Стацмашины. Машины и оборудование для обеспечения комфортных и безопасных условий труда в шахтах и рудниках
 Скачать 150.47 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (ЮРГТУ (НПИ)) РЕФЕРАТ на тему Машины и оборудование для обеспечения комфортных и безопасных условий труда в шахтах и рудниках (стационарные установки) Выполнил студент Ильяшенко Д.А. Новочеркасск - 2014 СОДЕРЖАНИЕ 1 Назначение шахтных вентиляторов 3 2 Кондиционирование воздуха. Причины повышения температуры в горных выработках 8 3 Шахтные водоотливные установки 11 1Назначение шахтных вентиляторов. Вентиляционные сети шахт представляют собой совокупность большого количества подземных выработок, отличающихся разнообразием параметров, влияющих на аэродинамику этих сетей. Эти параметры постоянно меняются, следовательно, меняется и аэродинамика сетей. Выработки могут иметь различную форму поперечного сечения, величина этого сечения колеблется в пределах от 3,0-4,0 до 30,0-40,0 м2. В больших пределах колеблется и длина выработок, доходя иногда до нескольких тысяч метров. Степень шероховатости стенок выработок, влияющая на величину аэродинамического сопротивления, зависит от типа и размеров крепи выработок и тоже меняется в широких пределах. Потребители воздуха в шахте отличаются большим разнообразием как по количеству необходимого воздуха, так и по времени его подачи. В качестве потребителя может фигурировать отдельная выработка, так и вся шахта или значительная ее часть. Эти обстоятельства привели к необходимости создания группы специализированных шахтных вентиляторов, отвечающих по своим параметрам запросам горной отрасли. Основное отличие шахтных вентиляторов от вентиляторов, применяющихся в других отраслях промышленности - большая производительность при довольно высоких параметрах по давлению. Производительность этих вентиляторов может доходить до 500 - 600 м3/с, величина разности давления, создаваемая шахтными вентиляторами, ограничивается значением 0,5-10,0 кПа. Степень сжатия воздуха вентилятором - 1,1. Это позволяет считать воздух несжимаемым в расчетах, связанных с работой вентилятора. По своему назначению шахтные вентиляторы условно подразделяются на три группы: главные вентиляторы, обслуживающие вентиляционную сеть всей шахты или большей ее части; вспомогательные вентиляторы, обслуживающие значительную часть вентиляционной сети шахты или работающие совместно с главным; вентиляторы местного проветривания (ВМП), обеспечивающие воздухом отдельный забой, выработку или рабочее место. В качестве главных и вспомогательных могут применяться одни и те же вентиляторы значительных размеров. ВМП составляют отдельную группу вентиляторов, отличающихся небольшими размерами, малой мощностью привода и, как правило, небольшой производительностью. Конструкции шахтных вентиляторов главного проветривания Все выпускающиеся для горной отрасли вентиляторы относятся по конструкции к так называемым " лопастным нагнетателям". В вентиляторах этого типа энергия вращающегося ротора преобразовывается в потенциальную и кинетическую, в свою очередь сообщаемые перемещаемому воздуху. Лопастные вентиляторы в соответствии с характером движения воздуха в них и формы ротора (рабочего колеса) подразделяются на осевые и радиальные, последние более известны как центробежные. Осевые вентиляторы. Осевой вентилятор состоит из: . Рабочего колеса (РК), на втулке которого закреплены профильные (в форме крыла самолета) лопатки; . Рабочее колесо вращается в цилиндрическом корпусе или, как его часто называют, кожухе; . За рабочим колесом располагается спрямляющий аппарат (СА) с неподвижными лопатками; . Вращающееся рабочее колесо с помощью лопаток передает энергию привода перемещаемому воздуху. Лопатки рабочих колес изготавливаются из стали или пластмасс (для вентиляторов малых размеров); . Коллектор; . Диффузор.   Рисунок 1 - Схема осевого вентилятора: 1 - рабочее колесо; 2 - лопатки рабочего колеса; 3 - кожух; 4 - спрямляющий аппарат; 5 - коллектор; 6 - диффузор. Принцип работы осевого вентилятора. Вращающееся рабочее колесо с помощью лопаток передает энергию привода перемещаемому воздуху. Лопатки рабочих колес изготавливаются из стали или пластмасс (для вентиляторов малых размеров). Лопатки рабочего колеса могут иметь несимметричный или симметричный профиль. Осевые вентиляторы с лопатками рабочих колес симметричного типа являются реверсивными, поскольку их производительность не меняется при изменении направления вращения рабочего колеса на обратное. Вентиляторы с рабочими лопатками несимметричного типа этим качеством не обладают, их производительность при изменении направления вращения рабочего колеса резко снижается, но эти вентиляторы имеют хорошие аэродинамические характеристики и повышенный коэффициент полезного действия. Спрямляющий аппарат обеспечивает плавный переход воздуха от лопаток рабочего колеса к выходу в диффузор или сеть и частично преобразует динамическое давление в движущемся потоке воздуха в статическое давление. В конструкцию шахтных вентиляторов вводятся два обтекателя, назначение которых заключается в снижении аэродинамических потерь, связанных с резким изменением скоростей движения воздуха. Передний обтекатель устанавливается во входном коллекторе, перед рабочим колесом или направляющим аппаратом, задний - после спрямляющего аппарата, перед диффузором или входом в вентиляционную сеть. В осевых вентиляторах направление движения воздушного потока совпадает с осью вращения рабочего колеса. Воздух засасывается в коллектор 5, проходит между лопатками вращающегося рабочего колеса, затем поступает в спрямляющий аппарат, оттуда в диффузор 6 и выбрасывается в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание). Осевые вентиляторы могут быть одноступенчатыми (с одним рабочим колесом) и двухступенчатыми. В последнем случае в кожухе вентилятора находятся две ступени, работающие последовательно и имеющие каждая свое рабочее колесо. Между рабочими колесами находится промежуточный направляющий аппарат (НА). Конструктивно направляющий аппарат состоит из неподвижных профильных лопаток или профильных лопаток с регулируемым углом установки. Назначение направляющего аппарата - подача воздуха к рабочему колесу, установленному за ним в определенном, более эффективном направлении, и преобразование значительной части кинетической энергии потока (динамического давления) в потенциальную (статическое давление). Спрямляющий аппарат устанавливается за вторым рабочим колесом по ходу струи. Обе ступени могут находиться на одном валу или на отдельных валах (вентилятор ВОД-16). Наличие двух ступеней позволяет вентилятору развивать более высокое давление. Центробежные вентиляторы. Основу вентилятора составляет рабочее колесо 1, между передним и задним дисками которого закреплены профильные крыловидные лопатки таким образом, что их входная кромка располагается на окружности меньшего радиуса, чем выходная хвостовая часть. Рабочее колесо может быть с лопатками, загнутыми вперед по ходу колеса, радиальными и загнутыми назад, назначение рабочего колеса - передавать энергию привода вентилятора перемещаемому воздуху. Рабочее колесо вращается в спиральном кожухе 2, выполненном из листовой стали. Улиткообразный кожух предназначен для подачи воздуха в определенном направлении и частичного преобразования динамического давления в потоке воздуха в статическое давление. Воздух засасывается в вентилятор через входной коллектор 3, в котором установлены не вращающиеся, а только поворачивающиеся каждая относительно своей оси лопатки 4 направляющего аппарата. Направляющий аппарат предназначен для подачи воздуха к рабочему колесу с определенной скоростью и под определенным углом, это позволяет регулировать рабочие режимы вентилятора.  Рисунок 2 - Схема центробежного вентилятора: 1- рабочее колесо; 2 -спиральный кожух; 3 - входной коллектор; 4 - лопатки направляющего аппарата; 5 -диффузор. Принцип работы центробежного вентилятора. В рабочее колесо воздух входит параллельно оси вала вентилятора, затем под действием тяги, развиваемой лопатками, и центробежной силы поворачивает на 90°, проходит между лопатками, выбрасывается в периферийную часть кожуха и выходит через диффузор 5 в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание). Диффузор является дополнительным преобразователем динамического давления в потоке на выходе из кожуха в давление статическое. Центробежные вентиляторы могут выполняться с односторонним или двусторонним всасом. В последнем случае на валу вентилятора устанавливается спаренное рабочее колесо, соединенное втулками большего диаметра. Воздух поступает на рабочее колесо с двух сторон, из двух направляющих аппаратов. Двустороннее всасывание позволяет разгрузить подшипники вала от осевого давления и уменьшить сопротивление движущемуся воздуху во всасывающей части. Последнее обстоятельство позволяет увеличить производительность центробежного вентилятора. Сравнение осевого и центробежного вентиляторов. Достоинства осевых вентиляторов: относительная простота конструкции; простота монтажа, меньшая площадь под установку; простота реверса воздушной струи (большинство современных осевых вентиляторов вообще не нуждаются в устройстве реверсивных каналов); относительно высокая производительность; более высокий коэффициент полезного действия; удобство применения вентиляторов этого типа в качестве передвижных ВМП. Достоинства центробежных вентиляторов: высокая механическая надежность и больший срок службы, связанные с применением более низких скоростей вращения рабочего колеса; шахтный вентилятор цетробежный solidworks высокая устойчивость и надежность рабочих режимов, связанные с видом характеристик этих вентиляторов; меньшая шумность при работе; относительно высокая депрессия; большая глубина регулирования; меньшая чувствительность к загрязненному воздуху. Шахтный вентилятор — (от лат. ventilo — вею, дую, англ. mine fan) стационарное шахтное оборудование, используемое для обеспечения воздухообмена в подземных горных выработках. К шахтным вентиляторам относятся также вентиляторы для проветривания тоннелей и станций метрополитенов.  Вентилятор шахтный местного проветривания Вентиляторы предназначены для проветривания горных выработок в угольных и рудных шахтах. Взрывозащищенное исполнение электрооборудования, конструктивные решения лопаток рабочего колеса из полимеров позволяют применять вентиляторы в условиях шахт, опасных по газу и пыли.
*- вентиляторы укомплектованы глушителем шума 2 Кондиционирование воздуха. Причины повышения температуры в горных выработках В шахтах на глубине 600-700 м необходимые атмосферные условия достигаются благодаря вентиляции. При возрастании глубин разработок возникает необходимость в интенсификации вентиляции, снижении влажности воздуха, применении таких систем разработок месторождений и вентиляции выработок, которые способствуют снижению температуры воздуха в местах работы людей. Однако при определённых глубинах эти меры оказываются уже недостаточными, и возникает необходимость в кондиционировании воздуха, т. е. искусственном регулировании атмосферных условий в горных выработках с помощью холодильных установках. Основными причинами повышения температуры в горных выработках являются: 1. Сжатие воздуха в стволе под действием силы тяжести. 2. Возрастание температуры горных пород по мере увеличения глубины разработок. 3. Окислительные процессы пород и крепёжного материала. 4. Соприкосновение воздуха с разрыхленным углём в очистных забоях. 5. Тепловыделение от людей, выполняющих работу. 6. Тепловыделение от работающих машин, трансформаторов и др. электрических аппаратов. Назначение и общее устройство калориферных установок Калориферные установки предназначены для регулирования температуры воздуха, поступающего зимой в ствол шахты. Надобность в этих установках определяется необходимостью предохранить людей от простудных заболеваний при подъеме и спуске их по стволу и предотвратить обмерзание оборудования и крепления ствола. Регулирование в стволе температуры воздуха достигается его подогревом в калориферах, для чего используется водяной пар. Нагрев воздуха производят до 60 - 70 °С, чтобы смесь его с холодным воздухом, поступившим из атмосферы, имела температуру +2 °С. Калориферная установка соединяется со стволом шахты каналом с уклоном 5 - 10°. Калориферные установки бывают вентиляторные и безвентиляторные. Современные комбинированные системы кондиционирования воздуха включают в себя холодильные установки на дневной поверхности и под землёй и воздухоохладители, размещённые в нескольких пунктах по ходу движения вентиляционной струи (многоступенчатые системы). Системы кондиционирования воздуха с холодильной установкой на дневной поверхности или на рабочем горизонте, но с отводом тепла на поверхность выполняются двухконтурными. В первый контур (высокого давления) включается оборудование, расположенное на поверхности, и подземное устройство для снижения гидростатического давления (теплообменник высокого давления, гидротурбина). Они связаны между собой трубопроводами (рассчитаны на высокое давление), по которым циркулирует первичный хладоноситель или конденсаторная вода. Второй контур (низкого давления) предназначен для подачи вторичного хладоносителя от теплообменника (турбины) или от подземной холодильной установки к воздухоохладителю, а также (при подземной холодильной установке) для подачи конденсаторной воды второго контура от теплообменника (турбины) к конденсаторам холодильной установки. Отвод теплоты конденсации в подземных условиях осуществляется с помощью подземных градирен, размещаемых на исходящей вентиляционной струе. Иногда в шахтах применяют воздушные конденсаторы, расположенные на исходящей струе и охлаждаемые воздухом. Выбор схемы и оборудования общешахтного кондиционирования воздуха производится путём технико-экономического сопоставления различных вариантов. Основные характеристики стационарной системы кондиционирования воздуха — номинальная холодопроизводительность и эффективность (отношение теплоты, отнятой в единицу времени у воздуха во всех воздухоохладителях данной системы, к её холодопроизводительности при данных условиях). Повышение последнего параметра достигается теплоизоляцией трубопроводов, их уплотнением, снижением гидравлического сопротивления и др. На современных шахтах CCCP эксплуатируется около 30 стационарных систем кондиционирования воздуха с суммарной номинальной холодопроизводительностью около 150 МВт. За рубежом наиболее крупные стационарные системы кондиционирования воздуха действуют в шахтах ГДР, ЧССР, ЮАР, Индии, ФРГ и других стран. Местное кондиционирование воздуха в шахтах производится в тупиковых подготовительных выработках и других проходческих забоях, камерах и т.п. Осуществляется с помощью автономных воздухоохладительных агрегатов на основе парокомпрессионных холодильных установок или воздушных трубодентандеров. Установки первого типа выпускаются в CCCP в виде передвижных шахтных конденсаторов. Охлаждённый в таких агрегатах воздух подаётся в забои по трубам с помощью вентиляторов местного проветривания. Теплота конденсации автономных кондиционеров отводится за пределы выработки с помощью шахтной или технической воды. Перспективы развития систем кондиционирования воздуха связаны с постепенным переходом в очистных забоях на многоступенчатые схемы с подачей хладоносителя на большие расстояния, бурением скважин для подачи хладоносителя с поверхности, применением единых систем охлаждения воздуха в выработках сквозного проветривания и тупиковых выработках, конденсаторов с воздушным и воздушно-водоиспарительным охлаждением для отвода тепла на поверхность или в исходящую вентиляционную струю, использованием охлаждённой технической и питьевой воды. В карьерах кондиционирование воздуха сводится к поддержанию соответствующих параметров воздуха в кабинах горных машин. Осуществляется системами, включающими технические средства для очистки воздуха от пыли и вредных газов, охлаждения его при высоких наружных температурах и подогрева при низких, увлажнения и осушения, перемещения, смешивания и распределения воздуха, а также для регулирования его параметров и их контроля. Системы кондиционирования воздуха — прямоточные и с частичной рециркуляцией. Прямоточные системы осуществляют обработку и перемещение наружного воздуха, частичной рециркуляции — смеси наружного и части извлекаемого из кабины воздуха. В системах кондиционирования воздуха очистка воздуха от пыли производится с помощью циклонов, тканевых, пенополиуретановых и бумажных фильтров, охлаждение — с помощью хладоновых парокомпрессорных установок или воздушных холодильных машин (с трубодентандером и вихревой трубкой), термоэлектрических батарей и испарительных холодильных установок. Для подогрева воздуха используют электрические (электрокалориферы) и автономные отопители, теплоту систем охлаждения или отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и термоэлектрические подогреватели. Кондиционирование воздуха в надшахтных зданиях и помещениях обогатительных фабрик и др. выполняется с помощью обычных систем общепромышленного назначения.  Калориферная установка 3 Шахтные водоотливные установки Водоотливная установка — это комплекс технических средств для удаления воды из горных выработок и выдачи ее на поверхность. Для откачки подземных вод применяют водоотливные установки, которые в зависимости от назначения подразделяют на центральные, главные, участковые, вспомогательные, перекачные, проходческие и скважинные. Водоотливные установки оборудуются в основном центробежными насосами. Установка состоит из насоса 1 с двигателем, всасывающего трубопровода 9 с приемной сеткой 11 и клапаном 10, нагнетательного трубопровода 5 с задвижкой 3 и обратным клапаном 4, трубки 6 с вентилем 7 для заливки водой насоса перед его пуском. Давление во всасывающем 9 и нагнетательном 5 трубопроводах измеряется вакуумметром 8 и манометром 2.  Вертикальное расстояние от уровня воды в заборном резервуаре (колодце) до оси насоса называется геодезической (геометрической) высотой всасывания hвс , а вертикальное расстояние от оси насоса до сливного отверстия трубопровода — геодезической (геометрической) высотой нагнетания hн . Сумма геодезических высот всасывания и нагнетания есть геодезическая (геометрическая) высота подачи Hг, которая по существу является полной геодезической высотой водоподъема. В главных насосных установках шахт и рудников широкое распространение получили горизонтальные центробежные секционные насосы типа ЦНС (центробежный насос секционный), имеющие вертикальный разъем корпуса. Каждая секция имеет корпус 4 с направляющим аппаратом 5 и рабочее колесо 6 одностороннего всасывания. Рабочие колеса устанавливаются на одном валу i, а корпуса секций вместе с крышками всасывания 8 и нагнетания 3 соединены стяжными шпильками 7 и образуют единый герметичный корпус насоса. Места выхода вала 1 из корпуса насоса герметизируются сальниковыми уплотнениями 2.  При работе насоса жидкость последовательно проходит через все рабочие колеса, получая в каждой секции приращение напора. Жидкость из одной секции (ступени) в другую перетекает по каналам неподвижных лопаточных направляющих аппаратов. В обозначениях типоразмеров насосов ЦНС цифры после букв: первая — подача (м3/ч) при максимальном значении к.п.д.; через дефис — напоры (м) — наименьший и наибольший. Если насос предназначен для откачки кислотньгх вод, то добавляется буква К, для грязевых насосов — буква Г. Список литературы 1Абрамов А.П. Стационарные машины. ГУ КузГТУ. Кемерово, 2012 - 180 с. 2Абрамов А.П., Бизенков В.Н., Стационарные машины. КузГТУ. Кемерово, 2003- 143 с. 3 Ресурсы интернет |