Вентиляторная установка ВОД-30

вентилятор.dwg

Техническая характеристика
Диаметр рабочего колеса
Мощность приводного электродвигателя
Габаритные размеры вентилятора с диффузором

Траверса _ 5В072400.00.00.015.dwg

Втулка _ 5В072400.00.00.014.dwg

Вал ротора _ 5В072400.00.00.012.dwg

Сталь 45 ГОСТ 1050-2013
* Размеры обеспечиваются инструментом

титульный лист.doc

Министерство образования и науки Республики Казахстан
ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Д. Серикбаева
Кафедра «Технологические машины и транспорт»
по дисциплине «Водоотливные вентиляционные и пневматические установки»
Вентиляторная установка главного проветривания
В072400.00.00.000 ПЗ
Специальность: 5В072400
Руководитель: Кумыкова Т.М.
Усть-Каменогорск 2019 год

коллектор.dwg

ПЗ.doc

Расчет и выбор оборудования 5
1 Выбор наивыгоднейшей установки 5
2 Регулирование рабочих режимов установки 9
3 Расчет характеристики внешней сети 9
4 Определение резерва производительности вентилятора 12
5 Реверсирование вентиляционной струи 13 1.6 Определение мощности и выбор электродвигателя для каждой
ступени регулирования 14
7 Среднегодовой расход электроэнергии 14
8 Дистанционное управление и контроль вентиляторной установки 15
9 Расчет калориферной установки 15
Меры безопасности при эксплуатации вентиляторных установок 18
Список использованных источников 21
Основные задачи при разработке системы вентиляции горного предприятия – это создание условий благоприятных для трудовой деятельности человека и снижение выбросов в окружающую среду. Требования к проветриванию горных выработок отличаются от прочих промышленных объектов поэтому вентиляция горного предприятия тщательно изучается рассчитывается проектируется и входит в специальную отрасль инженерных наук. Здесь чистый воздух должен двигаться по воздуховодам являющимся горными выработками либо из забоя откачивается грязный воздух содержащий пыль и горючие газы при этом создаются допустимые для работы человека условия. Проветривание карьеров и подземных выработок различаются и изучаются различными науками (аэрология карьера и рудничная аэрология) поскольку для проветривания карьера необходимо привести в движение огромные воздушные массы так как система естественных воздухопроводов здесь отсутствует. Существует ряд сложностей с которыми сталкиваются инженеры при проектировании вентиляции: во-первых при работе на объектах опасных по газу и пыли нужно учитывать возможность самовоспламенения газов и подбирать соответствующую схему проветривания (всасывающий способ); во-вторых интенсивность выделения пыли и газов не постоянна она связана с технологией ведения и темпом работ поэтому необходимо оставлять возможность для регулирования подачи и депрессии вентиляторной установки; также особенностью вентиляции шахт является значительная протяженность проветриваемой области и сложная форма каналов множество ответвлений от ствола в горизонтальном и вертикальном направлениях; причем сопротивление сети непостоянно так как длина выработок может увеличиваться либо уменьшаться. К тому же нельзя исключать утечки воздуха которые могут происходить к примеру через перемычки отделяющие одну выработку от другой. Трение воздуха о поверхность выработки выше чем о поверхность гладких металлических труб; так же воздух проходит через оборудование уменьшающее площадь живого сечения а это увеличивает требуемый напор вентилятора.
Все вышеперечисленное осложняет проектирование шахтной вентиляции и повышает важность правильности выбора оборудования и схемы проветривания.
РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
1Выбор наивыгоднейшей установки
Исходные данные для расчета:
Рассчитать вентиляторную установку для шахты первой категории по газовому режиму с параметрами:
Qш = 100 м3с – требуемая производительность вентилятора;
Нш.mах = 2000 Па – максимальное давление;
T = 15 лет – срок эксплуатации.
По таблице 1 выбираем тип вентилятора. В заданных условиях при максимальном статическом давлении Нш.mах = 2000 Па проветривание шахты могут обеспечить вентиляторные установки типа ВОД.
Таблица 1 – Рекомендуемые типы вентиляторов главного проветривания
Статическое давление Нmax. Нм2
Для предварительного расчета необходимого диаметра D м рабочего колеса осевого вентилятора можно пользоваться формулой:
На первом этапе проектирования необходимая производительность вентиляторной установки QВ м3с определяется по формуле
где kУ.В – коэффициент учитывающий утечки воздуха через надшахтные сооружения и каналы вентиляторов.
Статическое давление (депрессия) вентиляторной установки определяется с учетом сопротивления вентиляционного канала:
где hК = (015020) НШ.
НМАХ = 2000 + 0175 2000 = 2350 Па.
НMIN = 900 + 0175 900 = 1058 Па.
По величине QВ НМАХ и НMIN определяют эквивалентное отверстие вентиляционной сети А м2 по формулам:
С помощью сводного графика областей промышленного использования осевых вентиляторов (рисунок 1) определяем необходимый вентилятор нанеся точки с координатами QВ HMAX и QВ HMAX.
Рисунок 1 – сводный график промышленного использования установок с осевыми вентиляторами
Данным требованиям соответствует осевой вентилятор типа ВОД-3. После предварительного выбора вентиляторных установок по аэродинамическим характеристикам определяют К.П.Д. при НМАХ и НMIN и мощность двигателя. По каталогам подбирают двигатели и аппаратуру управления. К установке должен быть выбран электродвигатель мощность которого должна равняться или быть больше наибольшей мощности определенной для вентиляционных режимов заданных для ближайших 15-20 лет.
При мощности до 100-150 кВт в приводе вентиляторов используются низковольтные электродвигатели с короткозамкнутым ротором при мощности от 150 до 350 кВт – низковольтные синхронные двигатели на напряжение 380 В. При мощности более 350 кВт применяются высоковольтные синхронные двигатели (напряжение 30006000 В).
Определяем полезную мощность двигателя:
NП = 10-3 2350 125 = 294 кВт
NП = 10-3 1058 125 = 132 кВт
Так как мощность не более 350 кВт поэтому принимаем низковольтный синхронный двигатель на СД2-8535-10У3 с частотой вращения n = 600 обмин напряжением 380 В и мощностью N = 315 кВт. Статический К.П.Д. определяем в соответствии с формулой:
Окончательно принимаем установку с двумя вентиляторами ВОД-30 при частоте вращения nB = 500 обмин с характеристиками представленными в таблице 2. Поскольку выбран двигатель с частотой вращения nД = 600 обмин то устанавливаем клиноременную передачу с передаточным отношением:
Таблица 2 – Технические характеристики вентилятора ВОД-30
Диаметр рабочего колеса мм
Частота вращения вала обмин
Область промышленного использования:
производительность м3с
статическое давление Па
Масса вентилятора кг
Маховый момент ротора
Среднегодовой расход электроэнергии вентиляторной установки кВтч в определенный период ее эксплуатации при изменении давления от НMIN до НМАХ и производительности от QMIN до QМАХ по формуле:
где - среднее значение производительности м3с;
- среднее значение давления Па;
СР – средний к.п.д. вентиляторной установки;
П – к.п.д. передачи от двигателя к вентилятору (П = 09-095);
Д - к.п.д двигателя (Д = 085-095);
С – к.п.д. электрической сети (С = 095-098);
Р – к.п.д. регулирования учитывающий все связанные с ним затраты энергии (Р = 08-09);
nЧ – число рабочих часов вентилятора в сутки; nД – число дней работы вентилятора в году.
Среднегодовую стоимость электроэнергии СЭ тг определяют по двухставочному тарифу – за израсходованную активную энергию и за установленную мощность:
WГ – среднегодовой расход электроэнергии кВтч;
kA – стоимость 1 кВтч;
NУ – установленная мощность двигателя кВА;
kУ – годовая стоимость 1 кВА.
Установленную мощность NУ кВА принимают для выбранного двигателя по каталогу или определяют по формуле:
где N – мощность выбранного двигателя кВт;
Д и cosφ - к.п.д. и коэффициент мощности принятого двигателя (cosφ = 09-099).
2 Регулирование рабочих режимов установки
Регулирование рабочих режимов установки осуществляется изменением углов установки лопастей на рабочих колесах вентилятора.
3Расчет характеристики внешней сети
Для определения рабочих параметров строят совместно на одном графике характеристику выбранного вентилятора и характеристику сети. Характеристика внешней сети представляет собой зависимость между производительностью и давлением которое должен обеспечить вентилятор для движения воздуха в вентиляционной сети шахты.
Постоянная внешней сети R определяется из выражения:
При минимальном давлении:
При максимальном давлении:
Уравнения характеристик сети при минимальном и максимальном давлениях имеют вид:
В эти выражения подставляем значения QB от 0 до 125 требуемой производительности и получим соответствующие значения представленные в таблице 3. По полученным данным на аэродинамической характеристике вентиляторной установки ВОД-30 строим характеристики 1 и 2 вентиляционной сети (рисунок 2).
Таблица 3 – Характеристика вентиляционной сети
Через точки a и b (рисунок 1) заданных режимов проводим прямую линию и находим режим с (QС = 125 м3с; НС = 1250 Па) как точку пересечения линии ab с характеристикой вентилятора соответствующей углу установки лопастей на рабочих колесах К = 250 т.е. углу при котором начинается эксплуатация вентилятора (режим d). Для построения дополнительной характеристики сети проходящей через точку С имеем:
– характеристика сети при Н 2 - характеристика сети при НMАХ; 3 – дополнительная характеристика сети;
Рисунок 2 – Рабочие режимы вентилятора ВОД – 30 (к расчету)
Исходя из этого уравнения получаем новые значения депрессий в зависимости от подачи (таблица 4)
Таблица 4 – Дополнительная характеристика сети
Построенная по приведенным данным характеристика 3 вентиляционной сети позволяет установить ступени регулирования рабочих режимов установки.
На первой ступени регулирования угол установки лопастей рабочих колес равен К = 25. При этом в начале работы будет обеспечен режим d (Qd = 130 м3с; Hd= 1100 Па). При перемещении режима в точку с происходит переход на вторую ступень регулирования который достигается установкой лопастей на угол = 300.
Начальный режим на этой ступени точка e (Qe= 140 м3с; He= 1650 Па). Окончание работы на второй ступени регулирования – режим f (Qf =125 м3с; Hf = 2300 Па).
При общей продолжительности работы вентиляторной установки Т = 15 лет и допущении линейности закона изменения от H MIN до H MAX устанавливаем продолжительность работы на первой ступени по формуле:
4 Определение резерва производительности вентилятора
Для определения резерва производительности выбранного вентилятора в период максимального расхода воздуха необходимо на его аэродинамические характеристики наложить характеристику вентиляционной сети шахты определив ее по формуле:
где НС.В и QС.В – соответственно давление и расход воздуха в сети.
Абсцисса точки пересечения этой кривой с верхней или правой границей зоны промышленного использования вентилятора показывает значение максимально возможной производительности вентилятора QМАХ. Резерв производительности вентилятора ΔQ устанавливают как отношение производительности вентилятора определяемой точкой пересечения характеристики вентиляционной сети с правой граничной характеристикой вентилятора к заданной производительности:
Вентилятор должен иметь не менее чем 20%-ный резерв производительности. Для проверки соответствия принятого вентилятора данным условиям на совмещенном графике (рисунок 2) по оси ординат откладываем HC.B.MAX =2354 Па и проводим пунктирную линию до пересечения с верхней или правой границей зоны промышленного использования вентилятора (точка K). Абсцисса точки K показывает значение максимально возможной производительности вентилятора QMAX . Точка к имеет координаты: QMAX = 200 м3с; HC.B.MAX = 2354 Па.
Резерв производительности достигает максимального значения следовательно выбранный вентилятор является оптимальным для данных горно-технических условий.
5 Реверсирование вентиляционной струи
Реверсирование вентиляционной струи обеспечивается изменением направления вращения ротора вентилятора с одновременным поворотом лопаток промежуточного направляющего и спрямляющего аппаратов. При этом производительность вентилятора в режимах k’ m’ n’ (рисунок 2) будет равна Qk’= 107 м3с Qm’= 103 м3сQn’ = 78 м3с что составляет соответственно 85 82 и 62% от производительности QB= 125 м3с.
6 Определение мощности и выбор электродвигателя для каждой ступени регулирования
Мощность двигателя вентилятора определяется для каждой ступени регулирования по формуле:
где Q Hmax Hmin принимаются из графика рабочего режима.
На первой ступени регулирования по режиму c мощность принимает значение
на второй ступени регулирования по режиму f
Для работы на первой и второй ступенях принимает один синхронный двигатель ДС-1000-500; мощность N = 1000 кВт (1169 кВА); n = 500 обмин; Д = 094; cosφ = 09; U = 6000 В.
Коэффициент запаса мощности определяется по формуле:
7 Среднегодовой расход электроэнергии
На основании формулы (10) на первой ступени регулирования в диапазоне режимов d и c среднегодовой расход электроэнергии
Аналогично на второй ступени в диапазоне режимов e и f:
8 Дистанционное управление и контроль вентиляторной установки
Контроль и дистанционное управление вентиляторной установкой осуществляется с помощью унифицированной аппаратуры автоматизации шахтных вентиляторов УКАВ.
9 Расчет калориферной установки
Нагрев воздуха производится до температуры +60-70С чтобы его смесь с холодным воздухом поступившим из атмосферы имела температуру +2С. Количество воздуха необходимое для подогрева от наружной температуры до заданной определяем по формуле:
где m – общее количество подаваемого в шахту воздуха кгс;
tсм – температура смеси С;
m – количество подаваемого в шахту воздуха определяющееся по формуле:
где ρ – плотность воздуха кгм3 (ρ = 13 кгм3);
Расход тепла при погреве воздуха QK.T кДжч по формуле:
где Ср = 1005 кДжкгС – массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении.
Объем воздуха VO м3ч подаваемый калориферным вентилятором при 00С 1013 кПа и ρо = 1293 кгм3 определится по формуле:
Тот же объем при tСМ:
Определив среднюю температуру воздуха в калориферах tCP 0С
рассчитаем расход пара DK кгч при избыточном давлении пара 05 МПа по формуле:
где св = 419 кДжкгС – теплоемкость воды (конденсата);
tПАР – температура пара определяемая по таблице 5.
Таблица 5 – Температура пара в зависимости от его избыточного давления
Избыточное давление пара МПа
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВЕНТИЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК
Вентиляторные установки главного проветривания еженедельно осматривается главным механиком шахты а ежесуточный осмотр проводится определенным работником имеющим эту обязанность. Специальный регламент определяет правила выполнения данных работ. Главные вентиляторные установки состоят из двух вентиляторов одного типа и размера (один вентилятор - резервный). На каждой шахте разрабатываются вентиляционные планы.
Недопустимо нахождение людей в выработке при остановке вентилятора главного проветривания более чем на полчаса работники должны покинуть все выработки и перейти в выработки со свежей струей до приведения вентилятора в рабочее состояние. Продолжение работ разрешается после проветривания и последующей проверки состояния атмосферы в шахте лицами технического надзора. Требуется вывести людей на поверхность при остановке вентилятора более чем на 2 часа работы могут быть продолжены только после разрешения главного инженера или его заместителя. Главные вентиляторные установки должны обеспечивать реверсирование поступающей в выработку вентиляционной струи в течение десяти минут. При этом расход воздуха в реверсивном режиме работы должен снижаться не менее чем на 40% требуемой производительности. Каждый месяц 1 раз главный механик энергетик и начальником ПВС осматривают реверсивные устройства. Реверсия вентиляторной установки проводится не менее чем 1 раз в полгода.
Чтобы произвести остановку вентиляторной установки главного проветривания на для ремонта необходимо письменное разрешение главного инженера. При неисправности в работе вентилятора и последующей его незапланированной остановке создается запись в "Журнале учета работы вентилятора" (время и длительность остановки). Также ставится в известность главный инженер главный механик диспетчер энергетик начальник пылевентиляционной службы и дежурный по шахте. Если остановился действующий вентилятор а резервный не запускается то открывают ляды перекрывающие ствол и двери шлюзового здания. Главные вентиляторные установки шахт имеют 2 независимые энергетические линии от электростанции (одна резервная). Начальником пылевентиляционной службы назначаются только лица имеющие высшее или среднее горнотехническое образование.
Для проветривания тупиковых выработок применяются в основном три способа проветривания: нагнетательный всасывающий комбинированный (или другие разрешенные способы).
Согласно проекту подписанному главным инженером в тупиковых выработках с любым углом наклона на расстоянии превышающем десять метров от исходящей струи устанавливаются вентиляторы местного проветривания (ВМП) с подачей воздуха не более 70% подаваемого воздуха.
Расстояние от забоя до конца нагнетательного трубопровода должно быть не более десяти метров а при восстающих выработках не более шести метров. Восстающие выработки имеют устройство для дистанционного отбора проб с помощью которого в журнале каждую смену фиксируют результаты данных проб которые подтверждаются специалистами технического надзора. При разработке восстающих выработок с использованием механизированных установок используется удаление грязного воздуха с помощью всасывающего вентилятора.
При установке ВМП возможны два варианта: расстановка установок по длине выработки или установка в тупике.
С ежесменной частотой проводят: проверку специальными методами содержания газов в забое перед пуском людей после взрывных работ; проверку качественного состава воздуха в забое (в других частях шахты не меньше чем 1 раз в квартал); измеряют количество воздуха проходящего по частям шахты и сравнивают с расчетными значениями при каких-либо изменениях в режиме проветривания. Для замеров воздуха используют замерную станцию длиной не менее четырех метров оборудованную досками для записи даты замера расчетного и фактического количества воздуха скорость воздуха площадь сечения замерной станции. Специалистами для замера газов назначаются лица имеющие стаж работы в подземных условиях более 1-го года прошедшие обучение и проверку знаний по данной профессии. Шахты оборудуются устройствами для измерения температуры давления и скорости воздуха и его качественного состава по нормируемым компонентам.
Воздушно-депрессионная съемка не меньше чем 1 раз в 3 года а на шахтах со сложной системой проветривания (площадь эквивалентного отверстия менее 1 м2) не менее чем 1 раз в год. В случае обнаружения неисправностей утверждаются мероприятия по их ликвидации.
Расчет показал что для данных условий вентиляторная установка ВОД-30 подходит по всем параметрам исходным данным она экономична (среднегодовая стоимость электроэнергии составляет приблизительно 3535 576 тг.) и устойчива. КПД установки находится в допустимых пределах и составляет в среднем 70%.
Обеспечена система регулирования депрессии и подачи вентилятора путем изменения углов установки лопаток рабочего колеса. Определен способ реверсирования вентиляционной струи с помощью изменения направления вращения ротора вентилятора с одновременным поворотом лопаток промежуточного направляющего и спрямляющего аппаратов причем производительность при этих режимах будет составлять не менее 60% от требуемой. Имеется 100%-ный резерв производительности установки. Также определен срок работы вентилятора на ступенях: приблизительно 3 года на первой ступени и 12 лет на второй ступени.
Также рассчитана калориферная установка обеспечивающая нагревание воздуха до допустимой температуры в зимнее время. Компоновка установки определена в соответствии с требованиями и включает два вентилятора (один рабочий второй резервный)
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Кумыкова Т.М. Водоотливные вентиляторные и пневматические установки: Методическое пособие по выполнению курсового проекта для студентов специальности 050724 - Горные машины и оборудование ВКГТУ. – Усть-Каменогорск 2010. - 59 с.
Цетнарский И.А. Кораблев А.А. Борисенко Л.Д. Горная механика. Учебное пособие. Изд. 2 перераб. и доп. – М.: Недра 1975. – 280 с.
Хаджиков Р.Н. Бутаков С.А. Горная механика. – М.:Недра 1982.–407 с.
Алексеев В.В. Рудничные насосные вентиляторные и пневматические установки. Учебн. пособие для вузов. М.: Недра 1983. – 381 с.
Картавый Н.Г. Стационарные машины: Учебник для вузов. - М.:Недра 1981. – 327 с.

страница реферата.doc

В курсовом проекте освещены основные вопросы возникающие при проектировании вентиляторных установок главного проветривания.
Курсовой проект содержит: чертежи формата А1 – 1 шт.; чертежи формата– 2 шт.; чертежи формата А4 – 4 шт.; пояснительная записка – 21 стр.; спецификации – 1 шт.; рисунки – 2 шт.; таблицы – 5 шт.
ВЕНТИЛЯТОР; ВОД-30; РОТОР; РЕВЕРСИРОВАНИЕ СТРУИ; ДВИГАТЕЛЬ; РЕГУЛИРОВАНИЕ; КАЛОРИФЕРНАЯ УСТАНОВКА; ЭКСПЛУАТАЦИЯ; БЕЗОПАСНОСТЬ
В курсовом проекте приводится подбор вентиляторной установки главного проветривания на основе требований полученных в техническом задании. Проводится выбор типа вентилятора и размера и проверяется его соответствие работе при данных условиях. Построена характеристика внешней сети и определены ступени регулирования вентилятора а также способ реверсирования установки. Рассматриваются правила эксплуатации вентиляторных установок для безопасной работы людей в забое.

Крышка _ 5В072400.00.00.013.dwg