МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРСМиШЛЕННОС-Ш СССР

ИНСТИТУТ ГОРНОЙ МЕХАНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ им. M.U. ФЕДОРОВА

'ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИа, ОНВСПЕЧШАЩИЕ ПРЕЩУПРЕЗЩИИЕ ОШЕРЗАНИЯ УСТАНОВОК ГЛАВНОГО ПРШЕГРИЬАНИН С ОСЕВЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ

Донецк - 1976

| «°»    03.09.0V

I Директору Института горной механики и технической кибернетики им.М.М.Федорова

тов.Нечушкину Г.И.

ГО рассмотрении типовых техйи-ческих решений по предупоежде-нию обмерзания установок главного проветривания с осевыми вентиляторами

Энергомеханическое управление Млнуглепрома СССР и Всесоюзное объединение "Союзшахтопроект" рассмотрели совместно "Типовые технические решения, обеспечивающие предупреждение обмерзания установок главного проветривания с осевыми вентиляторами", разработанные Институтом горной механики и технической кибернетики нм.ll.il.Федорова и обеспечивающие выполнение требований § 163 ПБ и решили!

1.    Типовые технические решения по предупреждению обмерзания установок главного проветривания о соевыми вентиляторами - принять и рекомендовать для применения, как временные.

2.    Институту ГМ и ТК им.М.М.Федорова;

2.1. Типовые технические решения размножить и разослать производственным объединениям, комбинатам, трестам, проектным организациям для применения на действующих установках главного проветривания.

2,.?. В 1977 году да основе наблюдений за работой вептиляторньс установок в зимнее время и анализа эксплуатации аналогичных устанО' вок в других отраслях промышленности доработать фемэннно технические решения по предуйреждеииы обмерзания'установок Главного провет ривания и представить в Министерство на утверждение.

Заместитель начальника    Главный    инженер

Энергомеханического управления В/0 Союзшахтопроект

II. И. Волошенко

дополнительный объединенный участок канала может маготои литым на металлического листа или бетона и зависимости от мест мх условий.

Для большинства находящихся в эксплуатаций вентиляторы* установок характерно большое разнообразие схем довдоыойкв а геометрии элементов проточной части, И этой с низа'рабочая документация, необходимая «ля реализации приведенных эдше решений

/

должна разрабатываться конкретно иля каждой увтановкн. При этом относительные размеры дополнительных моментов должны сохранять ся такими, как они указаны на рис, а в з.

з. шалаша шиша т^мшшиа -даишаш тштж шшш дмшмиааа мт

Для защиты ляды всасывающий будки от обмерзания по предложению кафедры горной механики Карагандинского политехнического института предусматривается установка вибратора на ляду. Вибратор предназначен для разрушения льда по периметру ляды веред началом реверсирования. Рекомендуется к установке взрывобезопасный вибратор направленного действия БНДВ-3, выпускаемый Конотопоким vСумская область) заводом "Красный металлист". Схема расположения крепежной плиты вибратора на ляде всасывающей будки представлена на рис. 4. Данный способ защиты ляды от обмерзания можеТ быть применен на всех вентиляторных установках с вентиляторами ВОКД, БОК, ВУП, БУШ).

Вибратор ВНДВ-3 Имеет регулировку возбуждающей силы, которая можеТ составлять для диаметров рабочих колес 2> =1,5 м - IIIO idrc; 2) = 1,8 м - 1725 кГс; 2 * 2.4 м - 2140 кГО;

'2> = 3+3,6 м - 2500 кГс. Величина возбуждающей силы должна

Рис 4 С уе мо    расположен бобра    тора

на атмосферной

уточняться при очередных наладках вшптилятороьЛнре*ш ряО-у вибратора'Для разрушения льда яо периметру ляды оэотааляе^ сек, Можно .предусмотреть включение вибратора в общую схему « томатизаде вентиляторной установки, таким образом, чтобы у , включение предшествовало реверсированию ж исклюй ‘£°ь зовы:** нооть работы вибратора яри податей ляде.

Способ защиты от обмерзания ляда атмосферной будки помощи вибратор© ВДЦВ-3 был проверен в промышлешшх условиях вентиляторной установке ВОКД 3,0, Во время испытаний тяговые усилия для поднятия реверсивной ляды были оледувдыя: без-обязания - 420 к Гс , при обмерзании и толщине льда в нижней части ляды 200 мм - 12400 кГс. * После работы вибратора в течение 6 секунд тяговое усилие составило 600 к Гс * Наблюдения показа ли, что раоота вибратора не вызывает заметных остаточных дефор маций ляды, ее рамы, уплотнительной резины и стенок капала*

- IZ

4. МЕРОПРИЯТИИ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ОБМЕРЗЛЫЙ! РАБОТАЮЩЕГО ВЕНТИЛЯТОРА

Основной причиной обмерзания работающего вентилятора являютоя значительные внешние подсосы холодного атмосферного воздуха. Для устранения этой причины необходимо провести работы по уплотнению реверсирующих и герметизирующих устройств, которые предусматриваются инструкцией и технологическими картами по наладке вентиляторных установок. При этом подоосы не должны превышать максимально допустимой величины, при которой обмерзание установки практически исключается.

Максимально допустимую величину подсосов следует определять по "■абл. I или по номограмме, составленной кафедрой горной механики Кузбасского политехнического института (см. приложение 2п).

Таблица I.

Темпера-1 тура шахт ного воз! духа ! Урал 1 ! 1 Караган-! ! ! Кузбасс,! ■ ( красно-! Воркута! ярок ! ! * Л . ! Приток,! Чита ! ____________I 4 3,8 3,7 3,3 з.ь 2,9 5 5,5 5,3 5,1 4,3 4,2 6 '7,3 7,0 6,4 6,0 5,5 7 9,0 8,7 8,1 7,2 6.7 ь 10,8 10,5 9,6 8,5 8,0 9 &91 11,7 10,9 9,8 9,3 10 13,5 13,0 12,3 11,2 10,6 11 15,0 14,5 Т3,8 12,4 11,8 12 16,5 16,0 15,0 13,7 13,0 17,7 17,2 16,3 15,0 14,2 14 19,0 18,5 17,4 .16,2 15,5 Г5 >10,2 19,6 18,6 (7,3 16,6 1G 21 ,5 20,6 19,6 18,4- 17,7

ПРИМЕЧАНИЕ. Температ/ру шахтного воздуха в районах веч-' ней мерзлоты измерять перед вентилятором. В остальных случаях - I гойряжекта кеша -г.-.-.остулом.

-13-

Для угольных бассейнов, расположенных В зоне умеренного и теплого климата (Донбасс, Львовско-Волынский, Средняя Азия и др.) величина максимально допустимых подсосов должна находиться в соответствии с проектом "Правил технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт" (5 редакция, Москва, 1974 г.). Предельное значение эквивалентного отверотия подсосов через неплотности ляды в соответствии о "Правилами" не более от эквивалентного отверстия шахты.

Отсюда следует, что и величина подсооов через одну ляду не должна превышать 2%. При этом подсосы через надшахтное здание в зависимости от типа подъема не должны превышать 2 * 10$.

Следует иметь в виду, что в величину подсосов, сопоставляемую о допустимой, можно не включать подсосы через переключающую ляду резервного вентилятора й Ляду диффузора в том случае, если осуществлены технические решения, приведенные в §

iS-

ПРИЛОЖЕНИЯ

in. Экспериментальные последования устройств защиты от обмерзания резервного вентилятора

Одной из основных причин, вызывавших обмерзание резервного вентилятора и переключающих устройств, являют*. * подсосы хо-лодного воздуха из атмосферы через выходной канал резервного вентилятора.

Предупредить дбступ холодного атмооферного воздуха через резервный вентилятор можно путем сооружения общего выходного канала, который имеет довольно болыцую длину, что делает невозможным применение этого уотройотва для действующих вентиляторных установок.

Значительная длина общего участка .канала определяется необходимостью обеспечить заполнение всего выходного сечения теплым шахтным воздухом,

В установках с центробежными вентиляторами предупреждение обмерзания доотигаетоя за счет расположения выходных каналов работающего и резервного вентиляторов под углом друг к другу, что также неприемлемо для действующих вентиляторных установок В, БУЦД и ВОКД.

В этой овязи предлагается схема выходной части, отличающаяся тем, что в месте соединения выходных каналов резервного и работающего вентиляторов установлены направляющие поверхности, которые ооэдают Вращательные составляющие скорости в периферийной части потока, благодаря чему последний перекрывает все выходное сечение.

На рис. Inrtoказан общий вид устройства для проветривания шахт ’ рудников и еГо Направляющая поверхность. Устройство

-IT-

содержит рабочий I и резервный 2 вентиляторы с подводящими каналами 3 и 4 соответственно и выходными каналами 5 и 6, в которых могут быть установлены звукопоглощающие шшстины глушителей 7. Выходные каналы обоих вентиляторов соединяются в общий короткий выходной патрубок 8. В меоте соединения каналов установлены направляющие поверхности 9, верхние углы которых отогнуты таким образом, что они отклоняют поток в тангенциальном направлении в его периферийной области.

Благодаря появлению тангенциальных поставляющих скорости в потоке имеет место усиление турбулентного перемешивания и заполнения потоком теплого шахтного воздуха всего сечения общего выходного канала при небольшой его длине.

Осуществление защиты от обмерзания резервного вентилятора за счет направляющих поверхностей и общего выходного патрубка возможно на всех уже работающих в настоящее время установках.

1.2.п. машш-ашшмшшштлшшдашай

При экспериментальных исследованиях определялись дополнительное увеличение полного коэффициента потерь ^ , вызванное установкой устройств защиты от обмерзания, а также максимальная величина подсосов через резервный вентилятор, при которой обеспечивается отсутствие поступления наружного воздуха из атмосферы в выходной канал всчггиляторной установки.

Исследования моделей выходных частей вентиляторных устано вок проводились на аэродинамической камере наддува. Схема экспериментальной установки представлена на рис. 2.П.

ВЬздух подавался в камеру вентилятором ваддува, а оттуда через коллектор Диаметром 220 мм в йроточную часть моделей элементов установки. Исследования проводились при изменении

Due. 2л Схема экспериментальной

министерство угольной арошшшвости ссор

ИНСТИТУТ горной механики и технической кибернетики им. М.М. ЗДОРОВА

ТИПОВЫЕ технические РЕШИЛ, ОБЕСЦЕЧИВАЩИЕ ПРЕЛУПРМДЕНИЕ ОБМЕРЗАНИИ УСТАНОВОК ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ С ОСЕВЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ

ДИРЕКТОР ИНСТИТУТА

ЗАМ.ДИРЕКТОРА

ЗАВ.ОТДЕЛОМ ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯТОР СВ

ЗАВ.ЛАБОРАТОРИЕЙ ОСЕВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ

СТ.НАУЧН.СОТРУДНИК

МД.НАУ ЧН.СОТРУДНИК

Донецк - 1075

19-

окорооти потока на входе в диффузор в пределах от 5 до 70 м/оек, что соответствует диапазону изменения числа Рейяольдоа Re = vO,5    7,0)    .10®, подсчитанного при данной охороотя и

гидравлическому диаметру, входного сечения.

Как показали в дальнейшем, результата исследований, величина коэффициентов потерь давления завиои- от чиола Не в пределах малых его значений '.примерно до l 2+3 ) ЛО® ) и о дальнейшим ростом числа /?_в остается практически неизмеошм.

lie было также обнаружено влияние изменения числа Не на величину л Стад.

Поскольку скорость потока в камере мала по сравнению оо скоростью при входе в диффузор, определение полного коэффициента потерь сводилось к измерениям.перепада давлений между камерой и атмосферой, отнесенного к динамическому Давлению при входе в диффузор. Последний определялся по замеру перепада давлений между коллектором и камерой.

V'"., •• • J ". \ I : визуальные наблюдения проводились о помощью струек дыма

и шелковинок, которые помещались в воздушном потоке.

Подсосы воздуха, через выходной канал резервного вентилятора, вызванные разряжением перед работающим вентилятором и недостаточной герметичностью ляд, которые имеют место в натурных вентиляторах, в данном случае создавались двумя осевыми вентиляторами типа ВО-Ю, установленными последовательно в канале резервного вентилятора.

Расход воздуха, создаваемый вентиляторами, регулировался с помощью сменных диафрагм. Скорость потока замерялась крыльча-тнм анемометром и изменялась при этом от 0,5 до 10 м/сек.

Влияние ветра па необмерзаемость вентиляторной установки исследовалось с помощью вентилятора местного проветривания

-2-

СОДЕРНАНИЕ

Стр.

1.    Основания для разработки     3

2.    Типовые технические решения по защите от обмерза

ния резервного вентилятора и переключающих устройств • ».... ....... ......    5

2.1. Установка с вентшь.горами БОНД и ВОКР . .    5

2.2. Установки с вентиляторами В ...... .    5    .

3.    Технические решения по защите от обмерзания реверсивных устройств во всасывающей будке ...    9

4.    Мероприятия по защите работающего вентилятора от

обмерзания ....... 12

Приложения .... . .........    14

1. П. Экспериментальные исследования по обоснова

нию устройств защиты от обмерзания резервного вентилятора...... 15

1.1. П. Методика экспериментальных исследо

ваний ...............17

1.2. П. Результаты экспериментальных иссле

дований .............. 20

2. П. Определение максимально допустимой величины

внешних поцсоров....... 30

3. ’’ Расчет экономической эффективности от внед

рения типовых технических решений, обеспечивающих предупреждение обмерзания вентиляторных установок главного проветриьания с осевым- вентиляторам ............33

-3-

1. ОСНОВАНИИ т РАЗРАБОТКИ

Разработка типовых технических решении, обасывчкиамим. предупреждение обмерзания установок г. явного проветри вышя о ос вши вентиляторами в соответствии с & 163 "Правил Oeaoaao-кости", включена в тематический алан ИГМТК вы Л.И. Ф^дорлев «ь I97P г. по предложение авергомехяиическбго управления иинугл»-арома СССР.

Опыт эксплуатации вентиляторных установок о ооевыма вен тилятараш показывает, что в зимних условиях происходит обмерам -

а.» реавраиш» веитжаштора и пвревдючаюввх устройств; б) реверсирующих ляд во всаоывмшей (атмосферной) будив; в; работающего вентилятора vобразование льва на внутренней поверхности корпуса и направляющих лопаток,.

Б предшествующие годы разрабатывались вопросы предотвре щения оомерзанил установок с новыми вентиляторных.

Решить ату задачу для действующих установок не представлялось возможным по следующим причинам:

для новых установок с осевши реверсивными вентиляторами не рассматривались случаи обмерзания, указанные выше в п.п. •б" и "в";

для новых установок форма в расположение каналов, примыкающих к вентиляторам, могли изменяться в соответствии с требованиями защиты от обмерзания, что практически неосуществимо для действующих установок.

и этой связи целью настоящей работы являлась разработка технических решений, обеспечивающих защиту от обмерзания дейст

яующих установок главного проветривания с осевыми вентиляторами.

Для достижения указанной цели были проведены экспериментальные исследования, которые послужили основой для разработки предложений по защите от обмерзания резервного вентилятора. Что касаетоя ревероирующих ляд и работающего вентилятора, то в связи с крайне ограниченными сроками проведения работы, решения по их защите базируются пи предложениях Кузбасского и Карагандинского политехнических институтов, апробированных в промышленных условиях. В процессе выполнения работы было установлено, что эти решения могут быть в дальнейшем существенно улучшены, например, на базе достижений авиационной техники, поэтому в указан ной части предлагаемые решения следует очитать временными.

Предлагаемые рекомендации относятся к всасывающим установкам (.на установках нагнетательных, как аравило, имеются калориферные) .

Проведению любых мероприятий по защите от обмерзания должны предшествовать работы по снижению внешних подсосов в соответствии с действующими инструкциями по ревизии и наладке вентиляторных установок.

Все работы, связанные с реализацией технических решений, должны выполняться с соблюдением "Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах".

-s-

2. ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ЗАЩИТЕ ОТ ОЭДЕРЗАНШ РЕЗЕРВНОГО ВЕНТИЯЛТСРА И    УСТРОЙСТВ

2.1.    Штш    &зеташтии, £Щ .лже

Назначение предлагаемых технических решении заключается в предупреждении попадания наружного холодного воздуха аз атмосферы через выходное сечение установки в канал резервного вентилятора. Реализация их должна доотигатьоя средствами, доступными дли ремонтных служб шахт или комбинатов.

На рис. I показан общий вид вентиляторной установки. Установка содержит рабочий 1 и резервный 2 вентиляторы с подводящими 3 и 4 и выходными 5 и 6 каналами, в которых могут быть установлены глушители 7 vBQKfl).

Выходные каналы (.рис. 2) обоих вентиляторов соединяются в общий короткий выходной патрубок 8. В месте соединения каналов установлены направляющие поверхности 8, верхние углы которых отогнуты таким образом, что они отклоняют поток в тангенциальном направлении в его периферийной области. Таким образом обеспечивается заполнение всего выходного сечения теплым шахтным воздухом.

2.2.    Установка с вентиляторами В

Схема вентиляторной установки представлена на рис. 3.

Она состоит из двух вентиляторов серии В, рабочего 1 и резервного 2 с подводящими м3,4; и выходными каналами 8 и 6. Выходные каналы обоих вентиляторов соединяются в общий ко;к>ткий выходной патрубок 7. В месте соединения каналов на входе в патрубок установлены направляющие поверхности Ь, аая-кн «ч’чке поверхностям на установках- ШКД.

- ( -

$