книги / Стационарные установки шахт
..pdfа
Н,кгс/м2
Рис. 1.7. Сводные графики областей промышленного использования шахтных вентиляторных установок мест ного проветривания с осевыми вентиляторами:
а — типа ВМ с электроприводом; б — типа ВМП с пневмопри
водом
а
при предельном угле установки лопаток рабо чего колеса или направляющего аппарата дан ного вентилятора, а снизу — линией, прове денной через точки, соответствующие 0,5 Яу. ст при данном Q. Для упрощения дальнейших расчетов по определению средневзвешенного к. п. д. верхняя и нижняя граничные кривые заменяются ломаными линиями, имеющими не более двух изломов. Расстояния между левой и правой, верхней и нижней границами раз биваются каждое на пять равных частей и через соответствующие деления проводятся верти кальные прямые линии или наклонные лома ные линии. В центре каждого из 25 полученных четырехугольников, обозначенных на рис. 1.3, б
точками, находятся Q, Яу. ст и Лу. ст» а затем вычисляется средневзвешенный к. п. д. уста новки
|
|
25 |
25 |
|
% от |
ср= |
2 |
(<гЯУ.ст),: £ |
. (1.1) |
Сводные |
графики областей |
промышленного |
||
использования |
вентиляторов, |
перечисленных |
||
на рис. |
1.1, |
приведены на рис. 1.4 — 1.7 *. |
Схемы отсчетов углов установки лопаток и закрылков лопаток рабочих колес, направля ющих и спрямляющих аппаратов осевых и центробежных вентиляторов приведены на рис. 1.8.
Работа вентиляторов на шахтную сеть
Рис. 1.8. Схемы отсчета углов установки лопаток и за крылков лопаток рабочих колес, направляющих и спрям ляющих аппаратов осевых и центробежных вентиляторов:
а — лопаток рабочих колес 0, промежуточного направляющего
аппарата Эцд. спрямляющего аппарата 0^д осевых вентиля
торов главного проветривания; б — лопаток направляющего аппарата 6Нд центробежных вентиляторов; в — закрылков
лопаток входного направляющего аппарата 0^д осевых венти
ляторов местного проветривания типа ВМ; г — закрылков ло паток рабочего колеса а3 центробежных вентиляторов ВЦЗ
Шахтные вентиляторные установки главного проветривания и вспомогательные работают на сеть, обладающую рядом специфических осо бенностей: в процессе эксплуатации вентилятор ной установки происходит изменение сопро тивления вентиляционной сети и напора есте ственной тяги (а в ряде случаев даже и ее на правления), возможно также повышение по требного расхода воздуха на проветривание шахты и возрастание поверхностных присосов или утечек воздуха через неплотности в над шахтном здании, лядах и других местах — все это влечет за собой отклонение режима работы вентиляторной установки от расчетного. Кроме того, при авариях может возникнуть необхо димость в изменении направления воздушной струи в шахте (ее реверсировании).
Перечисленные выше особенности оказывают влияние на работу и устройство шахтных вен тиляторных установок. Последние должны быть
* Номенклатура, конструкции, аэродинамические и тех нические характеристики, а также сводные графики обла стей промышленного использования выпускавшихся ранее вентиляторов типов ВУПД, ВОКД, ВЦ, ВЦО, ВЦД, СВМ и др., которыми оборудовано большое число шахт ных вентиляторных установок, приведены в [34, 67J.
оборудованы |
регулируемыми |
вентиляторами, |
рованным вентильно-машинным каскадом, регу |
|||||||||||||||||||||
Позволяющими тем или иным способом изменять |
лируются при работающем вентиляторе путем |
|||||||||||||||||||||||
режим работы вентиляторной установки при |
плавного изменения скорости вращения его вала. |
|||||||||||||||||||||||
изменении |
параметров |
вентиляционной |
сети |
В установках с вентиляторами ВЦЗ-32 пре |
||||||||||||||||||||
для обеспечения подачи в шахту потребного |
дусмотрено |
комбинированное |
регулирование: |
|||||||||||||||||||||
количества воздуха. Они также должны иметь |
глубокое |
ступенчатое — индивидуальным |
по |
|||||||||||||||||||||
различного рода устройства и приспособления, |
воротом закрылков лопаток рабочего колеса |
|||||||||||||||||||||||
позволяющие не более чем за 10 мин осущест |
(через 10° в пределах от —20 до +30°) через |
|||||||||||||||||||||||
влять реверсирование воздушной струи, при |
люки в корпусе при остановленном вентиляторе |
|||||||||||||||||||||||
чем при реверсе расход воздуха в выработках |
и тонкое — одновременным поворотом лопаток |
|||||||||||||||||||||||
шахты должен быть не менее 60% от расхода |
направляющего аппарата при работающем вен |
|||||||||||||||||||||||
при |
нормальном направлении вентиляционной |
тиляторе. В вентиляторе ВЦ-7 предусмотрено |
||||||||||||||||||||||
струи (§ 164 Правил безопасности) |
|
[63]. |
только |
ступенчатое |
регулирование — индиви |
|||||||||||||||||||
Регулирование режима работы шахтных вен |
дуальным поворотом закрылков лопаток ра |
|||||||||||||||||||||||
тиляторных установок, оборудованных осевыми |
бочего колеса при остановленном вентиляторе. |
|||||||||||||||||||||||
вентиляторами ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40, |
Регулирование |
режима |
работы |
вентилятор |
||||||||||||||||||||
ВОД'50, |
|
осуществляется |
обычно |
комбиниро |
ных установок местного проветривания, обору |
|||||||||||||||||||
ванным способом: ступенчатое — индивидуаль |
дованных |
осевыми |
вентиляторами, |
произво |
||||||||||||||||||||
ным поворотом лопаток рабочих колес через |
дится: |
у |
ВМ-5М, |
|
ВМ-6М, ВМ-8М, |
ВМ-12М |
||||||||||||||||||
люки в корпусе при остановленном вентиля |
с электроприводом — одновременным |
поворо |
||||||||||||||||||||||
торе, |
причем |
лопатки |
поворачиваются |
сразу |
том хвостовиков эластичных (резиновых) ло |
|||||||||||||||||||
на 3—5° (в пределах от 15 до 45°; в промежут |
паток направляющего аппарата как при оста |
|||||||||||||||||||||||
ках — плавное — одновременным |
|
поворотом |
новленном, так и при работающем вентиляторе; |
|||||||||||||||||||||
лопаток |
промежуточного |
направляющего ап |
у ВМП-ЗМ, ВМП-4, ВМП-5, ВМП-6М с пнев |
|||||||||||||||||||||
парата в пределах от 76 до 36° при работающем |
моприводом — изменением |
расхода |
сжатого |
|||||||||||||||||||||
вентиляторе. |
При |
необходимости |
увеличения |
воздуха, подаваемого на лопатки турбины пу |
||||||||||||||||||||
глубины |
регулирования по давлению |
произво |
тем поворота трехходового крана, подключаю |
|||||||||||||||||||||
дится снятие половины лопаток (через |
одну) |
щего |
к |
воздухопроводу |
одно, |
два |
или |
три |
||||||||||||||||
на втором рабочем колесе. Установки с осевыми |
сопла |
при |
работающем вентиляторе. |
|
|
|||||||||||||||||||
вентиляторами ВОД-11 и ВОД-16 |
регулиру |
Как отмечалось выше, тип рабочего колеса |
||||||||||||||||||||||
ются поворотом лопаток рабочих колес при |
определяет не только конструкцию, но и ре |
|||||||||||||||||||||||
остановленном вентиляторе, а при необходи |
версивные |
свойства |
вентилятора. |
Так, |
если |
|||||||||||||||||||
мости более глубокого регулирования — и сня |
у центробежных вентиляторов при изменении |
|||||||||||||||||||||||
тием половины лопаток на втором рабочем |
направления вращения колеса поток воздуха |
|||||||||||||||||||||||
колесе |
(v |
ВОД-11) |
или |
на |
обоих |
колесах |
не реверсируется, то у осевых вентиляторов, |
|||||||||||||||||
(у ВОД-16). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наоборот, реверсирование происходит. Это свой |
||||||||||||||
В установках с центробежными вентилято |
ство вентиляторов предопределило выбор спо |
|||||||||||||||||||||||
рами ВЦПД-8, ВЦП-16, ВЦ-11, ВШЦ-16, ВЦ-25, |
соба и конструкции устройств для реверсирова |
|||||||||||||||||||||||
ВЦ-32, ВЦД-32М регулирование производится |
ния воздушной струи в вентиляторных уста |
|||||||||||||||||||||||
одновременным поворотом лопаток направляю |
новках |
главного |
проветривания |
и |
вспомога |
|||||||||||||||||||
щих |
аппаратов при |
работающем |
вентиляторе, |
тельных. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
а при необходимости изменения режима работы |
В вентиляторных установках главного про |
|||||||||||||||||||||||
в широких пределах — |
и изменением скорости |
ветривания, |
оборудованных |
центробежными |
||||||||||||||||||||
вращения вала вентилятора путем замены при |
вентиляторами, |
реверсирование |
воздушной |
|||||||||||||||||||||
водного двигателя на другой, с меньшими ско |
струи осуществляется с помощью системы ляд |
|||||||||||||||||||||||
ростью вращения и мощностью. В установках |
или вертикальных дверей с приводом от лебе |
|||||||||||||||||||||||
с центробежными |
вентиляторами |
ВЦД-32М, |
док или мотор-регуляторов и обводных кана |
|||||||||||||||||||||
в которых в качестве привода применен асин |
лов. Принципиальная схема одной из таких |
|||||||||||||||||||||||
хронный вентильно-машинный каскад, позво |
установок приведена на рис. 1.9. При нормаль |
|||||||||||||||||||||||
ляющий осуществлять плавное изменение ско |
ной работе установки (на всасывание) ляды |
|||||||||||||||||||||||
рости вращения вала приводного двигателя, |
находятся в положении, обозначенном на схеме |
|||||||||||||||||||||||
регулирование режима работы может |
осущест |
сплошными линиями. Воздух в этом случае |
||||||||||||||||||||||
вляться при работающем вентиляторе не только |
поступает |
из |
вентиляционного ствола шахты |
|||||||||||||||||||||
направляющими аппаратами, но и путем плав |
в главный канал, откуда через тройник попа |
|||||||||||||||||||||||
ного изменения скорости вращения вентиля |
дает в канал работающего вентилятора, про |
|||||||||||||||||||||||
тора в широком диапазоне. Установки с венти |
ходит через вентилятор и, наконец, через |
|||||||||||||||||||||||
ляторами |
ВЦД-47, |
оборудованные |
|
комбини |
диффузор выбрасывается в атмосферу. |
|
Рис. .1.9. Схема реверсирования |
воздушной струи |
в шахтной вентиляторной установке |
главного провет |
ривания с центробежными вентиляторами (сплошной линией со стрелкой показано направление движения воздушной струи при нормальной работе, пунктирной линией со стрелкой — при реверсировании):
/ — перекрывающая ляда; 2 — обводной канал; 5, 8 — переключающие ляды; 4, 7—ляды диффузоров; 5, 5, 9, / / —лебедки для перестановки ляд; 10 — всасывающая будка; 12 — атмосферная ляда; 13 — глав
ный канал
а |
|
|
|
& |
|
tV |
^ 0 М =7Б° tV |
|
При |
tV |
1 ^ |
|
нормальной |
||||
^ 0 са--76° |
работе |
||||
— |
Н аправление движ ения воздушной струи |
|
|||
|
|
|
|
|
|
к |
к |
|
При |
|
\< r |
|
реверсировании iV |
Рис. 1.10. Схемы реверсирования воздушной струи в шахтных реверсивных осевых вентиляторах типа ВОД:
а — в вентиляторах ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40 и ВОД-50; б — в вентиляторах ВОД (ВВВ)*16 |
|
|
|
|
|||
Для осуществления реверса вентиляционной |
тилятора при реверсировании составляет 90— |
||||||
струи атмосферная ляда всасывающей будки |
95% от производительности при нормальной |
||||||
открывается, обеспечивая доступ свежему воз |
работе. |
|
|
|
|
|
|
духу в канал вентилятора, а перекрывающая |
Во вспомогательных вентиляторных установ |
||||||
ляда закрывается, разобщая тем самым ствол |
ках с вентиляторами ВЦПД-8, ВЦП-16, ВЦ-11, |
||||||
и главный канал с каналом работающего вен |
ВОД-11 для реверсирования воздушной струи |
||||||
тилятора; ляда 7 диффузора вентилятора откры |
предусмотрены |
специальные реверсивные ко |
|||||
вает проход в обводной канал, перекрывая |
робки, оборудованные |
лядами |
или |
дверями |
|||
одновременно выход в атмосферу. Воздух в этом |
с приводами. |
|
|
|
|
|
|
случае поступает из атмосферы через решетки- |
В вентиляторных установках главного про |
||||||
жалюзи всасывающей будки и проем, открытый |
ветривания, |
оборудованных |
вентиляторами |
||||
лядой 12, в канал работающего вентилятора |
типа ВОД, отсутствуют обводной канал и все |
||||||
и далее через вентилятор и диффузор выходит |
ляды за исключением двух переключающих |
||||||
в обводной канал через проем, открытый ля |
ляд 3 и 8 (см. |
рис. |
1.9). Реверсирование воз |
||||
дой 7; из обводного канала воздух попадает |
душной струи |
в этих |
установках с вентилято |
||||
через проем, открытый лядой 1, в главный |
рами встречного вращения ВОД (ВВВ)-16 осу |
||||||
канал и, наконец, в вентиляционный ствол |
ществляется |
изменением |
направления |
враще |
|||
шахты. В этом случае производительность вен |
ния обоих |
роторов |
вентилятора, а с венти- |
ляторами ВОД-21, ВОД-ЗО и ВОД-50 — изме нением направления вращения ротора и пово рота лопаток промежуточного направляющего и выходного спрямляющего аппаратов на угол соответственно 153 и 158° (рис. 1.10).
Производительность вентиляторов в ревер сивном режиме при таких способах реверси рования составляет 60—70% от производи тельности при нормальной работе.
Выбор главных и вспомогательных вентиляторов
Для выбора главных и вспомогательных венти ляторов необходимо иметь данные о потребном расходе воздуха QU1 и депрессии шахты hm
в различные периоды ее эксплуатации. Про изводительность вентилятора
QB ^ QlII^B н»
где £в н — коэффициент, учитывающий утечки воздуха через надшахтные сооружения и ка налы вентиляторов, принимается для случаев установки вентиляторов на скиповом стволе
равным 1,25, на |
клетевом — 1,20, на стволах |
|||
и шурфах, не используемых для |
подъема, — |
|||
1,10, |
на |
шурфах, |
используемых |
для подъема |
и спуска |
материалов, — 1,30 [23]. |
|||
Выбор вентиляторов производится по гра |
||||
фику |
областей |
промышленного |
использова |
|
ния |
[67]. При выборе вентиляторов предусмат |
ривается не менее чем 20%-й запас по произво дительности. При депрессии менее 300 кгс/м2 могут применяться осевые вентиляторы ВОД-11, ВОД-16, ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40 и ВОД-50, при депрессии свыше 300 кгс/м2 следует исполь зовать только центробежные вентиляторы ВЦ-11, ВШЦ-16, ВЦД-16, ВЦ-25, ВЦ-32, ВЦД-32М и ВЦД-47, при депрессии 150— 300 кгс/м2 могут использоваться как осевые, так и центробежные вентиляторы.
При выборе вентиляторов необходимо стре миться к их наибольшей экономичности, для чего следует оценивать их по приведенным годовым затратам с учетом капитальных вло жений. Рациональным с экономической точки зрения будет тот вентилятор, для которого приведенные годовые затраты минимальны.
Приведенные среднегодовые затраты
£ = “Ъ + £р "Ь ^об "Ь + ЕЛСЬ
где Сэ — стоимость электроэнергии, расходуе мой одной вентиляторной установкой в среднем за год, руб.; Лв — годовые аммортизационные отчисления по вентиляторной установке, руб.; Ср — годовые затраты на текущие ремонты, ревизии и наладки, принимаемые в соответствии с инструкцией [36], руб; Соб — годовые за траты на обслуживание, руб.; См — стоимость
вспомогательных материалов, |
расходуемых на |
вентиляторной установке за |
год, принимается |
в соответствии с инструкцией |
[36], руб.; Ен = |
= 0,14 — нормативный коэффициент эффектив ности капитальных вложений; С1 — стоимость
вентиляторной установки, руб.
Среднегодовая стоимость электроэнергии, рас ходуемой в среднем за 7 лет одной вентиля торной установкой,
QiHyу ..CT; |
T tktl -)- |
, |
Ю2т]у. ст/Лп^ |
где I — порядковый номер периода эксплуата ции вентиляторной установки при неизменном вентиляционном режиме и установленной мощ ности привода; Q — производительность вен тиляторной установки, м3/с; Яу. ст — статичес кое давление вентиляторной установки, кгс/м2; Г,- — количество часов работы установки в i-м периоде; kTi — тариф единицы потребляемой электроэнергии [31], руб./кВт-ч; kT2 — тариф
единицы установленной мощности электродви гателей, руб./кВ-А; N — установленная мощ
ность электродвигателей, кВ • А.
Для примера выберем рациональную венти ляторную установку для условий Донбасса с вентиляционными режимами: в первый пе
риод |
Q — 100 м3/с, |
Яу. ст 1 = 200 |
кгс/м2, |
||
во |
второй период Qt = |
125м3/с, Qy, ст2 = |
|||
= |
445 кгс/м2. |
|
|
|
|
|
Первый период продолжается два года, вто |
||||
рой |
период — восемь |
лет. |
Установка |
должна |
работать на всасывание. Эти вентиляционные режимы могут быть обеспечены вентиляторными установками ВЦЗ-32 и ВЦД-32М. Из аэродина мических характеристик этих установок на ходим статический к. п. д., при котором они будут работать. Установка с вентиляторами
ВЦЗ-32 |
в |
первый |
период |
будет |
работать |
||
с Лу. ст 1 = |
0,65, а во второй период — с %. ст 2 = |
||||||
= 0,83. |
Установка ВЦД-32М будет иметь |
||||||
%. ст1 |
= |
Лу.стг = |
0,72. К. п. д. электродвига |
||||
телей |
составит |
соответственно Лп1 |
= 0,90, |
||||
Лп2 = |
0,93, |
Лп1 = |
0,90 |
и л'п2 = |
0,93. |
|
Определяем приведенные среднегодовые за траты по установкам. Стоимость электроэнер гии, расходуемой в первые семь лет эксплуата ции в среднем за год, составит:
для установки ВЦЗ-32
с : = т [ w |
w |
w |
8 7 6 0 - 0 ’0 0 6 8 + |
||
+ |
1Æ |
S |
3 |
х |
8760-0,0068 + |
+ |
12,8-1250-7] = |
49 600 руб; |
для установки ВЦД-32М
100.200*2 с *“ т [ ' 102.0,72-0,90 8760-0,0068 +
+■Ю215 ;" 50?93 X 8760-0.0068 +
+12,8-1250-7] = 5 3 400 руб.
Ниже приведены экономические показатели,
выраженные в рублях, сравниваемых вентиляторных установок:
Среднегодовая стоимость |
потребляе |
ВЦЗ-32 |
ВЦД-32М |
||
49 600 |
53 400 |
||||
мой электроэнергии |
|
||||
Стоимость оборудования |
и монтажа |
113 080 |
181 000 |
||
Годовые амортизационные отчисления |
13 550 |
21 700 |
|||
по оборудованию . |
|
||||
Стоимость зданий и сооружений |
63 800 |
187 600 |
|||
Годовые амортизационные отчисления |
2 040 |
6 000 |
|||
по зданиям и сооружениям |
|||||
Общие капитальные затраты |
176 880 |
368 600 |
|||
Общие годовые амортизационные отчи |
15 590 |
27 700 |
|||
сления |
по установке |
|
|||
Годовая |
стоимость ремонтов |
440 |
440 • |
Принимая годовые затраты на обслуживание и стоимость вспомогательных материалов, рас ходуемых за год, одинаковыми для сравни ваемых установок, определим приведенные сре днегодовые затраты для них, которые составят:
для установки ВЦЗ-32
С = 49 600 + 15590 + 440 + 0 ,1 4 X
X I76 880 = 90 393 руб;
для установки ВЦД-32М
С" = 53 400 + 27 700 + 440 + 0,14 X
X 368 600 = 133 144 руб.
Таким образом, по экономическим соображе ниям рациональной для заданных условий является установка ВЦЗ-32, применение ко торой во сравнению с применением установки ВЦД-32М дает годовой экономический эффект в сумме 42 751 руб.
Выбор вентиляторов местного проветривания
Проветривание тупиковых выработок с по мощью вентиляторных установок местного про ветривания может осуществляться с помощью нагнетательного, всасывающего и комбиниро ванного способов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. На угольных и рудных газовых шахтах Правилами безо пасности запрещается использование всасы вающего и комбинированного способов, вслед ствие чего нагнетательный способ проветрива ния получил наибольшее распространение.
А-А 6-6
Рис. 1.11. Схема вентиляторной установки местного про ветривания
В этом случае вентилятор местного проветри вания 1 (рис. 1.11) располагается в выработке,
проветриваемой за счет общешахтной депрес сии, а трубопровод 2 — по сечению проветри
ваемой выработки.
Развиваемое вентилятором давление Н рас
ходуется на преодоление сопротивления трубо провода и проветриваемой выработки. Потери давления при движении воздуха по плотному
трубопроводу |
(выработке) |
H = R Q \ |
(1.2) |
где Q — производительность вентилятора, м3/с; R — сопротивление трубопровода (выработки),
кгс-с2/м8;
R = 6,5а/ |
(1.3) |
dLтр |
|
а — коэффициент аэродинамического сопро тивления, кгс-с2/м4; I, dTр — соответственно
длина и гидравлический диаметр трубопровода (выработки), м.
Как известно,
dTр = + |
(1-4) |
где S — площадь поперечного сечения трубо провода (выработки), м2; П — периметр трубо
провода (выработки), м.
Так как потери давления, связанные с дви жением воздуха в трубопроводе, примерно на три порядка превосходят потери давления в вы работке той же длины, то последние при расчете вентиляторной установки можно не учитывать.
Коэффициент аэродинамического сопротив ления трубопровода удобно определять с по
мощью |
следующей |
формулы: |
“ = |
(3 ,7 -t-lg d ip)* |
’ |
где коэффициент а принимается равным:
для жестких труб с прямолинейной навеской |
0,0038 |
|||
то же, |
с изломами на стыках |
. |
0,0050 |
|
для гибких труб с прямолинейной навеской |
0,0030 |
|||
то |
же, |
с волнистой навеской |
|
0,0045 |
то |
же, со складками |
|
0,0120 |
Вследствие неизбежных утечек воздуха для обеспечения гарантированного расхода воз духа Qo у забоя необходимо увеличивать про изводительность (Q > Qo) и давление (Я > /?Q§) вентилятора, что может быть учтено с помощью коэффициентов резервирования расхода
_ |
—;--- г0С«- |
(1-6) |
|
|
|
||
и давления |
|
|
|
H |
P2Q- 1 |
(1-7) |
|
Рн _ RQZ ~ |
2 In pQ ’ |
||
|
где k — коэффициент, характеризующий ве
личину эквивалентного отверстия неплотностей трубопровода на единицу длины.
В зависимости от качества сборки k состав
ляет:
При лабораторной сборке трубопро вода
При сборке в шахтных условиях:
очень хорошей хорошей посредственной плохой
10~Б-г-0,5* 10'4
0 , 5 - 1 0 - 1 0 ' 4 10'4ч-2 -10-4 2 . 10“4ч -5 .10'4 Более 5*10"4
Приведенные выше значения коэффициента k
относятся к новым трубам, проработавшим на нагнетание не более четверти срока годности. Для труб, проработавших более половины этого срока, коэффициент k должен быть уве
личен в 1,5—2 раза. Ориентировочные сроки службы вентиляционных труб (в месяцах) сле дующие:
|
Сухие |
Сырые |
выра- |
|
выработки |
ботки, |
вода |
|
|
агрессивная |
|
Металлические |
30—48 |
22—26 |
|
Капроновые и ПХВ |
14— 16 |
10— 12 |
|
Прорезиненные |
8— 10 |
4—6 |
При определении расхода воздуха Q0, тре бующегося для проветривания тупиковых вы работок, исходят из необходимости снижения концентрации газов и пыли, образующихся в процессе их прохождения, до предельно до пустимой Правилами безопасности нормы. Рас чет расхода воздуха производят обычно по ряду факторов, основными из которых яв ляются: количество ядовитых газов, образую-
щихся при взрыве; количество газов, посту пающих из окружающих пород; число одно временно занятых на участке людей; пылевой режим. Из полученных результатов выбирают наибольшее значение, .предварительно прове рив его по минимально и максимально допусти мым скоростям движения воздуха в выработке.
Предположим, что нужно подобрать венти лятор местного проветривания, если известно, что Qo = 4 м3/с, I = 1500 м. Схема проветри
вания нагнетательная, качество сборки хоро
шее |
(k |
= |
1,5-10"4), |
навеска |
гибких |
труб вол |
||||||
нистая |
(<а = |
0,0045), |
трубы |
новые |
диаметром |
|||||||
0,8 |
м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По формуле |
(1.4) |
определяем |
|
|
||||||||
ос |
|
|
0,0045 |
|
|
|
3,46-10"4, |
|
|
|||
|
(3,7 + |
1g 0,8)2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
затем |
по |
формулам |
(1.5) и |
(1,6) |
находим: |
|||||||
|
|
|
1, 48.1500 |
'Л г --------------------------------------- ■ |
|
|
||||||
PQ = |
■ |
* |
------- |
у |
3 , 46- 10“ 4 ( 1, 5 - 10- * ) * |
1,732; |
||||||
е |
°'8 |
|
|
|
|
|
= |
|||||
„ |
_ |
1,732*- 1 |
|
, QO |
|
|
|
|
||||
Рн ~ |
2 In 1,732 |
— |
1,OZ- |
|
|
|
|
|||||
Производительность |
вентилятора |
составляет |
||||||||||
Q = |
PQQO = |
1,732*4 |
= 6,93 |
м3/с, |
|
|||||||
а его давление |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Я = |
6 ,5а/ |
PHQÔ — |
6,5*3,46-10-4.1500 |
, QO л2 |
||||||||
|
тр |
|
0,85 |
|
|
1,82-4 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
300 |
кгс/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Эти параметры может обеспечить вентилятор |
||||||||||||
ВЦ-7 |
при |
угле |
установки |
закрылков 03 = |
||||||||
= —10° |
(см. |
аэродинамические |
характерис |
тики вентилятора ВЦ-7 на рис. 1.79) или два последовательно включенных вентилятора ВМ-6М при угле установки осевого направляю
щего |
аппарата |
(ОНА) |
0Нд = |
—10° (см. |
рис. |
1.67). |
|
|
|
При переходе от нагнетания к |
всасыванию |
для одного и того же трубопровода происходит существенное увеличение коэффициента k (при
мерно в 1,3— 1,5 раза) и значительное возраста ние аэродинамического сопротивления на вели чину
|
|
п2 |
|
Да==; 0 , 0 2 1- 5 2Рн- l^înp^, |
(1.8) |
||
вследствие |
чего |
существенно |
увеличиваются |
утечки и |
сопротивление трубопровода. |
||
Определение необходимого |
увеличения рас |
||
хода и давления |
вентилятора |
при переходе от |
нагнетания к всасыванию производится сле дующим образом. Трубопровод жесткий и ха
рактеризуется |
следующими |
данными: |
dTp = |
|
= |
0,6 м, / = |
1000 м, /гнаг = |
2х10"4, |
а наг = |
= |
з .ю - 4. |
|
|
|
По формулам (1.5) и (1.6) находим:
|
1, 48-1000 у ^З , 1-10” 4 (2 - 10~4) 2 |
||
PQ наг |
е °’6 |
|
= 1,77; |
P H наг |
1,772 — 1 |
= |
1,87. |
|
2 In 1,77 |
|
|
При переходе к всасыванию имеем
6ВС= |
1.4; ^наг — 2,8 -10-4; |
|||
авс = |
анаг -f Аос = |
|
3,1 • 10"4 + 0,0215 х |
|
А 1000 |
|
|
1,77 = 3,26-КГ4, |
|
|
|
|
||
вследствие |
чего |
|
|
|
|
|
1’4д 6,000уГ3.26-10-‘ (2,8 10—*) |
||
PQ вс — в |
|
|
2,06; |
|
p H вс |
|
2,Об2 — 1 |
= |
2,24. |
|
|
2 In 2,06 |
|
|
Таким образом, при переходе от нагнета ния к всасыванию расход вентилятора следует
увеличить на |
|
|
' |
||
е„ = |
( - ^ |
— l ) 10°% = |
|||
|
4 PQ наг |
1 |
|
|
|
= ( Т 7 Т ~ |
l ) 100% = |
16.3%, |
|||
а давление на |
|
|
|||
ен = |
а всрн пс |
|
|
||
а нагРН наг |
|
|
|||
|
|
|
|||
/ |
3,26*10-4.2,24 |
l ) |
100% =26% . |
||
V |
3*10-4.1,87 |
||||
|
|
В связи с тем, что области промышленного использования вентиляторов местного провет ривания достаточно хорошо перекрывают друг друга и возможна совместная работа несколь ких вентиляторов в одной установке, необходи мые вентиляционные параметры могут быть обеспечены различными вариантами установок, из которых следует выбрать наиболее рацио нальный, обеспечивающий минимальные за траты на проветривание в течение всего срока функционирования данной установки.
Как известно, стоимость проветривания вы работки за весь срок ее проходки равна
С = Стр + Св + |
С0 Сг См, |
(1.9) |
где Стр, Св, Сэ, С0, Сг, См — соответственно затраты на трубопровод, вентиляторы, энер гию, силовое оборудование (пускатели, кабели
ипр.), глушители шума и монтаж установки. Затраты на трубопровод составляют
Стр = Л /^Л р ('а + ^ / з ) . |
(1.Ю) |
где j — коэффициент, учитывающий затраты на
транспортировку, хранение и навеску трубо провода; можно ориентировочно принимать для гибких труб 1,1—1,3, для металлических 1,4— 1,7; fcTP— стоимость 1 м2 трубопровода, руб.; для прорезиненного, ПХВ, металлического за водского и кустарного изготовления трубопро водов эта величина соответственно равна 1,85; 3,85; 2,22, 4,62 руб.; /а — «амортизационная» длина трубопровода, т. е. та его часть, которая полностью изнршена и должна быть списана на данную проходку, м; Е„ = 0,15 — нор
мативный коэффициент окупаемости капиталь ных затрат, 1/год; ипр — скорость проходки выработки, м/мес; /3 — «заказная» длина тру бопровода, т. е. суммарная длина всех труб (с учетом замен), необходимая для проходки данной выработки.
Величины /а |
и 13 определяются: |
|
||
I. |
12 |
|
|
(Ml) |
\2vnpTтр ’ |
|
|
||
!з = ^прТ’трО + |
/п) (х — |
^-) , |
(1.12) |
|
где |
ГТр — срок |
службы |
трубопровода |
(см. |
стр. 16), мес; К— 1„ — отношение длины вы-
Vnp* тР
работки к предельной длине трубопровода без замены износившихся его частей; пг — бли жайшее меньшее к X целое число.
Общие затраты на вентиляторы
Св = Sfl {ав + Е„) пв |
/втран |
(1.13) |
12и,’пр |
||
где 5 В— стоимость одного |
вентилятора, руб.; |
ав — норма амортизационных отчислений на
реновацию и капитальный ремонт вентилятора, 1/год; пъ — максимальное число вентиляторов
в установке; етран = 1,07 — коэффициент, учи тывающий транспортные расходы.
Для определения стоимости энергии длина выработки / разбивается на ft (ft ^ 10) равных
участков А/,- = |
-j- и для каждого участка |
подсчитывается |
потребляемая мощность |
0.0636 |
<1Л4) |
где lt — расстояние от вентилятора до конца рассматриваемого участка Д м ; г\ю %B—
к.п. д. вентилятора и двигателя.
Врезультате этих подсчетов определяем стои мость энергии за весь срок проходки
С, = ( 87606,е Л |
р + |
^ Й 1 ) |
^ . |
(1-15) |
где ft,— стоимость 1 |
кВт*ч |
энергии, |
руб.; |
|
бр — кюэфЛышзепз |
*«шхьшающий потери в глу- |
Таблица |
1.1 |
|
|
|
|
|
Технические данные режимов работы |
|
|||
Длина |
|
вентилятора |
|
Число |
|
|
|
|
|
||
выра |
Произво |
|
|
|
вентиля |
ботки, |
Давле |
|
Мощ |
торов |
|
м |
дитель |
К. п. д. |
в агрегате |
||
|
ность, |
ние, |
ность, |
|
|
|
м/о |
кгс/см3 |
|
кВт |
|
100 |
5,40 |
180 |
0,71 |
13,4 |
1 |
200 |
4,15 |
205 |
0,61 |
13,7 |
1 |
300 |
3,75 |
215 |
0,575 |
13,8 |
1 |
400 |
3,40 |
225 |
0,545 |
13,8 |
1 |
500 |
4,20 |
410 |
0,615 |
27,4 |
2 |
600 |
4,80 |
580 |
0,675 |
41,2 |
3 |
700 |
5,10 |
740 |
0,695 |
53,1 |
4 |
800 |
5,45 |
890 |
0,710 |
57,0 |
5 |
900 |
6,50 |
290 |
0,650 |
28,4 |
2 |
1000 |
6,40 |
300 |
0,665 |
28,3 |
2 |
1100 |
6,30 |
310 |
0,675 |
28,3 |
2 |
1200 |
6,17 |
315 |
0,685 |
28,4 |
2 |
1300 |
6,80 |
400 |
0,615 |
43,3 |
3 |
1400 |
7,20 |
443 |
0,545 |
57,2 |
4 |
1500 |
7,40 |
500 |
0,500 |
72,5 |
5 |
1600 |
8,15 |
620 |
0,610 |
81,2 |
6 |
1700 |
8,05 |
625 |
0,600 |
82,1 |
6 |
1800 |
8,55 |
405 |
0,625 |
54,1 |
4 |
1900 |
8,50 |
407 |
0,625 |
54,3 |
4 |
2000 |
9,90 |
565 |
0,680 |
80,5 |
6 |
2100 |
9,80 |
570 |
0,675 |
81,1 |
6 |
2200 |
9,75 |
570 |
0,675 |
80,7 |
6 |
Средняя мощность из формулы (1.15) для первого варианта |
|||||
установки |
|
|
|
|
|
|
|
V.N, |
= 53’4 кВт |
|
|
|
Nrn i = п г— |
|
|||
|
ср 1 |
к\ ы |
|
|
|
Таблица 1.2
Длина |
|
выра |
Производи тельность, ма/о |
ботки, |
|
м |
|
100 |
4,70 |
200 |
4,40 |
300 |
4,20 |
400 |
4,00 |
500 |
3,80 |
600 |
4,60 |
700 |
5,00 |
800 |
5,20 |
900 |
5,25 |
1000 |
5,60 |
1100 |
5,90 |
1200 |
6,30 |
1300 |
6,75 |
1400 |
7,00 |
1500 |
7,25 |
1600 |
7,60 |
1700 |
7,90 |
1800 |
7,80 |
1900 |
8,20 |
2000 |
8,60 |
2100 |
8,90 |
2200 |
9,20 |
Технические данные режимов работы вентилятора
Давление, кге/м* |
X |
|
* |
|
с |
270 |
0,55 |
300 |
0,55 |
320 |
0,56 |
340 |
0,56 |
350 |
0,56 |
540 |
0,68 |
685 |
0,68 |
795 |
0,65 |
200 |
0,50 |
230 |
0,56 |
270 |
0,62 |
325 |
0,70 |
385 |
0,75 |
430 |
0,76 |
480 |
0,77 |
540 |
0,76 |
600 |
0,75 |
350 |
0,73 |
385 |
0,73 |
430 |
0,72 |
475 |
0,69 |
510 |
0,66 |
Мощность, кВт |
Угол уста новки за крылков, градус |
22,5 |
—30 |
23,5 |
—30 |
23,5 |
—30 |
23,8 |
—30 |
23,3 |
—30 |
35,8 |
— 10 |
49,3 |
+ 5 |
62,2 |
+ 2 0 |
20,6 |
—30 |
22,5 |
—25 |
25,2 |
—20 |
28,6 |
— 15 |
34,0 |
— 10 |
38,8 |
—5 |
44,3 |
0 |
53,0 |
+ 5 |
61,8 |
+ 15 |
36,8 |
—5 |
42,3 |
0 |
50,2 |
+ 5 |
60,0 |
+ 10 |
69,5 |
+ 2 0 |
Средняя мощность из формулы (1.15) для второго варианта установки
^ - Й дВ 2 =43КВТ
шителе; для одной секции ег = (1,01 -г- 1,02), для лгсекций ег=1 4-(0,01ч-0,02) пг; Ыдв— уста новленная мощность двигателя, кВт; b — плата
за 1 кВ-А установленной мощности, руб.; Ncр — среднее значение за весь срок проходки
потребляемой мощности, кВт.
Затраты на силовое оборудование составляют
С„ = [S„ (ап + Е„) + aKSK] пв , (1.16)
где Sn> 5 К— стоимость соответственно пуска теля и кабелей, руб.; ап — норма амортиза
ционных отчислений для пускателей, 1/год; ак = 0,33 — коэффициент, учитывающий срок
службы кабелей, 1/год.
Стоимость кабеля, необходимого для подклю чения одного вентилятора,
SK= Â>K/K, |
|
|
|
(1.17) |
где kK— удельная |
стоимость кабеля, |
руб./м. |
||
1К — длина |
кабеля, |
м. |
|
|
Затраты |
на |
глушители шума |
|
|
Cr= Sr(ar+ |
£„)nr- j g ï ï - , |
(U S ) |
где 5 Г— стоимость одной секции глушителя, руб.; аг — норма амортизационных отчисле ний для глушителя, 1/год; пг — число секций
глушителя в установке.
|
Рис. 1.13. Вентиляционные режимы при работе венти |
|
лятора ВЦ-7 на различные трубопроводы |
|
Рис. 1.12. Вентиляционные режимы при последовательно |
|
параллельной работе вентиляторов СВМ-6М на различ |
|
ные трубопроводы |
Рассмотрим вариант проведения подготови |
первая цифра в скобках означает число после |
тельной выработки длиной 2200 м и сечением |
довательно включенных машин, а вторая — |
10 м2, проветриваемой вентиляторами СВМ-6М |
число |
параллельных соединений). |
|
|
|||||||||||||||
с применением нагнетательного трубопровода |
Поскольку вентилятор ВЦ-7 имеет глубокое |
||||||||||||||||||
диаметром |
drp = |
0,5 |
м до |
длины I — 800 |
м, |
регулирование, все режимы (см. рис. 1.13) попа |
|||||||||||||
dTP = 0,7 |
м |
до длины |
1700 м; |
drp = |
0,8 м до |
дают в область его промышленного использова |
|||||||||||||
длины |
2200 |
м. |
Скорость |
проходки |
vnp — |
ния, за исключением режимов 1—4, вместо |
|||||||||||||
= 100 |
м/мес. В |
качестве |
базы для сравнения |
которых вентилятор обеспечивает режимы V — |
|||||||||||||||
принимается вентилятор ВЦ-7. Расход воздуха, |
4', получаемые |
пересечением характеристик |
|||||||||||||||||
подаваемого |
в забой, |
Q0 = |
3 |
м3/с. |
|
|
сети, проходящих через точки 1—4, с ближай |
||||||||||||
Результаты расчетов по определению потреб |
шей регулировочной характеристикой вентиля |
||||||||||||||||||
ных вентиляционных |
режимов, |
выполненных |
тора (при угле установки закрылков 03 = |
30°). |
|||||||||||||||
по формулам (1.6) и (1.7), приведены в табл. 1.1 |
Затраты на трубопровод диаметром 0,5 м, |
||||||||||||||||||
и 1.2, а на рис. 1.12 и 1.13 сделано сопоставле |
подсчитанные |
с |
помощью |
формул |
(1.10) — |
||||||||||||||
ние этих режимов с областями промышленного |
(1.12) при kTP = 1,85 руб./м2 и ГТр = 8 мес, |
||||||||||||||||||
использования вентиляторов СВМ-6М и ВЦ-7, |
приведены в табл. 1.3. |
|
|
|
|
||||||||||||||
откуда видно, что для выполнения поставлен |
После проведения 800 м выработки произво |
||||||||||||||||||
ной задачи требуется |
один вентилятор ВЦ-7. |
дится |
замена |
трубопровода |
dTp = |
0,5 |
м на |
||||||||||||
В случае применения вентиляторов СВМ-6М |
воздуховод dTP = |
0,7 м. |
Очевидно, |
что отчис |
|||||||||||||||
для обеспечения |
режимов |
1—4 |
(номера |
ре |
ления от одновременно навешанной (постоян |
||||||||||||||
жимов соответствуют длине трубопровода в гек |
ной) |
части трубопровода длиной 10 = |
800 м |
||||||||||||||||
тометрах) требуется один вентилятор, для |
ре |
и постепенно наращиваемой (переменной) его |
|||||||||||||||||
жимов |
5, |
9— 12 — два, |
для |
режимов 6, |
12, |
части х = I—10должны производиться по-разно |
|||||||||||||
13 — три, для режимов 7, 14, |
18, |
19 — четыре, |
му: для переменной части воздуха остается спра |
||||||||||||||||
для режимов 8, |
15 — пять |
и, |
наконец, |
для |
ведливой формула (1.9), а затраты Стр. 0 на одно |
||||||||||||||
режимов |
16, |
17, |
20, |
21, |
22 — шесть |
вентиля |
временно введенную (постоянную) часть трубо |
||||||||||||
торов. С 5 по 15 режимы вентиляторы СВМ-6М |
провода следует подсчитать с помощью формулы |
||||||||||||||||||
соединяются |
последовательно, |
а с 18 |
по 22 — |
'тр. о kTPJidrpl() ^пр \ |
|
|
|
|
|||||||||||
параллельно-последовательно (см. рис. 1.12, где |
Ттр |
|
|
|