Спосіб зниження енергоспоживання вентиляційних установок головного провітрювання

Спосіб зниження енергоспоживання шахтної вентиляційної установки головного провітрювання за рахунок скорочення ЗОВНІШНІХ ВИТОКІВ повітря, що включає герметизацію поверхневих вентиляційних споруд, який відрізняється тим, що перед початком реалізації способу вимірюють статичний тиск вентилятора і витрату повітря на головних вхідних або вихідних струменях шахти, герметизують місця витоків (підсмоктування) повітря, знижують енергетичну характеристику вентилятора доти, доки статичний тиск вентилятора не стане рівним початковому, а потім знову вимірюють витрати повітря на головних вхідних або вихідних струменях шахти і при необхідності коректують подачу вентилятора Винахід стосується гірничодобувної промисловості і може бути використаний для зниження енергоспоживання шахтних вентиляційних установок головного провітрювання Шахтна вентиляційна установка головного провітрювання складається з вентилятора (осьового або відцентрового типу), його приводу, вхідних і вихідних елементів, допоміжного обладнання для керування повітряним потоком, вентиляційних каналів (головного й обвідного) Вона розташовується на поверхні біля устя, закритого надшахтною будівлею вентиляційного ствола, по якому відпрацьоване повітря (при всмоктувальному способі провітрювання) з підземних виробок надходить у вентиляційний канал і далі через вентилятор - в атмосферу [1] Вентиляторна установка разом із надшахтною будівлею і підземними виробками утворює єдину вентиляційну систему, всі елементи якої функціонально зв'язані між собою Від стану шахтної вентиляційної мережі, стану поверхневих вентиляційних споруд залежить режим експлуатації вентилятора, а значить, і його енергоспоживання Надшахтні будівлі та поверхневі вентиляційні споруди під час експлуатації зазнають впливу напору (депресії), що викликає витоки (підсмоктування) повітря через елементи конструкцій і сполучень МІЖ НИМИ Численними дослідженнями встановлено, що сумарні витоки повітря через надшахтні будівлі, вентиляційні канали, герметизуючи пристрої перемикальних і реверсивних ляд складають 5 48% від подачі вентилятора Через витоки в середньому близько четвертої частини споживаної вентиляторною установкою електроенергії розходжується непродуктивно, вхолосту Є відомим спосіб зниження енергоспоживання вентиляторної установки за рахунок скорочення ЗОВНІШНІХ витоків (підсмоктувань) повітря через поверхневі вентиляційні спорудження [2, 3] Зниження енергоспоживання досягається комплексом заходів щодо герметизації місць витоків (підсмоктувань) повітря ущільнюють дверні прорізи, шлюзові і розвантажувальні пристрої, вікна обладнують подвійними рамами, цегельні стіни будинків оштукатурюють або покривають синтетичним герметиком, здійснюють ремонт обшивки копрового станка, вентиляційні стволи з клітьовим підйомом обладнують пристроями для герметизації устя ствола за допомогою перекриття і повітряного клапана [3], ущільнюють ляди реверсування і переключення повітряного струменя та ш На фіг 1 показана залежність режиму експлуатації вентиляторної установки та и енергоспоживання від зниження витоків (підсмоктувань) повітря через поверхневі вентиляційні спорудження за рахунок комплексу заходів щодо герметизації місць витоків (підсмоктувань) повітря При цьому цифрами 1 і 2 позначені криві аеродинамічного опору вентиляційної мережі з урахуванням зовні СО 00 Ю 54834 шніх витоків (підсмоктувань) повітря, крива 3 відповідає характеристиці вентиляційної мережі шахти без витоків повітря (гіпотетичний випадок) Режим експлуатації вентилятора (точки А і А-і) утворюється в результаті перетинання енергетичної характеристики вентилятора з характеристикою мережі 4 Як випливає з фіг1, при скороченні ЗОВНІШНІХ ВИТОКІВ (підсмоктувань) характеристика мережі змінюється від 1 до 2, а експлуатаційний режим вентилятора переходить із точки А в точку Аі При цьому подача вентилятора знижується (QBI Рв), одночасно зростає загальношахтна витрата повітря Ош Остання перевищує значення, необхідне для ефективного провітрювання шахтних виробок (Оші < Ош) Споживана вентилятором потужність для різних типів машин поводиться по-різному вона може понизитися, залишитися незмінною або підвищитися Таким чином, зниження ЗОВНІШНІХ витоків (підсмоктувань) повітря для скорочення енергоспоживання вентиляторної установки є необхідним чинником, але недостатнім Необхідно одночасно за допомогою регулюючих органів вентилятора домогтися зниження його енергетичної характеристики таким чином, щоб у режимі експлуатації напір вентилятора залишався незміннім і рівним первісному значенню, тобто Рв Зниження енергетичної характеристики вентилятора досягається поворотом лопаток робочого колеса, лопаток напрямного апарата, зниженням частоти обертання ротора або іншими способами Іншим недоліком зазначеного способу зниження енергоспоживання вентиляційних установок за рахунок комплексу заходів щодо герметизації міст витоків (підсмоктувань) повітря є відсутність контролю в процесі регулювання за станом загальних вентиляційних параметрів шахти, що повинні забезпечувати безпечну роботу гірників Будь-яка зміна енергетичної характеристики вентилятора й опору вентиляційної мережі призводить до зміни режиму роботи вентиляційної установки, отже, до зміни подачі повітря в шахту, що може призвести до зниження безпеки праці гірників Ціль винаходу - знизити енергоспоживання вентиляторних установок головного провітрювання шахт і рудників при дотримуванні безпечних умов праці гірників Це досягається тим, що при існуючих ЗОВНІШНІХ витоках повітря вимірюють статичний напір (депресію) вентилятора і витрату повітря на головному вхідному або вихідному струменях шахти, проводять комплексні заходи щодо герметизації місць витоків (підсмоктувань) повітря, знижують енергетичну характеристику вентилятора, домагаючись статичного напору (депресії), який дорівнює початковому, а потім знову вимірюють витрату повітря на головному вхідному або вихідному струменях шахти і при необхідності коректують подачу вентилятора Нижче наведено конкретний приклад реалізації способу, що заявляється На фіг 2 подано аеродинамічні характеристики відцентрового вентилятора ВЦ-32К на вентиляторному стволі шахти «Южнодонбаська №1» (м Угледар) і робочий режим його експлуатації (точка А) при існуючих ЗОВНІШНІХ підсмоктуваннях повітря, що складають 29,7% від подачі вентилятора При цьому аеродинамічні характеристики вентилятора і вентиляційної мереж подані в розмірному вигляді подача Qy м3/с, статичний тиск Р в ДаПа, потужність на валу приводу N у кВт їх вимірюють за допомогою U-образного манометра, витратоміра й анемометра Фактичні значення цих величин такі QB = 130м3/с, Р в = 230даПа, О ш = 92м3/с При зниженні ЗОВНІШНІХ витоків (підсмоктувань) повітря і повороту лопаток напрямного апарата вбік збільшення кута їхнього встановлення режим експлуатації вентиляторної установки зміщується вліво (вбік меншої подачі), причому всі точки мають ординату, яка дорівнює Рв =230даПа У точці Б відносне підсмоктування повітря складає 20%, у точці В - 10% Точка Г відповідає загально шахтній витраті повітря Ош = 92м /с (гіпотетичний випадок, коли підсмоктування повітря дорівнюють нулю) При такому характері розташування експлуатаційних режимів вентилятора споживана приводом потужність знижується за ЛІНІЙНОЮ залежністю (див точки А', Б', В', Г на фіг 2) і складає ВІДПОВІДНО Na = 460кВт, N B = 445кВт, N B = 430кВт, N r = 415кВт, тобто явно просліджується тенденція її зниження, в залежності від розміру ЗОВНІШНІХ ВИТОКІВ (підсмоктувань) повітря Запропонований винахід може бути рекомендовано до застосування на вентиляційних установках як із відцентровими, так і з осьовими вентиляторами, у поверхневих вентиляційних спорудах, де є ЗОВНІШНІ витоки (підсмоктування) Найбільший економічний ефект запропонований винахід буде мати у випадку реалізації його на великих вентиляційних установках з електроприводом у декілька тисяч кіловат та із ЗОВНІШНІМИ витоками (підсмоктуваннями) повітря, що перевищують нормативні значення Джерела інформації, які використовувалися при виявленні й укладенні опису винаходу 1 Бабак Г А , Левин Е М , Пак В В Элементы шахтных вентиляторних установок главного проветривания - М Недра, 1972 -264с 2 Сысоев В П Повышение экономичности шахтных внтиляторных установок главного проветривания путем снижения подсосов (утечек) воздуха // Уголь Украины -1972 - №1 3 Верещагин В П , Мялковский В И , Олейник В Я, Воздушный клапан для снижения потерь энергии на шахте//Уголь Украины -1985 - №2 54834 2 Qm Off, QB Q 109 ФІГ.1 Підписано до друку 03 04 2003 p Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24