Шахтные вентиляторы. И. Г. Ивановский шахтные вентиляторы
 Скачать 1.92 Mb.
|
|
ВЦПД-8 – предназначен для проветривания проводимых выработок большого сечения – стволов, тоннелей, выработок око- лоствольных дворов и т.п. Вентилятор имеет двустороннее всасывание, оснащен уст- ройством для реверсирования воздушной струи, укомплектован двумя асинхронными двигателями с разными скоростями вра- щения (3000 и 1500 мин –1 ). Последнее обстоятельство позволяет производить грубую регулировку рабочих режимов сменой Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 68 скорости вращения рабочего колеса. Работает с трубопроводами диаметром 700, 800 и 900 мм. ВЦ-11 – выполнен по аэродинамической схеме Ц35-20, применяется для установки в качестве главного на вентиляцион- ных выработках ( шурфах) шахт, имеющих эквивалентное отвер- стие в диапазоне 0,1 ÷ 0,65 м 2 , для работы в качестве калориферно- го или других промышленных целей. Комплектуется асинхронным двигателем со скоростью вращения 1500 мин –1 Разработана модернизированная модель ВЦ-11М с изме- ненной шириной рабочего колеса по аэродинамической схеме Ц35-15. ВЦ-16 – выполнен по аэродинамической схеме Ц35-20, применяется для установки в качестве главного для шахт, имею- щих эквивалентное отверстие в диапазоне 0,3 ÷ 1,3 м 2 Комплектуется асинхронным двигателем со скоростью вращения 1000 мин –1 ВЦП-16 – выполнен по аэродинамической схеме Ц35-20, применяется для проветривания проводимых выработок большого сечения, в том числе вертикальных стволов. Имеет реверсивное устройство. Хорошо согласовывается с трубопроводами диаметром 800, 900 и 1000 мм. Комплектуется двумя электродвигателями со скоростью вращения 1000 и 1500 мин –1 , обеспечивающими грубую регули- ровку рабочих режимов. По заказу потребителя может быть уком- плектован асинхронным двигателем АО-114-12/8/6/4, обеспечи- вающим скорости вращения 500/750/1000/1500 мин –1 с соответст- вующими оборотам мощностями 200,120, 90 и 60 кВт. ВШЦ-16 – выполнен по аэродинамической схеме Ц35-20, применяется для установки в качестве главного для шахт, имею- щих эквивалентное отверстие в диапазоне 0,24 ÷ 1,4 м 2 или для ра- боты на калориферной установке. Комплектуется асинхронным двигателем со скоростью вращения 1000 мин –1 Глава 2.Характеристики вентиляторов 69 Центробежные вентиляторы средних размеров. В эту группу, естественно условно, отнесены вентиляторы ВЦ-25, ВЦ- 32 (ВЦ-31,5М) и ВЦЗ-32 (ВЦ-31,5П). Основные параметры вентиляторов этой группы: диаметр рабочего колеса – 2500 ÷ 3200 мм, производительность – 1800 ÷ 10000 м 3 /мин, депрессия – 1,6 ÷ 7,0 кПа. В эту группу не включен вентилятор ВЦД-32, поскольку по своим параметрам, конструкции и эксплуатационным характери- стикам он ближе к группе крупных центробежных вентиляторов. Вентиляторы группы применяются на шахтах только в ка- честве главных, поскольку являются машинами стационарного типа. При монтаже их конструктивные элементы жестко связы- ваются с фундаментом, часть элементов выполняется в бетоне. Все вентиляторы группы снабжены осевым направляющим аппаратом в виде цилиндрического корпуса, в котором размеще- ны радиально 12 профильных поворотных лопаток. Наружные цапфы лопаток закреплены в опорах, размещенных на корпусе. Внутренние цапфы входят в обтекатель. Одновременный плавный поворот лопаток осуществляется с помощью приводной колонки, в свою очередь разворачиваемой электродвигателем с редукто- ром. Угол поворота может задаваться в пределах от 0 до 90 о . При установке лопаток в положение, соответствующее 0 о (лопатки па- раллельны оси потока) закручивания потока не происходит. При установке лопаток в положение, соответствующее 90 о – лопатки полностью перекрывают входное отверстие, приближая произво- дительность к нулю. Этот прием используется для разгрузки вен- тилятора в момент его пуска. В промежуточных положениях от 0 до 90 о лопатки закручивают поток в сторону вращения рабочего колеса, в этом диапазоне регулируются рабочие режимы вентиля- торов. Поворотный механизм направляющего аппарата позволяет разворачивать лопатки вентиляторов ВЦ-25, ВЦ-32 и ВЦЗ-32 на отрицательный угол, с целью повышения величины депрессии на выходе. ВЦ-25 – выполнен по аэродинамической схеме Ц35-15. Рабочее колесо имеет 8 профильных лопаток, приваренных к Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 70 коренному и покрывному дискам. Рабочие режимы вентилятора задаются поворотом лопаток направляющего аппарата в диапазо- не –30 ÷ +60 о . Привод поворота лопаток направляющего аппарата управляется дистанционно или вручную. Вентилятор комплектуется синхронным двигателем, имею- щим скорость вращения 750 мин –1 , может работать с двигателем, имеющим скорость вращения 600 мин –1 в режимах с пониженны- ми расходом и депрессией. Модификация вентилятора ВЦ-25М обладает повышенной подачей и депрессией. ВЦ-32 – разработан на основе аэродинамической схемы Ц35-15. По сравнению с вентилятором ВЦ-25 имеет изменения в конструкции входа воздуха в коллектор, позволяющие располо- жить рабочее колесо на валу между двумя опорами, т.е. снизить вибрации и сделать работу вентилятора более устойчивой. Рабочие режимы вентилятора задаются поворотом лопаток направляющего аппарата в диапазоне углов –25 ÷ +60 о . Поворот лопаток осуществляется дистанционно электроприводом или вручную. Привод вентилятора может осуществляться синхронным двигателем с дополнительной пусковой обмоткой или асинхрон- ным двигателем с фазным ротором. Двигатель может иметь ско- рость вращения 500 или 600 мин –1 В 1973 г. после модернизации вентилятору присвоен новый шифр – ВЦ-31,5. Изменена конструкция опор подшипников вала. В 1976 г. проведена новая модернизация, выразившаяся в дальнейшем усилении узлов подшипников и изменением конст- рукции поворотного механизма направляющего аппарата. Венти- лятору присвоен шифр ВЦ-31,5М. ВЦЗ-32 – отличается от базового вентилятора ВЦ-32 конст- рукцией рабочего колеса. На рабочем колесе вентилятора установлены восемь укоро- ченных лопаток, имеющих специальные поворотные части – за- крылки. Закрылки могут разворачиваться по отношению к основ- ной части лопатки на фиксированный с помощью системы вали- ков и отверстий угол. Таких фиксированных положений система Глава 2.Характеристики вентиляторов 71 закрылков имеет пять с углами поворота –10, 0, +10, +20 и +30 о Закрылки, в случае необходимости облегченных режимов, можно снимать. Система закрылков позволяет расширить зону эконо- мичной работы вентилятора. С помощью закрылков осуществляется грубое регулирова- ние вентилятора, тонкое регулирование осуществляется обычным способом на каждой ступени, т.е. с помощью направляющего ап- парата. Вентилятор комплектуется асинхронным двигателем со скоростью вращения 600 мин –1 Центробежные вентиляторы больших размеров. В эту группу отнесены вентиляторы ВЦД-32, ВЦД-40, ВЦД-47А, ВЦД- 47У и ВРЦД-4,5. Все вентиляторы применяются только как глав- ные на шахтах, где необходимо иметь высокие производительно- сти и высокие депрессии. Вентиляторы этой группы имеют диа- метр рабочего колеса в диапазоне от 3200 до 4700 мм, производи- тельность – 3000 ÷ 43000 м 3 /мин и депрессию – 0,9 ÷ 9,2 кПа. Об- щим для всей группы является наличие у вентиляторов двух на- правляющих аппаратов. Все вентиляторы могут работать как на нагнетание, так и на всасывание. В этой группе вентиляторы ВЦД-32, ВЦД-40 и ВЦД- 47«Север» являются машинами одного ряда, в их конструкции много общего. Они имеют самоустанавливающиеся двухрядные сферические роликоподшипники в опорах вала, снимающие осе- вую нагрузку; имеют одинаковую конструкцию направляющих аппаратов ( кроме ВЦД-47) и механизмов поворота их лопаток. Однако в устройстве и работе вентиляторов группы имеется дос- таточно много различий, что приводит к необходимости подроб- ного описания конструкции каждого из них. ВЦД-32 – разработан на основе аэродинамической схемы Ц35-15х2. Основное достоинство вентилятора (рис.4.3) – возмож- ность регулирования рабочих режимов плавным изменением ско- рости вращения рабочего колеса. Плавное изменение скорости достигается за счет применения в качестве основного привода асинхронного двигателя, в свою очередь входящего в систему Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 72 вентильно-машинного каскада. Эта система привода позволяет менять скорость вращения плавно в пределах 300 ÷ 600 мин –1 Рис.4.3. Центробежный вентилятор ВЦД-32: 1 – приводной двига- тель; 2 – коробки всасывающих коллекторов; 3 – лопатки направляющих аппара- тов; 4 – кожух вентилятора; 5 – рабочее колесо (сдвоенное); 6 – выходной канал Два направляющих аппарата ( по одному на каждом всасы- вающем коллекторе) используются как устройство для разгрузки вентилятора при пуске и как средство тонкого регулирования. На- правляющие аппараты имеют по 10 поворотных лопаток, уста- новленных в подшипниках качения, разворачивающихся привод- ным кольцом через канатную систему и цепной привод электро- двигателем. Лопатки разворачиваются с помощью системы дис- танционного управления на любой угол в диапазоне 0 ÷ 90 о В случае использования регулируемого привода вентилятор комплектуется одним асинхронным двигателем с фазным рото- ром, мощностью 1250 кВт и скоростью вращения 600 мин –1 Модель этого вентилятора ВЦД-31,5М работает с нерегули- руемым приводом от синхронного двигателя СДВ-15-64-10-93 с Глава 2.Характеристики вентиляторов 73 дополнительной пусковой обмоткой и теми же мощностью и ско- ростью вращения, что и при регулируемом приводе. Регулирова- ние режимов работы у этой модели осуществляется только с по- мощью лопаток направляющего аппарата. С целью повышения развиваемого давления разработана модификация вентилятора ВЦД-31,5М, которой присвоен шифр ВЦД-31,5П. Рабочее колесо этой модели имеет поворотные за- крылки на лопатках. Колесо собрано из двух полуколес односто- роннего всасывания, раздвинутых распорными втулками для по- лучения доступа к механизму поворота и фиксации закрылков ра- бочих лопаток. ВЦД-40 – выполнен по той же аэродинамической схеме, что и предыдущий. Предназначен для проветривания крупных уголь- ных и рудных шахт. Конструктивно от вентилятора ВЦД-32 почти не отличает- ся. Регулирование режимов работы осуществляется системой вен- тильно-машинного каскада в диапазоне 300 ÷ 600 мин –1 , тонкое регулирование – с помощью осевого направляющего аппарата, путем плавного изменения угла установки лопаток управляемым дистанционно приводом или вручную. Вентилятор работает с двумя асинхронными двигателями мощностью по 1600 кВт, соединенными с обоими концами вала с помощью зубчатых муфт. ВЦД-47А « Север» – представляет собой модернизирован- ную разработку вентилятора ВЦД-47, выполненную по аэродина- мической схеме Ц40-24. Собственное название «Север» присвое- но вентилятору в связи с возможностью его использования в экс- тремальных климатических условиях с температурным диапазо- ном – 45 ÷ + 50 ° С. Особенности рабочего колеса, связанные с климатическими условиями мест использования, заключаются в применении спе- циальных, так называемых « трехслойных» лопаток. Кроме того, само колесо состоит из двух полуколес, одностороннего всасыва- ния, каждое из которых имеет свой покрывной и коренной диски и 6 рабочих лопаток. Между полуколесами установлены втулки- проставки. Вентилятор не имеет осевых направляющих аппаратов Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 74 в обычном понимании этого термина, они заменены устройствами сброса мощности, расположенными в вентиляторных каналах на входах во всасывающие коробки. Устройства состоят из пяти го- ризонтальных лопаток, установленных в рамах и имеющих воз- можность поворачиваться вокруг горизонтальной оси на угол 0 ÷ 90 о по отношению к оси потока воздуха. Для тонкой регулировки подачи воздуха лопатки вентиля- тора могут быть установлены на любой угол. Верхняя лопатка может быть фиксирована только в двух положениях – «открыто» и « закрыто». Поворот осуществляется специальным приводом дистанционно. Привод находится вне канала в машинном зале ус- тановки. Грубое регулирование режима работы вентилятора произ- водится плавным изменением скорости вращения рабочего колеса в диапазоне 250 ÷ 490 мин –1 с помощью асинхронного комбини- рованного вентильно-машинного каскада. Непосредственный привод вентилятора осуществляется асинхронным двигателем с фазным ротором, скорость вращения которого 500 мин –1 и мощность 3500 кВт, соединенным с одним из концов вала зубчатой муфтой. С другим концом вала с помо- щью такой же муфты соединена машина постоянного тока мощ- ностью 1600 кВт, которая осуществляет разгон вентилятора до частоты 300 мин –1 . Эта же машина работает на вал в паре с ос- новным двигателем при скорости вращения более 375 мин –1 ВЦД-47У – разработан на основе аэродинамической схемы Ц40-24. По конструктивному исполнению приближается к венти- лятору ВЦД-40. Имеет два направляющих аппарата в виде цилин- дрических корпусов, примыкающих к входному коллектору. В корпусе радиально установлены во втулках поворотные лопатки, их приводное кольцо и канатная система управления. Осевые на- правляющие аппараты предназначены для регулирования режи- мов работы вентилятора и разгрузки при пуске. Рабочие режимы регулируются в диапазоне углов 0 ÷ 70 о , возможные углы поворота лопаток – 0 ÷ 90 о Вентилятор может комплектоваться электроприводом для работы в трех режимах: Глава 2.Характеристики вентиляторов 75 F ВЦД-47У-НС – работа с нерегулируемым приводом – применяется основной синхронный двигатель со скоростью вра- щения 500 мин –1 и разгонный двигатель с фазным ротором. Воз- можно применение в качестве основного двигателя со скоростью вращения 375 мин –1 ; F ВЦД-47У-Р – работа с регулируемым приводом по сис- теме вентильно-машинного каскада со скоростью вращения в диапазоне 250 ÷ 500 мин –1 ; F ВЦД-47У-Н – работа с нерегулируемым приводом в виде двух асинхронных двигателей, соединенных с концами вала, со скоростью вращения 500 мин –1 Вентиляторы местного проветривания Главные вентиляторы, как правило, обеспечивают все по- требности шахты в свежем воздухе, но они гарантируют переме- щение воздушного потока только по сквозным выработкам, вхо- дящим в вентиляционную сеть шахты. В то же время в любой шахте имеется большое количество потребителей, находящихся в тупиковых пространствах. К таким потребителям относятся в пер- вую очередь призабойные пространства выработок, находящихся в стадии проведения, различные технологические камеры, в неко- торых случаях выработанные пространства и другие. Воздух к этим потребителям может подводиться с помощью специальных вентиляторов, называемых вентиляторами местного проветрива- ния (ВМП). Вентилятор местного проветривания должен отличаться от вентиляторов, рассмотренных выше. Отличия диктуются усло- виями их установки, работы и требованиями, предъявляемыми к ним Правилами безопасности (ПБ). Величина рабочих параметров и особенности конструкции вентиляторов местного проветрива- ния предопределяются упомянутыми отличиями. Вентиляторы местного проветривания должны быть ком- пактными, поскольку они размещаются в выработках, площадь сечения которых может быть весьма ограниченной. Специальные Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 76 камеры для их размещения делаются только для крупных венти- ляторов, имеющих производительность 10 м 3 /с и более. ВМП работают всегда с трубопроводом, по которому они подают ( или отсасывают) воздух к потребителю. Трубопроводы могут иметь различные диаметр и конструкцию. Возможность надежного соединения с трубопроводом – еще одна особенность этих вентиляторов. В угольных шахтах проветриваемые с помощью ВМП вы- работки и выработки, в которых последние установлены, могут иметь выделения метана. Это обстоятельство предопределяет еще одну особенность вентиляторов местного проветривания: они должны иметь взрывобезопасное исполнение. Количество воздуха, который необходимо подавать в при- забойное пространство проводимой выработки, в течение всего периода проходки чаще всего остается постоянным. Однако в свя- зи с изменением длины выработки увеличивается длина трубо- провода и, соответственно, его сопротивление, определяемое по выражению 5 5 , 6 d l R тр α = , (4.1) где α – коэффициент аэродинамического сопротивления приме- няемых труб, Н с 2 /м 4 ; тр l – длина трубопровода, м; d – диаметр труб, м. С увеличением длины выработки характеристика трубопро- вода становится круче, режим работы вентилятора сдвигается влево, с уменьшением производительности. С другой стороны, увеличение длины трубопровода ведет к увеличению утечек в нем. Все это приводит к необходимости увеличения производи- тельности вентилятора по мере увеличения длины проводимой выработки. Это значит, вентилятор местного проветривания дол- жен быть регулируемым. Все эти обстоятельства привели к необходимости создания специальных конструкции вентиляторов местного проветривания, Глава 2.Характеристики вентиляторов 77 различающихся по типу ( осевые и центробежные) и приводу ( с электроприводом и с пневмоприводом). На шахтах еще применяются ВМП старых выпусков типа «Проходка» и СВМ, возможности которых по производительно- сти и депрессии весьма ограничены. Кроме этого, вентиляторы «Проходка» ( Проходка-400, Проходка-500-2М, Проходка-600) и СВМ (СВМ-4М, СВМ-5М, СВМ-6М) не регулируются по режиму работы. Изменения в подаче воздуха и депрессии можно произво- дить только путем использования последовательной или парал- лельной совместной работы этих вентиляторов. В настоящее время в горной отрасли широко распростране- ны ВМП, отвечающие всем требованиям к вентиляторам этой группы, они представлены моделями осевого и центробежного типов. Выпускаемые и применяющиеся вентиляторы местного проветривания шифруются при помощи буквенных и числовых обозначений: В – вентилятор, М – местного проветривания, П – с пневмоприводом, Ц – центробежный, О – с односторонним вса- сом; цифра после дефиса – диаметр рабочего колеса в дециметрах; буква «М» после значения диаметра – модернизирован. Осевые вентиляторы серии ВМ. Вентиляторы этой серии разработаны на основе аэродинамической схемы осевого вентиля- тора с меридиональным ускорением потока. В этой схеме сечение входного коллектора на пути от входа до рабочего колеса плавно уменьшается за счет увеличения сече- ния обтекателя, что позволяет в 1,5 ÷ 2,0 раза повысить осевую скорость потока на выходе и, следовательно, преобразовать ос- новную часть энергии в скоростной напор. Это сокращает потери потока в кольцевом канале вентилятора и увеличивает его коэф- фициент полезного действия. Серия ВМ представлена вентиляторами ВМ-3М, ВМ-4М, ВМ-5М, ВМ-6М, ВМ-8М, ВМ-12М, ВМЭ-12А и ВМ-12А. Конструкция вентиляторов серии в общих чертах представ- лена на примере модели ВМ-5М (рис.4.4). Основные узлы и дета- ли, включая электродвигатель 4, находятся в цилиндрическом Ивановский И.Г. Шахтные вентиляторы 78 корпусе 1. Электродвигатель закреплен во втулке, связанной с корпусом через лопатки спрямляющего аппарата 3. Рабочее коле- со 2 насажено непосредственно на вал электродвигателя. Венец рабочего колеса имеет форму усеченного конуса, направленного меньшим сечением в сторону коллектора. Это увязано с основным принципом аэродинамической схемы с меридиональным ускоре- нием потока. Образованию такого типа потока способствует и форма входного обтекателя (кока). Рис. 4.4. Вентилятор ВМ-5М: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – спрямляющий аппарат; 4 – электродвигатель; 5 – салазки Лопатки рабочего колеса изготавливаются из капрона, в их профильной части имеется стальная арматура, снабженная хво- стовиком, с помощью которого осуществляется крепление лопа- ток к венцу рабочего колеса. Во входной части коллектора вентилятор имеет противо- срывное устройство, обеспечивающее плавный вход потока. В пе- редней части корпуса, между коком и рабочим колесом, установ- лен осевой направляющий аппарат, состоящий из девяти про- фильных резиновых лопаток, которые имеют стальную армировку носика и хвостовика. К арматуре хвостовика крепится водило, Глава 2.Характеристики вентиляторов 79 представляющее собой элемент поворотного механизма, с помо- щью которого можно плавно разворачивать лопатки на угол +45 ÷ –50 о . На торце кока нанесены стрелки, показывающие направле- ние поворота с целью увеличения производительности (« Боль- ше») или уменьшения («Меньше»). Вентиляторы серии имеют такую конструкцию корпуса, ко- торая позволяет их объединение в секции для последовательной совместной работы. Вентиляторы серии комплектуются специализированными электродвигателями ВАОМ. Мощность и скорость вращения оп- ределяется типоразмером модели. В конструкцию введены уст- ройство для кабельного ввода, съемные салазки и рым-скоба для подвески вентилятора в случае необходимости. Некоторые особенности моделей: |