Расчет главной вентиляторной установки (расчетное количество воздуха, подаваемого вентиляторной установкой в шахту = 125м3/с)

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 P_sv.

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, N_n,N_c,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)