Методические указания по проведению экспертных обследований вентиляторных. Аппаратура автоматизированного управления вентиляторами главного проветривания

Cтраница 1

Вентиляторы главного проветривания работают в сети с переменным сопротивлением, поэтому они имеют следующие устройства для экономичного регулирования: осевой направляющий аппарат, регулируемый привод, поворотные закрылки лопаток рабочего колеса и др. На входе в вентилятор устанавливают двойной поворот, входную коробку и тройник, на выходе из вентилятора - диффузор, поворотное колено, выходную коробку. Таким образом, вентилятор фактически является частью вентиляторной установки. Поэтому в каталогах, как правило, приведены аэродинамические характеристики вентиляторных установок, полученные в натурных условиях или при испытаниях полупромышленных моделей вентиляторов с присоединенными элементами.  

ЗАО Битран произошла поломка вентилятора главного проветривания.  

В связи с укрупнением шахт растет мощность вентиляторов главного проветривания.  

Все наклонные конвейерные стволы должны проветриваться при помощи вентиляторов главного проветривания, устанавливаемых у устья ствола или на концентрационном горизонте. Во всех случаях необходимо обеспечивать забор вентиляционного воздуха, соответствующего установленным нормативам по содержанию основных составных частей воздуха и вредных примесей.  

Центральные подземные подстанции (ЦПП), людские и грузо-людские шахтные подъемные установки, вентиляторы главного проветривания, сетевые и питательные насосы котельных должны быть обеспечены питанием двумя взаимозаменяемыми кабельными линиями от разных секций одной из поверхностных подстанций, а главные водоотливные установки - от ЦПП.  

Примеры электропотребителей I категории: котлы-утилизаторы, насосы водоснабжения и канализации, газоочистки, приводы вращающихся печей, печи с кипящим слоем, газораспределительные пункты, станы непрерывной прокатки, водоотлив, подъемные машины, вентиляторы главного проветривания, вентиляторы высокого давления и обжиговые, аварийное освещение.  

Для поддержания заданного режима проветривания при периодическом изменении эквивалентного отверстия шахты, изменения интенсивности проветривания при буровзрывных работах, осуществления эффективного проветривания шахтных выработок, регулирования общешахтной системы проветривания становится актуальным создание системы регулирования режима работы вентиляторной установки. Возможно регулирование производительности вентиляторов главного проветривания шахт дросселированием, изменением угла поворота лопаток направляющего аппарата и изменением скорости вращения ротора вентилятора.  

На з-дах угольного машиностроения для горнорудной пром-сти изготовляются роторные экскаваторы с отвалообразо-вателями производительностью до 1000 м3 в час, вентиляторы главного проветривания и другое оборудование; на з-дах металлургич. Преимущественное развитие получает произ-во машин для открытой добычи угля и руд.  

Сюда могут быть отнесены шахтныевентиляторы местного проветривания, устанавливаемые в сетях воздухопроводов, прокладываемых для проветривания забоев в шахтах и горных выработках. Особенностью этих вентиляторов является обязательное взрывобезопасное исполнение агрегата двигатель-вентилятор, так как в воздухе шахт часто присутствует взрывоопасный газ метан. Иногда в качестве вентиляторов главного проветривания шахт также применяются осевые машины большого диаметра и производительности. Обычно агрегат состоит из двух последовательно усталовленных колес с промежуточным спрямляющим аппаратом, исключающим вращение (крутку) потока за первым колесом, и направляющим аппаратом на выходе воздуха из колеса второй ступени.  

Второе десятилетие кафедрой ведутся работы, связанные с определением газоносности угольных пластов, с прогнозом метанообильности горных выработок, разработкой методов и средств борьбы с метаном на шахтах Львовско-Волынского каменноугольного бассейна. Исследованиями определены фактические параметры аэрогазодинамики очистных, подготовительных забоев и шахт в целом. Разработанные кафедрой рекомендации легли в основу реконструкции шахтных вентиляционных сетей и выбора вентиляторов главного проветривания, благодаря чему проектные мощности шахт были освоены в срок.  

Шахтные осевые вентиляторы используют в системах вентиляции подземных выработок. Вентиляторы местного проветривания предназначены для установки под землей в шахтах и рудниках и служат для проветривания тупиковых выработок, а также шахтных стволов и околоствольных выработок при их проходке. К местным вентиляторам предъявляют требования взрыво-безопасности, компактности, минимальной массы, устойчивости работы в широком диапазоне расходов воздуха, простоты обслуживания и транспортабельности. Вентиляторы главного проветривания предназначены для обеспечения свежим воздухом шахт горно-добывающей промышленности. Их располагают на поверхности и они перемещают все количество воздуха, проходящего по вентиляционной сети шахты. Шахтные вентиляторные установки работают в основном на всасывание.  

Нефтяная шахта № 3 сдана в эксплуатацию в 1944 году. Проветривание шахты осуществляется вентилятором главного проветривания ВУПД-2 и 4 (рабочим и резервным) 1957 года выпуска. Управление вентиляторной установкой осуществляется с пульта диспетчера шахты. Отработанная струя воздуха по горным выработкам шахты поступает на вентиляционный ствол глубиной 143 м, сечением 15 9 м2 и вентилятором главного проветривания выбрасывается на поверхность.  

Страницы:      1

Шахтные вентиляторы главного проветривания

В связи с необходимостью наличия в шахтных условиях надежного, необходимой мощности и управляемого источника сил движения воздуха, в качестве основного источника этих сил используется вентилятор. Вентилятором называется механическая установка, создающая разность давлений на входе в вентиляционную сеть и выходе из нее.

Вентиляторы широко применяются во всех отраслях промышленности. На их привод расходуется огромное количество электроэнергии, вырабатываемой в стране. В частности, в горной отрасли на привод вентиляторов, обслуживающих шахту, уходит от 8 до 10% электроэнергии расходуемой всей шахтой. В связи с этим, создание высокоэкономичных вентиляторов и правильное их использование имеет большое экономическое значение.

Назначение 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 м 2 . 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 м 3 /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.

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 (рис.1.1) 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.

Рис.1.1. 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 (рис.1.2) 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.

Рис.1.2. 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.

Выпускаемые для горной отрасли вентиляторы могут одинаково эффективно работать как на всасывание, так и на нагнетание.

Нужно отметить то, что центробежные вентиляторы существенно превосходят осевые по аэродинамическим параметрам, развивают существенно большее давление (в 2 / 3 раза больше, по сравнению с осевыми вентиляторами) при том же диаметре рабочего колеса, имеют более высокий КПД, меньший шум. Основные элементы шахтных вентиляционных установок

Подводящий канал соединяет вентиляционную установку со стволом шахты. Площадь поперечного сечения канала должна обеспечить скорость движения воздуха не более 15 м/с. Канал состоит из прямого участка и ответвлений к рабочему и резервному вентиляторам. Все сопряжения должны быть плавными, углы поворота струи минимальны, стенки гладкими.

Сечение подводящих каналов прямоугольное. Восьмигранным делается наклонный участок канала перед осевыми вентиляторами, обеспечивающий плавный переход к круглому входному отверстию вентилятора. Для стока конденсирующейся воды канал выполняется с уклоном к стволу.

В подводящем канале предусматривается люк или тамбур для доступа в канал и люк или проем для монтажа и обслуживания трансмиссионного вала, зубчатой муфты и переднего подшипника вентилятора. Перед крупными осевыми вентиляторами устанавливается трап удобообтекаемой формы для удобства доступа к вентилятору через люк канала. На шахтах с большим содержанием пыли в исходящей струе воздуха подводящий канал оборудуется устройствами для очистки скопляющейся в нем пыли. В подводящем канале устраивается замерная станция для измерения производительности вентилятора и депрессии. Замерная станция (рис. 1.3) вентиляторной установки из двух вентиляторов должна состоять из трех трубок статического давления, расходомера и депрессиометра.

Рис. 1.3. Замерная станция.

Обводной канал предназначен для реверсирования воздушной струи, он соединяет выходную часть диффузора с подводящим каналом. Установка может иметь один или два обводных канала. Сечение обводного канала прямоугольное. Реверсивные вентиляторы типа ВОКР не имеют обводных каналов. Стены и днища подводящих и обводных каналов выкладываются из бутобетона, перекрытия каналов из монолитного железобетона. Стены каналов изнутри штукатурятся сложным раствором с цементной затиркой. Поверхностистен должны быть гладкими. Применяются также конструкции каналов из сборного железобетона, в которых стены и днища сооружаются из сборных железобетонных плит, а перекрытия из монолитного железобетона.

Реверсирование осевого вентилятора.

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.1.4). Между рабочими колесами первой и второй ступеней и за колесом второй ступени располагаются 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 осуществлении реверса потока лопатки разворачиваются почти на 180°, носик профиля лопатки при этом должен быть обращен к рабочему колесу второй ступени, а угол между хордой профиля и осью вентилятора должен составлять 78° (у вентилятора ВОД-40 - 105°).

Одновременный поворот лопаток направляющего аппарата, как при грубой регулировке рабочих режимов, так и при реверсировании, осуществляется с помощью приводного механизма специальным сервомотором. Контроль разворота лопаток ведется по специальным меткам на приводных барабанах поворотного механизма.

Схема автоматики поворотного механизма вентилятора для контроля углов установки лопаток промежуточного направляющего аппарата оснащена концевыми выключателями, фиксирующими необходимые углы для прямой и реверсивной работы. Промежуточные положения между углами 35 и 75° при тонкой регулировке схемой автоматики не предусмотрены и устанавливаются визуально.

Рис. 1.4. 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 районе зубчатой муфты.

Все вентиляторы ВОД комплектуются устройством для замера производительности в виде воздухо-замерной трубки, установленной на кожухе перед рабочим колесом первой ступени.

Вентиляторы серии могут работать эффективно как на нагнетание, так и на всасывание.

Реверсирование центробежного вентилятора.

Центробежный вентилятор - вентилятор одностороннего вращения; он не может изменить направление движения струи за счет изменения направления движения ротора, поэтому для реверсирования предусматривают обводные каналы, шиберы и ляды с лебедками их переключения. В целях снижения потерь ляды выполнены самоуплотняющимися.

При нормальной работе вентилятора воздух из шахты, как показано сплошными стрелками (Рис. 1.5), поступает по вентиляционному каналу 1 к вентилятору 2 и выбрасывается им в атмосферу. Ляды (перекрывающая 3, атмосферная, переключающая 5 и диффузора 6) установлены в положениях, показанные сплошными линиями. При реверсировании все ляды, за исключением ляды 5, устанавливают в положение, показанное штриховыми линиями.

Воздух из атмосферы, как показано штриховыми стрелками, поступает через диффузор вентилятора 2, обводной канал 7 и канал 1 в шахту.

При этом подается 90 - 95% воздуха от расхода его при нормальной работе. Так как главная вентиляционная установка состоит из двух вентиляторов, то ляда 5 отключает вентилятор (ее положение при этом показано штрихами), когда в работе будет второй вентилятор.

Реверсирование воздушной струи согласно ПБ должно быть произведено не более чем за 10 минут, при этом подача воздуха в шахту должна составлять не менее 60% его подачи при нормальном направлении вентиляционной струи.

Рис. 1.5.Реверсирование центробежного вентилятора.

Аэродинамические характеристики вентиляторов.

Характеристикой вентилятора принято называть графическую интерпретацию связи между его производительностью и другими основными параметрами - депрессией, потребляемой мощностью и коэффициентом полезного действия.

Графики характеристик выполняются в соответствующих осях - H-Q, N-Q и h-Q.

Названные выше характеристики удобно свести в один график, представляющий собой единую полную аэродинамическую характеристику вентилятора для какого-то постоянного числа оборотов рабочего колеса. Этот график называют полной характеристикой вентилятора. Вид такой характеристики представлен на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Основные аэродинамические характеристики вентилятора: 1- H-Q; 2 - N-Q; 3 - h-Q.

Определяющими параметрами при выборе вентилятора для работы в системе вентиляции шахты являются его производительность и депрессия, это параметры, которые должны обеспечивать потребности шахты в воздухе с учетом аэродинамического сопротивления сети. Приведенное обстоятельство предопределяет необходимость выбора вентилятора по его напорной характеристике (H-Q). Другие зависимости (N-Q и h-Q) только отражают затраты энергии на проветривание сети.

Напорная характеристика вентилятора.

Напорная характеристика вентилятора форма кривой напорной характеристики зависит от типа вентилятора, его аэродинамической схемы, скорости вращения и формы рабочего колеса, угла установки и формы лопаток рабочего колеса.

Существует три основных типа напорных характеристик вентиляторов:

характеристики вентиляторов, у которых депрессия неуклонно снижается с ростом производительности (рис. 1.7, а).

Такие характеристики называются монотонными, они присущи осевым вентиляторам с малыми углами установки лопаток рабочих колес и некоторым центробежным;

характеристики вентиляторов, у которых кривая имеет ярко выраженный максимум (рис. 1.7, б). Это так называемые "горбатые" характеристики, такими характеристиками обладает большинство центробежных вентиляторов;

характеристики вентиляторов, у которых кривая имеет максимум (иногда два) и минимум (рис. 1.7, в). Эти характеристики называются многогорбыми, или седловидными, такие характеристики принадлежат большинству современных быстроходных осевых вентиляторов, с большими углами установки лопаток рабочего колеса.

Рис 1.7. Формы напорных характеристик: а - монотонная; б - горбатая; в - многогорбая.

Напорная характеристика может встречаться и использоваться в нескольких вариантах: частная характеристика, индивидуальная характеристика, безразмерная характеристика. Чаще других в практике работы с вентиляторами используется индивидуальная.

Индивидуальная характеристика вентилятора.

Напорная характеристика, отражающая соотношение между производительностью и депрессией при постоянной скорости вращения рабочего колеса и постоянном угле поворота лопаток рабочего колеса и направляющего аппарата называется частной характеристикой. При изменении скорости вращения рабочего колеса или угла установки лопаток положение характеристики в системе координат H-Q меняется. Если на систему координат нанести некоторое количество частных характеристик, различающихся углом установки лопаток рабочего колеса или направляющего аппарата, в системе координат появится семейство частных характеристик, построенное по углу установки лопаток.

Аналогично можно получить семейство частных характеристик, построенное по скорости вращения. Характеристики в этих семействах будут подобными.

Почти постоянная величина депрессии в районе горизонтального участка максимума горбатой и многогорбой характеристик и снижение депрессии левее максимумов чреваты возможностью неустойчивой работы вентилятора, при которой могут возникнуть случайные или периодические колебания в подаче воздуха в вентиляционную сеть, колебания мощности на валу вентилятора, изменения механической нагрузки на элементы конструкции вентиляторной установки. Эта неустойчивость в работе особенно отчетливо проявляется у осевых вентиляторов, характеристики которых могут иметь не только резкие впадины, но и разрывы левее максимумов. Для центробежных вентиляторов, характеристики которых имеют плавные формы, это явление выражается в менее значительной степени.

Это обстоятельство вызывает необходимость запрещения эксплуатации вентиляторов на участках характеристик, находящихся в районе максимума и левее его. Для обеспечения устойчивой работы вентилятора во время эксплуатации при его выборе должно соблюдаться условие

Hв ≤ 0,9 Hmax (1.1)

т.е. вентилятор может при работе на сеть создавать депрессию, не превышающую 90% от максимально возможной по характеристике.

С другой стороны, вентилятор является машиной, коэффициент полезного действия которой изменяется в широких пределах в зависимости от сочетания производительности и депрессии.

Как правило, коэффициент полезного действия уменьшается при перемещении режима работы сверху вниз по ниспадающей ветви характеристики. В настоящее время при эксплуатации вентилятора считается допустимой его работа в режиме, удовлетворяющем условию

η u ≤ 0,6 (1.2)

Условие (1.1) ограничивает рабочий участок характеристики вентилятора сверху, а условие (1.2) - снизу.

На рис.1.8 а, показано семейство частных характеристик вентилятора ВЦД-47, построенных по скорости вращения, а на рис. 1.8,б - семейство частных характеристик вентилятора ВОД-50, построенных по углу поворота лопаток рабочего колеса.

На обоих рисунках кривая a-b проведена в соответствии с условием (1.1), а кривая c-d - в соответствии с условием (1.2.). Кривая b-c на этих рисунках представляет собой частную характеристику, построенную по максимально возможному углу поворота лопаток рабочего колеса для вентилятора ВОД-50 и по максимально возможной скорости вращения рабочего колеса для вентилятора ВЦД-47. Кривая a-d на рисунках представляет собой частную характеристику для минимально возможного угла поворота лопаток (ВОД-50) и минимально возможной скорости вращения рабочего колеса (ВЦД-47).

При наличии возможности плавного изменения угла поворота лопаток у вентилятора ВОД-50 и плавного изменения скорости вращения рабочего колеса у вентилятора ВЦД-47 соответственно, эти вентиляторы могут работать в любом режиме, находящемся внутри фигуры a-b-c-d. При этом, для этих режимов гарантирована надежность и устойчивость - границей a-b, экономическая эффективность - границей a-d и техническое обеспечение - границами b-c и a-d.

Полученное в результате ограничений семейства частных характеристик поле называется областью полезного использования (ОПИ).

В области полезного использования обычно показывают несколько частных характеристик, соответствующих максимальному, минимальному и небольшому числу промежуточных регулировочных параметров. На рис. 1.8, б - для углов поворота лопаток от 15 до 40° через 5°, на рис. 1.8,а - для скорости вращения 250 - 490 мин -1 через 50 мин -1 . Кроме этого, в области полезного использования показаны кривые, соединяющие точки на частных характеристиках с одинаковым коэффициентом полезного действия, на рис. 1.8, б - в интервале 0,60-0,80 через 0,05; на рис.1.8, а - в интервале 0,60-0,85.

Рис. 1.8. Индивидуальные характеристики: а - вентилятора ВЦД-47;б - вентилятора ВОД-50

Полученная путем таких преобразований напорная характеристика называется индивидуальной характеристикой вентилятора.

Численное моделирование аэрогазодинамических процессов.

Твердотельное моделирование.

SolidWorks изначально создавалась как система твердотельного параметрического моделирования. Программа содержит всю необходимую номенклатуру инструментов, причем некоторые возможности крайне эффективны для разработки объектов, ориентированных на последующее использование программ расчета. Это проектирование изделий из листового материала, сварные детали. Они позволяют получить модели, весьма близкие к требованиям данных инструментов. Подмножество функций, ориентированных на работу с криволинейными объектами: инструменты сплайнов, команды создания тел, имеющих криволинейные поверхности, процедуры обеспечения гладкости, построения сопряжений, позволяют - в абсолютном большинстве случаев - с приемлемой точностью готовить модели для аэрогидродинамического анализа или светотехники (в задачах расчета на прочность качество представления поверхности несколько менее принципиальный фактор).

SolidWorks позволяет создавать конфигурации объектов. Интегрированные модули в абсолютном большинстве адекватно обрабатывают эту функциональность, позволяя рассчитывать разнообразные исполнения расчетных моделей.

Поверхностное и гибридное моделирование.

По сравнению с системами аналогичного уровня SolidWorks имеет наиболее развитые возможности для создания и редактирования поверхностей, а также совместной обработки поверхностей и твердых тел. Поверхностное представление геометрии активно используется в COSMOSWorks для создания на этой базе оболочечных расчетных моделей.

Также присутствуют функции для автоматизированного вычленения срединной поверхности для твердотельных объектов, которые целесообразно рассчитывать по оболочечной модели. SolidWorks обладает всеми необходимыми инструментами для доводки получившихся результатов согласно условностям расчетных программ. Кроме того, сам COSMOSWorks в состоянии генерировать сетку оболочечных элементов на базе срединных поверхностей. Эта функция - плод совместной деятельности фирм SRAC и SolidWorks.

При создании исходного проекта должны соблюдаться определенные условия для ее эффективного функционирования. Также интеграция программ подразумевает передачу части работы, связанной с подготовительными операциями при создании сетки конечных элементов, на SolidWorks. Именно его функции следует задействовать для модификации поверхностей с целью создания корректных сеток из оболочечных элементов.

Базовые возможности программы.

SolidWorks - это система гибридного параметрического моделирования, которая предназначена для проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве с возможностью проведения различных видов экспресс-анализа, а также оформления конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД.

Отличительными особенностями базового модуля SolidWorks являются:

· твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование;

· полная ассоциативность между деталями, сборками и чертежами;

· богатый интерфейс импорта/экспорта геометрии;

· экспресс-анализ прочности деталей и кинематики механизмов;

· специальные средства по работе с большими сборками;

· гибкость и масштабируемость;

· 100% соблюдение требований ЕСКД при оформлении чертежей;

· русскоязычный интерфейс и документация.

Список используемых источников

1. Ивановский И.Г. "Шахтные вентиляторы".

Алямовский А.А. "SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике".

Основными элементами одноступенчатого осевого вентилятора являются: рабочее колесо, корпус, коллектор, передний обтекатель (кок) сферической формы, спрямляющий аппарат и диффузор. Диффузор состоит из двух обечаек, помещенных одна в другую: наружной конусной - собственно диффузора и внутренней (на большинстве вентиляторов цилиндрической формы) - заднего обтекателя.

Для повышения давления осевой вентилятор изготавливают обычно двухступенчатым с двумя последовательно соединенными рабочими колесами, промежуточным направляющим аппаратом между ними и спрямляющим аппаратом за последним рабочим колесом. Иногда перед первым рабочим колесом устанавливают входной направляющий аппарат.

Рабочие колеса вместе с валом, на котором они закреплены, образуют ротор вентилятора, который приводится во вращение непосредственно от электродвигателя.

Опорами вала являются шариковые или роликовые подшипники.

Коллектор и обтекатель предназначены для обеспечения правильного подвода воздуха к лопастям колеса, чтобы поток воздуха был направлен по оси вентилятора с возможно более равномерным полем скоростей. Действие коллектора наиболее эффективно, когда между ним и колесом имеется цилиндрический участок корпуса длиной не менее 0,5 диаметра колеса. При отсутствии коллектора давление вентилятора уменьшается на 10.,.20%, а к. п. д.- 10...15%. Обтекатель неподвижен и при его отсутствии давление снижается примерно на 20%.

Направляющий и спрямляющий аппараты, представляющие собой неподвижные колеса с радиальными лопатками, необходимы для раскручивания потока и, следовательно, повышения к. п. д. вентилятора. Поворотные лопатки промежуточных направляющего и спрямляющего аппаратов обеспечивают. Возможность регулирования рабочего режима вентилятора, а также реверсирования вентиляционной струи. Для регулирования иногда применяют входной направляющий аппарат с поворотными лопатками.

Одним из основных узлов вентилятора является диффузор, благодаря которому значительная часть динамического давления (не менее 70 %) должна превращаться в статическое давление.

Лопасти укреплены на втулке рабочего колеса через равные промежутки под углом к плоскости его вращения. Наиболее рациональна лопасть более широкая у втулки, чем на периферии. Лучшей конструкцией является крученая лопасть с формой, подобной форме лопасти авиационного винта.

Лопасти изготовляют полыми (рис. 2, а) со стержнем для закрепления ее на втулке и литыми (рис. 2, б) из алюминиевых или магниевых сплавов.

Полая лопасть состоит из: стержня 1 с приклепанной к нему крученой обшивкой 2 из стали толщиной 2-3 мм; приваренного к обшивке ребра 3, выполняющего роль армировки против истирания угольной пылью, приваренных к ребру верхнего и нижнего донышек 4.

Изготовление лопастей возможно из пластмасс. Такие лопасти изготавливаются с большей степенью точности, исключают опасность новообразования при возможном касании лопасти о корпус вентилятора, стойки в химически агрессивной среде.

Из условия надежности работы и уменьшения шума работающего вентилятора максимальная окружная скорость на концах лопастей должна быть не более 95 м/с.

На одной втулке устанавливают до 14 лопастей, узлы, крепления лопаток которых должны обеспечивать возможность их установки под различными углами относительно плоскости вращения колеса, что необходимо для регулирования производительности и давления вентилятора.

В работающем вентиляторе под действием разности давления часть воздуха протекает через зазор между концом лопасти и корпусом со стороны выхода воздуха из рабочего колеса в сторону входа в него, при этом уменьшается давление и снижается к. п. д. вентилятора. Однако чрезмерное уменьшение зазора может привести к касанию лопасти о корпус вентилятора. Величина зазора зависит от типа вентилятора и обычно не должна превышать 1,5 % длины лопасти. При работе вентилятора вследствие разности давлений потока до и после рабочего колеса возникает осевая сила, действующая на ротор и направленная в сторону входа потока в вентилятор. Осевая сила воспринимается упорным подшипником.

Первые отечественные осевые вентиляторы были выпущены на базе разработанных в ЦАГИ в 1938 - 1939 гг. вентиляторов серии В (высоконапорные). Из-за различных недостатков эти вентиляторы были сняты с производства еще в 1957 г. Их заменили вентиляторы типов ВОК и ВОКД с кручеными лопатками, отличавшиеся более совершенной аэродинамической схемой и более плавным регулированием производительности, а вентиляторы типа ВОКД и возможностью реверсирования воздушной струи самим вентилятором.

В настоящее время выпускаются разработанные в последнее время вентиляторы типа ВОД (ВОД-11, ВОД-16, ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50) (цифра в маркировке вентиляторов - диаметр рабочего колеса по концам лопаток в дециметрах). Вентиляторы изготовляются Артемовским машиностроительным заводом.

Рис. 2. Лопасти рабочих колес осевых вентиляторов: а - полая; б - литая

Осевые вентиляторы типа ВОД предназначаются для проветривания неглубоких шахт и рудников, общешахтная депрессия которых не превышает 4 кПа.

Вентилятор ВОД-11 применяется также в качестве вспомогательного вентилятора для проветривания стволов и околоствольных выработок при их сооружении, в калориферных установках и т. п. Вентиляторы типа ВОД, за исключением ВОД-11, выполняются реверсивными. Они обеспечивают требуемую правилами безопасности производительность при реверсе более 60% от нормальной производительности; по специальному заказу они могут выполняться и нереверсивными. Эти вентиляторы применимы как для всасывающей, так и для нагнетательной вентиляции.

Вентиляторы ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 разработаны Донгипроуглемашем по аэродинамической схеме К-84 (К - крученые лопатки, 84 - коэффициент быстроходности) ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского и Донгипроуглемаша. Вентилятор ВОД-16 создан Артемовским машиностроительным заводом по аэродинамической схеме М-1 ИГМТК. им. М. М. Федорова и ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского и, в отличие от других вентиляторов типа ВОД, имеет встречное вращение рабочих колес.

Вентиляторы типа ВОД (рис. 3) - двухступенчатые. Для уменьшения шума они не имеют входных направляющих аппаратов и собраны по двум условным схемам РК + РК. (вентиляторы ВОД-11 и ВОД-16) и РК + НА + РК + СА (остальные типы вентиляторов ВОД).

Рис. 3.

Рабочие колеса вентиляторов снабжены 12 лопатками, за исключением рабочего колеса II ступени вентилятора ВОД-16, которое имеет 10 лопаток. Установка лопаток РК вентиляторов, за исключением ВОД-16, производится в пределах 15-45°. При реверсировании струи воздуха лопатки НА и СА поворачиваются на углы 153 и 158° и направление их выпуклости изменяется на противоположное.

Сводные графики областей промышленного использования осевых вентиляторов типа ВОД и покрываемое ими поле вентиляционных режимов шахт и рудников приведены на рис. 4.

Состоит из ротора с рабочими колесами 1и 2, корпуса (кожуха) с промежуточным напраляющим 3 и спрямляющим 5 аппаратами и механизмами поворота 4 и 6 лопаток, переднего обтекателя 7, главного вала 8, трансмиссионного вала 12, коллектора 9, диффузора 10 и тормоза 11. Ротор вентилятора соединяется с электродвигателем 13 с помощью трансмиссионного вала 12 и муфт 14.

Рис. 4

Конструкция осевых вентиляторов. Вентиляторы ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 имеют аналогичную конструкцию. Вентилятор (рис. 5)

Рис. 5.

При всасывающей вентиляции шахты или рудника воздух к вентилятору из вентиляционной сети поступает по подводящему каналу I и через диффузор выходит в отводящий канал II. В диффузоре динамическое давление частично преобразовывается в статическое.

Лопатки 4 рабочих колес вентиляторов типа ВОД - профилированные, винтообразные, сварно-клепаные, пустотелые, состоят из несущего хвостовика, двух листов обшивки, армирующего ребра и донышек, изготовляются из стали или из более легкого материала - алюминиевого сплава или стеклопластика.

Лопатки крепятся к втулкам 2 рабочих колес специальными затворами 10, позволяющими при остановленном вентиляторе поворачивать их вручную в пределах углов установки 15-45° для регулирования производительности и давления.

Ротор вентилятора вращается в двух подшипниковых узлах - переднем и заднем. Радиальную нагрузку воспринимают спаренные подшипники с цилиндрическими роликами, установленные в сферических обоймах (вентиляторы ВОД-30, ВОД-40, ВОД-50), или сферические роликоподшипники (вентиляторы ВОД-21, ВОД-11), установленные в обеих опорах. Осевую нагрузку воспринимают радиально-упорные шариковые подшипники, размещаемые в задней опоре.

Смазка подшипников вентиляторов ВОД-21, ВОД-16 и ВОД-11 консистентная, тугоплавкая, периодически пополняется с помощью пресс-масленок, выведенных на верхнюю часть корпуса.

Смазка подшипников вентиляторов ВОД21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 принудительная, циркуляционная. Масло подается от маслостанции.

Валы ротора и электродвигателя соединяются подвесным трансмиссионным валом с помощью односторонних зубчатых муфт вентиляторов ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 и с помощью пальцевых муфт у вентиляторов ВОД-11, ВОД-16 и ВОД-21.

Вентилятор типа ВОД оборудуется колодочным тормозом с электромагнитным приводом, обеспечивающим остановку ротора в течение 2-2,5 мин.

Корпус вентиляторов (см. рис. 27) ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 состоит из переднего и заднего опорных блоков и кожуха.

Рис. 6.

1- вал ротора; 2 - рабочее колесо; 3 - ступица колеса; 4 - рабочие лопатки; 5 и 6 - подшипниковые опоры; 7 - полумуфта; 8 - шпонки; 9 - гайки; 10 - затвор для крепления лопатки

Корпус вентилятора типа ВОД и размещенные в нем опорные конструкции, коллектор, наружный и внутренний конусы диффузора свариваются из листовой стали и сортового проката. Внутри заднего опорного блока корпуса вентиляторов ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 располагается спрямляющий аппарат с 11 поворотными и 3 неподвижными несущими лопатками. В кожух этих вентиляторов, расположенный между передним и задним опорными блоками, встроен промежуточный направляющий аппарат с поворотными лопатками, которые специальным механизмом от сервомотора поворачиваются на угол до 180° при реверсировании воздушной струи и на угол до 36° от исходного положения для тонкого регулирования производительности. Углы поворота лопаток ограничиваются конечными выключателями.

Механизм одновременного поворота лопаток направляющего аппарата по принципу действия механизму, показанному на рис. 7.

Рис. 7.

1 - корпус аппарата; 2 - лопатки; 3 - рычаг лопатки; 4 - ролик; 5 - приводное кольцо; 6 - рычаг; 7 - приводная колонка

Осевой направляющий аппарат имеет плоские листовые лопатки с механизмом их одновременного поворота и обтекатель, расположенный по оси и подвешенный в корпусе на растяжках или насаженный на вал ротора. Лопатки состоят из полотна и приваренных к нему двух цапф и опираются на бронзовые втулки в обтекателе и на капроновые или бронзовые втулки в корпусе. На выступающие из корпуса направляющего аппарата цапфы лопаток насажены рычаги с пальцами, связанные с приводным наружным кольцом механизма поворота лопаток. Поворот кольца производится от приводной колонки. При включении электродвигателя гайка перемещается в осевом направлении по винту и через рычаг поворачивает кольцо, а вместе с ним и лопатки направляющего аппарата, устанавливая их одновременно на необходимый угол.

Производительность и давление вентиляторов типа ВОД регулируются поворотом лопаток рабочих колес вручную при остановленном приводе; тонкое регулирование в пределах 5-10% осуществляется поворотом лопаток направляющего аппарата. Для работы с меньшим давлением можно уменьшать число лопаток рабочего колеса II ступени до шести.

Вентиляторы ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 реверсируются изменением направления вращения приводного электродвигателя с одновременным поворотом лопаток направляющего и спрямляющего аппаратов.

Для автоматизации шахтных и рудничных вентиляторов главного проветривания применяется комплект УКАВ-2 унифицированной аппаратуры автоматизации вентиляторов, позволяющий автоматизировать все типы выпускаемой промышленностью вентиляторов. По сравнению с ранее применявшейся аппаратурой автоматизации вентиляторных установок этот комплект обеспечивает: широкую унификацию схем, станций и пультов управления для автоматизации вентиляторов главного проветривания любой модификации; максимально возможное поагрегатное разделение электрооборудования, средств автоматизации, управления, контроля, сигнализации и защиты; выполнение всех технологических и эксплуатационных требований к современным автоматизированным вентиляторным установкам; использование современных средств автоматизации.

Комплектная поставка аппаратуры УКАВ-2 с технологическим оборудованием упрощает и снижает сроки проектирования, изготовления и монтажа автоматизированных вентиляторных установок и дает большой экономический эффект.

Дальнейшее совершенствование аппаратуры автоматизации вентиляторных установок осуществляется на основе применения высоконадежных полупроводниковых устройств и герметизированных реле, разработки блочных конструкций, обеспечивающих удобство эксплуатации и повышающих ремонтопригодность аппаратуры.

Назначение аппаратуры УКАВ-2 -- автоматизация вентиляторных установок, оснащенных одним или двумя осевыми (нереверсивными или реверсивными) или центробежными (одностороннего или двустороннего всасывания) вентиляторами с электроприводом от синхронных или асинхронных двигателей высокого или низкого напряжения, а также автоматизация вентиляторных установок с двухдвигательным реверсивным электроприводом вентиляторов встречного вращения.

Предусмотрена возможность подключения к аппаратуре УКАВ-2 аппаратуры регулирования частоты вращения вентилятора с помощью машины дойного питания или асинхронного машинно-вентильного каскада. Напряжение питания электроприводов -- 10000, 6000, 380 и 220 В, а цепей управления -- 220 В.

В комплект аппаратуры УКАВ-2 входят станции: автоматизации, включающие в себя аппаратуру управления маслостанцией; контрольно-измерительных приборов; возбуждения, вспомогательных приводов; статорная реверсивная и нереверсивная на токи 400 и 630 А и роторная; пульт управления.

Аппаратура позволяет: осуществлять автоматическое из машинного зала, или с пульта диспетчера, или местное управление, устанавливать нормальный или реверсивный режим проветривания; вести автоматический контроль за работой установки при управлении как из машинного зала, так и с пульта управления диспетчера; осуществлять частичное регулирование производительности вентилятора поворотом лопаток направляющего аппарата на ходу; автоматически включать резервный вентилятор при аварийном отключении работавшего; автоматически включать резерв (АВР) низкого напряжения; производить автоматическое повторное включение (АПВ) при кратковременном (до 10 с) отключении питающего напряжения; реверсировать вентиляционную струю воздуха без останова вентилятора; отключать вентилятор при возникновении аварийных ситуаций.

Автоматические блокировки аппаратуры исключают: одновременную работу двух вентиляторов (рабочего и резервного); повторное или самопроизвольное включение привода вентилятора после оперативного или аварийного отключения до устранения причин аварии и без новой команды на пуск; включение вентилятора без подачи команды на новый пуск при нарушении пускового режима; включение вентилятора до установки ляд в положение, соответствующее выбранному режиму работы; включение реверсивного двигателя вентилятора в обратную сторону до полной его остановки; одновременное использование двух видов управления; перестановку ляд нереверсивного вентилятора приоткрытом направляющем аппарате, перестановку ляд реверсивного вентилятора при включенном приводе или расторможенном роторе; одновременный пуск колес 1-й и 2-й ступени вентилятора встречного вращения; коммутацию высоковольтного разъединителя под нагрузкой.

Аварийное отключение вентиляторной установки производится: при коротких замыканиях и перегрузках приводного двигателя; при замыкании на землю токоведущих частей; при работе синхронного двигателя в асинхронном режиме; при отключении питающего напряжения на время больше 10 с и последующем его восстановлении; при наложении тормоза во время работы; при затянувшемся пуске (более 8 мин); при отсутствии потока и давления масла в системе маслосмазки; при повышении температуры подшипников двигателя и вентилятора свыше допустимых пределов.

Осуществляется автоматический контроль режимов и параметров: разгона электродвигателя; положения ляд; положения лопаток направляющего аппарата; депрессии и производительности вентилятора; температуры обмоток электродвигателя вентилятора, подшипников двигателя и вентилятора; отключения напряжения электродвигателя; положения тормозов; наличия напряжения на станциях управления; тока статора приводного двигателя; потока и давления масла в системе смазки; напряжения на низковольтных шинах вспомогательных электроприводов; остановки-вентилятора.

Аппаратура обеспечивает сигнализацию:

в машинном зале: блинкерную предупредительную и аварийную на станции автоматизации и световую на станциях: роторной (о наличии напряжения и готовности станции к пуску), возбуждения (о наличии напряжения и контроль форсировки), ста-торной (о наличии напряжения), вспомогательных приводов (о наличии напряжения и положении ляд); в диспетчерском пункте на пульте управления осуществляется световая предупредительная и аварийная сигнализация о включении или отключении, об автоматическом режиме работы вентилятора.

Звуковая сигнализация устанавливается как в машинном зале, так и в диспетчерском пункте.

Подготовка к пуску требует включить автоматы питания силовых цепей и цепей управления, установить переключатель режимов работы на станции автоматизации в положение, соответствующее выбранному виду управления.

Пуск агрегата осуществляется из машинного зала или с пульта диспетчера. При замкнутом контакте реле контроля отключенного состояния резервного вентилятора включается реле пуска вентилятора. После этого срабатывает реле и пускатели приводов направляющего и спрямляющего аппаратов устанавливают их в нужное положение. Включается маслонасос. Подается питание на дифманометры и логометры. Включается система контроля по времени запуска маслонасоса, контроля положения направляющего аппарата, аварийной сигнализации, защиты и пуска.

После выполнения всех подготовительных операций (ляды установлены в нужном положении, направляющий аппарат -в положении «Меньше», спрямляющий аппарат -- в положении «Нормально», на вентилятор наложен тормоз, система масло-смазки работает нормально) собирается цепь готовности агрегата и включается реле пуска вентилятора, которое включает контактор пуска, что приводит к включению масляного выключателя и подключению к сети двигателя вентилятора.

Своими блок-контактами масляный выключатель размыкает цепь пускателя привода направляющего аппарата и контактора возбуждения. Реле размножения контактов после включения масляного выключателя подготавливает цепь контактора форси-ровки возбуждения и контактор управления двигателем возбуждения. Возбудительный агрегат включается.

При подключении синхронного двигателя к сети возникает толчок тока, включается реле контроля тока, и подготавливается цепь включения контактора, с помощью которого подается возбуждение на синхронный двигатель. По достижении двигателем подсинхронной частоты вращения ток статора уменьшается, реле контроля тока отключается, что в конечном счете приводит к включению контактора возбуждения, подаче тока возбуждения в обмотку ротора синхронного двигателя и одновременному отключению сопротивления гашения. Синхронный двигатель входит в синхронизм. Для облегчения втягивания электродвигателя в синхронизм производится форсировка возбуждения за счет закорачивания контактором форсировки сопротивления. Разгон вентилятора контролируется с помощью реле контроля скорости вентилятора и реле контроля оборотов. Если пуск вентилятора осуществляется в нормальном режиме, то после разгона вентилятора с помощью реле контроля режима включается пускатель направляющего аппарата и приводом направляющий аппарат устанавливается в положение «Больше», в котором привод отключается конечным выключателем. Режим пуска вентилятора на этом заканчивается.

В схеме станции автоматизации для управления вентилятором встречного вращения с двухдвигательным приводом имеются два реле скорости, которые контролируют тот двигатель, на котором они установлены. Цепи пусковых реле в этом случае дублированы. Пуск каждого двигателя осуществляется стандартной статорной станцией. Вначале разгоняется колесо 2-й ступени, а затем 1-й.

Остановка вентиляторной установки осуществляется нажатием кнопки из машинного зала или на пульте диспетчера. При подаче сигнала на отключение срабатывает электромагнит отключения масляного выключателя. Направляющий аппарат устанавливается в положение «Меньше» с помощью пускателя и соответствующего привода, который в положении «Меньше» отключается конечным выключателем. Происходит наложение тормоза, который удерживается до тех пор, пока не сработает реле контроля скорости и не обесточит катушку пускателя тормоза. Ляды возвращаются в положение, соответствующее остановленному вентилятору. Схема возвращается в исходное состояние.

Аварийная остановка вентилятора происходит после срабатывания реле аварийного отключения, которое включает реле отключения, что в конечном счете приводит к отключению двигателя от сети. На пультах управления включается аварийная световая и звуковая сигнализация.

Реверс вентилятора осуществляется нажатием кнопки «Стоп», что приводит к остановке вентилятора. После полного останова вентилятора и получения информации с помощью лампы о том, что вентилятор отключен, переключателем (из машинного зала) или тумблером (с пульта диспетчера) изменяется режим работы вентилятора, то есть устанавливается режим «Реверс». Дальше осуществляется обычный режим пуска. Направляющий и спрямляющий аппараты устанавливаются в положение «Реверс». Схема обеспечивает возможность реверса без останова роторного колеса.

Самозапуск вентиляторной установки может осуществляться только в том случае, если питающее напряжение исчезает не больше чем на 10 с и производится с помощью аппаратуры повторного включения двигателя без подачи нового сигнала на включение. Сигнализация об исчезновении напряжения осуществляется блинкером.

Автоматическое включение резервного вентилятора может быть осуществлено, если в схеме переключатель режимов работы установлен в положение «Замкнуто», что при аварийном отключении работавшего вентилятора приводит к замыканию цепи включения реле пуска резервного вентилятора и происходит его автоматический запуск.

Включение в работу соответствующего маслонасоса производится с помощью соответствующего переключателя и пускателя рабочего маслонасоса, который включается контактом реле пуска. Если через 3 мин после включения рабочий маслонасос не разовьет необходимого давления и не будет получена необходимая скорость протекания масла, происходит включение резервного маслонасоса, о чем диспечетру подается предупредительный сигнал (звуковой и световой).

Растормаживание колеса вентилятора происходит после подключения электродвигателя вентилятора в сети. Контроль положения тормоза осуществляется конечным выключателем. Если произойдет наложение тормоза во время работы вентилятора, то конечный выключатель включает блинкер и реле останова вентилятора.

При реверсе вентилятора на ходу или кратковременном исчезновении напряжения тормоз не накладывается, так как питание на катушку управления пускателя не поступает (в этой цепи остается разомкнутым контакт реле времени).

Для перемещения воздуха по сети горных выработок необходимо произвести определенную работу, направленную на преодоление сопротивления сети горных выработок. Данную работу выполняет вентиляционная установка. На всех шахтах оборудуются вентиляционные установки главного проветривания. Основные требования к вентиляционной установки главного проветривания: обеспечение подачи в шахту необходимого количества воздуха (депрессия шахты и участков, не должна превышать максимально допустимые величины), минимальные утечки воздуха, управляемость воздушными потоками в шахте, устойчивость совместной работы вентиляторов, обеспечение минимальной эндогенной пожароопасности шахт, быстрое и надежное реверсирование вентиляционных струй (при пожарах в зоне общешахного реверсирования вентиляции).

Вентиляционные установки главного проветривания располагаются на поверхности у устьев закрытых стволов и состоят из двух самостоятельных вентиляторных агрегатов, один из которых является резервным (вентиляторы выбираются одного типа и размера).

Шахтные вентиляторы в зависимости от принципа действия подразделяются на осевые и центробежные. Осевые вентиляторы применяются для проветривания неглубоких шахт, где депрессия составляет 55-300 даПа (мм.вод.ст.), а центробежные соответственно – 250- 800 даПа (мм.вод.ст.).

К вентилятору присоединяются входные и выходные элементы: подводящий канал, диффузор, выходной часть и вспомогательные устройства для переключения и реверсирования вентиляционной струи. Кроме того, вентиляционная установка включает в себя электродвигатели и пускорегулирующую аппаратуру.

В общем случае, шахтная вентиляторная установка состоит из самого вентилятора, канала вентилятора, диффузора или всасывающей части и привода. В зависимости от типа вентилятора, схемы вентиляторных установок могут быть двух основных видов: с одним и двумя обводными каналами. Так, для осевых вентиляторов схема установки, чаще всего, имеет следующий вид (рис.8)

Рис. 9 Схема вентиляторной установки с осевыми вентиляторами : 1- ствол; 2 - основной участок канала; 3 – ляда воздухозаборной будки; 4 - рабочий вентилятор; 5 - ляда обводного канала рабочего вентилятора; 6 – диффузор рабочего вентилятора; 7- диффузор резервного вентилятора; 8 – ляда обводного канала резервного вентилятора; 9 – резервный вентилятор; 10 – обводной канал; 11 - шибер резервного вентилятора.

Осевые вентиляторы . Осевой вентилятор состоит из ротора, кожуха, коллектора, спрямляющего аппарата, диффузора.

Основным рабочим органом вентилятора является ротор. Он состоит из вала с насаженным на него одним или двумя рабочими колесами. Рабочие колеса имеют расположенные по окружности лопатки, которые при вращении перемещают воздух в осевом направлении. Вал вентилятора вращается в двух подшипниковых узлах.

Вращение ротора осуществляется электродвигателем через приводную муфту.

Воздух засасывается в вентилятор через коллектор, который служит для плавного входа потока в рабочую полость, затем перемещается лопатками рабочего колеса и поступает в диффузор. В диффузоре скоростное давление преобразуется в статическое.

Между колесами первой и второй ступени ротора устанавливается промежуточный спрямляющий аппарат, который раскручивает поток воздуха после первого рабочего колеса и направляет его на колесо второй ступени. За вторым рабочим колесом устанавливается спрямляющий аппарат.

Центробежные вентиляторы . Центробежный вентилятор состоит из рабочего колеса, закрепленного на валу, спирального кожуха, направляющего аппарата, входной коробки, диффузора, рамы и других узлов.

На рабочем колесе закреплены лопатки, которые при вращении создают приращение давления в потоке, увеличивая скорость движения воздуха от оси вала к оконечностям колеса. Спиральный кожух преобразует динамическое давление в статическое. Осевой направляющий аппарат, установленный перед рабочим колесом, имеет лопатки и механизм для одновременного поворота лопаток. Направляющий аппарат служит для регулирования режима работы вентилятора закручивая поток перед входом в рабочее колесо, а также для уменьшения потребляемой мощности перед пуском вентилятора.