые имели различные углы наклона и от вентиляционных стволов, проходящих в выработках на некотором расстоянии от главного входа в шахту.
Использовав принцип того, что при нагревании воздух поднимается, было сделано следующее усовершенствование – установка под землёй печи и дымохода. Эта система работала подобно печи и трубе в доме. Нагретый воздух должен был выходить и втягивать свежий воздух, который подавался в шахту. Это было очень рискованно, так как могло вызвать пожар в шахте. Определённая температура и изменение давления могли заставить повернуть воздух обратно. Это вызывало появление дыма над рабочими.
Проникновение добычи угля всё на большие и на большие глубины, постоянное расширение выработок и заметное повышение установленной мощности заметно сказалось на подземном климате. Так как климат в шахте неуклонно ухудшался, были приняты соответствующие меры, чтобы улучшить его. В настоящее время наиболее подходящий и часто используемый метод улучшения условий труда в шахте – это вентиляция. Угольные шахты проветриваются исключительно вентиляторами с электрическим приводом. Это имеет существенное значение в настоящее время, поскольку подача воздуха подвергается значительным колебаниям из-за температурных изменений, изменений расстояния, расширения выработок и других факторов. Для того, чтобы компенсировать это мы должны иметь возможность изменять объём или давление вентиляционой установки. В широко используемых осевых вентиляторах это достигается поворотом лопаток.
Регулирование подачи центробежного вентилятора возможно только если вентилятор стационарный. Регулирование вентилятора возможно изменением скорости вращения приводного двигателя или изменение поворота лопаток рабочего колеса. Современная вентиляционная установка состоит из двух идентичных осевых вентиляторов, расположенных горизонтально и параллельно друг другу, и работающих одновременно. Два опорных подшипника несут двухступенчатый вал вентилятора с лопастями, которые могут поворачиваться во время работы. Как вентилятор так и приводной асинхронный двигатель установлены на шасси, которое может перемещаться по рельсам. Все процессы, в том числе и переключение процесса перемещения вентилятора и приводного двигателя должны быть автоматизированными в случае поломки. Обычно имеется два вентилятора – один в работе, один резервный.

Вентиляторы главного проветривания

1. Все угольные шахты должны проветриваться механическим вентиляционным оборудованием (вентиляторами) также как и большинство неугольных шахт. Шахта может иметь один вентилятор или может проветриваться несколькими вентиляторами в зависимости от своего размера и потребности воздуха. Эти вентиляторы должны подавать достаточно воздуха для полного проветривания шахты. Воздух может подаваться в шахту нагнетанием или может вытягиваться из шахты вытяжной вентиляцией. Воздух проходит через подземные выработки (штольни), уклоны (наклонные стволы) или шахтные стволы.
2. Ряд вентиляторов главного проветривания включает центробежные, осевые вентиляторы с поворотными лопатками и осевые вентиляторы с автоматическим регулированием потока воздуха – все они имеют высокий к.п.д. и надёжность согласно требованиям стандартов. Все эти вентиляторы могут изменять свой режим работы в процессе разработки шахты. В центробежных вентиляторах это достигается добавлением съёмных закрылок к лопаткам рабочего колеса; поворотом лопаток вручную или автоматически.
3. Вентиляторы, установленные на поверхности, за счёт низкого уровня шума и установки глушителей, оказывают положительное воздействие на состояние рабочей среды. Вместе с высокой производительностью и надёжностью это благоприятствовало созданию целого ряда вентиляторов главного проветривания для угольной промышленности.
4. Более сложно дело обстоит с вентиляторами местного проветривания. Они должны выполнять более широкий круг обязанностей, который зависит от расстояния между рабочим забоем и главным шахтным стволом. Вновь разработанные вентиляторы местного проветривания более эффективны чем уже существующие. Они имеют больший диапазон изменения давления, более низкий уровень шума и меньшие размеры. Это имеет большое значение при эксплуатации. Следует также отметить большую прочность их конструкции, укреплённой поперечными и продольными жёсткими креплениями, которые предохраняют от повреждений в шахте.
Существуют многочисленные требования по установке и эксплуатации вентиляторов главного проветривания. В рудниках и шахтах опасных по содержанию газа метана должны соблюдаться следующие требования. Вентиляторы угольной шахты должны:
1. Устанавливаться на поверхности.
2. Размещаться в пожаробезопасном проветриваемом помещении.
3. Располагаться на взрывобезопасном расстоянии от шахты.
4. Оснащаться монометрами.
5. Оснащаться сигнальными устройствами, которые срабатывали при замедлении или остановке вентилятора.
Вентиляторы главного проветривания в рудниках и шахтах опасных по содержанию газа метана должны оснащаться электрическими устройствами для быстрого реверсирования потока.
Есть и другие правила касающиеся вентиляторов главного проветривания. Одни требуют вывода людей из шахты во время остановки вентилятора на некоторое время, обычно на 15 минут. Другие требуют, чтобы шахты имели план остановки вентилятора, в котором перечисляются действия при остановке вентилятора.

Читайте также:  Вытяжка из восковой моли применение

Вентиляторы местного проветривания

Небольшие вентиляторы расположенные около мест работы называются вентиляторами местного проветривания.
Первые вентиляторы были введены в эксплуатацию ещё в 1923 году для проветривания тех мест, где воздух не мог естественным путём доходить до тупиковых выработок. В течение следующих лет сотни тупиковых выработок были оснащены такими вентиляторами.
Большая работа в области вентиляции местного проветривания выполнена фирмой «Дуот Вентилейшен», которая установила направляющий аппарат управляемый с помощью пневмопривода.
Следующее ппоколение вентиляторов было довольно своеобразным: с 5-ю насаженными на рабочее колесо лопатками винтового типа и 10-ю изогнутыми направляющими лопатками, которые предназначались для закручивания потока входящего в реактивную область на половине диаметра рабочего колеса за направляющими лопатками. Эти вентиляторы могли подавать 1,18 м3/с воздуха на 1525 м по длинным каналам.
Вентиляторы местного проветривания всегда используются с турбиной, прикреплённой с одной стороны вентилятора и протягивающейся до забоя. Турбина монтируется непосредственно по окружности рабочего колеса, вследствие чего вентилятор имеет компактный вид. Первые вентиляторы местного проветривания имели закрытый двигатель, который вращался вокруг неподвижной оси. Рабочее колесо вентилятора было открытого типа и крепилось непосредственно к валу двигателя. Эффективность вентиляторов с приводом от сжатого воздуха значительно ниже, чем вентиляторов с электрическим приводом, поэтому последние заменили первые.
Первые большие вентиляторы были очень надёжны, чтобы соответствовать проектным требованиям. Расчёты на прочность выполнялись вручную, иногда с помощью логарифмических таблиц, а позже с помощью логарифмической линейки. Сегодня для оптимизации выбора вентиляторов с нужными показателями, расчёта давления, выбора материалов, подшипников и улучшения конструкции вентиляторов используются компьютеры.
Также на практике обычным является установление электронных устройств для контроля вибрации и температуры подшипников. Это делается для предотвращения воломки вентилятора, своевременного проведения ремонта и покупке запасных частей.
Часть подачи вентилятора идёт по трубе в забой, а часть выбрасывается по трубе из вентилятора.
Вентиляторы местного проветривания имеют некоторые преимущества над обычными средствами подачи воздуха в забой (перемычка). Перемычка часто используется для разделения прохода, чтобы направлять воздух в забой. Трубопровод нуждается в меньшем пространстве, чем перемычка, и обычно менее подвержен повреждению. Трубопровод обеспечивает лучшую видимость для операторов и лучшую манёвренность для оборудования.
Вентиляторы местного проветривания должны быть установлены и работать таким образом, чтобы предотвратить рециркуляцию воздуха. Рециркуляцию можно устранить реверсированием потока воздуха в вентиляторе. Если вентилятор местного проветривания перемещает больше воздуха, чем подаёт вентилятор главного проветривания, то произойдёт рециркуляция воздуха.

Осевые и вспомогательные вентиляторы

Современные вентиляторы, широко применяемые в различных отраслях промышленности, обладают неустойчивой характеристикой давления при подаче вентилятора ниже оптимальной. Эта область называется областью срыва потока на лопатках рабочего колеса. У новых осевых вентиляторов ВМ с меридиональным ускорением потока отсутствуют эти недостатки. Это достигается с помощью специального стабилизирующего устройства, расположенных в корпусе вентилятора. Область эксплуатационной возможности вентиляторов со стабилизирующим устройством очень увеличивается (практически вдвое), тогда как работа вентилятора с неустойчивой характеристикой в зоне срыва потока и усиленной вибрацией целиком исключена. В итоге, несмотря на малые размеры вентиляторов, их высокая эффективность гарантирована. Шум, создаваемый вентилятором нового типа – 5-6 Дб, что ниже чем у стандартных осевых вентиляторов, при той же производительности и давлении. Преимущества вложенные в вентиляторы типа ВМ подтолкнули к разработке множества аэродинамических схем и конструкций вентиляторов предназначенных для шахтной промышленности. Разнообразие аэродинамических характеристик облегчает выбор наиболее подходящей модели вентилятора для вентиляции шахт. Вентиляция тупиковых выработок и туннелей обычно выполнена с помощью вновь разработанных взрывозащищённых вентиляторов ВМ, которые встроены в вентиляционные трубы диаметром 400, 500, 600, 800, 1200 мм. Подача вентилятора может изменяться с помощью направляющего аппарата.

Дополнительные вентиляторы устанавливаются в подземном воздушном канале в дополнение к основным вентиляторам. Они называются вспомогательными вентиляторами. Редко встречаемые в угольных шахтах, они вполне обычны в неугольных шахтах. Они должны устанавливаться и постоянно работать, чтобы предотвратить рециркуляцию.

Источник: Mining transport and equipment// Методичний посібник для студентів 2,3 курсів факультету ФЕМА, магістрів та аспірантів. / Укладачи: ст.викл. Павлова Л.К., ст.викл. кафедри ГЗТіЛ Мельніков С.О., ас. Кушніренко О.М., ас. Гіровська І.В., ас. Алтухов А.В., студент групи СПУ-03 Корінь О.О. Донецьк: ДонНТУ 2005 — 161с.

Источник

Особенности работы шахтных вентиляторных установок главного проветривания.

При выборе и эксплуатации вентиляторных установок главного проветривания необходимо учитывать следующие важнейшие особенности шахтной вентиляционной сети: перемещаемый агрегатами воздух существенно отличается от атмосферного; за время эксплуатации вентиляторных установок до списания вследствие развития горных работ, увеличения производственной мощности шахты и газовыделения наблюдается значительное изменение аэродинамического сопротивления сети, необходимого расхода воздуха; при недостаточном внимании к вопросам уплотнения надшахтных сооружений и вентиляционных каналов резко возрастают подсосы (утечки) воздуха; на работу ряда установок заметное влияние оказывает естественная тяга; правила безопасности требуют при определенных обстоятельствах изменять направление движения воздуха в выработках на обратное (реверсировать вентиляционную струю).

Читайте также:  Ваз 2114 перегревается двигатель вентилятор не работает

Воздух в шахте отличается от атмосферного наличием вредных газов, значительной запыленностью и повышенной влажностью. При транспортировании его наблюдается отложение пыли в главном вентиляционном канале установки и, следовательно, рост сопротивления сети; пыль в потоке вызывает износ элементов проточной части вентилятора, заполняет внутренние полости лопаток, налипает на них, что нарушает балансировку ротора агрегата. К этому ведет также попадание влаги в полости лопаток и образование льда на их поверхностях в холодный период времени.

На давление, создаваемое вентилятором, существенное влияние оказывает изменение плотности транспортируемого воздуха. Основные факторы, определяющие плотность шахтного воздуха, — давление, температура и влажность.

Шахтная вентиляционная сеть представляет собой сложную систему большого числа соединенных последовательно и параллельно выработок разной длины, конфигурации, сечения, имеющих крепление с различным удельным аэродинамическим сопротивлением, которые переменны во времени. Вследствие этого суммарное сопротивление шахтной сети непрерывно изменяется.

Изменение сопротивления сети существенно зависит от системы проветривания. При центральной системе оно может возрасти в сравнении с минимальным в 4-10 раз, при диагональной системе – эти изменения меньше – в 1,5-2,5 раза.

В процессе эксплуатации шахты вследствие изменения ее производственной мощности и газовыделения значительно меняется необходимый расход воздуха (в 1,5-4 раза). Статическое давление изменяется в 2-6 раз.

При проектировании шахт с учетом развития горных работ, принятой системы проветривания и изменения потребного количества воздуха составляют прогноз изменения необходимых давлений и расхода воздуха по годам на период не менее 20 лет, определяемый сроком службы вентиляторной установки.

Для нормального проветривания шахты сооружения, примыкающие к вентиляционному стволу, герметизируются. В соответствии с нормативными документами при проектировании проветривания шахты подсосы, в зависимости от того, какие технологические операции обеспечивает вентиляционный ствол, принимается равными 10-30% от общешахтного расхода воздуха.

Практически в любой шахтной вентиляционной сети действует естественная тяга. Природа ее возникновения обусловлена разностью температур в подающем и вентиляционном стволах. Зимой в шахту поступает холодный воздух. В соответствии с ПБ калориферные установки должны обеспечить его подогрев всего до 275 К (+2 С). В шахте температура воздуха растет (тепловыделение пород, работающих механизмов). При Т=275 К плотность воздуха выше плотности при Т=299 К почти на 9%.

Шахтные центробежные вентиляторы

Главного проветривания.

ГОСТом определено семь типоразмеров центробежных вентиляторов: ВЦ-15; ВЦ-16; ВЦ-25М; ВЦ-31,5М; ВЦД-31,5М; ВЦД-47,5У; ВЦД-47,5А.Маркировка ВЦ относится к вентиляторам центробежным, одностороннего всасывания, а УВД – двустороннего. Цифра маркировки обозначает диаметр рабочего колеса в дециметрах. Буквы М, У, А характеризуют конструктивную особенность. В соответствии с ГОСТом структура обозначений типоразмеров вентиляторов, кроме отмеченного, должна включать указание на способ регулирования (направляющим аппаратом – Н, изменением угла установки лопаток рабочего колеса – К, изменением частоты вращения – В, изменением формы лопаток – Ф); сведения о климатическом исполнении (умеренный – У, тропический – Т) и сведения о категории размещения (З – в закрытом помещении). Пример условного обозначения ВЦД-31,5М ВУЗ: вентилятор центробежный, двусторонний, с номинальным диаметром рабочего колеса 3150 мм, конструктивной особенности М, регулируемый изменением частоты вращения, предназначенный для эксплуатации в умеренном климате, в закрытом помещении.

Все основные элементы центробежного вентилятора можно объединить в группы: подвод, ротор и отвод (см.рис.)

К подводам, которые применительно к вентиляторам чаще называют входными элементами, относят входные патрубки и направляющие аппараты, располагаемые перед рабочим колесом, а также входные коробки и колена.

Влияния коробки на аэродинамические характеристики вентиляторов можно свести к двум моментам: в коробках наблюдаются потери давления; закручивающийся ими в сторону вращения поток снижает создаваемое машиной давления. В современных шахтных вентиляторах главного проветривания применяются входные коробки со скосом.

Важный элемент современных шахтных вентиляторов главного проветривания – направляющий аппарат. Он выполняет две функции: регулирует рабочий режим и для крупных вентиляторов обеспечивает перекрытие потока при пуске. При повороте лопаток осевого направляющего аппарата на 90 сечение потока перед рабочим колесом перекрывается практически полностью. В этом случае разворот ротора при пуске происходит при близкой к нулю подаче, т.е. при минимальном моменте сопротивления.

Читайте также:  Где находятся резисторы вентилятора ситроен берлинго

Осевой направляющий аппарат состоит из системы лопаток, механизма их одновременного поворота на одинаковый угол, обтекателя и растяжек для крепления последнего к корпусу. Лопатки осями опираются на подшипники корпуса и обтекателя. ОНА вентиляторов ВЦ-11М, ВШЦ-16; ВЦП-16 и ВЦ-25М имеют по 12 плоских лопаток; вентиляторов ВЦ-31,5М и ВЦД-31,5М – по 10 и ВЦД-47,5У – 15 лопаток. В вентиляторе ВЦД-47,5 осевого направляющего аппарата нет. Для облегчения пуска двигателей и отсоединения от сети при переключениях этот вентилятор имеет специальное устройство, расположенное на входе в коробки. Устройство состоит из рамы, пяти прямоугольных пластин и механизма их одновременного поворота.

Основной элемент центробежного вентилятора, как и любой лопастной машины, — рабочее колесо. В нем механическая энергия вала приводного двигателя преобразуется в гидравлическую энергию воздуха. Различают колеса одно- и двустороннего всасывания. Колесо одностороннего всасывания состоит: из коренного и покрывного дисков, между которыми крепятся лопатки; уплотнения со стороны всаса; ступицы, к которой крепятся коренной диск; в ряде конструкций обтекателя, обеспечивающего плавный подвод потока к межлопаточным каналом. Колеса двустороннего всасывания имеют один общий коренной диск; а в вентиляторе ВЦД-47,5А рабочее колесо состоит из двух полуколес – левого и правого, коренные диски которых закреплены не только на ступице, но и соединены болтами друг с другом.

Рабочие колеса выпускаемых в настоящее время вентиляторов сходны по конструкции, имея по восемь загнутых назад пустотелых лопаток крыловидной формы.

За рабочим колесом вентилятора располагается отвод. В большинстве вентиляторов он состоит из спирального корпуса и диффузора. Спиральный корпус предназначен для сбора вышедшего из рабочего колеса воздуха, его раскручивания и, таким образом, частичного превращения скоростного давления в статическое, а также для формирования соответствующего поля скоростей при входе в диффузор. Форма спирального корпуса во многом определяет аэродинамическую схему вентилятора – схему проточной части, в которой основные конструктивные параметры выражены в долях диаметра рабочего колеса.

Диффузоры предназначены для преобразования динамического давления в статическое. Это ведет к росту статического к. п. д. В современных вентиляторах доля скоростного давления в полном составляет зачастую от 10 до 30%, и поэтому диффузоры для повышения экономичности установки имеют большое значение.

Муфты соединительные служат для передачи вращения от вала электродвигателя к валу ротора. Для центробежных малых вентиляторов применяют упругие муфты, для крупных — зубчатые. Упругие муфты состоят из полумуфт — моторной и ротора, а также из упругих втулок с кольцами.

Зубчатые муфты состоят из обойм и зубчатых втулок, торцевых крышек и

уплотнений. На крупных вентиляторах между зубчатыми обоймами размещают промежуточную вставку, обеспечивающую съем втулок с концов вала ротора при ремонте и замене подшипников качения, не снимая с фундамента электродвигатель или ротор.

Система циркуляционной смазки подшипников ротора центробежного вентилятора включает маслостанцию, систему подводящих и отводящих маслопроводов, указатель подачи масла на подводящем маслопроводе для визуального наблюдения за поступлением смазки в подшипник, реле протока масла, установленное на сливном маслопроводе, и контрольно-измерительную аппаратуру, позволяющую следить за температурой масла в подшипниках и выходящего из маслостанции.

Реверсирование воздушной струи согласно ПБ должно быть произведено не более чем за 10 мин, при этом подача воздуха в шахту должна составлять не менее 60% его подачи при нормальном направлении вентиляционной струи.

Комплект средств для реверсирования воздушной струи и перехода с работающего вентилятора на резервный входит в состав шахтного вентилятора и поставляется с ним только по требованию потребителя.

Комплект состоит из ляд (дверей) для перекрытия (открытия) вентиляционных каналов, механизма подъема ляд, обводных блоков, канатов и рам с уплотнительными устройствами. В качестве ляд применяют жесткие стальные металлоконструкции или гибкие резиновые заслонки (шторы).

Ляды шахтных вентиляторных установок выполняют падающего типа, вертикальными самоходными по типу дверей или в виде вертикальной подвесной двери, перемещающейся по направляющим. Выбирается конструкция ляд проектантом в зависимости от условий (температуры, влажности и т. д.), в которых они будут работать. Для подъема (опускания)

или открытия (закрытия) ляд применяют лебедки, винтовые механизмы или

Рис. 1.Схема вентиляторной установки главного проветривания
с двумя центробежными вентиляторами ВЦ–25.

1 — вентиляционный ствол; 2 — сопряжение; 3 — главный вентиляционный канал; 4 — обводной канал; 5, 7, 8 — ляда; 6 — диффузор; 9 — тройник; 10 — рабочий вентилятор (имеет левое вращение); 11 — резервный вентилятор (имеет правое вращение); 12 — ляда, с помощью которой резервный вентилятор отсоединяется от вентиляционной сети;
13 — всасывающая будка; 14 — атмосферная ляда.

Источник