Лекция №7. Шахтные вентиляторы

1. Вентиляторные установки главного проветривания

Главные вентиляторные установки располагаются на поверхности у устья герметически закрытых стволов, шурфов, штолен, скважин.

Рабочий и резервный вентиляторы соединяются со стволом шахты системой вентиляционных каналов — подводящего, всасывающих, наг­нетательных, обводных, диффузора с входной частью. Каналы выполня­ются в бетоне в комплексе со зданием, в котором размещаются венти­ляторные агрегаты.

Центробежные вентиляторы являются нереверсивными, поэтому ус­тановки с такими вентиляторами имеют обводные каналы, по которым воздух нагнетается в шахту при изменении направления воздушной струи системой ляд или вертикальных дверей.

Большинство осевых вентиляторов типа ВОД являются реверсивны­ми. Воздушная струя реверсируется изменением направления вращения рабочих колес и угла установки лопаток направляющих и спрямляющих аппаратов. Установка с реверсивными осевыми вентиляторами не имеет обводных каналов, реверсивных ляд, дверей, что упрощает общее ус­тройство вентиляторных установок.

Вентиляторы главного проветривания в большинстве случаев осна­щаются нерегулируемым электроприводом. При потребляемой мощнос­ти до 100—150 кВт в приводе вентиляторов используются низковольтные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, при мощности от 150 до 350 кВт — низковольтные синхронные двигатели на напряжение 380 В. При мощности более 350 кВт применяются высоковольтные син­хронные двигатели (напряжение 3000/6000 В).

Для автоматизации вентиляторных установок главного проветрива­ния в настоящее время выпускается унифицированная аппаратура авто­матизации шахтных вентиляторов УКАВ-2. С ее помощью автоматизи­руются установки, оснащенные одним или двумя осевыми (нереверсив­ными или реверсивными) или центробежными (одно- или двусторон­него всасывания) вентиляторами с электроприводом от синхронных (асинхронных) двигателей низкого и высокого напряжения.

Вентиляторные установки в соответствии с ПБ должны иметь резерв по подаче от 20 до 45% и обеспечивать реверсирование воздушного пото­ка (в случае возникновения пожара) не более чем за 10 мин, при этом подача должна составлять не менее 60% нормальной. Правила безопас­ности также требуют, чтобы вентиляторные установки были оборудова­ны двумя одинаковыми вентиляторами — рабочим и резервным.

1. Центробежные и осевые вентиляторы главных и вспомогательных установок

Центробежные вентиляторы главного проветривания в соответствии с ГОСТ 11004—84 изготовляются одноступенчатыми с односторонним ВЦ и двусторонним ВЦД подводом воздуха с диаметрами рабочих ко­лес от 1,5 до 4,7 м, номинальной подачей воздуха от 10 до 630 м³/с и но­минальным статическим давлением от 2400 до 7000 Па.

Вентилятор состоит из корпуса, ротора, направляющих и спрямляю­щих аппаратов, с присоединенными коллектором и входной коробкой.

Конструктивные особенности вентиляторов обусловлены числом сторон всасывания и расположением рабочего колеса относительно под­шипниковых опор, которые могут быть консольными и центральными.

Консольное расположение рабочего колеса применяется в вентиля­торах одностороннего всасывания малых типоразмеров. Центральное расположение рабочего колеса используется в вентиляторах двусторон­него всасывания больших типоразмеров.

Согласно ГОСТ 11004-75 условные обозначения центробежных венти­ляторов расшифровываются: ВЦ - вентилятор центробежный односто­роннего всасывания, ВЦД - вентилятор центробежный двухстороннего всасывания, число после букв - диаметр рабочего колеса по внешним кромкам лопаток, дм. Например, вентилятор исполнения ВЦД с диаметром рабочего колеса /ротора/ 3150 мм модернизированный будет иметь обозначение ВЦД-31,5 М.

К основному обозначении вентиляторов иногда добавляют дополни­тельные отличительные буквы или слова, отражающие специфику конструк­ции или назначения. Например, М - модернизированный. У - с узкой лопат­кой рабочего колеса, "Север" - в северном исполнении.

В настоящее время заводами выпускаются следующие центробежные вентиляторы одно- и двустороннего всасывания, предназначенные для главного проветривания шахт и рудников (цифра в маркировке означает размер диаметра рабочего колеса в дециметрах): ВЦ-25М, ВЦ-31,5М, ВЦД-31,5М, ВЦД47,5У, ВЦД47,5А; для проветривания стволов и около­ствольных выработок: ВЦ-11М, ВШЦ-16 и только для проветривания за­боев шахтных стволов ВЦП-16.

В комплект вентиляторов входят: механическая часть с встроен­ным электрооборудованием; электродвигатели главного привода; аппа­ратура управления, автоматизации и контроля режима работы вентилято­ра; инструмент, запасные части, приспособления и комплект технической эксплуатационной документации /паспорт, техническое описание, инструк­ции по эксплуатации механической и электрической частей, монтажные и узловые чертежи/.

Срок службы вентиляторов с диаметром ротора до 3150 мм равен 14 годам, вентиляторов с диаметром ротора более 3150 мм - 20 го­дам. Срок службы вентилятора до первого капитального ремонта 8 лет.

Осевые вентиляторы главного проветривания типа ВОД (вентилятор осевой двухступенчатый) выпускаются серийно с подачей от 15 до 580 м³/с и статическим давлением от 600 до 3200 Па и предназначены для проветривания горных предприятий с относительно небольшим сопроти­влением вентиляционной сети.

Осевые вентиляторы главного проветривания выполняются двухсту­пенчатыми и имеют четыре лопаточных венца: рабочее колесо первой ступени, направляющий аппарат, рабочее колесо второй ступени, спрямляющий аппарат. Рабочим органом вентилятора является ротор, состоящий из рабочих ко­лес первой и второй ступени.

Рабочие колеса имеют по 12 лопаток, закрепленных затворами на втулках. Затворы позволяют изменять угол установки лопаток в интер­вале 15—45° для регулирования подачи и давления.

Осевые вентиляторы, серийно выпускаемые промышленностью и охватывающие диапазон подач от 10 до 560 м³/с и статических давлений от 100 до 250 даПа, предназначены для главного проветривания шахт и руд­ников угольной и горно-добывающей промышленности характеризующиеся относительно небольшим сопротивлением шахтной вентиляционной сети. Обычно это шахты в рудники малой и средней глубины.

Регулирование подачи воздуха обеспечивается изменением углов установки лопаток рабочих колес и углов установки лопаток направляю­щих аппаратов. Реверсирование воздушной струи осуществляется измене­нием направления вращения рабочих колес и изменением угла установки направляющих и спрямляющих аппаратов.

Обозначения шахтных осевых вентиляторов расшифровывается следующим образом: В - вентилятор, 0 – осевой, Д - двухступенча­тый, диаметр рабочего колеса по концам лопаток, выраженный в децимет­рах.

Вентиляторы ВОД-11П и ВОД-16П предназначены для проветрива­ния шахт и рудников малой производственной мощности. В качестве вентиляторов главного проветривания применяются реверсивные венти­ляторы: ВОД-21М, ВОД-30М, ВОД40М, ВОД-50, которые имеют единую компоновочную схему: первое рабочее колесо — регулируемый направ­ляющий, аппарат — второе рабочее колесо — спрямляющий аппарат с по­воротными лопатками.