CC BY
67
УДК. 622.663.3
А.В. Николаев
МЕТОД РАСЧЕТА ВЕЛИЧИНЫ ОБЩЕРУДНИЧНОЙ ЕСТЕСТВЕННОЙ ТЯГИ*
Приведена методика определения величины общерудничной естественной тяги. Для расчета используется метод наименьших квадратов, по которому определяется положение аэродинамической характеристики вентиляционной сети рудника, величина и направление естественной тяги. Данные для расчета - измеренные производительность и давление, развиваемые вентилятором ГВУ.
Ключевые слова: Шахта, естественная тяга, воздухоподающий и вентиляционный ствол, метод наименьших квадратов The articles deals with definition technique the value general mine of natural draught operating in mine. For calculation the method of the least squares is used on which position is defined the mine performance position of the aerodynamic characteristic of a ventilating network, the value and direction of natural draught. Data for calculation - the measured productivity and pressure developed by the fan MFI. Keywords: Mine, natural draught, downcast ventilating and air shafts.
Существующие методы измерения естественной тяги (тепловой депрессии) достаточно громоздки, требуют длительного отрезка времени (в пределах нескольких часов), в течение которого условия могут измениться, что вносит в искомую величину определенные ошибки. В данной работе предлагается расчет естественной тяги выполнять, используя существующие методы построения действительных режимов работы главных вентиляторных установок ГВУ на вентиляционную сеть рудника.
Известно, что при определении режима работы ГВУ, когда измеряется развиваемое вентилятором давление и его подача, находится точка пересечения характеристики сети и вентилятора (точка А на рис. 1). Измерив депрессию Н и подачу (производительность) вентиляторной установки Q при различных углах ус-
*
Работа выполнена под руководством д.т.н., профессора и д.т.н., профессора Н.И. Алыменко
Н.Н. Мохирева
тановки лопаток направляющего аппарата (НА), можно получить последовательность точек пересечения кривых характеристик вентилятора и сети А, В, С, Б и т.д. По этим точкам определяется положение характеристики вентиляционной сети в координатах к^ и в общем случае эта характеристика описывается выражением к = Л02.
Однако в процессе работы вентилятора возникает естественная тяга ке. При положительной естественной тяге характеристика вентиляционной сети займет положение 2 на рис. 1 и будет описываться выражением
где а - коэффициент, равный по абсолютной величине естественной тяге, Н”е Па; Яруд - аэродинамическое сопротивление рудника, Н-с2/м8.
При отрицательной естественной тяге характеристика вентиляционной сети будет занимать положение 1 на рис. 1 и описываться выражением
где а - коэффициент, равный по абсолютной величине естественной тяге, Н’е Па.
Если, к примеру, измерить депрессию Н и подачу Q при различных режимах работы вентилятора, т.е. при различных углах установки лопаток НА и воздействии отрицательной естественной тяги, то будем иметь ряд точек А’, В’, С’, Б’ и т.д. Если по данным точкам построить характеристику сети типа Н = ЯрудО2, то она займет некоторое положение 3 на рис. 1 и ее координаты будут отличаться от координат кривой (2), т.е. кривая типа Н = Яруд'О будет иметь ошибку при ее построении. Отсюда вытекает методика построения кривых и нахождения величины естественной тяги.
1. Определяются точки пересечения кривых характеристик вентилятора и характеристики сети, что обычно и делается при проведении воздушно-депрессионных съемок рудников.
2. По этим точкам определяются коэффициенты кривых (1) и (2) методом наименьших квадратов, для чего решается система уравнений
Нв а + К руд • {2В,
(1)
НВ = а + Круд ' Qв ,
(2)
Рис. 1. Изменение положений характеристики вентиляционной сети рудника
а •п+Круд ■'Ев?=ЕН,
п 1=1 п 1=1 п (3)
а •¿Є? + Круд ‘Ей4 =Ік • в?,
і=1 1=1 1=1
и выражение
Круд -Ев4=Ек • й2, (4)
і=1 і=1
где п - число измерений.
3. Из (4) определяется Яруд, а из (3) - а и Яруд. Далее сравнивается, какая из кривых наиболее точно совпадает с результатами
измерения. Для этого определяют суммы квадратов абсолютных отклонений измеряемых величин давления к, от получаемых по формулам к = Ярудйг и к = ± а + Я^О?
и сравнивают между собой среднеквадратичные величины отклонений (вариации отклонений)
По значениям и оценивается точность описания кривых: выбирается та кривая характеристики, для которой значение наименьшее. При этом, чем точнее будут проведены измерения на ГВУ, тем с большей уверенностью можно говорить о том, что значение Яруд и а, Яруд, посчитанные по формулам (3) и (4) будут являться параметрами рудника (рудника и естественной тяги) с ошибкой не превышающей величину ¿.
Для расчета величины общерудничной естественной тяги были проведены замеры на ГВУ СКРУ-3 (3-е Соликамское калийное рудоуправление, ОАО «Сильвинит»), приведенные в работе [1], а также выполнены вычисления по замерам, проведенным на рудниках БКПРУ-1 и БКПРУ-2 (1-ое и 2-ое Березников-ское калийное производственное рудоуправление, ОАО «Уралкалий») [2]. Параметры атмосферного воздуха, результаты замеров параметров вентилятора и вычисления, проведенные по вышеизложенной методике, приведены в табл.1.
Как видно из табл. 1, во время проведения замеров на всех исследуемых рудниках действовала отрицательная естественная тяга. На это указывает то, что вариации отклонений при проводимых измерениях меньше ¿1. Ошибка в расчетах во время измерения для рудников СКРУ-3, БКПРУ-2 и БКПРУ-1 соответственно равна 2,42 %, 0,93 % и 0,52 %, что указывают на достаточно высокую точность метода.
2
(5)
^ Г кг -(а + К руд • Ол ) "
(6)
и
Результаты и данные для расчета естественной тяги
Рудник Л гн |- °С Ра, ММ рт.ст. <р, % Угол установки лопаток НА, град. ві, м3^ К Па 5Ь % 52, % а, Па
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
СКРУ-3 33 739,882 56,6 50° 409,9 1574,7 8,86 2,42 73,09
О О 482,1 1787,2
О о 497,5 1965,9
0° 547,1 2205,9
БКПРУ-2 14,0 735,265 73,7 о О 253,3 1325,0 1,88 0,93 13,95
о О 328,3 2151,0
20° 359,1 2520,0
0° 379,6 2848,0
БКПРУ-1 20,2 757,302 75,4 О О 250,6 885,0 1,38 0,52 4,28
о О 331,7 1509,0
20° 370,9 1901,0
0° 393,9 2113,0
Согласно [3] все ГВУ должны быть оснащены аппаратурой измеряющей и регистрирующей подачу и давление вентилятора. Поэтому для определения величины общерудничной естественной тяги по предложенному методу не потребуется специально производить замеры, а достаточно воспользоваться данными с регистраторов при изменении угла установки лопаток НА.
Таким образом, приведенный метод может использоваться для измерения естественной тяги, с точностью, зависящей от точности приборов и величины 5. При этом проводить воздушно-депрессионную съемку необязательно, достаточно снять параметры с регистраторов на ГВУ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разработать мероприятия по приведению в рабочее состояние вентиляционных систем панелей рудника СКРУ-3: отчет о выполненной услуге (договор 2007/25) / Рук. темы Н.Н. Мохирев. - Пермь, 2007. - 59 с.
2. Проведение работ по определению действительных аэродинамических характеристик главных вентиляторных установок рудников БКПРУ-1 и БКПРУ-2: отчет о научно-исследовательской работе / Рук. НИР Н.И. Алыменко. - Пермь, 2005. - 41 с.
3. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом (ПБ 03-553-03). Серия 03. Вып. 33 / ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России». - М., 2003. - 200 с.
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Николаев Александр Викторович - аспирант, ассистент кафедры Электрификации и автоматизации горных предприятий Пермского государственного технического университета, шко1аеу[email protected]
