Спосіб підвищення енергоефективності шахтного радіального вентиляторного агрегату головного провітрювання

Спосіб підвищення енергоефективності шахтного двостороннього радіального вентиляторного агрегату головного провітрювання, в якому повітря подають до робочого колеса через вхідні коробки, осьові напрямні апарати (ОНА) і розташовані за ними вхідні патрубки, через які повітря входить в робоче колесо; регулювання подачі і тиск повітря в двосторонньому радіальному вентиляторі здійснюють ОНА поворотом його лопаток на кути 0° 80°, 0° - ОНА повністю відкриті, 80° - ОНА повністю закриті, причому величина енергоспоживання вен U 2 (19) 1 3 со; регулювання подачі і тиску повітря в двосторонньому радіальному вентиляторі здійснюється ОНА поворотом його лопаток на кути 0°-80°, 0° ОНА повністю відкриті, 80° - ОНА повністю закриті, причому величина енергоспоживання вентиляторного агрегату визначається співвідношенням Eva 1/ sva , де: sva - статичний к.к.д. вентиляторного агрегату (вентилятора з урахуванням к.к.д. електроприводу і к.к.д. електричної мережі). Недоліком роботи двостороннього радіального вентилятора є те, що в вугільних шахтах, які ліквідуються, не потрібна номінальна подача повітря в шахтні виробки, ОНА в цьому випадку практично закритий (ОНА=70…80), а статичний к.к.д… вентиляторного агрегату складає 0,2-0,4, що суперечить стандарту, де мінімальне значення статичного к.к.д. в робочій області вентилятора складає 0,6. В основу пропонованої корисної моделі поставлена задача зниження аеродинамічних параметрів - (подачі і статичного тиску) радіального вентилятора, коли шахти знаходяться у стадії закриття, шляхом підвищення енергоефективності вентилятора за рахунок збільшення його статичного к.к.д… і відповідно вентиляторного агрегату. Поставлена задача вирішується за рахунок реконструкції робочого колеса двостороннього радіального вентилятора. В двосторонньому радіальному вентиляторі від'єднують друге робоче колесо у корінному диску по робочих лопатках, а також відсікають частину вхідного патрубка у вертикальній стінці спірального корпусу і закривають заглушкою з внутрішнім діаметром, на 5-7 мм більшим, ніж діаметр головного вала вентилятора в цьому перерізі, після від'єднання половини двостороннього колеса лопатки ОНА демонтують. Регулювання параметрів подачі і тиску вентилятора здійснюють за допомогою ОНА, розташованого з другого боку корпусу, з більш високим значенням статичного к.к.д. і відповідно меншими величинами енергоспоживання вентилятора і вентиляторного агрегату. Пропонований спосіб створює можливість економічного регулювання роботи модернізованого одностороннього вентилятора і зниження енергоспоживання. Регулювання режимів подачі і тиску одностороннього вентилятора проводять за допомогою осьового напрямного апарата в межах кутів установки лопаток від 0° до 60°, причому область економічної роботи одностороннього радіального вентилятора має підвищені економічні показники. Характерними показниками роботи як двостороннього, так і одностороннього вентилятора, отриманого в результаті модернізації двостороннього, є те, що характеристика шахтної мережі є однаковою, а регулювання аеродинамічних параметрів здійснюють ОНА одностороннього вентилятора. При цьому підвищується енергоефективність одностороннього вентиляторного агрегату. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фігурі 1 схемно представлено резервний, двосторонній радіальний вентилятор з електроприводом; 64552 4 на фігурі 2 представлено схему одностороннього вентилятора після модернізації двостороннього; на фігурі 3 показані робочі області режимів одностороннього і двостороннього радіальних вентиляторів, що виготовляються Донецьким заводом "Донецкгормаш", в яких згідно з діючим стандартом на шахті вентилятори головного провітрювання мають мінімальні статичні коефіцієнти корисної дії вентиляторів, які обмежені значеннями s  0,6 , а на номінальних режимах s  0,84...0,85 . На фігурі 1 схемно представлений радіальний двосторонній вентиляторний агрегат, який складається з двох вхідних пристроїв 1, двох осьових напрямних апаратів 2 для регулювання аеродинамічних параметрів подачі повітря і статичного тиску вентилятора, робочого колеса двостороннього всмоктування 3, головного вала 4, зубчатої муфти 5, спірального корпусу 6, електродвигуна 7, корінного диска 8 і двох покривних дисків 9 і 10 колеса. Напрям обертання колеса з боку електродвигуна показаний по розрізу А-А. На фігурі 2 наведена аеродинамічна схема модернізованого двостороннього радіального вентилятора, який перетворений в односторонній радіальний вентилятор, що складається з двох вхідних пристроїв 1, лівого осьового напрямного апарата 2, спірального корпуса 3, одностороннього колеса 4, корінного диска 5 колеса, головного вала 6, заглушки 7, зубчатої муфти 8 і електродвигуна 9. Напрям обертання колеса показаний на розрізі А1-А1. На фігурі 3 представлені аеродинамічні характеристики одностороннього радіального вентилятора ВЦ-31,5 і двостороннього ВЦД-31,5, регульованого поворотними лопатками осьових напрямних апаратів, а також показана крива шахтної вентиляційної мережі, що проходить через точку з максимальним статичним к.к.д. 0,85. По точці к.к.д., що дорівнює 0,85 (для двостороннього вентилятора), при перетині аеродинамічних характеристик вентиляторів з характеристикою шахтної вентиляційної мережі визначають робочі режими вентиляторів. На фігурі 3 представлені робочі області початкового радіального вентилятора двостороннього всмоктування 1 і одностороннього 2, отриманого в результаті модернізації двостороннього. На цьому суміщеному графіку наведена аеродинамічна характеристика 3 шахтної вентиляційної мережі, яка, наприклад, для точки А має (при однакових вели3 -1 чинах подачі повітря 137 м хв і статичного тиску 1800 Па) показники статичного к.к.д. вентилятора двостороннього всмоктування 0,4), а для одностороннього після модернізації двостороннього 0,62 (точка А). Для порівняння економічності цих двох варіантів вентиляторів були прийняті аеродинамічні характеристики радіальних (відцентрових) вентиляторів ВЦД-31,5 і ВЦ-31,5 які виготовляються в умовах одного машинобудівного заводу для роботи в мережі головного провітрювання вугільних шахт України. 5 Корисна модель, що заявляється, реалізується таким чином. На резервному вентиляторі фіг. 1 демонтуються лопатки правого напрямного апарата, зрізається частина вхідного конуса, розташованого у правому робочому колесі двостороннього всмоктування у вертикальній площині стінки спірального конуса корпусу, зрізаються лопатки правої половини двостороннього колеса у корінному диску. На отриманому односторонньому вентиляторі рис. 2 в отвір правої вертикальної стінки спірального корпусу вставляється циліндрова плоска заглушка, яка заварюється частками (по одній частині) на відстані 5…7 мм від вала вентилятора, що створює можливість нормального обертання ротора вентилятора у власних підшипниках. При необхідності проводиться балансування ротора модернізованого вентилятора. Такі ж технологічні етапи виконуються для іншого двостороннього вентилятора після переходу з робочого на резервний, що входить до складу вентиляційної установки шахти, яка закривається. До реконструкції колеса вентилятора двостороннього всмоктування, що проводиться, осьові напрямні апарати практично закриті (ОНА=70°…80°), оскільки номінальні параметри подачі повітря для закритої шахти не потрібні. Пропонована корисна модель належить до двосторонніх радіальних (відцентрових) вентиляторів головного провітрювання шахт і рудників, але може бути застосована і в двосторонніх радіальних (відцентрових) вентиляторах, де при закритих осьових напрямних апаратах не потрібні номінальні значення подачі повітря, і при цьому статичний к.к.д. двостороннього радіального вентилятора складає 0,3-0,4. В цьому випадку кути установки лопаток осьових напрямних апаратів двосторонніх вентиляторів складають 70-80°, вони повністю закриті. Такий режим роботи шахтної 64552 6 вентиляційної мережі став можливим при планованому закритті або консервації шахти, де розрахункова кількість повітря, що подається в шахту відповідає кількості вугілля, що видобувається, та іншим чинникам. Вентилятор ВЦ-31,5 і ВЦД-31,5 [1]: для точки А маємо: QB  137м3с 1 , Ps  1800 даПа, причому статичний к.к.д. двостороннього вентилятора ВЦД31,5 складе s  0,4 , при ОНА=60°, а для одностороннього шахтного вентилятора ВЦ-31,5 відповідно s  0,62 при ОНА=28°, фіг. 3. В цьому випадку підвищення статичного к.к.д. вентилятора складає величину 22 % і відповідно підвищується його енергоефективність на величину 0,62/0,4=1,3 разу при одній характеристиці шахтної мережі (точка А). Пропонована корисна модель на спосіб підвищення енергоефективності шахтного радіального вентиляторного агрегату головного провітрювання шляхом модернізації двостороннього вентилятора і створення таким чином одностороннього вентилятора, з підвищеним статичним к.к.д. одностороннього вентиляторного агрегату дозволяє отримати реальне зниження енергоспоживання, причому зниження зовнішніх підсосів повітря через надшахтні споруди (копри, ляди перекриття, будівлю вентиляторної установки, вентиляційні канали і інші джерела) підвищує загальний коефіцієнт енергоефективності вентиляційного агрегату всієї вентиляторної установки. Джерела інформації: 1. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания; Справочник/ Г.А. Бабак, К.П. Бочаров, А.Т. Волохов, А.В. Кузнецов, Н, М. Горбатенко, И.М. Давлюд, И.А.Раскин. - М.:Недра, 1982.-296 с. 2. Правила безпеки у вугільних шахтах. - Харків:Форт, 2010.-256 с. НПАОП. 10.0-1.01-10. 7 64552 8 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 64552 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601