Соловьев В.С., Смородин А.С. Стационарные машины и установки

Подождите немного. Документ загружается.

2 ляды переводятся в положения, показанные пунктирными линиями.

Ляда 3 занимает всегда верхнее положение и опускается лишь при

остановке обоих вентиляторов или при противопожарных

мероприятиях, перекрывая общий канал от поступления воздуха из

шахты или в шахту за счет естественной тяги.

Рис.33. Технологическая схема вентиляторных установок с центробежными

вентиляторами типа ВЦ (а) и осевыми вентиляторами типа ВОД (б)

4.8. Проектирование вентиляторных установок

При проектировании вентиляторных установок должно быть

задано следующее: 1) Q

%=%Q

K – количество подаваемого воздуха,

которое рассчитывается по пяти факторам (количество людей,

метана, углекислого газа, пыли, вредных газов от взрывных работ) с

учетом коэффициента запаса; 2) график изменения депрессии

шахты; 3) система проветривания; 4) планы поверхности и горных

работ с указанием схемы вентиляции; 5) стоимость электроэнергии.

Рабочая производительность вентилятора

Q7=7Q

п,

(71)

где K

7=71,2 – коэффициент, учитывающий подсосы воздуха через

ляды и надшахтное здание.

Расчетное давление вентилятора при работе на всасывание

находится из выражения

ст

7=7P

7+7Р

7+7

, (72)

где P

– депрессия шахты (берется в наиболее трудный период

проветривания при минимальном эквивалентном отверстии рудника

из графика на рис.34); Р

– потеря давления в вентиляционном

канале,

Р



, (73)

 – коэффициент гидравлических сопротивлений; U

, F

, L

–

периметр, площадь сечения и длина вентиляционного канала; C

–

скорость движения воздуха ;  – плотность воздуха.

Выбор вентилятора проводят по сводному графику рабочих

областей (рис.35). На него наносят график зависимости подачи

вентилятора Q от депрессии Р

, определенный на период, равный

сроку службы вентилятора. Принимается установка, область

промышленного использования которой покрывает график P7=7f(Q)

полностью. Если последнему условию удовлетворяет несколько

установок, то принимается та, для которой приведенные затраты на

сооружение и эксплуатацию будут меньшими.

Выбор вентилятора завершается определением требуемой

мощности электродвигателя по фактическим данным

производительности, давления и статическому КПД вентилятора:

ст.ф

ст.фф

1000



РQ

(74)

Мощность двигателя по каталогу берут на 5-107% больше

расчетной с учетом возможного понижения напряжения в шахтной

электросети.

Действительные значения Q

, Р

ст.ф

, 

ст.ф

находят графически

из сопоставления индивидуальной аэродинамической

характеристики вентилятора с действительной характеристикой

вентиляционной сети при минимальном эквивалентном отверстии

min

. Из зависимости P

ш.max

%=% R

max

находим R

max

. При А

min

Рис.34. График депресии и изменения эквивалентного отверстия шахты

по периодам ее эксплуатации

справедлива зависимость P

%=% R

max

Q. Подставляя в эту

зависимость разные значения подачи, получаем соответствующие им

депрессии и строим характеристику сети.

Приведенные годовые затраты в рублях определяют по формуле

С7=7С

7+7C

7+7А

7+7С

+7С

, (75)

где С

– среднегодовая стоимость электроэнергии; С

– стоимость

оборудования; Е

– нормативный коэффициент эффективности

капитальных вложений; А

– годовые амортизационные отчисления;

– годовые затраты на ремонт; С

, С

– расходы на обслуживание и

материалы.

Расходы на электроэнергию:

Рис.35. Сводные графики областей

промышленного использования шахтных

вентиляторных установок главного

проветривания:

а – осевых: 1 – ВОД-16П, 2 – ВОД-21М,

3 – ВОД-30М, 4 – ВОД-40М, 5 ВОД-50; б –

центробежных типов ВЦ и ВЦД, регулируемых

поворотом лопаток направляющего аппарата:

1 – ВЦ-15/1000, 1' – ВЦ-15/500, 2 – ВЦ-25М/600,

3 – ВЦ-31,5М/500, 4 – ВЦД-31,5М/600,

4' – ВЦД-31,5М/500, 5 – ВЦД-47,5У/495,

5' – ВЦД-47,5У/375; в – центробежных типов

ВЦД, регулируемых изменением частоты

вращения с помощью вентильно-машинного

насадка:

1 – ВЦД-31,5М/590-300, 2 – ВЦД-47,5У/495-250,

1000

8760

ном2н

пп

сдв

NaT

PQа





















 

(76)

где а

– тариф за электроэнергию; 

дв

, 

– КПД двигателя и сети;

Т7=7Т

7+7…7+7Т

– полный срок эксплуатации установки; Q

,Р

,

–

производительность, среднее давление, КПД и число лет первого

периода эксплуатации;N

ном

– установленная мощность приводного

двигателя; а

– годовой тариф за единицу установленной мощности.

Иногда при прочих равных показателях достаточно провести

сравнение двух вентиляторов по средневзвешенному во времени

КПД из формулы

п1

пп11

ср

TТ









(77)

Вопросы для самопроверки

1.7Дайте классификацию шахтных вентиляторных

установок [3,4].

2.7Перечислите основные преимущества и недостатки

шахтных осевых и центробежных вентиляторов [1,3].

3.7Чем обусловлена необходимость регулирования

вентиляторов главного проветривания [1,3]?

4.7Что такое эквивалентное отверстие рудника [1,6]?

5.7Как получить действительную характеристику

вентиляционных сетей [4,6]?

6.7Напишите формулы для определения затраченной работы

и полезной работы всасывающего вентилятора [4,6].

7.7Как определить статический КПД рудничного

всасывающего вентилятора [6]?

8.7Назовите функции, выполняемые спиральным корпусом и

диффузором вентилятора [1].

9.7Запишите формулы для определения работы и КПД

нагнетательного вентилятора [6].

10.7Как определить мощность вентилятора [4,6]?

11.7Для чего проводят испытания вентиляторов [3,6]?

12.7Что понимается под вентиляторной установкой [6]?

13.7Перечислите основные элементы главной вентиляторной

установки [1,4].

14.7Перечислите этапы методики выбора вентиляторной

установки главного проветривания [1,6].

15.7Запишите формулу для определения расхода

электроэнергии вентиляторной установки [1,6].

5. ШАХТНЫЕ ВОДООТЛИВНЫЕ УСТАНОВКИ

5.1. Классификация водоотливных установок

Водоотливная установка – это комплекс технических

средств для осушения горных выработок и выдачи воды на

поверхность. В зависимости от назначения водоотливные

установки (ВУ) разделяются на центральные, главные,

участковые, вспомогательные, перекачные, проходческие и

скважинные.

Центральная ВУ служит для откачки воды из нескольких шахт.

Главная ВУ – для выдачи на поверхность притока воды всей шахты.

Участковые ВУ откачивают с участков в главный водосборник или

сразу на поверхность воду из выработок. Вспомогательные ВУ

располагаются на участках, уклонах, зумпфах и служат для перекачки

воды в водосборник главной или центральной ВУ. При волнистой

почве пласта применяются перекачные ВУ для откачки воды из

участков в водосборник главной ВУ.

Проходческие ВУ применяются при проходке уклонов,

наклонных и вертикальных стволов шахт. Установки для понижения

грунтовых вод называются скважинными.

Центральные, главные, вспомогательные и участковые ВУ,

как правило, размещаются в специальных камерах и являются

стационарными.

Водоотливные установки (рис.36) оборудуются в основном

центробежными насосами. Установка состоит из насоса 1 с

двигателем, всасывающего трубопровода 2 с приемной сеткой 3 и

клапаном 4, нагнетательного трубопровода 5 с задвижкой 6 и

обратным клапаном 7, трубки 8 с вентилем 9 для заливки насоса

водой перед пуском. Давления в трубопроводах 2 и 5 измеряются

вакуумметром 10 и манометром 11.

Вертикальное расстояние от уровня воды в колодце до оси

насоса называется геодезической (геометрической) высотой

всасывания Z

вс

, а расстояние от оси насоса до сливного

трубопровода – геодезической (геометрической) высотой нагнетания

Рис.36. Схема водоотливной

установки

. Сумма этих высот есть высота подачи и является полной

геодезической высотой водоподъема.

5.2. Технологические схемы

стационарного водоотлива

На рудниках применяются различные схемы водоотлива в

зависимости от глубины и числа горизонтов, способа и порядка

отработки месторождений.

При разработке одного горизонта целесообразна схема

бесступенчатого водоотлива, когда вода собирается в водосборник

главного водоотлива и насосы откачивают ее на поверхность

(рис.37,7а). Если напора одного насоса недостаточно, то применяют

последовательную работу насосов (рис.37,7б) или используют

ступенчатые схемы (рис.37,7в, г).

При разработке двух и более горизонтов с

самостоятельными притоками возможен бесступенчатый водоотлив

с каждого горизонта (рис.38,7а) или с перекачкой (рис.38,7б, в, г) в

зависимости от водопритока с отдельных горизонтов. Например,

если водоприток верхнего горизонта велик, то рациональна схема,

Рис.37. Схема водоотлива при разработке одного горизонта: а – бесступенчатый

водоотлив; б – последовательное соединение насосов при недостаточном напоре

одного; в и г – ступенчатые схемы с размещением насосов на разных уровнях

1 и 2 – насосы; 3 и 4 – трубопроводы; 5 – водосборник

приведенная нарис.38,7б. Если велик водоприток нижнего горизонта,

то используют схему с перепуском воды с верхнего горизонта на

нижний (рис.38,7в). Напор воды с верхнего горизонта можно

частично использовать (рис.38,7г), если воду подводить

непосредственно по трубам с горизонта к всасывающему тракту

насосов.

5.3. Насосные камеры и водосборники

Насосы, аппаратура управления и автоматизации ВУ

размещаются в специальных горных выработках – насосных камерах

(рис. 39). Насосная камера 1 наклонным ходком 8 соединяется с

околоствольным двором и трубно-кабельным ходком 4 со стволом 5,

а с помощью труб с задвижками – с водосборником 2.

Обычно насосная камера располагается на свежей струе в

околоствольном дворе и примыкает к подземной подстанции.

Устройство насосной камеры должно обеспечивать безопасную

эксплуатацию оборудования, его монтаж и доставку. Для

предотвращения затопления насосной камеры пол ее располагается

на 0,57м выше отметки околоствольного двора.

Рис.38. Схема водоотлива при разработке двух горизонтов: а – бесступенчатый

водоотлив отдельно с каждого горизонта; б, в, г – ступенчатые схемы с перекачкой

или перепуском воды на разные горизонты

1 и 2 – насосы; 3 и 4 – трубопроводы

Насосные камеры могут располагаться выше и ниже уровня

воды в водосборнике, т.е. насосы имеют положительную или

отрицательную высоту всасывания. Во втором случае насосы работают

с подпором, что исключает появление кавитации в насосах и

необходимость их заливки перед пуском. Однако недостатком

погружной камеры является сложность ее герметизации и большие

капитальные затраты.

Водосборники – это выработки для сбора воды и ее

осветления. По правилам технической эксплуатации их вместимость

рассчитывается для главных и участковых установок соответственно

на четырех- и двухчасовой приток воды, а для шахт опасных по

прорыву вод на восьми- и четырехчасовой приток.

Из водосборника вода поступает в водоприемный колодец,

откуда насосами откачивается на поверхность. Загрязнение

водосборника не допускается более чем на 307%. Водосборники

очищаются от ила не реже двух раз в год.

Рис.39. Технологическая схема главного водоотлива (а) и план горных

выработок в околоствольном дворе (б)

1 – насосная камера; 2 – водосборник; 3 – всасывающий колодец; 4 – трубный

ходок; 5 – ствол; 6 – отстойник шахтных вод; 7 – подземная электроподстанция; 8 –

ходок в околоствольный двор; 9 – насосы; 10 – трубопровод