книги / Стационарные установки шахт

N.nBm

Рис. 1.79. Аэродинамические характеристики вен­ тилятора ВЦ-7

приварены уравновешивающие рычаги 3 таким

образом, что центры масс рычагов и закрылков расположены в одной плоскости, проходящей через ось вращения закрылка, благодаря чему обеспечивается полное уравновешивание си­ стемы не только при любом угле установки, одинаковом для всех закрылков, но и при любом взаимном расположении закрылков.

Закрылок с рычагами вращается во втул­ ках 4, приваренных к коренному и покрывному

дискам. Фиксация закрылка в данном поло­ жении производится с помощью стопорной планки 2, которая своим штифтом входит одно­

временно в отверстия рычага и втулки. Для уравновешивания стопорной планки кроме фик­ сирующего штифта имеется симметрично рас­ положенный контргруз. Стопорная планка кре­ пится к оси закрылка самостопорящимся бол­ том 1, имеющим эксцентриковый прилив.

Число отверстий в рычаге девять, а во втул­ ке— восемь, благодаря чему обеспечивается возможность установки закрылков с интерва­ лом 5°. На каждой втулке нанесена градуи­ ровка от —35 до +25°, а на рычаге имеется риска, по которой закрылок устанавливается в 'заданном положении.

Лопатки рабочего колеса и закрылки пред­ ставляют собой металлические оболочки, вну­ тренняя полость которых заполнена пенопла­ стом.

Для вентилятора ВЦ-7 ВНИИВЭ разработал специальный фланцевый взрывозащищенный электродвигатель ВРМ-250 (75 кВт, 2960 об/мин, 380/660 В). Двигатель разработан на базе единой серии ВР и рассчитан на эксплуатацию в шахтах, опасных по газу или пыли при тем­ пературе окружающей среды от —20 до +40° С и относительной влажности до 97%.

Аэродинамические характеристики вентиля­ тора ВЦ-7 приведены на рис. 1.79.

Вентилятор будет выпускаться Артемовским машиностроительным заводом.

§ 5 - Эксплуатация вентиляторных установок

Эксплуатация вентиляторов главного проветривания

Надежность, долговечность и экономичность ра­ боты вентиляторов в значительной степени зависят от качества их монтажа и эксплуатации.

Для определения качества монтажа центро­ бежных вентиляторов необходимо проверить: состояние подшипников и их смазки; зазор между рабочим колесом и входным патрубком; состояние лопаток и закрылков рабочего ко­ леса; надежность затяжки рабочего колеса на валу; состояние, правильность установки лопаток направляющего аппарата и свободу их поворота; качество стенок нижней части спирального корпуса, диффузора и входных коробок; центровку валов, состояние муфт; состояние приводов направляющих аппаратов; вибрацию подшипников; работу системы смазки и контроля температуры подшипников.

Центробежные вентиляторы с рабочим коле­ сом диаметром 2,5 м и более не проходят завод­ ской сборки и обкатки. Поэтому при монтаже их на шахте следует выявлять и устранять дефекты. Необходимо проверять зазор между роликами и наружной обоймой роликоподшип­

шения этого зазора, так как при работе под­ шипника происходит уменьшение его величины из-за температурных расширений внутренней обоймы и роликов, а также перегрев подшип­ ника. В табл. 1.11 указана также рекомендуе­ мая для этих подшипников смазка.

На производительность и к. п. д. центробеж­ ных вентиляторов существенно влияет вели­ чина радиального зазора между рабочим коле­ сом и входным патрубком. Зазор допжен соответ­ ствовать значениям, указанным в табл. 1.12.

Таблица 1.12

Разность углов установки лопаток направ­ ляющих аппаратов не должна превышать 2°. При большей разности этих углов усиливаются шум и вибрация, снижаются производитель­ ность и к. п. д. вентилятора, а у вентиляторов двустороннего всасывания возникает осевое

усилие, приводящее к ускоренному износу подшипников главного вала. Лопатки направ­ ляющего аппарата должны быть установлены так, чтобы при углах их установки от 0 до 60°

При необходимости достижения максималь­ ной производительности вентилятора лопатки направляющего аппарата могут быть установ­ лены на отрицательные углы (до —20°), при которых поток воздуха закручивается против направления вращения рабочего колеса. Однако при этом увеличиваются потребляемая мощ­ ность и шум. При больших отрицательных углах установки лопаток может произойти опасная перегрузка электродвигателя.

Для определения качества монтажа осевых вентиляторов необходимо проверить: состояние подшипников главного вала и их вибрацию, зазор между лопатками рабочего колеса и кожухом, состояние лопаток рабочих колес и направляющих аппаратов, надежность креп­ ления лопаток к втулке и углы их установки, возможность поворота лопаток направляющих аппаратов и углы их установки, работу си­ стемы смазки и контроля температуры под­ шипников, состояние муфт и приводов направ-

ВОД-40

ВОД-50

радиально-упорный строенный

В тех вентиляторах, в которых применяется принудительная система смазки, во избежание попадания в подшипники грязи и окалины перед заливкой масла необходимо промыть маслосистему. Для этого ее на 20—30 мин заполняют 20%-ным раствором соляной кис­ лоты, после слива которой промывают пооче­ редно 1%-ным раствором каустической соды, водой и маслом. После промывки в систему заливают смазочное масло.

Величина радиального зазора (в миллиме­ трах) между лопатками рабочего колеса и кожу­ хом по оси лопаток должна составлять для вентиляторов:

ВОД-И ВОД-16 вод-21 ВОД-ЗО ВОД-40 ВОД-50

Работа вентиляторов сопровождается вибра­ циями подшипников, которые для надежной длительной эксплуатации не должны превы­

Эксплуатация вентиляторов местного проветривания

Вентиляторы местного проветривания предна­ значены для эксплуатации в подземных усло­ виях. Поэтому те образцы, которые по какойлибо причине не устанавливаются на рабочем месте, следует хранить в закрытых помещениях, где температура воздуха —40° С с / < 40QС, относительная влажность не более 80%, а аг­ рессивные пары отсутствуют.

Погрузку и разгрузку крупных вентиляторов следует производить с помощью подъемно­ транспортных средств, не допуская кантовки машины, ударов и других повреждений, кото­ рые могут привести к поломке корпуса венти­

лятора, кабельного ввода, заклиниванию ко­ леса и т. д.

Перед спуском электрических осевых венти­ ляторов типа ВМ-М в первую очередь прове­ ряются исправность кабельного ввода и пра­ вильность соединения обмоток двигателя для соответствующего напряжения 380 или 660 В. Затем определяется сопротивление изоляции обмотки статора по отношению к корпусу вентилятора, которая в холодном состоянии не должна быть менее 50 МОм. Если сопро­ тивление окажется менее указанной величины, то делается проверка сопротивления в нагретом состоянии двигателя, для чего вентилятор дол­ жен проработать не менее 1 ч с закрытым всасывающим отверстием. Сопротивление изо­ ляции при этом должно быть не менее 2 МОм. При сопротивлении изоляции обмотки в горя­ чем состоянии менее 2 МОм двигатель необ­ ходимо просушить.

После тщательного осмотра, при котором проверяют легкость вращения ротора (вруч­ ную), отсутствие вмятин на корпусе в районе расположения колеса, возможность установки

Поскольку центробежный вентилятор ВЦ-7 предназначен для подземной работы и имеет электропривод, то основные требования к его транспортировке, разгрузке, хранению, про­ верке работоспособности, установке и под­ ключению в основном совпадают с аналогич­ ными требованиями для осевых электрических вентиляторов местного проветривания, хотя имеют свои особенности. Из-за отсутствия на­ правляющего аппарата запуск вентилятора ВЦ-7 необходимо производить двумя-тремя сле­ дующими один за другим кратковременными включениями с тем, чтобы обеспечить посте­ пенное нарастание давления, развиваемого вен­ тилятором, и плавное заполнение воздухом гиб­

0,8 м ожидается, что давление соответственно превысит 700, 500, 450, 350 кгс/м2, то для пер­ вых от вентилятора 200 м воздуховода следует применять металлические трубы или перехо­ дить на трубопровод следующего диаметра.

Регулирование вентилятора осуществляется с помощью поворота закрылков лопаток рабо­ чего колеса. Определение угла установки за­ крылков производится с помощью аэродина­ мической характеристики вентилятора и ха­ рактеристики сети (с учетом утечек).

При эксплуатации вентилятора запрещается замена самостопорящегося болта 1 (см.

рис. 1.78), служащего для крепления стопор­ ной планки закрылка, обычным болтом, так как это может привести к его самопроизволь­ ному отвинчиванию. При перестановке сто­ порной планки не следует полностью выкручи­ вать самостопорящийся болт во избежание попадания его в полость кольцевого корпуса.

Хотя конструкция механизма перестановки закрылков, примененная в вентиляторе ВЦ-7, полностью устраняет возможность разбалан­ сировки последнего вследствие неодинаковости углов поворота различных закрылков, однако из-за нарушения симметрии работы межлопа­ точных каналов сильно снижается к. п. д. вен­ тилятора и может возникнуть вибрация.

В случае попадания какого-либо посторон­ него предмета в полость кольцевого корпуса, его необходимо извлечь и только после этого

произвести запуск вентилятора. При появлении вибрации и стука следует немедленно остано­ вить вентилятор и устранить их причину. Стук и вибрация могут возникать из-за большого износа обшивок лопаток и закрылков, поломки механизма перестановки закрылков, износа под­ шипников двигателя, неравномерного налипа­ ния пыли на поверхности проточной части колеса, ослабления крепления фланца электро­ двигателя и его консольной части.

Технические осмотры вентилятора произво­ дятся не реже одного раза в два месяца. При этом необходимо проверять затяжку всех бол­ товых соединений, особенно в местах взрыво­ защиты, надежность фиксации закрылков, а также производить осмотр закрылков и ло­ паток рабочего колеса, очищая их от грязи и пыли. Осмотр лопаток производится через всасывающее отверстие вентилятора при сня­ той защитной решетке. Одновременно с этим проверяют состояние контактов во входной коробке, подтяжку которых необходимо про­ изводить не реже одного раза в месяц.

Пополнение смазки в .подшипниках электро­ двигателя должно производиться не реже од­ ного раза в три месяца. При этом расход смазки ЦИАТИМ-203 (ГОСТ 8773—73) состав­ ляет 60 г для подшипника со стороны колеса и 100 г для подшипника со стороны глухой крышки. Масленка первого из них находится в торце вала, а второго — вынесена на корпус вентилятора.

Профилактические ремонты производятся не реже одного раза в годе разборкой вентилятора и электродвигателя в мастерских шахты. При этом производится осмотр лопаток и закрылков, а при сильном их износе — замена рабочего колеса, после чего проверяется вибрация кор­ пуса вентилятора. Если амплитуда последней превышает 10 мкм, то необходимо производить динамическую балансировку колеса (силами специализированного наладочного управления). Кроме того, осуществляются внутренняя чистка электродвигателя, полная замена смазки в под­ шипниках с промывкой их керосином, проверка сопротивления изоляции и заземления. Расход

Шахтные водоотливные установки служат для откачки воды из горных выработок. По назна­ чению они разделяются на главные и вспомо­ гательные (участковые) установки. Главные водоотливные установки предназначены для выдачи воды из шахты на поверхность, а вспо-

Рис. 2.1. Гидравлическая часть водоотливной установки

могательные подают воду из отдельных участ­ ков шахты к водосборникам главного водо­ отлива.

Схема гидравлической части водоотливной установки, применительно к одному насосу, представлена на рис. 2.1.

Основным элементом такой установки яв­ ляется насос 3 с присоединенными к нему под­ водящим 2 и напорным 4 трубопроводами.

В начале подводящего трубопровода установ­ лен приемный клапан 1, а на напорном тру­ бопроводе — задвижка 5 и обратный клапан 6.

Для контроля работы гидравлической части установка оборудуется вакуумметром, уста-

§1. Назначение, основные параметры

ирасчет водоотливных установок

новленным на входном патрубке насоса, мано­ метром — на напорном патрубке и расходо­ мером.

Расходомер, в зависимости от его типа, может устанавливаться как на подводящем, так и на напорном трубопроводе насоса.

Расстояние по вертикали от нижнего уровня воды в водосборнике или приемном колодце до оси насоса называется геометрической высо­ той всасывания Явс. Расстояние по вертикали от оси насоса до центра тяжести выходного сечения напорного трубопровода (при свобод­ ном сливе воды) называется геометрической высотой нагнетания Яи Сумма геометрической высоты всасывания и геометрической высоты нагнетания определяет геометрический напор насосной установки Яг, который по существу является полной геометрической высотой водо­ подъема.

Основные параметры насосов, по которым производится их выбор для условий конкрет­ ной технологической схемы водоотлива, таковы:

подача насоса Q — отношение объема пода­

ваемой жидкости ко времени; напор насоса Я — удельная энергия, сооб­

щаемая насосом жидкости; выражается обычно в метрах столба перекачиваемой жидкости; напор при нулевой подаче насоса Я 0 — напор

вакуумметрическая высота всасывания Я„ — высота всасывания, определяемая по вакуум­ метру;

допускаемая вакуумметрическая высота вса­ сывания Я«°п — вакуумметрическая высота

всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей;

мощность насоса N — мощность, потребляе­

мая насосом;

полезная мощность насоса Nn — мощность,

сообщаемая насосом подаваемой жидкости; к. п. д. насоса т| — отношение полезной мощ­

ности к мощности насоса; характеристика насоса — графическая зави­

симость основных технических показателей от

Рис. 2.2, Характеристики насоса ЦНС 300-600 (8МС— 7)

подачи при постоянной скорости вращения, вязкости и плотности жидкости.

Характеристика насоса, полученная на ос­ нове испытаний, называется индивидуальной характеристикой. Обычно по оси абсцисс при­ нято откладывать подачу, а по оси ординат — остальные величины: напор, к. п. д., мощ­ ность, допустимую вакуумметрическую высоту всасывания. Для многоступенчатых секцион­ ных насосов принято на характеристике напор и мощность давать из расчета на одно рабочее колесо. Часто здесь же указывается зона, в пределах которой рекомендуется эксплуата­ ция насоса. Эта зона называется рабочей частью характеристики.

На рис. 2.2 в качестве примера приведена характеристика шахтного секционного насоса

ЦНС300-600 (8МС-7) в расчете на одно рабочее колесо.

В последнее время для отображения зависи­ мости напора насоса от его подачи пользуются аналитическими уравнениями вида

зависящие от типа насоса и принятых размер­ ностей для Q и Н; г — число рабочих колес.

Это уравнение является эмпирическим, и его коэффициенты определяются в результате математической обработки характеристик на­ сосов, полученных опытным путем. Точность представления характеристик насосов с по­ мощью уравнений вполне достаточна для прак­ тических расчетов. Удобство отображения ха­ рактеристики насосов с помощью уравнений заключается в следующем:

представляется возможным использование ЭВМ для проведения эксплуатационных рас­ четов и выбора оптимальных вариантов водо­

данные о большом количестве насосов могут быть представлены в виде компактной таблицы коэффициентов уравнений.

В табл. 2.1 приведены значения коэффи­ циентов уравнений напорных характеристик

H = Нр -f- aQ2,

UHCK-500

исходя из условия, что один насос должен откачивать нормальный суточный приток не более чем за 16 ч, т. е.

п __ 24Qnp

^min J0

пору, следует рассмотреть вариант применения параллельной работы насосов на один трубо­ провод.

Окончательный вариант определяется тех­ нико-экономическим сравнением.

5. После того как выбран тип насоса, необ­ ходимо обратиться к его характеристике и опре­

к. п. д.) и напор на одно колесо при закрытой задвижке # к0.

6. Число рабочих колес насоса определяется по формуле

и округляется до ближайшего целого числа. 7. Напор насоса при закрытой задвижке мо­

жет быть подсчитан по формуле

Но HKQZ»

8. Выбранный насос проверяется на наличие рабочего режима и устойчивость. При этом не­ обходимо соблюдать условие

Нт с 0,95Я0.

Если это условие не соблюдается, надо уве­ личивать число рабочих колес.

9. Определяется оптимальный диаметр на­ порного трубопровода по формуле

0,1246a3(l + е) QnpQa

женного в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности (колена, опорные стулья, компен­ саторы, фланцевые соединения); /„ — длина на­ порного трубопровода. Обычно можно прини­ мать е = 0,1 ; п — число трубопроводов, вклю­

чая резервный. При одном трубопроводе ра­ бочем и одном резервном п = 2. Если принята

схема с тремя трубопроводами (двумя рабо­ чими и одним резервным), то п = 1,5, а подачу

и приток надо брать в два раза меньше. В лю­ бом случае на каждый рабочий трубопровод надо прибавлять долю резервного, а подачу и

Таблица 2.2

приток уменьшать пропорционально числу ра­ бочих трубопроводов; k'rp — коэффициент, за­

висящий от принятого рабочего давления и марки стали трубопровода (табл. 2.2); т]уст = = 'ПнПдв'Пс — к. п. д. установки, где, в свою очередь, т]н, ддв, лс — к. п. д. насоса, двига­ теля и сети.

Полученное по формуле значение диаметра округляется до ближайшего значения по ГОСТ 8732—70 «Трубы стальные бесшовные горячекатаные». Следует иметь в виду, что диа­ метр труб и арматуры в пределах насосной камеры может отличаться от диаметра труб и арматуры, располагаемых в наклонном ходке, стволе шахты и на поверхности. Например, для насосов 8МС-7 и 8МС-10 задвижки, обратные клапаны, разводка труб в насосной камере имеют диаметр условного прохода 200 мм, а на­ порный трубопровод, как правило, выполняется из труб диаметром 250 мм.

Диаметр подводящего трубопровода выбирают из расчета, чтобы скорость в нем не превышала 0,9—1,0 м/с. Обычно диаметр подводящего трубопровода берут на 25—50 мм больше на­ порного. Во всех случаях диаметр подводящего трубопровода не должен быть меньше диаметра подводящего патрубка насоса.

Если гидравлическая схема водоотлива со­ держит подкачивающий насос, то подводящий и напорный трубопроводы можно брать одина­ кового диаметра.

10. Составляется уравнение характеристики трубопровода

Н = Нг + aQ\

Для получения правильного результата не­ обходимо гидравлическую схему разбить на три участка, отличающихся или могущих отли­ чаться по диаметру трубопровода и арматуры (рис. 2.4): / — подводящий трубопровод и его арматура; II — трубопровод в насосной ка­ мере и его арматура; III — напорный трубо­

провод и его арматура.

Для каждого участка надо определить сумму

коэффициентов местных сопротивлений 2 5 и расчетную длину трубопровода /р. Расчетная схема составляется для наиболее удаленного насоса (см. рис. 2.4). Значения коэффициентов местных сопротивлений следует определять по табл. 2.3

Если фактический диаметр выбранного для каждого участка трубопровода совпадает с ди­ аметром условного прохода, по которому ве­ дется расчет, тогда расчетная длина получйт'ся