Шахтные осевые вентиляторы




Главного проветривания.

Осевым вентилятором называется вентилятор, в котором воздух (или газ) перемещается вдоль оси рабочего колеса, вращаемого двигателем (рис. 4.27). Как и у радиальных вентиляторов, характеристики осевых вентиляторов показывают зависимость давления и мощности на валу и КПД от подачи.

 

 

Аэродинамические схемы. Под аэродинамической схемой осевого вентилятора подразумевается совокупность признаков и параметров, однозначно характеризующих проточную часть машины: число ступеней, равное числу рабочих колес; тип схемы, зависящей от наличия аппаратов, и их расположение по отношению к рабочему колесу; относительный диаметр втулки; число лопаток колеса и аппаратов, их углы установки.

Аэродинамическая схема обозначается буквами. Например, для одноступенчатых вентиляторов схема, состоящая из одного колеса, обозначается буквой К; схема, включающая кроме колеса спрямляющий аппарат — буквами К+СА; установка, оборудованная входным направляющим аппаратом, — буквами BHA+K+СА.

Двухступенчатые схемы имеют, например, такое обозначение: К+СА+К+СА, ВНА+К+НА+К+СА.

Каждая из схем имеет свои особенности. По схеме К обычно выполняют вентиляторы с очень малыми значениями коэффициента давления (ψ<0,15), у которых относительная скорость закручивания с2ш и связанное с ней динамическое давление незначительны. Воздух при этом подводится к рабочему колесу в осевом направлении (входной направляющий аппарат отсутствует). Конструкция проста, но КПД в области рабочих режимов снижается на 5 — 10% из-за отсутствия спрямляющего аппарата.

В СА динамическое давление, связанное со скоростью закручивания потока за рабочим колесом, пре­образуется в статическое с некоторыми потерями, обусловленными течением в его диффузорном лопаточном венце. При этом без изменения характеристики мощности увеличиваются как полные давление и КПД, так и статические давление и КПД.

В тех случаях, когда по условиям компоновки вентилятора перед ним образуется неравномерный по сечению входа поток, входной направляющий аппарат будет уменьшать эту неравномерность и ее неблагоприятное влияние на работу вентилятора.

К многоступенчатым вентиляторам относятся также вентиляторы встречного вращения, у которых рабочие колеса вращаются в противоположных направлениях, а аппарат между ними отсутствует. Получив энергию в первом колесе, закрученный поток поступает во второе колесо, которое закручивает его в противоположном направлении, продолжая передавать ему энергию. Эти вентиляторы могут иметь входной и выходной аппараты.

Для главного проветривания определено также шесть типоразмеров осевых вентиляторов: ВОД-16П; ВОД-18; ВОД-21М; ВОД-30М; ВОД-40М; ВОД-50. Все эти вентиляторы двухступенчатые. Маркировка ВОД обозначает – вентилятор осевой, двухступенчатый; цифра маркировки – выраженный в дециметрах диаметр рабочих колес по концам лопаток. Буквы П и М характеризуют конструктивные особенности.

Вентиляторы типа ВОД имеют (см. рис.) корпус1, раму 2, передний 4 и задний 5 опорные блоки, направляющий 6 и спрямляющий 7 аппараты, коллектор 8, кок 9, диффузор 10, трансмиссионный вал 11 с муфтой 12 для соединения с синхронным электродвигателем 13.

 


 

 

Рис. вентилятор типа ВОД

 

В настоящее время по трем различным схемам выпускается шесть типоразмеров осевых вентиляторов главного проветривания, которые по основным показателям соответствует современному состоянию отечественного и зарубежного вентиляторостроения.

ВОД-11П – двухступенчатый осевой вентилятор (П – лопатки изготовлены из прессованного полимерного материала) нерегулируемый. Предназначен для проветривания шахт и рудников малой производственной мощности, а также строящихся стволов, отдельных камер, используется на крупных предприятиях, в калориферных установках и т. п.

Все осевые вентиляторы, кроме ВОД-16П, снабжены направляющим и спрямляющим аппаратами, имеющими поворотные лопатки, закрепленные в корпусе за рабочими колесами I ступени направляющего аппарата и II ступени спрямляющего аппарата и механизм поворота лопаток. Компоновочная схема вентиляторов: рабочее колесо – нерегулируемый направляющий аппарат – второе рабочее колесо – нерегулируемый справляющий аппарат.

ВОД-16П – двухступенчатый осевой вентилятор, двухприводный, с рабочими колесами встречного вращения. В схеме вентилятора ВОД-16П направляющий и спрямляющий аппараты отсутствуют. Предназначен для главного проветривания шахт и рудников малой производственной мощности. Преимущество этого вентилятора по сравнению с обычными схемами двухступенчатых осевых вентиляторов заключается в том, что реверсирование воздушного потока производится лишь за счет изменения направления вращения рабочих колес.

 

ВОД-21М, ВОД-30М и ВОД-50 – вентиляторы главного проветривания, реверсивные, разработаны по схеме К-84 ЦАГИ (К – крученые лопатки, 84 – удельная быстроходность, рассчитанная по давлению, создаваемому двумя ступенями). Компоновочная схема этой группы вентиляторов: первое рабочее колесо – регулируемый направляющий аппарат – второе рабочее колесо – спрямляющий аппарат с поворотными лопатками.

Подводы у всех серийно выпускаемых вентиляторов идентичны. Они состоят из коллектора и обтекателя. По данным ЦАГИ оптимальными являются коллекторы с наибольшим диаметром D=(1,2-1,4)D и длиной (0,2-0,4)D, где D – диаметр рабочего колеса. Обтекатели полусферической или полуэллиптической формы обеспечивают наилучшие показатели и являются практически равноценными.

У всех выпускаемых вентиляторов рабочие колеса имеют близкое конструктивное решение. Ротор вентилятора ВОД-50 содержит вал, подшипниковые узлы и два рабочих колеса. Рабочие колеса вентиляторов состоят из втулки с d=0,6D сварной конструкции, которая для предотвращения попадания пыли и влаги герметизируется (исключение составляет втулка вентилятора ВОД-40М, обечайка которой крепится к одному центральному диску), рабочих лопаток и узлов их крепления. Рабочие колеса всех вентиляторов имеют по 12 крученых лопаток. Исключением составляет второе колесо вентилятора ВОД-16П с 10 лопатками. Лопатки вентиляторов ВОД-11П, ВОД-16П и ВОД-21М изготовляются из полимерного материала, остальных вентиляторов – сварными, пустотелыми. Для получения высоких аэродинамических показателей зазор между концами лопаток и кожухом не должен превышать 1,5% длины лопатки.

Высокие рабочие параметры и экономичные режимы в осевых вентиляторах нельзя получить без правильно спроектированных направляющих и спрямляющих аппаратов.

Для направляющих и спрямляющих аппаратов современных осевых вентиляторов характерна расширяющаяся к периферии форма лопаток.

Система смазки подшипников ротора малых вентиляторов - консистентная, пополняется через выносные масленки, а крупные вентиляторы комплектуются маслостанциями циркуляционной смазки, включающими маслобак, рабочий и резервный насосы, фильтры и другую необходимую аппаратуру.

Особенность осевых вентиляторов: они выполнены реверсивными, т. е. реверсирование воздушной струи осуществляется изменением направления вращения электродвигателя и соответственно ротора, и изменением угла установки лопаток направляющих и спрямляющих аппаратов.

 

 

 

 

Рис. 2. Схема вентиляторной установки главного проветривания
с двумя реверсивными осевыми вентиляторами ВОД–21М, ВОД–30М, ВОД–40М.

1 — вентиляционный ствол; 2 — сопряжение; 3 — главный вентиляционный канал; 4 — двойное колено “утка”; 5 — диффузор; 6 — глушитель; 7 — рабочий вентилятор

 

 

Электропривод вентиляторных установок

Вентиляторные установки являются весьма энергоёмкими (иногда они потребляют до 30¸40% общешахтного расхода электроэнергии).

Номинальная мощность двигателя вентилятора

,где (1)

k – коэффициент запаса; Nв max – максимальная мощность на валу вентилятора при данной частоте вращения.

Большинство вентиляторов регулируется аэродинамическими способами при постоянной частоте вращения.

В этих условиях рациональное применение асинхронных и синхронных электродвигателей трёхфазного переменного тока.

Роторы вентиляторов, особенно центробежных, характеризуются большими динамическими моментами инерции, и поэтому пуск вентиляторов может затянуться, превысив допустимое для двигателя время. Например, допустимое время пуска двигателя СДВ16-41-12 составляет 17с. Выбранный на заданную частоту вращения в соответствии с выражением (1) двигатель необходимо проверить на возможность разгона за допустимое время.

До середины 70-х годов при выборе привода крупных вентиляторов ориентировались на применение синхронных двигателей, руководствуясь следующими соображениями. Вентиляторы регулируются аэродинамически при постоянной частоте вращения, пуск двигателя производится редко, он длительное время работает с неполной нагрузкой. В этих условиях применение высокоэкономичных синхронных двигателей будет способствовать улучшению общешахтного коэффициента мощности. В связи с изложенным большинство действующих крупных вентиляторов укомплектовано синхронными двигателями.

Недостатки синхронных двигателей применительно к рассматриваемым условиям: они не обеспечивают разгона вентиляторов с особо большими (более 105 кг*м2) моментами инерции (вентиляторы ВОД-50; ВЦД-47,5У и ВЦД-47,5А); повышают требуемую мощность энергосистемы шахты – большие пусковые токи и значительная длительность пуска; при комплектовании тиристорными возбудителями имеют недостаточную надёжность.

В связи с изложенным в настоящее время для вентиляторов мощностью 500¸1600 кВт часто предпочтение отдаётся асинхронным двигателям с фазным ротором. При мощности более 2000 кВт применяются только асинхронные двигатели. Использование их позволяет ограничить пусковые токи значением 1,8 от номинального, вместо 6¸7-кратных при прямом пуске. Их габариты и масса на одинаковую мощность меньше, чем для синхронных. Недостаток асинхронных двигателей – низкий коэффициент мощности – устраняется применением статических конденсаторов.

В соответствии с ПБ работа главных и вспомогательных шахтных вентиляторных установок без машинистов разрешается при условии оборудования их самопишущими приборами для постоянной регистрации подачи и депрессии установок, а также устройствами, сигнализирующими на пульт дистанционного управления об отклонении этих параметров от заданного уровня. Если вентиляторы или их двигатели имеют подшипники скольжения, то на пульт должен подаваться сигнал об отклонении от нормы температуры этих узлов.

В соответствии с ПБ с пульта управления должны быть обеспечены дистанционный пуск и остановка двигателей вентиляторов, а также дистанционное реверсирование вентиляционной струи. Пульт дистанционного управления и контроля располагается в диспетчерском пункте шахты или в помещении, чтобы можно было обеспечить квалифицированное наблюдение и регистрацию поступающих сигналов и управление установкой. В пункте управления вывешиваются схемы реверсирования вентиляционной струи и электроснабжения, индивидуальные характеристики вентиляторов и инструкции для лица, обслуживающего пульт.

Правилами безопасности определён минимальный объём информации, которая должна подаваться на пульт дистанционного управления.

Дистанционно осуществляется контроль: депрессии и температуры подшипников, обмоток электродвигателя; температуры, давления и расхода масла в ряде точек системы смазки; положения тормоза для реверсивных осевых вентиляторов. У центробежных вентиляторов необходим контроль положения ляд вентиляторной установки и для установок, регулируемых изменением частоты вращения, контроль частоты вращения ротора.


 
 

рис. 1. Схема расположения датчиков контроля работы вентиляторной установки:

1 – температуры подшипников; 2 – температуры обмоток электродвигателя; 3 - температуры масла; 4 и 5 – давления и расхода воздуха; 6 – давления насоса; 7 – протока масла; 8 – положения направляющего и спрямляющего аппаратов вентилятора; 9 – положения тормоза; А – вентилятор; Б – тормоз; В – электродвигатель; Г – маслобак; Д – маслонасосы.

 

Контрольные вопросы:

1.Каково назначение шахтных вентиляторных установок?

2.Какие достоинства имеют осевые вентиляторы по сравнению с центробежными?

3.Перечислите основные элементы вентиляторной установки с центробежным вентилятором?

4.Какое назначение имеет направляющий аппарат в осевых вентиляторах?

5.Как расшифровывается ВОД-40? ВЦД-4,7А?

6.Для чего предназначен диффузор?

7.Каково назначение НА в центробежных вентиляторах?

8.Каким образом происходит реверсирование вентиляторной установки с осевым вентилятором?

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: