2. РАСЧЕТ ГЛАВНОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ УСТАНОВКИ
2.1. Исходные данные для проектирования
Для конкретной вентиляторной установки необходимо иметь следующие данные для проектирования:
- расчетное количество воздуха, подаваемого вентиляторной установкой в шахту,
- расчетное давление вентилятора на начало ведения горных работ,
- максимальное давление вентилятора в конце
эксплуатации,
- категория шахты по газообильности – сверх категорная
- срок службы вентиляторной установки,
- способ проветривания шахты (всасывающий или нагнетательный).
Обычно на схеме вентиляции шахты дается значение фактического давления вентилятора, Па. Для определения максимального значения давления при наибольшем развитии горных работ можно принимать коэффициент увеличения, равный 1,5-К2.
Параметры режима работы вентиляторной установки в процессе эксплуатации шахты могут изменяться в широких пределах. Поэтому вентилятор должен иметь совершенную систему регулирования этих характеристик.
Постоянный контроль за параметрами режима работы в процессе эксплуатации является главной задачей электромеханической службы шахты.
2.2. Определение параметров работы ГВУ
Расчетное значение количества воздуха, подаваемого в шахту вентилятором, необходимо определять с учетом резерва производительности на развитие горных работ и с учетом потерь воздуха на утечки.
Тогда расчетную производительность вентилятора определим по формуле:
(2.1)
где к1 = 1,1 - коэффициент резерва производительности вентилятора;
к2 = 1,1 - коэффициент утечек или подсосов.
м3/с
Статическое давление с учетом потерь в вентиляционном канале:
(2.2)
(2.3)
где к3 = 1,1 - коэффициент, учитывающий потери давления в подводящих каналах.
Полученные значения принимаем за расчетные величины.
2.3. Выбор типоразмера вентилятора
Типоразмер вентилятора определяем по графикам рабочих зон осевых или центробежных вентиляторов по расчетным значениям . Графики рабочих зон следует использовать для вентиляторов нового типажного ряда, которые приводятся в (2, прил.1)
При расчетных значениях в пределах от 1000 до 3500 Па предпочтение следует отдавать осевым вентиляторам. При значениях > 3500 Па следует выбирать центробежные вентиляторы, т.к. они более высоконапорные.
Т.к. в нашем случае находятся в пределах от 1980 до 3520 Па выбираем осевой вентилятор.
После этого, установим его типоразмер. Для чего точки «а» и «б» с координатами и нанесем на график рабочих зон осевых вентиляторов.
Нанесенные точки и на график рабочих зон осевых вентиляторов показаны на рис. 2.1.
Рис, 2.1. График рабочих зон осевых вентиляторов с расчетными точками «а» и «б»
Типоразмер вентилятора наилучшим образом соответствует условиям эксплуатации, если точки «а» с координатами и «б» со значениями будут находиться в рабочей зоне типоразмера вентилятора. Если точки «а» и «б» попадают в рабочие зоны двух и более типоразмеров вентиляторов, то принимается один из них, имеющий меньший диаметр рабочего колеса, а также необходимый резерв производительности и больший КПД. Кроме того, можно по формулам [1. ф-лы (1-5); (1.9); (1.11); (1.14)] определить их аэродинамические характеристики и сделать обоснованный выбор типоразмера вентилятора.
Когда заданным условиям подходит осевой и центробежный вентилятор, предпочтение следует отдавать осевому вентилятору, т.к. не требуется дополнительных устройств для реверсирования вентиляционной струи и упрощается компоновка здания ГВУ в блоке с калориферной установкой.
Руководствуясь выше изложенным выбираем вентилятор ВОД-30М2, n = 600 мин -1
Выбрав тип вентилятора и его номер, предварительно проверим экономичность и устойчивость его режима работы. Для этого для выбранного типоразмера вентилятора снимем ксерокопию его рабочих характеристик, которые находятся в [2., прил.1]
Затем на сводных рабочих характеристиках выбранного типоразмера вентилятора наносим точки «а» с координатами и «б» с координатами . Точки «а» и «Ь» соединим прямой линией до пересечения с осью Q, что показано на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Расположение расчетных точек «а» и «б» на рабочих характеристиках осевого вентилятора ВОД-30М2
Рабочая зона выбранного вентилятора считается приемлемой, если точки «а» и «б» не выходят за пределы рабочих характеристик и соблюдается условие устойчивости и экономичности. Зона устойчивости для осевых вентиляторов в верхней части рабочих характеристик ограничивается линией, равной 0,9
Внизу рабочая зона ограничивается линией равных значений КПД с величиной не менее 0,6.
2.4 Компоновка вентиляторной установки.
2.5. Характеристика шахтной вентиляционной сети
Шахтная вентиляционная сеть и ее характеристика взаимосвязана с рабочей характеристикой вентилятора.
Вентиляционная сеть шахты - это совокупность разветвленных горных выработок, по которым прокачивается вентилятором свежий воздух, соответствующий требованиям санитарных норм и ПБ.
Расход воздуха Q, проходящего по вентиляционной сети, зависит от аэродинамического сопротивления R и от статического давления Psv.
Графически характеристика вентиляционной сети определяется по формуле:
(2.4)
Сопротивление вентиляционной сети постоянно изменяется и зависит от длины, сечения, разветвленности, типа крепления горных выработок, наличия утечек воздуха и т.д.
В процессе эксплуатации шахты также изменяется потребный расход воздуха Q, который зависит от объема добычи полезного ископаемого, газообильности, наличия людей в подземных выработках. При центральной схеме проветривания, при сравнении в начале и конце периода эксплуатации, величина сопротивления изменяется до 10 раз, а при диагональной схеме проветривания горных выработок — до 2,5 раза. Необходимый расход воздуха может возрасти в 4-5 раз. Поэтому принятый к установке вентилятор должен иметь резерв производительности не менее 25 %, а также иметь запас по развиваемому давлению.
Характеристика вентиляционной сети (уравнение 2.4) аналитически связана с эквивалентным отверстием А. Величина эквивалентного отверстия (м2) определяется по формуле:
(2.5)
где - расчетное количество воздуха, м3/с;
- расчетная депрессия вентилятора, Па.
Постоянная трубопровода R определяется через эквивалентное отверстие по формуле:
(2.6)
В начале расчета при проектировании вентиляторной установки по расчетным значениям по формуле (2.5) определяется значение эквивалентного отверстия А для шахты, а по величине А определяется постоянная аэродинамического сопротивления вентиляционной сети R для данного режима работы по формуле (2.6).
Характеристика шахтной вентиляционной сети выражается уравнением (2.4) и может быть представлена графиком в виде квадратичной зависимости. Если наложить график характеристики вентиляционной сети на рабочие характеристики вентилятора, то в точке пересечения рабочих характеристик вентилятора и характеристики сети получим фактические значения параметров режима работы, такие как Q, P, Nn,Nc,η.
Применяя различные способы регулирования вентиляторов, можно изменять параметры режима работы, достигая наивыгоднейших результатов эксплуатации.
2.6. Построение характеристики вентиляционной сети
Для построения характеристики вентиляционной сети определиv эквивалентные отверстия сети при минимальном и максимальном давлениях вентилятора. Эквивалентные отверстия определяются по формулам:
(2.7)
(2.8)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.