книги / Расчет шахтных водоотливных и вентиляторных установок

Максимально возможные подачи вентилятора главного проветривания (форсированные рабочие режимы) при максимальной и минимальной депрессиях определяются по точкам 5 и 6 пересечения соответствующих характеристик внешней сети с верхней ветвью аэродинамической характеристики hст – Q вентилятора:

– при максимальной депрессии (точка 5)

Q5; h5; ηст5; θна5;

– при минимальной депрессии (точка 6)

Q6; h6; ηст6; θна6.

2.7. Определение резерва производительности вентиляторной установки главного проветривания шахты

Резерв производительности вентиляторной установки главного проветривания шахты при расчётных режимах проветривания (%) определяется по следующим формулам:

– при максимальной депрессии

где Q5 и Q6 – максимально возможные подачи вентилятора главного проветривания шахты при максимальной и минимальной депрессиях вентиляционной сети шахты, определяемые по точкам 5 и 6 (см. рис. 2.1) пересечения наиболее напорной ветвью аэродинамических характеристик вентилятора главного проветривания hст – Q с соответствующими характеристиками внешней сети.

Рекомендуется иметь резерв производительности для вентиляторов главного проветривания не менее 20 %.

31

2.8. Определение расчётной мощности на валу вентилятора главного проветривания шахты

Расчётная мощность на валу вентилятора главного проветривания шахты (кВт) определяется по формулам:

– при максимальной депрессии:

N1 = 10−3 hη1Q1 ;

ст1

N5 = 10−3 hη5Q5 ;

ст5

– при минимальной депрессии:

N2 = 10−3 hη2Q22 ;

ст

N6 = 10−3 hη6Q66 ;

ст

Расчёт мощности на валу вентилятора главного проветривания шахты, представленный выше, предполагает, что современные вентиляторные установки главного проветривания имеют регулирование, способное обеспечить требуемые рабочие режимы вентилятора

вточках 1 и 2.

2.9.Выбор электродвигателя для вентилятора главного проветривания шахты

Выбор электродвигателя для вентилятора главного проветривания шахты осуществляется по наибольшей из полученных ранее расчётных мощностей (N1, N2, N5, N6) с учетом резерва мощности

10–15 %:

Nр = (1,1...1,15) Ni max ,

где Ni max – наибольшая из расчётных мощностей N1, N2, N5 или N6.

32

Для крупных вентиляторных установок главного проветривания наиболее распространен привод с синхронными электродвигателями, что связано с их круглосуточной работой, большими мощностями на валу и динамическими моментами инерции их роторов.

При мощности привода вентилятора главного проветривания шахты от 150 до 350 кВт находят применение асинхронные двигатели с фазным ротором или синхронные низковольтные электродвигатели.

Для небольших вентиляторов главного проветривания шахты с мощностью привода до 150 кВт часто используют асинхронные короткозамкнутые электродвигатели.

Электродвигатель вентилятора главного проветривания шахты выбирается по каталогу, исходя из расчётной мощности и частоты вращения вала вентилятора. Мощность выбираемого электродвигателя должна быть ближайшей к расчётной мощности. Частота вращения вала выбираемого электродвигателя должна совпадать с частотой вращения вала принятого вентилятора.

Основные технические характеристики некоторых синхронных электродвигателей на напряжение 6 кВ, применяемых в качестве привода вентиляторов главного проветривания, приведены в приложении 18.

2.10. Определение среднегодового расхода электроэнергии вентиляторной установки главного проветривания шахты

Среднегодовой расход электрической энергии вентиляторной вентиляторной установки главного проветривания шахты определяется по формуле:

Eг = 1,05 2N1 + N2 365 24,

ηсрηэдηэс

где ηэд – КПД электродвигателя вентилятора главного проветривания; ηэс – КПД питающей электрической сети, ηэс = 0,94…0,96.

33

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современные тенденции развития горных машин и оборудования, в том числе водоотливных и вентиляторных установок, свидетельствуют о повышении мощности и производительности, улучшении экономических показателей, надежности и безопасности этих изделий горного машиностроения.

Вместе с тем значительное возрастание конкуренции в горной промышленности, появление новых машин и оборудования, высокая стоимость электрической энергии, постоянное углубление горных работ и связанные с этим увеличенные напоры, возможные гидроудары, риски возникновения аварийных ситуаций вызывают необходимость проведения тщательных расчетов шахтных водоотливных и вентиляторных установок.

Грамотный расчет шахтных водоотливных и вентиляторных установок позволяет решить проблему рационального подбора машин и оборудования водоотливных и вентиляторных установок в зависимости от конкретных условий эксплуатации, обеспечить экономичные и безаварийные режимы их работы во всем диапазоне изменения параметров водоотлива и вентиляции в процессе эксплуатации рудника или шахты.

34

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Гришко А.П. Стационарные машины. Т. 2: Рудничные водоотливные, вентиляторные и пневматические установки: учебник для вузов. – М.: Горная книга, 2007. – 586 с.

2.Гришко А.П., Щелоганов В.И. Стационарные машины и установки: Учебное пособие для вузов. – М.: Изд-во Моск. гос. горно-

го ун-та, 2004. – 328 с.

3.Стационарные установки шахт / под общ. ред. Б.Ф. Брат-

ченко. – М.: Недра, 1977. – 433 с.

4.Абрамов А.П., Бизенков В.Н. Стационарные машины. Расчет водоотливных установок горнодобывающих предприятий: учеб. пособие. – Кемерово: Изд-во КузГТУ, 2003. – 143 с.

5.Тимухин, С.А. Стационарные машины. Вопросы теории. Насосы и вентиляторы / Урал. гос. горный ун-т (УГГУ). – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2017. – 251 с.

6.Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности при ведении горных работ и переработке твердых полезных ископаемых». Сер. 03. Вып. 78. – М.: Изд-во ЗАО «Научно-техн. центр исследований проблем промышл. безопасности», 2014. – 276 с.

7.Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила безопасности в угольных шахтах». Сер. 05. Вып. 40. – М.: Изд-во ЗАО «Научно-техн. центр исследований проблем промышл. безопасности», 2014. – 200 с.

8.Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт / Мин-во угольной пром-ти СССР. – М.: Недра, 1976. – 303 с.

9.ВНТП 1-92. Временные нормы технологического проектирования угольных и сланцевых шахт / Министерство топлива и энергетики РФ; Комитет угольн. пром-ти. – М., 1993. – 303 с.

10.ГОСТ 8731–74. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Технические требования (с изм. № 2–6) / Трубы металлические и соединительные части к ним. Ч. 1: Трубы бесшовные гладкие: сб. ГОСТов. – М.: Изд-во стандартов, 2004.

35

11.ГОСТ 8732–78. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент (с изм. № 1, 2) / Трубы металлические и соединительные части к ним. Ч. 1: Трубы бесшовные гладкие: сб. ГОСТов. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004.

12.ГОСТ 10407–88. Насосы центробежные многоступенчатые секционные. Типы и основные параметры. – М.: Изд-во стандартов, 1988.

36

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Временное сопротивление разрыву различных марок сталей

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Скорость коррозионного износа внутренней поверхности труб

37

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Технические параметры труб стальных горячедеформированных бесшовных (ГОСТ 8732–78)

38

39

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Поля режимов работы насосов ЦНС

Рис. Поля режимов работы насосов ЦНС

40