Тема 2.3. Регулювання режимів роботи вентиляторних установок

План:

2.3.1. Причини, які викликають необхідність регулювання режимів роботи вентилятора.

2.3.2. Способи регулювання.

2.3.3. Область промислового використання.

2.3.1. Вентиляторні установки головного і місцевого провітрювання працюють на зовнішню мережу зі змінними параметрами: депресією і витратою повітря. Основні причини, які викликають зміну цих параметрів:

– розвиток фронту гірничих робіт, що приводить до збільшення витрати повітря в 1,5 – 2 рази;

– сезонні коливання температури викликають зміну депресії шахти на 10 – 15% від номінальної;

– зміна втрат і підсосів повітря в процесі експлуатації;

– робота в ремонтні дні, коли витрата повітря зменшується на 30 – 50%;

– різний добовий режим роботи, масові вибухи і т. п.

Зміна параметрів зовнішньої мережі приводить до необхідності регулювання режим роботи вентиляторних установок під час їх експлуатації. Глибину регулювання по продуктивності ε_Q і тиску ε_Н визначають за формулами:

; .

Вигідним рахується діапазон регулювання по продуктивності 1:2, по тиску 1:3.

2.3.2. Існують наступні способи регулювання режимів роботи вентиляторів:

1. Дроселювання потоку в лінії. Можливі два варіанти:

1.1. Дроселювання потоку перед вентилятором. У цьому випадку змінюється характеристика вентилятора з 1 на 2 (рис. 25).

1.2. Дроселювання потоку за вентилятором. У цьому випадку змінюється характеристика зовнішньої мережі вентилятора з 1 на 2 (рис. 26).

2. Зміна частоти обертання робочого колеса. Змінюючи частоту обертання можна отримати ряд характеристик 1, 2, 3, кожна з яких лежить тим нижче, чим нижча частота обертання (рис. 27). Даний спосіб регулювання базується на законах пропорційності:

;

H Н

2 3 2 1

О

Q Q

Рис. 25. Дроселювання потоку Рис. 26. Дроселювання потоку

перед вентилятором за вентилятором

4. Зміна напрямку потоку повітря перед входом на робоче колесо (рис. 28). Цей спосіб базується на закручуванні потоку рідини перед входом на робоче колесо і здійснюється у відцентрових вентиляторах спеціальним напрямним апаратом від –30⁰ до 90⁰. Для від’ємних кутів установки лопаток напрямного апарату потік закручується назустріч обертанню робочого колеса (крива 2), у цьому випадку тиск і продуктивність зростають, для додатних кутів (крива 3) – ці параметри зменшуються.

Н Н

1 1

2 2 θ < 0⁰

3 3 θ = 0⁰

θ > 0⁰

Q Q

Рис. 27. Зміна частоти обертання Рис. 28. Зміна напрямку потоку повітря

робочого колеса перед входом на робоче колесо

5. Поворот лопаток робочого колеса. Цей спосіб використовується для осьових вентиляторів головного провітрювання. Кут нахилу лопаток змінюється від 15⁰ до 45⁰. Зі зростанням кута збільшуються подача і тиск. Характеристики вентилятора знаходяться тим вище, чим більший кут (рис. 27).

6. Поворот окремих частин лопаток робочого колеса. Цей спосіб використовується для відцентрових вентиляторів головного провітрювання типу ВЦЗ-32. Повертаючи закрилки в сторону обертання робочого колеса, збільшують його діаметр. У цьому випадку зростає тиск і продуктивність.

7. Комбінований спосіб регулювання. У цьому випадку застосовують декілька способів регулювання одночасно.

8. Специфічні способи регулювання:

– Для вентиляторів ВОД–16: зміна кута установки лопаток, лише на одному робочому колесі, або відключення другого колеса. У цьому випадку продуктивність зменшується в 1,4 рази, а тиск практично не міняється;

– Для вентиляторів типу ВОД–21, 30, 40, 50 у випадку роботи з малим тиском, кількість лопаток на другому робочому колесі зменшується наполовину, через одну;

– Для вентиляторів ВЦЗ–32 знімають повністю, або наполовину закрилки.

9. Перспективним являється спосіб регулювання за допомогою тиристорних перетворювачів швидкості обертання привідного двигуна типу ПЧСВ.

2.3.3. Область промислового використання осьових вентиляторів (рис. 29, а) включає робочі ділянки аеродинамічних характеристик вентиляторів для різних кутів установки лопаток і однаковій частоті обертання ротора. Ділянки 1-2 і 3-4 відповідають граничним кутам установки лопаток (15⁰ і 45⁰), Ділянка 1-3 відповідає границі стійкої роботи, а 2-4 – мінімальному значенню К. К. Д. (η_min = 0,6).

Область промислового використання відцентрових вентиляторів (рис. 29, б), у випадку регулювання напрямним апаратом знаходиться між робочих ділянок аеродинамічних характеристик вентилятора, що відповідають граничним кутам установки лопаток напрямного апарату (–20⁰ і 60⁰) і лінією мінімально допустимого К. К. Д. (η_min = 0,6).

Рис.29. Область промислового використання вентиляторів:

а – осьового, б – відцентрового

Контрольні запитання до теми 2.3:

2.3.2.1. Регулювання режиму роботи осьових вентиляторів головного провітрювання здійснюється зміною кута установки лопаток робочого колеса в межах:

1) 15⁰ - 45⁰; 2) –20⁰ - 60⁰; 3) 0⁰ - 30⁰.

2.3.2.2. Регулювання режиму роботи відцентрових вентиляторів головного провітрювання здійснюється зміною кута установки лопаток робочого колеса в межах:

1) 15⁰ - 45⁰; 2) –20⁰ - 60⁰; 3) 0⁰ - 30⁰.

2.3.3.1. Область промислового використання осьових вентиляторів головного провітрювання обмежена граничними кутами установки лопаток робочого колеса, мінімальним значенням К. К. Д. і:

1) Кутом установки лопаток спрямного апарату;

2) Кутом установки лопаток напрямного апарату;

3) Границею стійкої роботи.

2.3.3.. Область промислового використання відцентрових вентиляторів головного провітрювання обмежена граничними кутами установки лопаток напрямного апарату і:

1) Кутом установки лопаток спрямного апарату;

2) Мінімальним значенням К. К. Д.;

3) Границею стійкої роботи.