Дипломная работа: Вентиляция подземных горных выработок

8. Вентиляционное оборудование

Вентиляторы местного проветривания (ВМП) предназначены для подачи воздуха по гибким вентиляционным трубопроводам в тупиковые или труднодоступные горные выработки в шахтах при ведении проходки как буровзрывным способом так и механизированным, в туннелях.

Вентиляторы местного проветривания могут приводиться в движение как электрическим двигателем, так и оснащаться пневматическим приводом. Электродвигатель может быть вынесен за пределы корпуса вентиляционной установки через вал (кардан). Вентилятор состоит из:

рабочего колеса со ступицей и лопатками;

спрямляющего аппарата;

всасывающего патрубка с решеткой.

Конструкция вентиляторов способна обеспечить последовательное соединение двух или даже трех вентиляторов для увеличения депрессии. Необходимое количество вентиляторов зависит от длины выработки и от качества вентиляционного трубопровода.

При необходимости вентиляторы могут оснащаться с шумоглушителями. Для запуска вентилятора используется пусковое устройство. В момент запуска электродвигателя пусковой ток больше нормального тока в разы, поэтому в электродвигателях большой мощности используется устройства плавного пуска или преобразователь частоты для понижения тока. Пуск может быть прямой или по схеме звезда-треугольник.

Основными характеристиками вентилятора являются давление и объем воздуха. На эти характеристики влияет мощность двигателя. Взаимосвязь давления и объема воздуха отражается на графике характерной кривой. На то, как будут распределяться характеристики вентилятора на этой кривой, влияет строение рабочего колеса - количество и размер лопаток. Рабочая точка кривой отражает наиболее эффективный момент работы вентиляционной установки.

8.1 Вентиляторы местного проветривания ВМЭ

Предназначены для нагнетательного проветривания подземных тупиковых выработок по гибким или жестким вентиляционным трубопроводам в шахтах, опасных по газу и пыли, туннелях, системах промышленной вентиляции.

Осевые одноступенчатые вентиляторы ВМЭ-5 и ВМЭ-6 (рис. 24), состоят из коллектора 1, входного патрубка 2, противосрывного устройства 3, рабочего колеса 5, корпуса 6, выходного патрубка 7, электродвигателя 8.

Рис. 24. Вентиляторы типа ВМЭ с глушителями шума

В случае необходимости вентиляторы могут устанавливаться с глушителями шума (исполнение ВМЭ-5/1, ВМЭ-6/1), изготовленными в виде секций 10, которые присоединяются к вентилятору. При близком расположении к рабочему месту на входе вентилятора могут устанавливаться две секции глушителя шума.

Коллектор вентилятора улучшает условия входа воздуха и улучшает аэродинамические характеристики вентилятора. Способствует повышению полного давления также спрямляющий аппарат, лопатки которого приварены к корпусу.

На конусной втулке, консольно насаженной на вал двигателя рабочего колеса, установлены профилированные лопатки 4, выполненные из пластмассы. Поворот лопаток при остановленном вентиляторе позволяет осуществлять регулирование его параметров (подача и полное давление) в зависимости от условий проветривания и длины вентиляционного трубопровода.

Оригинальная конструкция осевого рабочего колеса с меридиональным ускорением потока, в сочетание с противосрывным устройством обеспечивают высокие аэродинамические показатели вентилятора: устойчивую напорную характеристику в широком диапазоне подачи воздуха, высокий КПД при хороших шумовых характеристиках.

Вентиляторы ВМЭ-5 обеспечивают эффективное проветривание выработок сечением 8-10 м2, а ВМЭ-6 -- до 14 м2.

Конструкция вентиляторов обеспечивает последовательное соединение двух, а в отдельных случаях и трех вентиляторов.

Так, выработки длиной до 600 м проветриваются одним вентилятором ВМЭ-6, длиной до 1000 м -- двумя последовательно соединенными вентиляторами при эксплуатации с вентиляционными трубопроводами диаметром 600 или 800 мм.

Хорошее качество вентиляционного трубопровода существенно увеличивает длину проветривания. Так, два вентилятора ВМЭ-6 при хорошем трубопроводе проветривают выработки длиной до 1800 м при подаче в забой не менее 200 м воздуха в минуту.

Присоединение вентилятора к ставу осуществляется при помощи патрубка 7, на котором прорезиновые трубы закрепляются хому-" том. Направления потока воздуха и вращение колеса обозначаются стрелками на корпусе вентилятора.

Для удобства транспортирования и установки вентилятор закреплен на салазках 9 и имеет на корпусе проушины, позволяющие подвешивать его к кровле выработки.

Более мощным вентилятором, предназначенным для проветривания выработок сечением до 20 м , является вентилятор ВМЭ2-10. Этот осевой двухступенчатый вентилятор состоит из входного коллектора 7, входного патрубка 2 с ограждающей решеткой, воздушного сепаратора 3 первой ступени, рабочего колеса 4 первой ступени, корпуса б со спрямляющими лопатками 7, электродвигателя 8, воздушного сепаратора 9 второй ступени, рабочего колеса 10 второй ступени, выходного спрямляющего аппарата 11, сменного патрубка 12 для присоединения вентиляционного трубопровода диаметром 800 или 1000 мм и салазок 13.

Исполнение вентилятора ВМЭ2-10/1 состоит из этих же элементов. Кроме того, между коллектором 1 и входным патрубком 2, а также между аппаратом 11 и патрубком 12 распложены секции глушителя шума. Длина установки в этом исполнении равна 4 м.

Регулировка режима работы вентилятора осуществляется поворотом рабочих лопаток 5 после остановки вентилятора и отключения напряжения при снятом патрубке 2.

Технические характеристики вентиляторов

8.2 Вентиляторы газоотсасывающие ВМЦГ-7М и ВГЭ-8

Предназначены для применения в шахтах, опасных по газу и пыли с целью снижения газоопасности выемочных участков и устранения местных скоплений метана в погашаемых тупиковых выработках при отработке лав обратным ходом, путем изолированного отвода метано-воздушной смеси по жесткому трубопроводу диаметром 500-900 мм, на длину до 2000 м.

Могут также применяться для всасывающего и нагнетательного, проветривания подготовительных тупиковых выработок по трубопроводу диметром 600-1000 мм и в пылеотсасывающих установках.

Вентиляторы типа ВМГЦ-7М центробежные со спиральным корпуса, типа ВГЭ-8 осевые одноступенчатые. Оба типа имеют взрывобезопасные электродвигатели, вынесенные за пределы газовоздушного потока, перемещаемого вентилятором. Допускается концентрация метана в подводящем трубопроводе до 3,5%, плотность метановоздушной смеси (воздуха) до 1,3 кг/м3 и запыленности до 50 мг/м3.

Рис. 25. Вентилятор газоотсасывающий ВМЦГ-7М

Вентилятор ВМЦГ-7М (рис. 25) состоит из следующих основных узлов: корпуса 1, входного патрубка 2, рабочего колеса 3, входной коробки 4, направляющего аппарата 5, глушителя шума 6, прифлан-цованного к входному патрубку, вала ротора 7, рамы 8, датчика температуры 9, электродвигателя 10.

Техническая характеристика вентилятора ВМГЦ-7М

Диаметр рабочего колеса, мм 700

Частота вращения, мин"1 2960

Подача, м^/с 8,5

Полное давление, Па 7000

Максимальный КПД 0,75

Мощность электродвигателя, кВт 132

Рабочее колесо ВМЦГ-7М сварное, имеет восемь крыловидных лопаток с поворотными закрылками, устанавливаемыми под углом 0°, 15° и 30°.

Колесо установлено между опорами вала. Поворотом осуществляется ступенчатое регулирование вентилятора. Плавное регулирование параметров вентиляторов осуществляется направляющим аппаратом с пятью поворотными лопатками.

Подвод воздуха к направляющему аппарату -- через входную коробку, выход воздуха из вентилятора -- через патрубок.

Рис. 26. Вентилятор газоотсасывающий ВГЭ-8

Вентилятор вгэ-8 (рис. 26) состоит из патрубка нагнетательного 7, диффузора 2, аппарата спрямляющего 3, рабочего колеса 4, соединительной муфты 5, корпуса 6, патрубка переходного 7, электродвигателя 8, патрубка всасывающего 9. При необходимости вентилятор ВГЭ-8 может быть оборудован глушителем шума (ВГЭ-8/1).

Рабочее колесо ВГЭ-8 вентилятора состоит из цельносварной ступицы и 12 съемных пластмассовых лопаток. Конструкция крепления лопаток позволяет осуществлять поворот лопаток вокруг оси на угол в диапазоне 15-25°, что дает экономичную глубину регулирования по давлению в пределах рабочей зоны не менее 50%. Поворотом лопаток осуществляется ступенчатая регулировка режима работы вентилятора.

Техническая характеристика вентиляторов ВГЭ-8 (ВГЭ-8/1)

Диаметр рабочего колеса, мм 800

Частота вращения, мин-1 2950

Подача, м3/с 9

Полное давление, Па 3000

Максимальный КПД 0,6

Мощность электропривода, кВт 55

8.3 Вентиляторы местного проветривания типа ВМП с пневматическим приводом

Предназначены для нагнетательного проветривания подземных тупиковых выработок по гибким или жестким вентиляционным трубопроводам в шахтах, опасных по газу и пыли, и имеют взрывобезопасное исполнения. Их безопасность обеспечивается и по факторам фрикционного искрения и статического электричества.

Вентиляторы ВМП-4М2, ВМП-6М (рис. 27) состоят из корпусов 2 и 5, ротора б, патрубков 1 и 8.

Вентиляторы ВМП-4М2Н и ВМП-6М/1 (рис. 28) оборудованы устройствами для снижения шума (секции У 7 и секции 12 для ВПМ-6М/1).

Рис. 27. Вентиляторы ВМП-4М2 и ВМП-6М

Рис. 28. Вентиляторы ВМП-4М2/1 и ВМП-6М/1

Корпуса вентиляторов представляют собой сварную конструкцию, в проточной части которой вварены листовые лопатки спрямляющего аппарата 7,а ротор состоит из листовых крученых лопаток, приваренных к конической сварной ступице б, посаженной на ось с подшипниками. В крышке сопла вмонтирован трехходовой пробковый кран 3, для регулирования подачи сжатого воздуха. Через штуцер с краном, который поставляется с комплектом принадлежностей, вентилятор подсоединяется к шахтной пневмосети.

При работе вентилятора сжатый воздух через фильтр в патрубке 9 поступает в сопло 4, затем на лопатки турбины, приводя во вращение рабочее колесо.

В зависимости от положения рукоятки 10 воздух подается по одному, двум или трем каналам сопла и вентилятор соответственно работает в режимах: пониженном, нормальном и усиленном. Отработанный воздух из турбины поступает в.выхлопную камеру, а затем в общий воздушный поток.

Техническая характеристика вентилятора

Аппаратура контроля проветривания тупиковых выработок АКТВ предназначена для автоматизированного управления вентиляторами местного проветривания (ВМП), и контроля поступления воздуха к забою тупиковой выработки.

Аппаратура АКТВ заменяет аппаратуру АПТВ (АЗОТ) и обеспечивает выполнение следующих функций:

автоматизированное местное и дистанционное (через систему телемеханики) управление пускателями ВМП, в том числе резервным;

задание режима проветривания тупикового забоя, автоматическое отслеживание его соблюдения и блокировку пускателя группового аппарата;

местную световую сигнализацию;

вывод информации в систему телемеханики;

цифровую индикацию скорости поступающего воздуха в тупиковый забой.

В состав АКТВ входят:

УАВВ -- аппарат управления вентиляторами;

ДСВ -- датчик контроля скорости воздуха в трубопроводе;

ИМИ -- имитатор.

Основные технические характеристики

Основные преимущества аппаратуры АКТВ по сравнению с серийной АПТВ (АЗОТ) :

-- Питание от сети 660 В и обеспечение при этом автоматического переключения на резервное питание при исчезновении рабочего.

-- Аппаратура выполнена на базе элементов микропроцессорной техники.

8.4 Вентиляционные трубы

По способности к электризации трубного материала трубы подразделяют на:

антиэлектростатические (антистатические) и электростатические (статические).

Трубы шахтные гибкие, предназначенные для объектов типа шахт, бывают двух видов:

Вентиляционная гибкая шахтная сварная (позволяет подавать воздух под давлением 1500 кПа). При изготовлении гибкой шахтной трубы для вентиляции сварным методом исключаются все возможные протечки воздуха, что повышает рабочие характеристики такого типа труб для вентиляции в разы;