CC BY
58
© Н.И. Алыменко, А.Н. Алыменко, И.И. Трапезников, А.В. Ковалев, 2003
УАК 622.4.621.634
Н.И. Алыменко, А.Н. Алыменко,
И.И. Трапезников, А.В. Ковалев
ТРЕБОВАНИЯ К СОВРЕМЕННЫМ ОСЕВЫМ ВЕНТИЛЯТОРАМ МЕСТНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Одним из важных факторов развития горного дела является совершенствование вентиляции горных предприятий, что в значительной мере связано с разработкой новых образцов вентиляционного оборудования и, в частности, вентиляторов местного проветривания (ВМП). Прошедшие за последнее десятилетие изменения в горнодобывающей промышленности России, к сожалению, не ознаменовались совершенствованием вентиляционного оборудования, технический уровень которого остается низким.
В настоящее время на рудниках и шахтах используются ВМП различных типов. Наиболее распространенным является вентилятор ВМЭ-6. С помощью этих вентиляторов проветриваются одиночные выработки и небольшие локальные участки вентиляционных сетей. Эти вентиляторы работают как на вентиляционный трубопровод различной длины, так и без трубопровода, а также в качестве источников тяги в подземных передвижных и подземных вспомогательных вентиляторных установках.
Широкое распространение ВМЭ - 6 объясняется тем, что они, при существующей средней длине подготовительных выработок в России, в большинстве случаев обеспечивают подачу необходимого количества воздуха на рабочие места. Рабочее место на горных предприятиях находится в постоянном движении и длина доставки воздуха к нему постоянно меняется. Поэтому вентилятор выбирают из расчета обеспечения потребного количества воздуха на максимальную длину. Если сначала можно обходится вентилятором ВМЭ-4, то с увеличением длины доставки воздуха он уже не будет справляться с поставленной задачей и потребуется вентилятор
ВМЭ-5, который через небольшой промежуток времени необходимо будет заменить вентилятором ВМЭ-6. Развитие технологии добычи руд требует увеличение длины доставки воздуха примерно на 100-150 м, что требует повышения давления на 20-25 % более , чем ВМЭ-6 может обеспечить. Держать же три или более вентиляторов на каждом проходческо-очистном комплексе (забое) нецелесообразно. Устанавливают ВМЭ-6 и на начальной длине доставки воздуха искусственно увеличивают сопротивления сети различными механическими устройствами.
Применение направляющих аппаратов, равно как и иных механических устройств (клапаны, поворотные заглушки), зачастую оказывается невозможным в силу условий эксплуатации. Например, в калийных рудниках при высоком уровне запыленности воздуха и агрессивной среде механизмы в короткий срок выходят из строя по причине коррозии и обрастания пылью.
В результате использования наиболее мощного вентилятора происходит перерасход электроэнергии. В настоящее время на калийных рудниках Верхнекамского месторождения удельные затраты на отбойку руды 1,0-1,9 кВт на т, а на проветривание 4,2-4,5 кВт на т (здесь учтена работа всех вентиляторных установок рудника). Снижение энергозатрат в нескольких типах установок позволит сократить общее энергопотребление рудников.
При максимальной длине вентиляционного трубопровода, присоединенного к вентилятору, запуск осуществляется несколькими последовательными включениями с интервалом 2-3 с, чтобы заполнить воздухом и расправить гибкий вентиляционный трубопровод.
Однако не исключены случаи, когда даже при таком включении происходит разрыв ткани вентиляционного трубопровода, что влечет дополнительные затраты.
Избыточное количество поступающего или удаляемого воздуха (при отсутствии регулирования расхода и давления ) отрицательно влияет на санитарно- гигиенические условия труда.
Конструктивно ВМЭ-6 выполнен с размещением в проточной части электрического двигателя. На валу электродвигателя закреплено рабочее колесо с лопатками из полиамида. Данная конструкция накладывает целый ряд ограничений на использование вентилятора, улучшение его параметров. Установленный предел номинальной частоты вращения 3000 мин-1 (окружная скорость на конце лопаток не более 100 м /с) ограничивает производительность (1). Налипание пыли на лопатки, из-за наличия статического электричества и заряженности частиц пыли, вызывает нарушение балансировки колес и, как следствие, разрушение лопаток рабочего колеса или выход из строя электрического двигателя. Для замены любого из указанных выше узлов требуется практически полная разборка вентилятора, что негативно сказывается на его работоспособности, безопасности использования, увеличивает время на ремонт и потери рабочего времени от простоя.
Особенности конструкции электрического двигателя не позволяют эксплуатировать ВМЭ-6 в вертикальном положении, ограничивая угол диапазоном ± 30 градусов. Установка двигателя в проточной части вентилятора приводит к невозможности использовать его для газоотсоса по требованиям техники безопасности. Наличие большого количества уступов, внезапных изменений проходного сечения воздушного тракта, приводит к дополнительным аэродинамическим потерям и снижению характеристик вентилятора.
Эксплуатация вентиляторов с неудовлетворительными техникоэкономическими характеристиками влечет за собой не только повышение затрат, но и способствует повышению аварийности на горном производстве, нарушению
санитарных норм и требований техники безопасности.
Вентиляционные установки главного и местного проветривания шахт, рудников и других подземных сооружений являются источниками сильного шума, численные показатели которого превышают предельно допустимые уровни звукового давления, уровня звука и эквивалентного уровня звука, рекомендуемых санитарными нормами СН 2.2.4/2.1.862 -96 « Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки» и ГОСТом 12.1.003 для постоянных рабочих мест (2).
В стесненных условиях горных выработок интенсивный шум вентиляторов приносит гораздо больший вред, чем шум промышленных установок на поверхности, т.к. он не только отрицательно сказывается на здоровье горняков, снижая производительность труда, но и глушит сигналы подземного транспорта, шум обрушающейся кровли и, таким образом, представляет дополнительный источник травматизма.
Рекомендуемые глушители при работе в запыленной атмосфере в течении нескольких месяцев теряют свои защитные шумовые характеристики и не выполняют своих функций, что требует разработки более совершенных глушителей с возможностью замены звукопоглощающих элементов.
Так как существенное влияние на уровень шума оказывают аэродинамическая схема и конструкция вентилятора, качество изготовления и сборки деталей и узлов (рабочих лопаток, элементов проточной части, узлов привода), то задачи борьбы с шумом должны решаться на стадии проектирования на основании акустических расчетов и в процессе производства.
Анализ литературных источников (3,4) и высказанные выше соображения говорят о том, что к основным недостаткам ВМП следует отнести:
- отсутствие возможности изменения производительности и давления вентиляторов в пределах, значительно шире заложенных заводами изготовителями;
- высокий уровень шума ;
- налипание пыли на вращающиеся элементы, ускоренный износ и разрушение лопаток рабочих колес вентиляторов, работающих в запыленной атмосфере;
- установку вентиляторов только в горизонтальном положении;
- низкую надежность;
- малую ремонтопригодность.
По нашему мнению, необходимо откорректировать требования к ВМП с учетом произошедших в горнодобывающей промышленности перемен.
На наш взгляд эти требования можно разбить на несколько групп:
- конструктивные требования
;
- требования техники безопасности ;
- требования к проектировщику и производителю.
Можно сформулировать следующие требования к конструкции современного шахтного осевого вентилятора :
- аэродинамическая схема вентилятора должна обеспечивать высокие значения напора, производительности и расширенную область промышленного использования (например ВМ-4+ ВМ-5+ ВМЭ-6+ВМЭ-8);
- эффективная система механического регулирования режимов работы должна обеспечить высокую экономичность вентилятора и возможность модернизации для автоматического регулирования в составе системы автоматического проветривания шахт и рудников;
- лопатки из полимерных материалов с повышенными прочностными характеристиками;
- конструкция должна обеспечивать установку и работу вентилятора под любым углом от горизонтального до вертикального положения;
- конструкция вентилятора должна быть разработана с учетом модульного принципа, обеспечивающего высокую ремонтопригодность и низкую трудоемкость обслуживания.
Требования по технике безопасности в дополнение к (1) должны включать следующее:
- снижение уровня шума за счет использования шумоглуша-
щих конструкций, встроенных в корпус вентилятора;
- возможность замены шумопоглощающих элементов;
- обеспечение соблюдение требований по шуму в течение всего срока службы.
Проектировщик и производитель ВМП должен обладать:
- квалифицированными кадрами конструкторов и расчетчиков (прежде всего в области аэродинамики, акустики, прочностных расчетов);
- современным программным обеспечением;
- экспериментальной базой;
- высокопроизводительным технологическим оборудованием;
- квалифицированными рабочими кадрами;
- системой контроля качества продукции.
Этим требованиям, наряду с традиционными производителями ВМП, обладают предприятия ВПК и, прежде всего, разработчики и производители авиационных двигателей.
ОАО « Авиадвигатель» г. Пермь (является в настоящее время разработчиком двигателя ПС-90А, которые установлены на самолете президента РФ) в порядке личной инициативы приступило к разработке нового типа ВМП. Проведенные на настоящий момент работы позволяют сказать, что применяемые в конструкции авиадвигателя решения, такие как встроенные в корпус из ПКМ шумоглушители, защита корпусов от повреждений разрушившимися лопатками, высококачественные системы привода рабочих колес с возможностью регулировки числа оборотов, а также современные методы 3-х мерных аэродинамических расчетов и акустических расчетов, позволяют разработать и изготовить ВМП в полной мере удовлетворяющий указанным выше требованиям.
Надеемся, что новый тип ВМП найдет свое применение не только в горнодобывающей промышленности, но и в химической, металлургической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 6625 - 85 . Вентиляторы шахтные местного проветривания. Технические условия.
2. Юдин Е.Я., Терехин А.С. Борьба с шумом шахтных вентиляторных установок. - М.: Недра, 1985.
3. Ушаков К.А., Брусиловский И.В, Бушель А.Р. Аэродинамика осевых вентиляторов и элементы их конструкции. - М.: Госгортехиздат, 1960.
4. Пак В.В., Иванов С.К., Верещагин В.П. Шахтные вентиляционные установки местного проветривания. - М.: Недра. 1974.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Алыменко Н.И. - НВП “ Верхнекамье”.
Алыменко Д.Н. - Перм ГТУ.
Трапезников И.И, Ковалев А.В. - ОАО “ Авиадвигатель”
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
АЛЫМЕНКО
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB10~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm Требования к современным осевым вентиляторам местного проветривания
trapeznikov
07.08.2003 14:20:00
3
11.08.2003 15:20:00 Гитис Л.Х.
3 мин.
09.11.2008 17:17:00
3
1 601 (прибл.)
9 131 (прибл.)
