Типы центробежных вентиляторов (СРСП)

Для обеспечения необходимых вентиляционных параметров и повышения экономичности проветривания требуется постоян­ное совершенствование центробежных машин. Выпускаемые центробежные вентиляторы одно- и двустороннего всасывания имеют рабочие колеса с профилированными и назад загнутыми лопатками.

В вентиляторах двустороннего всасывания два колеса од­ностороннего всасывания параллельны, за счет этого достига­ется возрастание подачи без увеличения диаметра колеса. Вентиляторы двустороннего всасывания имеют шифр ВЦД (вентилятор центробежный двусторонний), одностороннего вса­сывания—шифр ВЦ.

Срок службы каждой из шахтных вентиляторных установок составляет 10—15 лет; за это время существенно меняются со­противление сети и температура проветриваемых выработок, а следовательно, подача и давление вентилятора. Для обеспе­чения необходимых вентиляционных параметров центробежные вентиляторы снабжены регулирующими устройствами: аэроди­намическими, к которым относятся ОНА и поворотные за­крылки лопаток рабочих колес; электрическими — комплектами регулируемого электропривода.

Вентиляторы, регулируемые закрылками лопаток рабочих колес, имеют шифр ВЦЗ (вентилятор центробежный закрылочный); машины с электрическим регулированием специаль­ного шифра, как правило, не имеют. В некоторых случаях в шифр вентилятора вводится обозначение его назначения: так, ВШЦ-16 (шурфовый); ВЦПД-8УМ и ВЦП-16 (П — проходче­ский); ВРЦД-4,5 (Р — рудничный).

 

Лекция №12

 

Тема 5. Рудничные центробежные и осевые вентиляторы

План лекции (с.17-39/1/):

1. Основные параметры и техническая характеристика центробежных вентиляторов

2. Основные параметры и техническая характеристика ВЦД-47,5У

 

 

Основные параметры и техническая характеристика

 

Основной параметр шахтных центробежных вентиляторов — диаметр рабочего колеса, который входит в шифр машины (в дециметрах).

К вентиляторам одностороннего всасывания относятся ВЦ-7, ВЦ-11, ВЦП-16, ВШЦ-16, ВЦ-25, ВЦ-32. Основной элемент, обусловливающий компоновочное решение и конструктивные особенности этих вентиляторов — ротор, который может быть либо консольным (ВЦ-ИМ, ВШЦ-16, ВЦП-16, ВЦ-25М) либо двухопорным с рабочим колесом, расположенным между под­шипниковыми опорами. Последнее решение нашло место в бо­лее крупных вентиляторах — ВЦ-31,5М. Рабочее колесо венти­лятора ВЦ-7, насаженное непосредственно на вал электродви­гателя, предназначено для установки в подземных выработках.

Центробежные вентиляторы (с диаметрами рабочих колес 1100и 1600 мм), например, ВШЦ-16 (рис. 1), состоят из ро­тора 5, рабочего колеса 3, спирального кожуха 4, входного кол­лектора 1, осевого направляющего аппарата 2 и сварной рамы 6.

Вентилятор ВШЦ-16 применяется преимущественно для флангового проветривания и устанавливается на вентиляцион­ных шурфах, ВЦП-16 — для проветривания забоев стволов при их проходке; вентилятор ВРЦД-4,5 разрабатывался специально для вентиляции глубоких рудников.

К вентиляторам двустороннего всасывания относятся ВЦПД-8УМ, ВЦД-31.5М, ВЦД-47,5У, ВЦД-47.5А. Аэродинами­ческие качества этих машин таковы, что они обеспечивают по­дачу больших количеств воздуха, развивая при этом высокое давление, поэтому они применяются при проветривании глубо­ких труднопроветриваемых шахт и рудников.

 

Рисунок 1 - Вентилятор ВЩЦ-16

 

 

Вентиляторы ВЦД-32М и ВЦД-47,5У (рис. 2) имеют много общего в конструкции. Рабочее колесо 5 двустороннего всасы­вания расположено посередине между опорами на валу 10 ро­тора; в вентиляторе ВЦД-32М оно насажено на посадочную проточку обода вала; в ВЦД-47,5У — на ступицу 8, закреплен­ную на валу на шпонке и прессовой посадке. Ступица 8 вы­полнена из двух половин с конусными наружными поверхно­стями, что позволяет направить воздушный поток из всасываю­щей коробки 2 при повороте на лопаточный венец и улучшить условия обтекания. В вентиляторе ВЦД-31,5М с этой целью, а также для увеличения поперечной жесткости коренного диска предусмотрены литые обтекатели. Как в том, так и в другом случае рабочее колесо крепится коренным диском к ободу вала или ступицы болтами, что облегчает монтаж и демонтаж, улуч­шает ремонтопригодность машины.

Лопатки 9 осевого направляющего аппарата одновременно устанавливаются на определенный угол с помощью кольцевого привода 4. За рабочим колесом 5 вентилятора располагается отвод. В большинстве вентиляторов .он состоит из спирального корпуса и диффузора 7.

Приводные муфты в обоих вентиляторах зубчатые 1. На­ружные обоймы соединены между собой вставкой. Наличие вставки и монтажного расстояния между торцами валов венти­лятора и двигателя 11 позволяет заменять детали муфты и подшипники без демонтажа двигателя. В вентиляторе ВЦД-47.5У зубчатые муфты 1, закрепленные на обоих концах глав­ного вала 10, соединяют вентилятор с двумя приводными дви­гателями 11 равной мощности.

В боковины статорной части 6 встроены входные конуса 3, в которых расположены лопатки 3 и 9 ОНА. Вентиляторы дву­стороннего всасывания ВЦД-31,5М и ВЦД-47,5У отличаются конструкцией направляющих аппаратов. При увеличении габа­ритов машин приводные кольца аппаратов, охватывающие кор­пус снаружи, не позволяют обеспечить достаточную четкость и надежность работы механизмов в связи с нежесткостью этих колец, отсутствием в них внутренних связей. Лопатки направ­ляющих аппаратов 9 вентиляторов ВЦД-31.5М и ВЦД-47,5У поворачиваются с помощью специальных кольцевых редукто­ров, корпуса которых подвешены во входных конусах на спицах.

Крупнейшими в отечественном и зарубежном вентиляторостроении являются центробежные вентиляторы двустороннего всасывания ВЦД-47,5А, предназначенные для проветривания наиболее глубоких полиметаллических рудников.

 

 

 

 

Рисунок 2 - Вентилятор ВЦД-47,5У

Лекция № 13

Тема 5. Рудничные центробежные и осевые вентиляторы

План лекции (с.17-39/1/):

1. Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиляторных установок

2. Область промышленного использования вентиляторной установки (СРСП)

 

 

1. Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиляторных установок

При вращении рабочего колеса вентилятора его лопасти оказывают динамическое воздействие на обтекающий их поток воздуха. При этом возникают аэродинамические силы, создающие прира­щение полного давления, необходимого для движения воздуха в шахте.

Теоретическое давление, создаваемое вентилятором, равно произведению плотности воздуха р на разность произведений окружных скоростей и и окружных про­екций абсолютной скорости с_и на выходе из рабочего колеса и на входе в него, т. е.

Если направляющим аппаратом на входе рабочего колеса поток закручивается в направлении вращения колеса (+с_1и), то давление и потребляемая вентилятором мощность уменьша­ются, при обратном закручивании(-с_1и)— возрастают.

Создаваемое вентилятором давление зависит от: формы и числа лопастей, угла их установки относительно плоскости вра­щения в осевых вентиляторах; угла выхода потока в центро­бежных вентиляторах; размеров рабочего колеса и частоты его вращения; производительности вентилятора; форм и размеров всей проточной части вентилятора.

Полное давление Н вентилятора меньше теоретического на величину потерь, учитываемых гидравлическим к. п. д. вентилятора. Гидравлический к. п. д. — есть отношение полезной мощности (без учета потерь) к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических по­терь, т. е. к мощности, определяемой по фактическому давлению, которое развивает вентилятор Таким образом, при одном и том же значении Q можно записать

Полное давление Н развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений в вентиляционной сети (статическое давление Н_ст) и на сообщение потоку на выходе из диффузора вентилятора в атмосферу некоторой скорости (динамическое —
скоростное давление Н_д). Следовательно, статическое давление вентилятора меньше полного на величину динамического давления.

Отношение полезной мощности, определенной по полному давлению вентилятора, к потребляемой мощности (на валу венти­лятора) называется полным к. п. д. вентилятора. Аналогично по статическому давлению определяется статический к, п. д. венти­лятора. :

Рисунок 1- Индивидуальные аэродинамические характеристики вентилятор­ных установок

 

Экономичность вентилятора при работе на всасывание оцени­вается статическим к. п. д. η_ст (так как динамическое давление на выходе из диффузора бесполезно теряется), а при работе на нагнетание — полным к. п. д. η.

Применительно ко всей вентиляторной установке, под которой понимают вентилятор с примыкающими к нему участком вентиля­ционного канала и выходными элементами, введены понятия дав­лений и к. п. д. установки: Н_у и Н_у.ст;η_у и η_у.ст

Аэродинамические качества вентилятора характеризуются производительностью Q, давлением Н_ст или Н, к. п. д. η_ст или ηи потребляемой мощностью N — мощностью на валу вентилятора.

Зависимость между указанными параметрами данного венти­лятора при определенных углах установки θ лопастей рабочего колеса, лопаток направляющего и спрямляющего аппаратов и при постоянной частоте вращения его ротора называется аэродинамической характеристикой вентилятор. Она получается опытным путем при испытаниях вентилятора.

Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиля­торных установок показаны на рис. 1 Рабочий участок 1—2 характеристики установки с центробежным вентилятором (рис. 1, а) получен из условия экономичности. Работа главной вентиляторной установки считается экономичной при и вспомогательной при

На характеристиках установок с осевыми вентиляторами (рис. 1, б) слева от точки В — область неустойчивой, т. е. недо­пустимой работы.

 

2.Область промышленного использования вентиляторной установки (СРСП)

Для каждого угла установки лопастей и закрылков вентиля­торная установка имеет свою аэродинамическую характеристику. Область промышленного использования вентиляторной установки включает рабочие участки аэродинамических характеристик для различных углов установки лопастей при одина­ковой частоте вращения ротора.

 

Рисунок 2 - Области промышленного использования вентиляторов:

а — осевого, б — центробежного

Область промышленного использования центробежного венти­лятора (рис. 2, б) при регулировании направляющим аппаратом заключена между рабочими участками аэродинамических харак­теристик, соответствующих предельным углам установки лопаток направляющего аппарата, и линией минимально допустимого к. п. д.

Показателем экономичности вентиляторной установки явля­ется средневзвешенный статический к. п. д. в нормальной области рабочих режимов. Эта область является частью области промышленного использо­вания, в которую входят режимы с наиболее высокими значени­ями статического к. п. д.

Шахтные вентиляторы в связи с подвиганием очистных .и подготовительных забоев работают на вентиляционную сеть с беспрерывно изменяющимся сопротивлением. Оказывает также влияние естественная тяга — движение воздуха, в выработках под действием различных естественных факторов, изменение подсосов и утечек воздуха через неплотности в надшахт­ном здании, необходимость иногда в кратковременном увеличе­нии расхода воздуха по шахте. В аварийных случаях возникает необходимость в изменении направления (реверсирования) воз­душной струи.

Следовательно, шахтная вентиляторная установка должна быть регулируемой и обеспечивать при необходимости реверсирование воздушной струи.

Регулирование рабочего режима венти­лятора необходимо для поддержания требуемой его производительности независимо от из