Решение. Пример расчёта вентиляторной установки

Пример расчёта вентиляторной установки

Задание

Рассчитать главную вентиляционную установку шахты с годовой производительностью 1200000 тонн угля в год, если количество воздуха необходимое для проветривания шахты составляет 132 м³/с, минимальная депрессия 1220 Па, максимальная депрессия 2220 Па. Шахта 3 категории по газу. Вентилятор установлен на скиповом стволе.

1. Определение производительности вентилятора

Q_в = К_{ут. вн.} × Q_ш, м³/с;

где К_{ут. вн.} - коэффициент утечек воздуха через надшахтные сооружение и каналы вентилятора;

К_{ут. вн} = 1,25 при установке вентилятора на скиповом стволе;

Q_в = 1,25 × 132 = 165 м³/с.

2. Выбор вентилятора

По сводному графику областей промышленного использования вентилятора [1], с. 85, [2], с. 84 выбираем вентилятор типа ВОД-30М в количестве двух штук (один - рабочий, другой - резервный) [3], п. 3.3.2., с. 308.

Техническая характеристика вентилятора ВОД-30М [1], с. 391

Диаметр рабочего колеса, мм 3000

Частота вращения, мин^-1 500

Номинальная подача, м³/с 120

Номинальное давление, Па 2400

К.п.д. номинальное 0,76

Масса вентилятора, кг 32300

3. Регулирования режима будет осуществляться поворотом лопаток рабочего колеса от 15⁰ до 45⁰ и поворотом лопаток направляющего аппарата. [4]

4. Определение граничных режимов работы вентиляторной установки

Для определения граничных режимов работы вентиляторов из справочника [2], с. 84, рис. 38а – перечеркиванием характеристику вентилятора.

На том же графике, в том же масштабе строим характеристики вентиляционной сети в начале и в конце эксплуатации. Составляем уравнения эксплуатационных характеристик.

В начале эксплуатации Н_min = R_min × Q²,

где R_min – постоянная характеристики вентиляционной сети в начале эксплуатации.

Определяем из исходных данных

R_min = = = 0,0448;

Н_min = 0,0448 × Q².

В конце эксплуатации Н_max = R_max× Q²

Определяем из исходных данных

R_max = = 0,0815;

Н_max = 0,0815× Q².

По уравнениям

Н_min = 0,0448× Q² и Н_max = 0,0815× Q² определяем несколько значений Н_max и Н_min для различных Q и результаты записываем в таблицу.

Q
Нmin = 0,0448Q^2
Нmax = 0,0815Q^2

По данным таблицы строим характеристики вентиляционной сети в начале и в конце эксплуатации (рис.1).

Н_max

Рисунок 1 - Аэродинамическая характеристика вентиляторной установки ВОД-30М.

На оси подачи Q откладываем заданную подачу вентилятора 165 м³/с и проводим вертикальную линию до пересечения с характеристикой вентиляционной сети в конце эксплуатации – это и есть режимы работы вентиляторной установки.

После обработки графиков записываем параметры рабочих режимов:

В начале эксплуатации:

при нормальной работе при реверсивной работе

Q = 165 м³/с q = 35⁰

Н = 1220 Па Qp¢ = 115 м³/с

q_нач = 35⁰ Нр = 760 Па

h = 0,64

В конце эксплуатации:

при нормальной работе при реверсивной работе

Q = 165 м³/с q = 40⁰

Н = 2220 Па Qр^² = 110 м³/с

q_кон = 40⁰ Нр^² = 1000 Па

h = 0,73

Так как аэродинамическая характеристика вентилятора проходит выше точки с координатами расчетного режима Q_в и Н_в, то для определения подачи Q_в.р. и Н_в.р. строится аэродинамическая характеристика сети на графике аэродинамической характеристики вентилятора, приведенной на рисунке 1. Из графика получаем Q_в.р. = 170 м³/с, Н_в.р. = 2330 Па.

Максимально возможная подача вентилятора в начале эксплуатации Q_max = 215 м³/с; в конце эксплуатации Q_max = 185 м³/с.

5. Проверяем выполнение требований ПБ при реверсировании [3], п. 3.3.3 с. 309

Q_р ³ 0,6 Q_в

Q_р = 110 м³/с

0,6×Q_в = 0,6 × 165 = 99 м³/с

Так как 110 > 99, то требования [3], п. 3.3.3 выполнены.

6. Определяем резерв производительности вентилятора

В начале эксплуатации DQ = × 100% = × 100 = 30,3 %.

В конце эксплуатации DQ = × 100% = × 100 = 12,1 %.

В среднем резерв производительности составит = 21,2 %,

что больше 20% требуемых по нормам [4].

7. Выбор двигателя

N = k = 1,1 × = 597 кВт;

где К- коэффициент запаса мощности; принимаем К = 1,1.

Выбираем двигатель в соответствии с рекомендациями [2], с. 286 типа СДВ 15-49-12

Мощность 800 кВт;

Напряжение 6000 В;

Частота вращения 500 мин^-1;

К.п.д. 0,943.

8. Определяем расход электроэнергии за год

W_г = × n_дн × n_ч , ;

h_ср = = = 0,68

где h_п – к.п.д. передачи; h_п = 1;

h_рег – к.п.д. регулирования; h_рег = 0,8;

h_эл.с. - к.п.д. электрической сети; h_эл.с. = 0,97;

h_дв - к.п.д. двигателя; h_дв = 0,943;

n_дн – число дней работы вентиляторной установки в году; n_дн = 365 дней;

n_ч – число часов работы вентиляторной установки в сутки; n_ч = 24 часа.

W_г = × 365× 24 = 5312134 .

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А. Горная механика. – М.: Недра, 1982. (стр. 88-91).

2. Бабак Г.А. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания. Справочник. – М.: Недра, 1988.

3. ДНАОП 10.0-1.01-05. Правила безопасности в угольных шахтах. – К.: Основа, 2005.

4. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. (Государственный нормативный акт по охране труда). – К.: 1988.

5. Каталог-справочник. Шахтные вентиляторы главного и местного проветривания.

Лекция №13

Раздел №3 «Шахтные водоотливные установки»

Тема: «Центробежные насосы»

Дата добавления: 2014-01-11