Отже потужність на валу двигуна турбомашини визначається за формулою

N = Q ×H / 10³ ×h (18)

1.4.2. Дві турбомашини однієї серії, геометрично подібні, які мають робочі колеса діаметрами D ₂ і D ₂^¢, з однаковими кутами нахилу лопаток і працюючі на зовнішні мережі з однаковими характеристиками при частотах обертання n i n^¢. Для таких турбомашин справедливі наступні закони пропорційності

Q / Q^¢ = n / n^¢ × (D ₂ / D ₂ ^¢ ) ³ ; (19)

Н / Н ¢= (n / n ¢) ² × (D ₂ / D ₂ ^¢ ) ²; (20)

N / N = (n / n ^¢ ) ³ × (D ₂ / D ₂ ^¢ ) ⁵. (21)

Закони пропорційності були експериментально встановлені акад. А. Рато і теоретично підтверджені акад. А. П. Германом.

Для однієї турбомашини, якщо D ₂ = c o n s t

Q / Q ¢ = n / n ¢; H / H ¢ = (n / n ¢) ² ; N / N ¢ = (n / n ¢) ³; (22)

Для сталої частоти обертання n = c o n s t

Q / Q ^¢ = (D ₂ / D ₂ ¢) ³; H / H ^¢ = (D ₂ / D ₂ ^¢ )² ; N/ N ^¢ = (D ₂ / D ₂ ^¢ ) ⁵ (23)

1.4.3. Класифікація турбомашин тільки по абсолютній величині напору і подачі не дає повної уяви про особливості конструкції турбомашин, так як одна і та ж турбомашина може розвивати різні подачі і напори в залежності від частоти обертання вала і умов роботи. Тому введемо поняття – коефіцієнт швидкохідності. Коефіцієнтом швидкохідності називають частоту обертання умовної турбомашини, яка геометрично подібна даній, в якій для напору Н_s подача дорівнює Q_s.

Для вентиляторів приймають Q_S = 1м ³/ с, Н_s = 30 даПа,

для насосів Q_S = 0,075 м ³/ с, Н_s = 1 м. вод. ст.

Отже коефіцієнт швидкохідності для вентиляторів дорівнює

n_s = 12,9× n × Q ^1/2 /Н ^3/4; (24)

для насосів

n_S = 3,65× n×Q ^1/2/ H ^3/4 (25)

Розмірність Q в м³ /с, Н в даПа для вентиляторів і в м для насосів.

Контрольні запитання:

1.4.1. Визначити потужність на валу двигуна турбомашини, якщо подача Q =50 м³/с,

тиск H = 3200 Па, К.К.Д. h =0,81. 1. 10 кВт; 2. 160 кВт. 3. 200 кВт.

1.4.2.1. В одній турбомашині D = c o n s t, швидкість обертання зросла в 3 рази. Як зміниться потужність? 1. Зросте в 27 раз. 2. Зменшиться в 3 рази. 3. Зросте в 3 рази.

1.4.2.2. В геометрично подібній турбомашині n¢ = 2 × n; D ^¢ ₂ =2 × D ₂; потужність N =10 кВт. Чому дорівнює N¢? 1. 80 кВт. 2. 2560 кВт. 3. 320 кВт.

1.4.3.1.Визначити коефіцієнт швидкохідності для вентилятора, якщо n = 1000 об/хв, Q = 49 м ³ /с, H = 256 даПа. 1. 1411. 2. 240. 3. 14.2.

Розділ 2. Шахтні вентиляторні установки.

Тема 2.1. Осьові вентилятори.

План:

2.1.1. Класифікація осьових вентиляторів.

2.1.2. Будова вентиляторної установки з вентиляторами типу ВОД.

2.1.3. Конструкція вентиляторів типу ВОД.

2.1.4. Будова осьових вентиляторів місцевого провітрювання типу ВМ.

2.1.1. Осьові вентилятори діляться на вентилятори головного провітрювання шахти, допоміжні і вентилятори місцевого провітрювання.

До вентиляторів головного провітрювання відносяться ВОД-50, ВОД-40, ВОД-30, ВОД-21, ВОД-16. Скорочення означають: В - вентилятор, О - осьовий, Д - двоступеневий. Цифри означають діаметр робочого колоса в дм.

Допоміжні вентилятори використовуються для обслуговування стволів і навколоствольних виробок. Для цих робіт використовують вентилятори ВОД–11, ВОД–16.

Для місцевого провітрювання шахти використовують вентилятори з електроприводом /ВМ-4М, ВМ-5М, СЕМ-6, ВМ6-М, ВМ-8М, ВМ-12М / і з пневмоприводом /ВКМ-200А, ВМП-3М,ВМП-4,ВМП-5М, ВМП-6М /.

2.1.2. Головна вентиляторна установка з вентиляторами типу ВОД /рис. 13/ складається з робочого і резервного вентиляторів 1 і 2 з синхронними електродвигунами 3 і 4, системи змащування 5, електроапаратури і апаратури автоматизації 6, ляди чи двері 7 і 8 для переключення на роботу любого з вентиляторів і відключення іншого, підвідного 9 і вихідного 10 каналів, глушника шуму 11. Глушник шуму викладений із звукопоглинальних шлакоблоків і має 5…7 паралельних стінок, які розділяють вихідний струмінь. Глушник шуму – спільний для обох вентиляторів.

2.1.3. Вентилятори головного провітрювання шахти ВОД –21, ВОД-30, ВОД-40, ВОД-50 /рис. 14/ складаються з корпуса 1, рами 2, ротора 3, переднього 4 і заднього 5 опорних блоків, напрямного 6 і спрямного 7 апаратів, колектора 8, переднього обтікача 9, дифузора 10, трансмісійного вала 11 з муфтою 12, яка з’єднує з електродвигуном 13. Ці вентилятори мають схему компонування РК (робоче колесо) + НА (напрямний апарат) + РК (робоче колесо) + СА (спрямний апарат).

Рис. 13. Головна вентиляторна установка з вентиляторами типу ВОД

Рис. 14. Вентилятор типу ВОД

Ротор вентилятора ВОД показаний на рис. 15. На валі 1 з підшипниками 2, які сприймають як радіальне так і осьове навантаження, закріплені робочі колеса 3 і 4 і півмуфта 5. Колесо на валі закріплено шпонкою 6 і від осьового зміщення гайкою 7. Втулки робочих коліс виконані зварними і герметизовані. Втулка 8 складається з двох дисків, маточини насадженої на вал і обода,на якому розміщені лопатки 9. Кількість лопаток 12. Вони виготовлені пустотілими зварними клепаними, складаються з двох листків обшивки, ребра, днища і хвостовика. Дякуючи кріпленню 10, лопатки при зупиненому вентиляторі можуть повертатися на кут 15…45^°. Для регулювання робочого режиму число лопаток колеса може бути зменшено в 2 рази. Трансмісійний вал виконаний підвісним із зубчатими (в вентиляторі ВОД-21 пальцевими) муфтами.

Проміжний напрямний апарат має 14 лопаток, які можуть повертатися серводвигуном на кут до 180 ^°. Випрямний апарат має 14 лопаток, з яких 11 поворотні, а 3 – несучі неповоротні.

Вентилятори оснащені колодковими гальмами, який за 2…2,5 хв. зупиняє ротор.

Для реверсування повітряного струменю необхідно відключити двигун вентилятора і загальмувати ротор, повернути на 180^° лопатки напрямного і спрямного апаратів, розгальмувати ротор і запустити двигун в протилежному напрямі.

Рис. 15. Ротор вентилятора типу ВОД

Вентилятор ВОД–16 – двохступеневий реверсивний із зустрічним обертанням робочих коліс, призначений для головного провітрювання шахт з потрібною витратою повітря 12...67 м³/с і статичному тиску 90…430 даПа, а також використовується як допоміжний вентилятор.

Принцип його роботи базується на тому, що для протилежного обертання робочих коліс повітряний потік, отримавши енергію на першому робочому колесі, виходить закрученим в сторону обертання, розкручується на другому робочому колесі і отримує додаткову енергію. Необхідність в проміжному напрямному і спрямному апараті відпадає. Зменшуються розміри і маса вентилятора, спрощується регулювання режиму і реверсування потоку.

Вентилятор ВОД–16 (рис. 16) складається з корпуса 1 з колектором і обтікачем, консольно насаджених на вал робочих коліс 2 і 3, трансмісійних валів 4 і 5 з пружними пальцевими муфтами 6 і 7, дифузора 8, електродвигунів 9 і 10, системи змащування 11, електромагнітних гальм 12 і 13, глушника шуму 14. Робоче колесо 2 має 12, а колесо 3-10 стальних зварних лопаток.

Установка оснащена пуско-регулюючою і контрольно-вимірювальною апаратурою.

Регулювання робочого режиму вентилятора проводиться: 1. поворотом лопаток робочих коліс вручну при зупиненому вентиляторі; 2. Поворотом лопаток тільки на першому колесі при постійному куті установки 27° на другому колесі. Реверсування вентиляційного струменю здійснюється зміною напрямку обертання робочих коліс.

Рис. 16. Вентилятор ВОД-16 із зустрічним обертанням робочих коліс

2.1.4. Вентилятори місцевого провітрювання призначені для подачі в тупикові виробки. Схема компонування НА+РК+СА.

Вентилятор ВМ-4М одноступеневий, нерегульований з електроприводом. Застосовується для провітрювання штреків перерізом до 5 м² з витратою повітря до 100…150 м³/хв і довжиною труби до 300 м. Діаметр труб 400мм.

Вентилятори ВМ-5М і ВМ-6М одноступеневі регульовані призначені для провітрювання виробок перерізом до 10 і 16 м², довжиною труб не більше 400 і 600 м, діаметром 500 і 600 мм.

Вентилятори ВМ-5М і ВМ-6М (рис. 17) мають однакову конструкцію і складаються з корпуса зі спрямним апаратом 2, робочого колеса 3, вхідного напрямного апарату 4 і вмонтованого вибухобезпечного асинхронного двигуна 5. Вентилятор змонтовано на салаках 6.

На литій конічній втулці робочого колеса встановлено сім кручених лопаток. Лопатки являють собою залиту капроновою смолою стальну арматуру з хвостовиком і гайкою.

Напрямний апарат має дев’ять профільних гумових лопаток із стальним армуванням вхідних і вихідних кромок.

“Повітряний сепаратор” – кільцевий канал 7 призначений для усунення впадини на аеродинамічній характеристиці вентилятора.

Робочий режим вентиляторної установки регулюється на працюючому вентиляторі поворотом закрилок лопаток направляючого апарату на кут від +45 ° до –50 °. Для позитивних кутів нахилу (відхилення лопаток проти напряму обертання робочого колеса) продуктивність і тиск зростають, для від’ємних зменшується.

Вентилятори ВМП–3, ВМП–4, ВМП–5М і ВМП–6М одноступеневі з приводом від вмонтованої пневматичної турбіни служать для провітрювання глухих виробок, в яких застосування електричних вентиляторів заборонено ПБ.

Рис. 17. Вентилятор ВМ–6М

Рис. 18. Вентилятор ВМП–6М

Вентилятор ВМП–6М (рис. 18) складається з корпуса 1, вала 2, робочого колеса 3 з пневматичною турбіною 4 і коробки з соплами 5 для регулювання. З допомогою трьохходового крана 6, зв’язаного з рукояткою, проводиться підведення стисненого повітря до одного, двох чи трьох сопел.

Контрольні запитання до теми 2.1:

2.1.1. Позначення ВОД – 40 означає:

1. Вентилятор односторонній двохступеневий діаметром вихідного отвору 40 дм;

2. Вентилятор осьовий двохступеневий діаметром робочого колеса 4 м;

3. Вентилятор осьовий двохступеневий діаметром робочого колеса 40 см.

2.1.2. Вентиляторна установка головного провітрювання шахти з вентиляторами типу ВОД має:

1. Два вентилятори (робочий і резервний), 2 електродвигуни, 1 підвідний і 1 відвідний канали,

2. 2 вентилятори (робочий і резервний) 2 електродвигуни, 2 підвідних і 2 відвідних канал;

3. 2 вентилятори (робочий і резервний) 1 електродвигун, 1 підвідний і 1 відвідний канал.

2.1.3. Вентилятор ВОД–30 має схему компонування:

1. РК + НА + РК + СА; 2. НА + РК + РК + СА; 3. РК + СА + РК + НА.

2.1.4. Робочий режим вентиляторів ВМ–6М регулюється:

1. Поворотом лопаток робочого колеса на кут 15…..45 °.

2. Поворотом закрилок лопаток напрямного апарату на кут від +45 °до –50 °.