Шахтные вентиляторы. И. Г. Ивановский шахтные вентиляторы
 Скачать 1.92 Mb.
|
|
ВОКД-1,0 – может применяться для проветривания прово- димых выработок большого сечения, на калориферных установ- ках шахт и в качестве главного для шахт с расходом воздуха до 1200 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,3 ÷ 0,6 м 2 В конструкции отсутствует упорный подшипник на валу ро- тора, направляющий аппарат состоит из неподвижных лопаток, приваренных к наружному и промежуточному корпусам. Привод осуществляется асинхронным электродвигателем А-91-4 со скоростью вращения 1500 мин –1 ( здесь и далее приве- дена синхронная скорость вращения двигателей) и мощностью 75,0 кВт. ВОКД-1,5 – применяется в качестве калориферного и глав- ного на шахтах и рудниках с потребностью в воздухе, не превы- шающей 3000 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,6 ÷ 1,2 м 2 По конструкции от предыдущей модели отличается только размерами и приводом. Работает с асинхронным электродвигате- лем А-103-6М, имеющим скорость вращения 1000 мин –1 Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 58 ВОКД-1,8 – применяется в качестве главного на шахтах с расходом воздуха до 5500 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,7 ÷ 2,0 м 2 . От предыдущих моделей отличается наличием упорно- го подшипника на валу. В качестве привода применяются син- хронные двигатели с пусковой обмоткой СД-12-46-8А и СД-13-42- 6А, работающие со скоростями соответственно 750 и 1000 мин –1 и имеющие мощности 320 и 575 кВт. Можно применять асинхрон- ный двигатель АО-103-6МУ2 (560 кВт и 1000 мин –1 ). Двигатели соединяются с валом с помощью зубчатой муфты. ВОКД-2,4 – применяется в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 10000 м 3 /мин и эквивалентным отвер- стием 1,3 ÷ 3,6 м 2 В конструкции предусмотрены самоустанавливающиеся опоры вала со сдвоенными радиально-упорными подшипниками. В отличие от предыдущих вентиляторов предусмотрено тонкое регулирование режима работы с помощью поворачивающихся хвостовых частей лопаток промежуточного направляющего аппа- рата. Тонкое регулирование на ходу вентилятора производится специальным приводным механизмом с помощью электродвига- теля или вручную. Вентилятор комплектуется синхронным электродвигателем с дополнительной пусковой обмоткой. Скорость вращения 600 или 750 мин –1 ВОКД-3,0 – применяется в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 15000 м 3 /мин и эквивалентным отвер- стием 1,8 ÷ 5,5 м 2 . Может развивать значительную депрессию (1,3 ÷ 4,5 кПа ). По конструкции от ВОКД-2,4 отличается только размерами узлов, деталей и приводом. В качестве привода используется синхронный электродвигатель, дополненный пусковой обмоткой, имеющий скорость вращения 600 мин –1 ВОКД-3,6 – применяется в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 22000 м 3 /мин и эквивалентным отвер- стием 2,7 ÷ 8,0 м 2 . Развивает значительную депрессию (0,8 ÷ 4,7 кПа). По конструкции от предыдущего вентилятора отличается только размерами узлов, деталей и приводом. Глава 2.Характеристики вентиляторов 59 В качестве последнего применяется синхронный электро- двигатель, дополненный пусковой обмоткой, имеющий скорость вращения 375 или 500 мин –1 ВОКР-1,8 – применяется в качестве главного для шахт с по- требностью в воздухе до 5500 м 3 /мин и эквивалентным отверсти- ем 0,6 ÷ 1,8 м 2 . Развивает депрессию в диапазоне 0,6 ÷ 4,4 кПа. Конструктивно вентилятор выполнен на базе серии ВОКД, в отличие от других вентиляторов серии является реверсивным. Необходимые параметры при реверсивной работе вентиля- тора обеспечиваются спрямляюще-направляющим аппаратом СНАР, расположенным между рабочими колесами вентилятора. Лопатки этого аппарата выполнены из эластичного материала, армированы и могут менять направление вогнутости в зависимо- сти от направления потока воздуха в кожухе вентилятора. При нормальной работе лопатки СНАР обращены выпуклостью в сто- рону вращения колес и обеспечивают наивыгоднейший угол вхо- да потока на лопатки рабочего колеса второй ступени. После ос- тановки вентилятора и пуска его в обратном направлении, лопат- ки должны обеспечивать выгодный угол входа потока к лопаткам рабочего колеса, бывшего первым при нормальной работе. Для этого лопатки СНАР разворачиваются к потоку своей хвостовой частью, но, несмотря на это, за счет изменения вогнутости обес- печивают высокую эффективность с точки зрения входа потока на рабочее колесо. Изменение вогнутости производится одновремен- но на всех лопатках с помощью специального вилкообразного во- дила. Применение СНАР при реверсировании потока позволяет достигнуть производительности, составляющей от 60 до 74% прямого потока, что соответствует требованиям ПБ. В качестве привода вентилятора используются асинхронные двигатели АК-113-8А (200 кВт) или АК-114-6М (500 кВт), имею- щие скорости вращения соответственно 750 и 1000 мин –1 Технические и аэродинамические характеристики вентиля- торов приведены в Приложениях. Осевые вентиляторы серии ВОД. Серия ВОД разработана на основе аэродинамической схемы ЦАГИ К-84. Вентиляторы Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 60 отличаются высокими показателями режимов работы, сравни- тельной компактностью, простотой устройства и обслуживания. Все вентиляторы выпускаются для использования в качест- ве стационарных установок. Исключение составляет вентилятор ВОД-11, который может быть использован в качестве стационар- ного вентилятора или как передвижной. Все вентиляторы в серии являются двухступенчатыми, их конструкция позволяет производить регулирование режимов ра- боты путем поворота лопаток рабочего колеса или снятием части этих лопаток с венца. Вентиляторы серии реверсивные – изменение направления потока происходит с изменением направления вращения рабочего колеса, при этом выдерживаются все требования ПБ. Все основные узлы вентиляторов этой серии размещены в цилиндрическом корпусе ( рис.4.1). Между рабочими колесами первой и второй ступеней и за колесом второй ступени распола- гаются поворотные профильные лопатки направляющего и спрямляющего аппаратов. В отличие от лопаток вентилятора ВОКР они выполнены жесткими и имеют форму сечения в виде крыла. Изменение направления вогнутости достигается поворотом лопатки в положение, обеспечивающее эффективный вход потока на лопатки рабочего колеса. При прямой работе лопатки промежуточного направляюще- го аппарата устанавливаются под углами 75 ÷ 30 о (разница в углах установки появляется при проведении тонкой регулировки). При осуществлении реверса потока лопатки разворачивают- ся почти на 180 о , носик профиля лопатки при этом должен быть обращен к рабочему колесу второй ступени, а угол между хордой профиля и осью вентилятора должен составлять 78 о (у вентилято- ра ВОД-40 – 105 о ). Одновременный поворот лопаток направляющего аппара- та, как при грубой регулировке рабочих режимов, так и при ре- версировании, осуществляется с помощью приводного механизма специальным сервомотором. Контроль разворота лопаток ведется по специальным меткам на приводных барабанах поворотного механизма. Глава 2.Характеристики вентиляторов 61 Схема автоматики поворотного механизма вентилятора для контроля углов установки лопаток промежуточного направляю- щего аппарата оснащена концевыми выключателями, фикси- рующими необходимые углы для прямой и реверсивной работы. Промежуточные положения между углами 35 и 75 о при тонкой ре- гулировке схемой автоматики не предусмотрены и устанавлива- ются визуально. Рис. 4.1. Вентилятор серии ВОД-40: 1 – приводной двигатель; 2 – рабочее колесо первой ступени; 3 – промежуточный направляющий аппарат (НА); 4 – рабочее колесо второй ступени; 5 – выходной спрямляющий аппарат (СА); 6 – диффузор; 7 – входной коллектор В связи с необходимостью быстрой остановки вентилятора при переходе на реверсивный режим, вентиляторы серии ВОД комплектуются колодочными тормозами, установленными в рай- оне зубчатой муфты. Все вентиляторы ВОД комплектуются устройством для за- мера производительности в виде воздухо-замерной трубки, уста- новленной на кожухе перед рабочим колесом первой ступени. Вентиляторы серии могут работать эффективно как на на- гнетание, так и на всасывание. ВОД-11 – применяется для установки на калориферы или в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 1800 Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 62 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,3 ÷ 0,85 м 2 . При этом разви- вает депрессию 1,1 ÷ 3,7 кПа, максимальный КПД – 0,81. Режим работы регулируется поворотом лопаток рабочего колеса в диапазоне 15 ÷ 45 о , поворот осуществляется для каждой лопатки индивидуально через люк в кожухе. Вентилятор комплектуется асинхронным двигателем мощ- ностью 100 кВт и скоростью вращения 1500 мин –1 Модификация этого вентилятора ВОД-11П отличается от базового вентилятора повышенными эксплуатационными пара- метрами и приводным двигателем (АО-101-4М). ВОД-16 – применяется для работы на калорифере или в ка- честве главного для шахт с потребностью в воздухе до 4000 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,37 ÷ 1,87 м 2 . Развивает де- прессию 0,9 ÷ 4,3 кПа. Вентилятор ВОД-16 ( рис.4.2) отличается от остальных в серии одной интересной и важной особенностью – это вентилятор так называемого «встречного» вращения. В вентиляторах серии ВОД лопатки направляющих аппара- тов направляют воздушный поток, как в прямом режиме, так и в реверсивном на рабочее колесо второй ступени по ходу с наибо- лее благоприятными углами входа. Этот же эффект можно полу- чить без промежуточного направляющего аппарата за счет вра- щения рабочих колес первой и второй ступеней навстречу друг другу. При этом производительность реверсивного режима со- ставляет 60 ÷ 74% производительности прямого режима. Достоин- ством такого способа решения вопроса является упрощение кон- струкции вентилятора, выраженное в отсутствии направляющего и спрямляющего аппаратов и малой раскрутке воздушного потока за вторым рабочим колесом по ходу потока. Недостатком является необходимость в установке второго вала и второго привода. Рабочие колеса первой и второй ступеней различаются по конструкции, колесо первой ступени, считая от коллектора, имеет 12 лопаток, а второй – 10. Регулирование рабочего режима вентилятора осуществля- ется поворотом лопаток рабочих колес на остановленном венти- ляторе через люки в корпусе. Глава 2.Характеристики вентиляторов 63 Диффузор вентиляторов встречного вращения ( ВВВ) отли- чается одной особенностью конструкции. В основном конусе диффузора располагается малый конус, в котором находится вал второго двигателя и одна из опор этого вала. Воздушный поток движется в пространстве между конусами. Рис.4.2. Вентилятор ВОД-16: 1 – приводной двигатель; 2 – рабочее ко- лесо первой ступени по ходу струи при прямой работе; 3 – рабочее колесо вто- рой ступени; 4 – диффузор; 5 – выходной канал; 6 – входной коллектор Аэродинамические характеристики вентилятора построены для строго определенных сочетаний углов установки лопаток пер- вой и второй ступеней. Это сочетание может быть представлено в виде ряда отношений, в которых числитель – угол установки ло- патки на роторе первой ступени в градусах, знаменатель – второй ступени: 16/12, 20/15, 25/19, 30/23, 35/27, 40/31, 44/35. На валу ка- ждой ступени имеется колодочный тормоз. Вентилятор комплектуется двумя синхронными двигателя- ми модели СД-2-42-6, имеющими мощность по 160 кВт каждый и скорость вращения 1000 мин –1 Модификация ВОД-16П имеет отличия в комплектации и оснащена другим двигателем (АО-103-6М) ВОД-18 – является промежуточной моделью с применением в качестве главного вентилятора для шахт с потребностью в воз- духе до 4500 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,7 ÷ 2,0 м 2 . Вы- полнен по стандартной аэродинамической схеме вентиляторов Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 64 ВОД. Развивает депрессию 1,0 ÷ 4,5 кПа. Статический максималь- ный коэффициент полезного действия в рабочей зоне 0,83. Ком- плектуется двигателем А4-450К-6У3. ВОД-21 – применяется для работы в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 6500 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 0,77 ÷ 2,90 м 2 . Выполнен по стандартной аэродинами- ческой схеме вентиляторов ВОД. Развивает депрессию 0,8 ÷ 3,4 кПа. Статический коэффициент полезного действия в рабочей зо- не 0,6 ÷ 0,8. Имеет направляющий и спрямляющий аппараты, состоящие из 14 поворотных лопаток. Реверсирование воздушного потока производится измене- нием направления вращения приводного двигателя с одновремен- ным изменением угла установки лопаток направляющего и спрямляющего аппаратов на угол 153 ÷ 158 о с помощью поворот- ного механизма. Регулирование рабочих режимов осуществляется индивиду- альным поворотом рабочих лопаток в пределах 15 ÷ 45 о на оста- новленном вентиляторе через люки в корпусе. Для значительного снижения показателей режима работы вентилятора возможно сня- тие до 6 лопаток с венца второй ступени. Тонкое регулирование выполняется одновременным пово- ротом лопаток направляющего аппарата в диапазоне 5 ÷ 10 о на ра- ботающем вентиляторе с помощью поворотного механизма или вручную. Осевые нагрузки на валу компенсируются радиально- упорным подшипником. Вентилятор оборудован колодочным тормозом. Комплектуется синхронным двигателем СД2-85/47-8УХЛ4, имеющим мощность 500 кВт и скорость вращения 750 мин –1 Может работать с двигателем со скоростью вращения 600 мин –1 Модификация вентилятора ВОД-21М имеет более широкий диапазон рабочих расходов и комплектуется двигателем СД2- 85/47-897. ВОД-30 – применяется для работы в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 13500 м 3 /мин и эквивалентным Глава 2.Характеристики вентиляторов 65 отверстием 1,6 ÷ 5,73 м 2 . Имеет стандартную аэродинамическую схему и конструкцию, аналогичную ВОД-21. Регулирование, ре- версирование и другие эксплуатационные работы выполняются по принятому для серии стандарту. Вентилятор комплектуется синхронным двигателем СДВ- 15-49-12 с мощностью 800 кВт и скоростью вращения 500 мин –1 ВОД-40 – применяется для работы в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 22000 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 2,4 ÷ 10,7 м 2 Отличается от ВОД-30 размерами узлов и деталей и некото- рыми особенностями конструкции. На рабочих колесах обеих ступеней по 12 лопаток. Направляющий аппарат состоит из 14 поворотных лопаток, используется для реверса и регулирования. Привод разворота ло- паток направляющего аппарата аналогичен приводу всех вентиля- торов серии. Имеет регулируемый спрямляющий аппарат, расположен- ный между рабочим колесом второй ступени и диффузором. Спрямляющий аппарат состоит из 14 лопаток и приводного уст- ройства, аналогичного приводному устройству направляющего аппарата. Лопатки спрямляющего аппарата в нормальном режиме устанавливаются под углом 75 о по корневому сечению к плоско- сти вращения колес. Поворачиваются на 160 о и устанавливаются под углом 85 о к плоскости вращения колес только при реверсиро- вании потока воздуха. В качестве приводных могут применяться синхронные дви- гатели СДС3-17-41-16У4, СДС3-17-49-16У4 с дополнительной пусковой обмоткой или асинхронный двигатель АКН2-19-33- 16У4 с мощностью 1600 кВт и скоростью вращения 375 мин –1 ВОД-50 – применяется для работы в качестве главного для шахт с потребностью в воздухе до 34000 м 3 /мин и эквивалентным отверстием 4,6 ÷ 16,7 м 2 Конструкция, способы регулирования и реверсирования практически те же, что и у вентилятора ВОД-40. Привод осуществляется синхронным двигателем СДС3-18- 39-20У4 защищенного исполнения с самовентиляцией. Мощность Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 66 двигателя – 2000 кВт, скорость вращения – 300 мин –1 . Двигатель снабжен дополнительной пусковой обмоткой, обеспечивающей прямой пуск от полного напряжения сети 6 кВ в асинхронном ре- жиме. Пуск выполняется при закрытом направляющем аппарате. Центробежные вентиляторы главного проветривания Принцип работы и конструкция центробежных вентилято- ров разработаны и впервые применены русским инженером А.А. Саблуковым в 1832 г. Им был построен и применен вентилятор для работы на Чигиринском руднике Алтая. Однако разработка современных шахтных центробежных вентиляторов в свое время отставала от разработок осевых венти- ляторов, поскольку центробежные вентиляторы хорошо работают в случае необходимости высоких депрессий, в чем в первый пе- риод развития подземной добычи полезных ископаемых особой нужды не было. В настоящий момент центробежные вентиляторы получили широкое распространение в связи с возросшими глубиной шахт и аэродинамическим сопротивлением их сетей. Применяемые в отрасли модели центробежных вентилято- ров охватывают ряд типоразмеров с величиной диаметра рабочего колеса от 0,8 до 5,0 м. Название вентилятора и некоторые основ- ные параметры и свойства шифруются в буквенных и цифровых обозначениях по аналогии с осевыми. Буква в шифре обозначает: В – вентилятор, Ц – центробежный, Д – двустороннего всасыва- ния, Р – рудничный, Ш – шурфовой, П – проходческий, З – с за- крылками на рабочем колесе, М – модернизированный; цифра в шифре модели обозначает размер диаметра рабочего колеса в де- циметрах (ВЦ-11М) или метрах (ВЦРД-4,5). Сведения о технических параметрах вентиляторов и их аэ- родинамические характеристики приведены в Приложениях. Центробежные вентиляторы малых размеров. К этой группе относятся вентиляторы ВЦПД-8, ВЦ-11, ВЦ-16, ВЦП-16 и Глава 2.Характеристики вентиляторов 67 ВШЦ-16, развивающие производительность 350 ÷ 2700 м 3 /мин и депрессию – 1,1 ÷ 9,2 кПа. Вентиляторы этой группы монтируются на специальной ра- ме на заводе-изготовителе и в собранном виде доставляются к месту использования. Все вентиляторы имеют осевой направляющий аппарат (ВЦПД-8 – два), используемый для регулирования рабочих режи- мов. Направляющий аппарат представляет собой отдельный кор- пус, в котором в специальных опорах и обтекателе установлены на подшипниках поворотные лопатки. С помощью специального приводного кольца лопатки вручную или электроприводом могут одновременно поворачиваться на угол 0 ÷ 90 о . При положительных углах поворота воздух при проходе через направляющий аппарат закручивается в сторону вращения рабочего колеса, увеличивая коэффициент полезного действия вентилятора. Увеличение угла установки лопаток приводит к снижению производительности вентилятора. При установке лопаток на угол 0 о , подкрутки потока не происходит, так как плоскость лопатки параллельна оси пото- ка. При установке лопаток на угол 90 о входное сечение коллекто- ра полностью перекрывается, этот прием используется для раз- грузки вентилятора при его пуске. У вентиляторов этой группы предусмотрен рабочий режим с отрицательным углом поворота лопаток до –10 о . В этом случае поток воздуха подкручивается в направлении, обратном вращению рабочего колеса, что позволяет увеличить развиваемое вентилятором давление. Рабочие режимы вентилятора на практике выполняются при углах поворота лопа- ток направляющего аппарата в диапазоне –10 ÷ +60 о |