Осевые вентиляторы Исполнитель

Осевые вентиляторы

Классификация осевых вентиляторов и их аэродинамические схемы.

Осевой вентилятор состоит из рабочего колеса, подводящего и отводящего устройств.

В качестве подводящего устройства используется конфузор, а также плавное колесо.

{spoiler=Продолжать Читать}

В качестве отводящего устройства используется спрямляющий аппарат и дуффузор.

Осевые вентиляторы подразделяются следующим образом:

1. По форме проточной части  в области рабочего колеса:

А) осевые вентиляторы обычного типа

Б) вентиляторы с меридиональною ускоренным потоком – трубоосевые вентиляторы.

2. по числу ступеней.

А) одноступенчатые

Б) многоступенчатые

3. по расположению вала вентилятора.

А) горизонтальные

Б)вертикальные

4. по типу привода

а) с электроприводом

б) с пневмопроводом

во многих случаях направляющий аппарат отсутствует, и ступень вентилятора состоит из рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

В рабочем колессе осевого вентилятора обычного типа  кольцевые сечения перед колесом и за ним одинаковы.

В зарубежной практике используется трех и четырехступенчатые осевые вентиляторы, что нельзя считать рациональным, так как наличие длинного вала снижает надежность их работы.

Характеристики осевых вентиляторов

Вид эксплуатационных характеристик осевых вентиляторов зависит  от угла установки лопаток рабочего колеса q.

При q< 15-20⁰  кривые давления и мощности оказываются монотонно падающими , а при q> 15-20⁰кривые давления и мощности имеют седлообразную форму.

Появление впадин и горба  на характеристике осевого вентилятора при

q> 15-20⁰ объясняется следующим образом : при  увеличении сопротивления вентиляционной сети уменьшается производительность вентилятора, что приводит к уменьшению осевой скорости с_а. Вследствие  этого уменьшается угол протекания b, что при постоянном угле установки qприводит к увеличению угла атаки a и коэффициента подъемной силы С_у , в результате чего увеличивается циркуляция скорости Г вокруг лопатки .

в соответствии с уравнением увеличение Г приводит к соответствующему увеличению  давления, создаваемого вентилятором.

При значении угла атаки  a, превышающем a_кр, коэффициент подъемной силы уменьшается, что сопровождается уменьшением давления, создаваемого вентилятором.

Конструкции рудничных осевых вентиляторов

Рабочие колеса  вентиляторов  серии В имеют 16 незакрученных лопаток трапецеидальной формы, а промежуточный спрямляющий аппарат – одиннадцать профилированных лопаток.

Кожух вентилятора выполняется разъемным. Вентиляторы серии В имеют ряд существенных недостатков:

1. относительно большая величина и неравномерность зазоров между лопатками рабочего колеса и кожухом , так как внутренняя поверхность кожуха не обрабатывается .
2. попадание пыли и влаги во втулки рабочих колес и стаканы для крепления лопаток, что затрудняет поворот лопаток и нарушает балансировку ротора:
3. сравнительно небольшой статический к.п.д.
4. сильный шум при работе вентилятора:
5. подшипники и зубчатая муфта находятся внутри вентилятора , что затрудняет их осмотр.

В связи с перечисленными недостатками вентиляторы серии Вв настоящее время имеют  время ограничениченние применение, и их серийный выпуск прекращен.

Для частичного проветривания горных выработок применяются осевые вентиляторы серии СВМ , встречного варащения и др.

Вентиляторы, сеператор для улучшения эксплуатационных характеристик вентилятора.

В качестве привода используется  расположенный внутри вентилятора электродвигатель ва взрывобезопасном исполнении.

Вентиляторы этой серии обеспечивают производительность 110-450 м³/мин при  давлении 2550-700 н/м².

Отличительной особенностью  вентилятора СВМ-5 М  является возможность  извлечения статора для ремонта и использование при  изготовлении электродвигателя ротора и статора сериейного изготовления.

Статор электродвигателя запрессовывается в чугунный ребристый корпус, вставляется во внутренную  обечайку кожуха и вместе с обеими  крышками электродвигателя стягивается стяжными болтами. Такая конструкция позволяет производить замену згаревшогоэлектродвиателя в шахте, не поднимая вентилятор на поверхность.

Пневматические  вентиляторы широко используются на газовых шахтах и в горнорудной промышленности.

Рудничные вентиляторные установки

Классификация  и схемы вентиляторных установок

В зависимости от назначения и расположения отностельно поверхности шахты различают:

1. главные вентиляторные установи, которые располагаются на поверхности и служат для вентиляции всех выработок шахты: они располагаются в центре шахтного поля или на флангах
2. вспомогательные вентиляторные установки которые распологаются в шахте и служат для повышения давления воздушного потока и для увеличения даваления воздушного потока и для увеличения расхода воздуха через отдельные участки вентиляционной сети .
3. вентиляторные установки местного проветривания, которые служат для вентиляции отдельных глухих выработок, которых не может быть осуществлен воздухообмен лавными или вспомогательными вентиляторными установками они располагаются вблизи этих выработок и перемещают по проложенному в выработке трубопроводу небольшую часть общешахтного расхода воздуха.

Рудничная вентиляторная установка главного проветривания состоит из вентиляторов, двигателей с пусковой и распределительной аппаратурой, реверсивных и переключающих устройств, подводящего и обводного каналов и диффузора.

В соответствии с ПБ вентиляторные установки главного проветривания должны иметь два вентилятора. Для шахт негазовых и первой категории допускается установка одного вентилятора  с двумя электродвигателями,из которых один должен быть резервным.

Вентиляторные установки местного проветривания обычно имеют одинвентиляторный агрегат.

В  последнее время  разработан новые типовые проекты рудничных вентиляторных установок с осевыми и центробежными вентиляторам, которыми предусматрены: применение прогрессивных крупноблочных строительных конструкций, сокращение объема строительных и земляных работ за счет вынесения каналов на поверхность , лучшей технологической компоновки вентиляторной установки и уменьшение площади, занимаемой установкой.

Трубопроводы вентиляторных установок, применяемых для вентиляции стволов при их  проходке.собираются  из металлических труб диаметром от 500 до 1000 мм с длиной одного звена 2,5-3,5 м. Нижняя часть трубопровода длиной 20-40 м собирается из прорезиненных   хлопчатабумажных труб, которые перед отпалкой подтягиваются к полку. Трубопровод крепится в стволе к канату при помощи хомутов, на которые трубы опираются своими фланцами.

Регулирование режима работы вентиляторных установок

Регулированием рабочего режима вентиляторной установки называется искуственное изменение его для обеспечения подачи в шахту необходимого количества воздуха. Реулирование вызывается тем, что в процессе эксплуатации  шахты вседствиеподвигания очистных и подготовительных забоев, изменения конфигурации сети выработок, увеличения газовыделения и температуры при переходе на более глубокие горизонты изменяются параметры вентиляционной сети – эквивалентное отверстие А , расход воздуха Q и депрессия h .

Регулирование рабочего режима применяется как для поддержания постоянного расхода воздуха  при изменении эквивалентного отверстия шахты , так и для изменения расхода , вызванного увеличением газовыделения и температуры при переходе на более глубокие горизонты.

Изменение характеристики вентиляционной сети.Характеристика вентиляционной сети может быть  изменена увеличением или уменьшением сопротивления путем введения  или  выведения задвижки , устанавливаемой в вентиляционном канале. При этом  способе регулирования вентилятору сообщается скорость вращения, при которой он  обеспечивает подачу в шахту необходимого количества воздуха Q_min при минимальном эквивалентном отверстии сети А_min. Так как большим эквивалентным отверстия соответствуют более пологие характеристики сети, от точки пересечения их с характеристикой вентилятора расположатся правее точки 2, а подача  воздуха в шахту будет больше необходимой Q_min. Поэтому  для сохранения рабочего режима вточке 2 и поддержания подачи воздуха Q_min постоянной необходимо весь период эксплуатации вентилятора

К. п.д. зависит от глубины регулирования, т.е. от отношения значений эквивалентных отверстий, в пределах которых осуществляется регулирование.

Несмотря на малую экономичность, рассматриваемый способ находит применение вшахтой практике для регулирования старых  систем центробежных вентиляторов, не имеющих направляющих аппаратов  с поворотными лопатками. Вентиляторные установки с осевыми вентиляторами этим способом не регулируются, так как ввиду большой крутизны его характеристики давления мощность на валу ентилятора не уменьшается, как у центробежных, а остается одинаковой или даже возрастает.

Изменение характеристики вентилятора. Изменение характеристики вентилятора. Изменение характеристики вентилятора можно осуществить как изменением скорости вращения колеса, так и при постоянной скорости.

В теории турбомашин было показано, что изменение скорости вращения колеса турбомашины вызывает изменение его характеристики. Изменение скорости вращения вентилятора может быть осуществлено изменением скорости вращения вентилятора может быть осуществлено изменением скорости вращения двигателя и изменением передачного числа передачи между валом двигателя и валом вентилятора.                   

Технико-экономическое сравнение установок с осевыми и центробежным вентиляторами

Для сравнительной оценки осевых и центробежных вентиляторов рассмотрим ряд факторов.

Экономичность. Современные осевые и центробежные вентиляторы отличаются одиакововысокимик.п.д.

Напорность. Наиболее высокие давлени способы создавать центробежные вентиляторы. Для полуения тех же давлений осевые вентиляторы должны быть многоступенчатыми.

Габариты. Тихоходные центробежные вентиляторы отличаются большими габаритами. При  двухстороннем подводе воздуха рабочие колеса быстоходных центробежных вентиляторов по своим размерам меньше, чем рабочие колеса осевых вентиляторов той же производительности.

Регулировычные свойства. Осевые вентиляторы имеют сравнительно большие возможности глубокого экономичного регулирования давления и производительности.

Надежность в работе. Центробежные вентиляторы отличаются более высокой надежностью в работе. Они менее  чувствительны к недостаткам присборке в случае плохой балансировки рабочих  колес, неточной выверке  подшипников и т.д. уровень шума. Осевые вентиляторы отличаются более высоким уровнем шума. Установки с осевыми вентиляторами часто  обрудуют глушителями шума .

Пригодность для совместной работы. В этом случае предпочитательнее использовать центробежные вентиляторы, имеющие более благоприятные кривые давления.

Реверсирование. Осевые вентиляторы являются реверсивными  турбомашинами. При соответствующих условиях  установки с осевыми вентиляторами а отличие от установок с центробежными вентиляторами могут не иметь громоздких реверсивных устройств и обводных каналов.   

Проектирование рудничных вентиляторных установок

Проектирование вентиляторной  установки главного  проветривания производится  в следующем  порядке.

1. Выбирают тип вентилятора и пределяют диаметр и скорость вращения рабочего колеса. Выбранный вентилятор должен быть оптимальным, т.е., осуществляя заданные режимы работы, он должен расходовать минимальное количество электроэнергии.

Вентилятор удобно выбирать по графику зон промышленного использования шахтных вентиляторов. На этом графике для каждого вентилятора указаны зоны режимов работы состатическимк.п.д. вентилятора, большим или равным 60%. Этот график позволяет установить диаметр и скорость  вращения колеса вентилятора.

2. Определяют режимы работы  вентилятора при  максимальном и минимальном эквивалентных отверстиях. Для этого необходимо простроить  характеристики вентиляционной сети при А_max и А_min совместно с харктеристикой выбранного вентилятора. Для каждого режима работы необходимо определить углы  установки  лопаток и статическийк.п.д. вентилятора.
3. Выбирают способ регулирования. Если обе точки режимов Q-h_minи

Q-h_max входят   в зону промышленного использования вентилятора при данной скорости вращения, то регулирование производят поворотом лопаток рабочих колес и поворотом  лопаток напровляющих аппаратов ; если же в зону  промышленного использования входит  только точка с координатами Q-h_max а вторая точка находится вне этой зоны, то необходимо применять дополнительное регулирование изменением скорости вращения колеса путем двигателя.

4. Определяют резерв производительности вентилятора.
5. Определяют мощность и выбирают двигатель. Пользуясь формулой (89), по h_min и h_maxопределяют максимальную, и минимальную мощности на валу вентилятора, по значениям которых выбирают  тип и мощность привод вентилятора. В случае применения асинхронных двигателей при  N_min/ N_max< 0,6  рекомендуется принимать два двигателя на различные периоды работы вентиляторной установки. При  этом мощность каждого из них принимается по максимальному давлению вентилятора в пределах каждого периода максимальному давлению вентилятора в пределах  каждого периода работы двигателя. Синхронный двигатель всегда принимает один на весь  срок службы вентилятора.

Учитывая  возможные изменения сопротивления выработок шахты, мощность двигателя обычно принимают с некоторым запасом (10-15%).

6. Принимают типовую схему размещения вентиляторов и всего вспомагательного оборудования вентиляторной установки.
7. Определяют среднегодовой расход электроэнергии вентиляторной установки по формуле

 Где  N_min и N_max– соответственно минимальная и максимальная мощности на валу  вентилятора, квт;

         h_п= 0,9 ¸ 0,95 – к. п. д. Редуктор;

h_д - к. п. д. Двигателя, значение которого берется из каталога;

h_{тр  = 0,97 – к. п. д.}  Трансформатора (в случае установки двигателя низкого напряжения);

h_с = 0,95 ¸ 0,97 – к. п. д. Электрической сети

h_р = 0,8 ¸ 0,9 – к. п. д. Регулирования.

8. Удельный расход электроэнергиии на 1 т добычи определяетяс по формуле

Где А- годовая производительность шахты.

9. определяют среднегодовые расходы по вентиляторной установке как сумму годовых амортизационных очислений, среднегодовой стоимости электроэнергии, годового фонда зарплаты обсуживающемуперсаналу, стоимости текущих ремонтов и стоимости материалов.

Выбирают тип и типоразмер вентилятора  в зависимости от место его установки, необходимых производительности и давления ветилятора и вида применяемой  в шахте энергии. При этом для проветривания подземных горных выработок целессобразно выбирать осевые вентиляторы, как имеющие меньший все и габариты , а для проветривания проходок ствола.

Типоразмер вентилятора выбирают по индивидуальным характеристикам. Для этого необходио на характеристику давления нанести точку  с координатами Q и h . выбираю вентилятор, имеющий харктеристику давления. Проходящую выше указанной точки, а также имеюшие габариты все по сравнению с остальными вентиляторами, обеспечивающими заданный режим работы.

В том случае , если ни один   из вентиляторов не в состоянии создать необходимое давление, следует принять больший диаметр  труб или предусмотреть  последовательную работу двух  или нескольких  вентиляторов. Если ни один из вентиляторов. Если  ни один из  вентиляторов  не обеспечивает необходимую производительность , следует предусмотреть  параллельную работу двух вентиляторов на общий трубопровод или применение двух самостоятельных установок с отдельными трубопроводами. 

Рудничные пневматические установки служат для производства и снабжения горных предприятий сжатым воздухом, который является источником  энергии для ряда машин, применяемых при добыче полезных ископаемых и проведении горных выработок.

Достоинством пневматической  энергии является ее безопасность в шахтах, опасных по газу или пыли , а также простота конструкции, компактность , надежность и большая эффективность работы пневматических машин ударного и ударно-вращательного  действия.

Вместе с тем пневматическая энергия в несколько раз дороже электрической вследствие низкого общего к. .п. д. Пневматической установки. За  последние 10 лет число компрессорных установок на горных предприятиях увеличилось более чем  в два раза. Расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха а угольных шахтах достигает 25-30 %, а на рудных шахтах – 50-60%  от общего энергопотребления.

Применение сжатого воздуха  для различных целей имеет более чем 3500-летнюю историю, однако широкое промышленное применение его  началось с развитием металлургии в XVII веке.

До начала ХХ века сжатый воздух вырабатывался поршневыми и ротационными  компрессорами. Первый турбокомпрессор был изготовлен фирмой «Рато»  в 1900 г.

Компрессорная установка состоит из  компрессора, двигателя и вспомогательного оборудования.

Машины , служащие для сжатия воздуха, разделяются    на воздуходувки и компрессоры. Воздуходувки являются неохлаждаемыми машинами, которые создают давление от 0,15 до 3 ати и применяются для дутья, пневматического транспорта и других целей. Компрессоры служат для получения сжатого воздуха с давлением более 3 атисприменением охлаждения его.

Производительность  компрессора, равно как  и расход воздуха потребителями  в единицу времени, измеряется объемом воздуха при условиях окружающей среды, за которые обычно  принимается барометрическое  давление 760 ссрт.ст. и температура воздуха 293⁰ К .

Поршневые компрессоры аналогичны по устройству поршневым насосам. Сжатие воздуха совершается при прямолинейно-возратном движении производительностью до 100 м³/мин и имеют большое применение  вгорной  промышленности.

В винтовом компрессоре сжатие  воздуха совершается в полостях, образованных двумя винтовыми роторами. Винтовые компрессоры начинают применяться в горной промышленности зарубежных стран. Производительность  их достигает 600 м^2/мин.

Осевые компрессоры аналогичны по принципу действия осевым вентиляторам. Сжатие воздуха осуществляется в результате взаимодействия потока и движущихся лопаток колеса. Этот поток имеет в основном осевое направление движения. Осевые компрессоры строятся производительностью до 20000 м³/мин  . в горной промышленности осевые компрессоры пока не применяются.

В гидрокомпрессорах для сжатия воздуха используется  энергия воды естественного источника или подаваемой насосом. Гидрокомпрессоры на горных предприятиях распрстранения не получили.

{/spoilers}