книги / Рудничная вентиляция

Рис. 10.2. График к определению ре­ жима работы одиночного вентилятора на вентиляционную сеть

Рис. 10.3. Схемы последовательной ра­ боты вентиляторов /, II и / / / , распо­ ложенных на одном стволе на поверх­ ности (а), на поверхности и под землей (б), на разных стволах (в), рассредото­ чение в трубопроводе (г) и сосредото­ ченно в трубопроводе (д)

—о а ---------------o d -------------- о о

дI Л Ш

—о о сх ю э

Практически для построения общей характеристики достаточно найти положение 10—15 ее точек, которые затем соединяют плав­ ной линией.

Рабочие участки складываемых характеристик: а — а' и Ь — Ь' имеют, как правило, разные координаты по оси расходов. В связи с этим при сложении характеристик рабочий участок об­ щей характеристики с — с' оказывается заключенным в более уз­ ком интервале дебитов.

На рис. 10.5 представлено графическое изображение решения задачи о последовательной работе двух вентиляторов на вентиля­ ционные сети с характеристиками Л, В и С, обладающие различ­ ными аэродинамическими сопротивлениями.

10.4. Параллельная работа вентиляторов

Параллельной называют такую работу вентиляторов, при ко­ торой потоки воздуха от отдельных вентиляторов сливаются и образуют общий поток (рис. 10.6). В этом случае общий дебит на участке АВ равен сумме расходов вентиляторов:

10.4.1. Работа вентиляторов, расположенных на одном стволе

Если сопротивления индивидуальных участков сети ВС и BD (см. рис. 10.6, а й в ) очень малы и ими можно пренебречь, то де­ прессии обоих вентиляторов будут одинаковыми. Такой же будет и общая депрессия, т. е.

Построение общей характеристики в этом случае осуществ­ ляется путем сложения дебитов вентиляторов при каждом зна­ чении депрессии. На практике ограничиваются нахождением 10— 15 точек общей характеристики, которые затем соединяют плав­ ной линией.

На рис. 10.7 приведены характеристики /, II параллельно работающих вентиляторов и суммарная общая характеристика Л1 + II] (Q). На рабочем участке общую характеристику пере­ секает характеристика сети В. Режим работы на эту сеть опреде-

h

Рис. 10.7. График к определению рабочих режимов при параллельной работе вентиляторов на одном стволе:

расход Qt).

Параллельная работа на сети с характеристиками Л и С не­ целесообразна: соответствующие вентиляционные режимы или неустойчивы (сеть С, см. разд. 10.6), или менее интенсивны (сеть А), чем режимы при одиночной работе вентилятора II На эти сети. При совместной работе на сеть А вентилятор I имел бы отрицательный дебит (работал бы в режиме подсоса воздуха).

10.4.2. Работа вентиляторов, расположенных на разных стволах

Рассмотрим случай, когда сопротивления участков ВС и &D

всвязи с чем складывать характеристики, как это было сдельно

впредыдущем случае, нельзя.

Для решения задачи можно воспользоваться методом построе­ ния эквивалентной характеристики, которая описывает свойства вентилятора и примыкающего к нему участка вентиляционной сети, вместе взятых.

Рис. 10.8. График к определению рабочих режимов при параллельной работе вентиляторов на разных стволах

На рис. 10.8, иллюстрирующем решение данной задачи, нане­ сены характеристики вентиляторов I и II, примыкающих к ним индивидуальных участков ВС и BD и характеристика общего участка АВ.

Дебиты вентилятора I и примыкающего к нему участка сети ВС одинаковы. Поэтому их суммарная характеристика [/ — ВС] (И) строится путем вычитания (при каждом дебите) из депрессии вен­ тилятора / депрессии примыкающего участка ВС. Тем же способом

и (// — BD ] (h). На пересечении этой характеристики с характе­ ристикой общего участка АВ находится точка 1 (см. рис. 10.8),

которая определяет дебит второго вентилятора Q2. Проведя че­ рез точки 2 и 4 линии, параллельные оси депрессии, находим

Задача определения режима работы вспомогательного вентиля­ тора может быть решена следующим образом.

Вспомогательный вентилятор II установлен в ветви BCD. Количество воздуха, проходящего через вентилятор II и ветвь BCD, одинаково при любых режимах работы главного вентиля­ тора I. Характеристика [II — BCD ] (h), отражающая свойства вспомогательного вентилятора и участка сети BCD, находится путем вычитания депрессии, теряемой на этом участке, из депрес­ сии, развиваемой вентилятором II при каждом значении дебита.

состоящую из трех последовательно соединенных участков с ха­

рис. 10.9, г. Точка 1 (см. рис. 10.10) пересечения характеристики [[(II — BCD) + BD] + AB + DE\ (h) с характеристикой глав­ ного вентилятора определяет режим работы вентилятора и поз­ воляет установить его расход Qi и депрессию hl. Проведем через точку 1 линию, параллельную оси депрессий. На ее пересечении с характеристикой [(II — BCD) + BD ] (Q) получим точку 2, ордината которой определяет перепад давлений между точками В и D. Проведем через точку 2 линию, параллельную оси расходов. На пересечении с характеристикой BD находим точку 3, которая определяет расход в ветви BD, а на пересечении с характеристи­ кой [II — BCD] (h) — точку 4, положение которой позволяет установить дебит Q2 ветви BCD и вспомогательного вентилятора. Проведя через точку 4 линию, параллельную оси депрессий, на­ ходим точку 5 пересечения этой линии с характеристикой II вспомогательного вентилятора. Точка 5 определяет режим работы вспомогательного вентилятора, в частности его депрессию Л2.

10.6. Область устойчивой работы вентилятора

Типичная характеристика вентилятора (рис. 10.11) имеет в пре­ делах первого квадранта восходящий 1—2—3—4 и нисходящий 4—5—6—7 участки. В точке 4 вентилятор развивает максималь­ ную депрессию hmax.

Если точка пересечения характеристик сети и вентилятора находится на нисходящем участке (характеристика сети А, точка б), то работа вентилятора будет устойчивой. При постоян­ ном аэродинамическом сопротивлении сети режим работы венти­ лятора будет стабильным. Если же сопротивление изменится, то соответственно изменится и режим работы вентилятора. После

величины аэродинамического сопротивления сети ее характери­ стика сместится влево и займет, например, положение В' При работе на такую сеть расход вентилятора понизится до Qit а де­ прессия — до 1ц. Но вентилятор только что работал в режиме, со­ ответствующем точке 3. Его дебит был Qat а депрессия Л3. Соответ­ ственно депрессии й3 (в случае, например, работы на нагнетание) воздух в примыкающих к вентилятору выработках был сжат. После снижения развиваемой вентилятором депрессии давление в примыкающих выработках окажется выше, чем в вентиляторе. Возникает движение воздуха в направлении, обратном обычному,— из выработок в вентилятор. Затем давление в сети понизится, и вентилятор снова начнет подавать воздух в сеть и т. д.

Подобные колебания дебита у низконапорных вентиляторов выражены слабо, так что они существенно могут и не сказываться на производительности и сроке работы вентилятора. Однако это явление способствует шумообразованию, поэтому работа на вос­ ходящей ветви характеристики считается недопустимой. Чтобы устранить возможность работы вентилятора в неустойчивом ре­ жиме, рабочий участок характеристики вентилятора в верхней части ограничивают депрессией, равной 0,9 йтах (точка 5 на рис. 10.11).

Другой возможной причиной неустойчивой работы вентиля­ тора является пересечение характеристики вентилятора характе­ ристикой сети в нескольких точках. Подобная ситуация может возникнуть при параллельной работе вентиляторов различного размера с седлообразными характеристиками. При этом режим работы устанавливается в известной мере, случайным образом. Такая работа также считается недопустимой.

П . РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

ВШАХТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СЕТИ

11.1.Общие сведения

Под регулированием понимают изменение дебита воздушного потока с целью обеспечения устойчивого заданного распределе­ ния воздуха.

Увеличение или уменьшение общешахтного количества воз­ духа осуществляют путем изменения режима работы вентилятора главного проветривания или аэродинамического сопротивления.

Регулирование распределения воздуха внутри шахты по от­ дельным горным выработкам осуществляют путем изменения аэро­ динамического сопротивления отдельных ветвей или применения дополнительных побудителей тяги (например, вспомогательных вентиляторов).

Способы регулирования, вызывающие увеличение аэродинами­ ческого сопротивления шахтной сети в целом или отдельных ее ветвей и уменьшение общего количества воздуха, поступающего в торные выработки, называются отрицательными.

Положительными являются способы, связанные с увеличением общего количества воздуха, поступающего в горные выработки, за счет снижения аэродинамического сопротивления или работы дополнительных источников тяги.

11.2. Регулирование поступления воздуха в шахту

Регулирование количества воздуха, подаваемого в шахту вентилятором, осуществляют путем изменения:

угла установки лопаток рабочего колеса (у осевых вентиля­ торов);

угла установки закрылков лопаток рабочего колеса; угла поворота лопаток направляющего аппарата; частоты вращения рабочего колеса вентилятора;

аэродинамического сопротивления сети, на которое работает вентилятор.

Необходимый режим работы вентилятора при новом значе­ нии его дебита Q„. „ находят следующим образом (рис. 1 1.1):

1.На график индивидуальной характеристики вентилятора наносят характеристику сети Rnon, которую находят по фактиче­ ским значениям депрессии Ав. , и дебита QB. „ до изменения режима работы вентилятора.

2.Восстанавливая перпендикуляр из точки с новым заданным

значением QB. в до пересечения с характеристикой Rnon> находят ближайшее большее значение угла установки лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата, которые обеспечивают за­ данное значение.

3. Если точка (Ав, „; Q„, „) лежит выше экономически целесо­ образной зоны работы вентилятора, то построение повторяют для

3. Определяют новое значение аэродинамического сопротив­ ления шахты, при котором будет обеспечена новая производитель­ ность вентилятора:

Здесь Яв. у — аэродинамическое оспротивление вентиляторной установки, определяемое опытным путем; kyT — коэффициент, учитывающий фактические поверхностные утечки воздуха.

Снижение сопротивления с Rm до Яш. н достигается общеиз­ вестными способами — уменьшением коэффициента аэродинами­ ческого сопротивления трения а, увеличением площади сечения выработок, реконструкцией вентиляционной сети. Расчет сети выполняется аналитически или с помощью аналоговых машин.

Регулирование режима работы вентилятора путем увеличения сопротивления сети, на которую он работает, не всегда является экономически нецелесообразным.

11.3. Регулирование количества воздуха путем увеличения сопротивления выработок (отрицательное регулирование)

Отрицательное регулирование количества воздуха осуществ­ ляют с помощью устройства дверных проемов, пластинчатых по­ воротных регуляторов, вентиляционных окон, воздушных завес или комбинаций перечисленных способов.

Расчет регуляторов в простом параллельном соединении сво­ дится к определению дополнительного аэродинамического со­ противления Яд, которое позволяет распределить подводимое по