Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания
У статті розглянуті аеродинамічні параметри експлуатованих на вугільних шахтах радіальних (відцентрових) і осьових вентиляторів головного провітрювання, а також проаналізовані способи регулювання аеродинамічних характеристик з метою визначення найбільш ефективного методу регулювання по параметру зни...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2012
|
| Назва видання: | Геотехническая механика |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54387 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания / А.В. Бугаев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 35-40. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-54387 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-543872014-02-02T03:12:16Z Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания Бугаев, А.В. У статті розглянуті аеродинамічні параметри експлуатованих на вугільних шахтах радіальних (відцентрових) і осьових вентиляторів головного провітрювання, а також проаналізовані способи регулювання аеродинамічних характеристик з метою визначення найбільш ефективного методу регулювання по параметру зниження енергоспоживання. Aerodynamic parameters of radial (centrifugal) and axial-flow ventilators used in the coal mines are described, and means for controlling the aerodynamic characteristics are analyzed in order to determine the most effective control method and reduce energy consumption. 2012 Article Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания / А.В. Бугаев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 35-40. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54387 621.63:53.082.3:65.012 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
У статті розглянуті аеродинамічні параметри експлуатованих на вугільних шахтах радіальних (відцентрових) і осьових вентиляторів головного провітрювання, а також проаналізовані способи регулювання аеродинамічних характеристик з метою визначення найбільш ефективного методу регулювання по параметру зниження енергоспоживання. |
| format |
Article |
| author |
Бугаев, А.В. |
| spellingShingle |
Бугаев, А.В. Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания Геотехническая механика |
| author_facet |
Бугаев, А.В. |
| author_sort |
Бугаев, А.В. |
| title |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| title_short |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| title_full |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| title_fullStr |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| title_full_unstemmed |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| title_sort |
исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/54387 |
| citation_txt |
Исследование регулирования аэродинамических параметров шахтных вентиляторов главного проветривания / А.В. Бугаев // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2012. — Вип. 107. — С. 35-40. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT bugaevav issledovanieregulirovaniâaérodinamičeskihparametrovšahtnyhventilâtorovglavnogoprovetrivaniâ |
| first_indexed |
2025-07-05T05:42:13Z |
| last_indexed |
2025-07-05T05:42:13Z |
| _version_ |
1836784428382158848 |
| fulltext |
35
УДК 621.63:53.082.3:65.012
Инженер А.В. Бугаев
(ПАО «НИИГМ
им. М.М. Федорова»)
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ШАХТНЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ ГЛАВНОГО
ПРОВЕТРИВАНИЯ
У статті розглянуті аеродинамічні параметри експлуатованих на вугільних шахтах раді-
альних (відцентрових) і осьових вентиляторів головного провітрювання, а також проаналі-
зовані способи регулювання аеродинамічних характеристик з метою визначення найбільш
ефективного методу регулювання по параметру зниження енергоспоживання.
RESEARCH ON AERODYNAMIC PARAMETER CONTROL FOR THE
MINE VENTILATORS IN MAIN VENTILATION SYSTEM
Aerodynamic parameters of radial (centrifugal) and axial-flow ventilators used in the coal
mines are described, and means for controlling the aerodynamic characteristics are analyzed in or-
der to determine the most effective control method and reduce energy consumption.
Вопросы регулирования параметров подачи и давления вентиляторов явля-
лись актуальными и ранее, так как создание мощных шахтных вентиляторов с
электроприводом, мощность которого достигает 4000 кВт, требовало условий
плавного их запуска в работу, а также настройку вентиляционной сети на необ-
ходимый ритм проветривания шахты, [1, 2, 3, 4]. В настоящее время эта про-
блема требует своего решения в связи с закрытием ряда шахт, но необходимо-
стью эксплуатации вентиляторов главного проветривания. При этом экономич-
ность работы таких вентиляторных агрегатов снижается в связи с тем, что осе-
вые направляющие аппараты в большей части приходится эксплуатировать в
закрытом положении лопаток и величина статического к. п. д. вентиляторов со-
ставляет всего 0,3…0,5.
В настоящей работе рассмотрены возможные способы регулирования аэро-
динамических параметров (подачи и давления) радиальных вентиляторов с раз-
личными лопатками рабочих колес (листовыми и профильными), проведен ана-
лиз и сделана оценка для их возможного применения в практической постанов-
ке в шахтных условиях. В постановочном варианте задачи рассмотрены только
аэродинамические способы регулирования параметров подачи и давления ради-
альных вентиляторов, экспериментальные результаты которых выполнены на
моделях вентиляторов и опубликованы в различных организациях.
Вопросы регулирования параметров подачи и давления вентиляторов про-
водились Г. А. Бабаком, [5, 6], где приведена такая возможность применитель-
но к аэродинамической схеме ЦАГИ Ц7-42, на базе которой был разработан
вентилятор главного проветривания ВЦ-5 [2] и на модели вентилятора ИГМ
близкой к схеме ЦАГИ Ц7-42 были получены аэродинамические характеристи-
ки при уменьшении количества листовых лопаток до четырех (ступенями – 32,
24, 16, 12, 8, 6, 4). При этом наблюдалось снижение максимального статическо-
го к. п. д. и параметров подачи и давления вентилятора.
36
Другими способами ступенчатого изменения параметров радиального вен-
тилятора при постоянной частоте вращения ротора следует считать по литера-
турным источникам [7, 8, 9] изменение длины рабочих лопаток колеса, поворот
рабочих лопаток или элементов (закрылков), выключение части межлопаточ-
ных каналов при помощи заглушек.
Одним из наиболее существенных недостатков перечисленных способов ре-
гулирования параметров вентиляторов являлось изменение аэродинамической
схемы вентилятора, что могло отразиться на динамических характеристиках
роторов вентиляторов и в частности на их подшипниковых узлах. Другим пре-
пятствием для изменений конструкций вентиляторов – это требования «Правил
безопасности в угольных шахтах», где отмечено, что не допускается изменения
конструкции машин, оборудования, схем управления и защиты без согласова-
ния с предприятием производителем, [10].
Изложенные результаты аэродинамических исследований моделей различ-
ных радиальных вентиляторов в лабораторных условиях показывают, что из-
вестные методы регулирования вентиляторов в шахтных условиях вызывают
значительные трудности, одними из которых является, безусловно, обеспечение
длительной безопасной эксплуатации вентиляторов в шахтных условиях, что
напрямую связано с безопасной работой горнорабочих и обслуживающего пер-
сонала шахты.
Предполагаемый способ регулирования подачи и давления радиального вен-
тилятора включает в себя две составляющие – аэродинамическую (осевым на-
правляющим аппаратом) и регулирование с помощью частоты вращения рото-
ра вентилятора. Для примера на рис. 1 приведено «Поле аэродинамических ре-
жимов», определенное в результате обследований технического состояния вен-
тиляторных установок угольных шахт Украины в 2002…2012 г.г. для определе-
ния границ необходимых режимов проветривания. На рис. 2 и 3 показаны об-
ласти промышленного использования выпускаемых в настоящее время осевых
и радиальных (центробежных) вентиляторов главного проветривания для
угольных и рудных шахт Украины заводом «Донецкгормаш», г. Донецк. Про-
веденные исследования сводятся к следующему. Наиболее эффективным спо-
собом такого регулирования является изменение параметров вентилятора с по-
мощью направляющего аппарата при углах поворота последнего на углы 0…600
(до минимальных значений статических к. п. д. 0,6) или с помощью понижения
частоты вращения ротора вентилятора регулируемым электроприводом (при
полностью открытых осевых направляющих аппаратах (θОНА=00)).
37
38
39
При этом величина энергопотребления определяется соотношением
Еv=1/ηsv
где ηsv – статический к. п. д. вентилятора при работе его на шахтную сеть. Ус-
тановлено, что величина Еv энергопотребления вентилятора находится в интер-
вале значений 1,2 … 10 при регулировании режимов вентилятора осевым на-
правляющим аппаратом и 1,2 … 1,3 при регулировании режимов работы венти-
ляторов регулируемым электроприводом. Кроме изложенного в отдельных ус-
ловиях проветривания шахты эффективным является применение электродви-
гателя вентилятора, имеющего меньшую частоту вращения. Понижение часто-
ты вращения роторов вентиляторов уменьшает динамическую нагрузку на
подшипники, таким образом, повышается эффективность и надежность экс-
плуатации всей вентиляторной установки.
Наибольший экономический эффект при регулировании частоты вращения
ротора вентилятора достигается для самых мощных шахтных вентиляторов, та-
ких как ВРЦД – 4,5 и ВЦД – 47,5УМ, мощность электродвигателей которых
достигает 4000 кВт. Конструктивная схема вентилятора нового поколения ВЦД
– 47,5УМ приведена на рис. 4 [3], а область его промышленного использования
показана на рис. 3.
1 – электродвигатель; 2 – зубчатая муфта; 3 – ограждение муфты; 4 – левая всасывающая ко-
робка; 5 – ротор; 6 – левый направляющий аппарат; 7- корпус; 8 – правый направляющий ап-
парат; 9 – всасывающая коробка
Рис. 4 - Вентилятор ВЦД-47,5УМ:
40
Выводы и анализ полученных результатов. Регулирование подачи, давления
и потребляемой мощности радиального вентилятора возможно осуществить аэ-
родинамическими способами, но необходимо эти вопросы согласовать с заво-
дом – изготовителем вентиляторов. Наиболее эффективным способом регули-
рования параметров с точки зрения экономии электроэнергии, потребляемой
вентилятором, является комбинированный способ – осевыми направляющими
аппаратами и одновременно снижением частоты вращения приводного элек-
тродвигателя. Проведение работ по снижению внешних подсосов воздуха через
надшахтные сооружения (копры, ляды переключения, здания вентиляторной
установки, вентиляционные каналы и др.) позволят повысить общий коэффици-
ент энергоэффективности вентиляторной установки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ковалевская В. И. Шахтные центробежные вентиляторы. / В.И. Ковалевская, Г.А. Бабак, В.В. Пак.- М.:
Недра, 1976. – 320 с.
2. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник. / Г.А. Бабак, К.П. Бочаров,
А.Т. Волохов [и др.] - М.: Недра, 1982. – 296 с.
3. Носырев Б. А. Вентиляторные установки шахт и метрополитенов. Учебное пособие. / Б.А. Носырев,
С.В. Белов – Екатеринбург: Издательство Уральской государственной горно-геологической академии, 2000. –
278 с.
4. Грядущий Б. А. Баланс электропотребления угольных шахт: Справочное пособие. / Б.А. Грядущий,
В.В. Халимов – Донецк: ООО «Юго-Восток», 2005. – 250 с.
5. Бабак Г. А. Экономия электроэнергии, потребляемой радиальными вентиляторами / Г.А. Бабак // Уголь
Украины. – 1998. - С. 28 – 29.
6. Вентиляторы для проветривания глубоких шахтных стволов. / В. С. Пак, Г. А. Бабак, В. Д. Семененко [и
др.] // Уголь Украины. - 1957. - № 6. – С. 24 – 27.
7. Постоловский С. Н. Повышение экономичности центробежных тягодувных машин. /С.Н. Постоловский
// Электрические станции. – 1964. - №9. – С. 18 – 23.
8. Бабак Г. А. Исследование некоторых закономерностей регулирования центробежных вентиляторов по-
воротными закрылками рабочих колес. / Г.А. Бабак, И.В. Богатов. - Сб. научных трудов ИГМ и ТК им.
М.М. Федорова. Вопросы горной механики - М.: Недра, 1967 - №19 - С. 19 – 30.
9. Чебышева К. В. Регулирование центробежных вентиляторов изменением проходных сечений колеса или
кожуха. / К.В. Чебышев - Сб. Промышленная аэродинамика. - М.: Оборонгиз, 1959.- №12 – С. 110 – 124.
10. НПАОП 10.0 – 1.01 – 10. Правила безпеки у вугільних шахтах: Затв. наказом Державного комітету
України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого нагляду 22.03.2010 №62. – Київ:2010. - 2154. (Нор-
мативний документ Мінвуглепрому України)
41
УДК 622.232.72.001.57:658.386
Доктора техн. наук В.Г. Шевченко,
Ю.И. Кияшко,
мл. научн. сотр. М.С. Зайцев
(ИГТМ НАН Украины)
К РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВ И ИНФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
НАЛОЖЕННОЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ДЛЯ УРАНОВЫХ
ШАХТ
Наведено основні характеристики і завдання які вирішуються пристроями та інформа-
ційним комплексом накладеної віртуальної реальності для використання в системі контролю
виробничого процесу на уранових шахтах.
TO THE DESIGNING OF DEVICES AND INFORMATION COMPLEX OF
OVERLAY VIRTUAL REALITY FOR URANIUM MINES
The article presents key characteristics of and tasks performed by the devices and information
complex of overlay virtual reality for use in process control systems of uranium mines.
Реализация мероприятий по созданию безопасных и безвредных условий
труда на предприятиях топливно-энергетического комплекса путем выполнения
задач организационного, материально-технического, научного и правового
обеспечения деятельности в сфере охраны труда, дальнейшего усовершенство-
вания систем управления охраной труда является актуальной проблемой, стоя-
щей перед урановыми шахтами. К числу основных задач относятся информаци-
онное обеспечение предприятий области по вопросам охраны труда; создание
средств диагностики оборудования и предотвращение аварий, средств и систем
коллективной защиты работников [1]. Решение данных задач обеспечит улуч-
шение состояния охраны и условий труда, уменьшение количества аварий, не-
счастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний, социаль-
ных и экономических потерь.
Разработка устройств и информационного комплекса наложенной виртуаль-
ной реальности для использования в системе контроля производственного про-
цесса на урановых шахтах является актуальной задачей, направленной на
улучшение условий труда горнорабочих урановых шахт, снижение аварийности
и травматизма за счет увеличения полноты, своевременности и достоверности
поступающей информации, и принятия на этой основе наиболее правильных
решений [2,3].
Перспективным является применение нового, перспективного вида элемен-
тов видеоконтроля –беспроводных видеорегистраторов с «обратной связью»,
связанных посредством участков с беспроводной связью, участков с проводной
и спутниковой связью, узлами контроллеров-накопителей, автоматическими
системами анализа и хранения данных, пунктами операторов, диагностики и
управления, как части общей системы контроля производственного процесса
горнодобывающего предприятия [4,5].
Авторами предлагается ряд устройств для использования в составе инфор-
мационным комплекса наложенной виртуальной реальности системы контроля
|