книги / Эксплуатация шахтных вентиляторов
..pdfВ.И.Ковалевская
В.А.Спивак
Б.С.Фапьков
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ШАХТНЫХ
ВЕНТИЛЯТОРОВ
/УЮСКВА «НЕДРА» 1983
Ковалевская В. И., Спивак В. А., Фальков Б. С. Эксплуа тация шахтных вентиляторов. — М., Недра, 1983. 333 с.
Описаны эксплуатация и ремонт вентиляторов главного проветривания, приведены данные по периодичности и поряд ку обслуживания, организации ремонтов, указаны ремонтные варианты наименее надежных узлов.
Приведены способы повышения давления и производи тельности вентиляторов, обеспечения наиболее экономичного режима их работы в целях повышения надежности и сни жения расхода электроэнергии, методы аэродинамических и прочностных испытаний.
Определены признаки, причины и порядок обнаружения неисправностей в деталях и узлах механического оборудова ния, схемах управления и автоматизации электропривода.
Для работников служб главного механика и главного энергетика производственных объединений, шахт и рудников.
Табл. 22, ил. 127, список ли г. — 33 .пази.
Р е ц е н з е н т — И. /(• Бабенко (Минуглепром СССР)
2501020000—009 КБ—48—91—1981 043(01 )-83 подписное
© Издательство «Недра», 1983
ПРЕДИСЛОВИЕ
В «Основных направлениях экономического и соци ального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до. 1990 года» предусматривается последовательно про водить линию на более быстрое техническое перевоору жение производства, создание и выпуск машин и обору дования, позволяющих улучшить условия труда и повы шать его производительность, экономить материальные ресурсы.
В увеличении производственных мощностей и повы шении технико-экономических показателей горных пред приятий важную роль играют вентиляторные установки.
На шахтах и рудниках Советского Союза работает более 5000 вентиляторов различных типов, отличающих ся по принципу работы, диаметру рабочих колес, ком поновке и конструкции основных узлов. Вентиляторы— весьма энергоемкие машины, ежесекундно подавая в подземные выработки около 300 тыс. м3 воздуха, еже годно потребляют около 7 млрд, квт-ч электроэнергии. Оборудование вентиляторных установок включает в себя сложный комплекс строительных сооружений, механиче ского оборудования, электрических машин, аппаратов и приборов.
Если в пятидесятых годахупроизводительность само го крупного отечественного вентилятора составляла 200 м3/с, в шестидесятых годах — 400—500 м3/с, то в на стоящее время производительность таких мощных шахт ных вентиляторов, как ВЦД47 «Север», достигает 700 м3/с. Соответственно выросло и давление с 300—400 даПа до 700—800даПа. Одновременно повысилась экономичность работы вентиляторных установок, статический коэффи циент полезного действия возрос с 60 до 85%. Отечест венные вентиляторы сейчас полностью соответствуют уровню мирового вентиляторостроения, а по некоторым параметрам превосходят достижения ведущих зарубеж ных фирм.
Все это обеспечено усилиями таких организаций, как ЦАГИ им. H. Е. Жуковского, Донецкий политехнический институт, Донгипроуглемаш, ВНИИГМ им. М. М. Федо рова, Новочеркасский политехнический и Днепропетров ский горный институты, Каменский, Артемовский и До-
з
Мецкий им. Ленинского комсомола Украины машино строительные заводы, многолетним плодотворным трудом
ученых и конструкторов, таких как |
К. А. Ушаков, |
И. Л. Локшин, И. В. Брусиловский, В. С |
Пак, В. В. Пак, |
Г А. Бабак, К. Ф. Пастернак, В. С. ДуЛиц, Г М. Водя ник, К. П. Бочаров, Е. М. Левин и др.
До 1955 г. рабочие колеса вентиляторов выполняли клепаными, их лопатки представляли собой изогнутые по радиусу пластины. Затем были разработаны конст рукции и отработана технология изготовления цельно
сварных колес |
вначале также |
с листовыми, а потом |
с профильными |
крыловидными |
лопатками, прочность |
которых при высоких скоростях обеспечивается за счет вваренных в обечайку внутренних жесткостей—лонжеро нов. В последние годы лопатки рабочих колес изготов ляются трехслойными, обечайки их профиля связывают ся между собой с помощью вспененного в полости про филя пенопласта. Такова краткая история совершенст вования только одного элемента вентилятора.
За этим, как и за очень многими другими решениями, стоит многолетняя работа и конструкторский поиск. На до при этом помнить, что вентиляторы главного провет ривания полигонов не имеют. Их опытные образцы, так же как и серийная продукция, ставятся на бетон фун даментов, связываются со стволом вентиляционными каналами и многие годы проветривают шахту. Так, пят надцать лет проработала на шахте им. Засядько опыт ная установка с вентиляторами ВОКДЗ, с 1965 г. рабо тают опытные вентиляторы ВЦДЗ, 3, ВЦ32, с 1973 г. проветривает крупнейший заполярный рудник уникаль ная по своим параметрам опытно-промышленная уста новка ВЦД47 «Север».
Интенсификация работ на .горнодобывающих пред приятиях возможна только при условии подачи в подзем ные выработки все больших количеств воздуха. При этом повышение рабочих параметров вентиляторов долж но достигаться без увеличения габаритов, которые уже в шестидесятые годы достигли предела по факторам транспортабельности и технологии изготовления. Един ственный возможный путь, по которому и развивается вентиляторостроеиие — это непрерывная интенсификация аэродинамической нагруженности лопаточных венцов, рабочих колес в целом, всей проточной части с одновре менным увеличением рабочих скоростей, а следователь-
4
МО, й нагруженности конструкций. На рис. 1 показано как по годам увеличивалась гидравлическая мощность отечественных вентиляторов, аналогично росла окружная скорость (и2) и функционально зависящая от скорости центробежная сила С от каждого килограмма массы ро тора, являющаяся основной нагрузкой на лопатки и
Рис. 1. Кривая изменения гидравлической мощности и нагрузок по годам:
/ — гидравлическая |
мощность |
||
вентиляторов |
на |
оптимальном |
|
режиме |
С^оптЯ опт; 2 — центро |
||
бежная |
сила |
от |
собственной |
массы |
ротора; |
3 — окружная |
скорость по концам лопаток ра бочего колеса и2
диски рабочих колес. Соответственно растут и нагрузки на подшипники ротора, лопатки направляющего аппара та и на все узлы и детали машины (рис. 2).
Вместе с тем, поскольку от работы вентиляторных установок непосредственно зависит безопасность труда
Рис. 2. Зависимость нагруз ки на подшипники ротора (Р) и лопатки направляю щего аппарата (Л) от мощ* ности вентилятора
шахтеров, повышению рабочих нагрузок должно неиз менно сопутствовать повышение надежности. А эта за дача весьма сложная, которая может быть решена только в том случае, если найдены иаилучшие схемные и конструктивные решения, строго к тому же выдержан ные при изготовлении машины, ее монтаже и одновре менно обеспечены надлежащий уход, грамотная и вни мательная эксплуатация оборудования.
|
|
|
|
|
|
|
|
Вентилятор |
|
|
|
|
Параметры |
ВЦ9 |
ВЦП |
ВШЦ16 |
ВЦП16 |
ВЦ4 |
ВЦ5 |
ВЦОЗ,1 |
ВЦД2.2 |
ВЦДЗ.З |
|||
|
|
|
|
|||||||||
Диаметр рабочего ко |
900 |
1100 |
1600 |
1600 |
4000 |
5000 |
3100 |
2180 |
3300 |
|||
леса, |
мм . |
. . . |
||||||||||
Число сторон |
всасы |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
2 |
||
вания ...................... |
||||||||||||
Частота |
вращения, |
2950 |
1460 |
1000 |
1480 |
375 |
300 |
500 |
750 |
500 |
||
об/мин |
|
. . . . |
||||||||||
Окружная |
скорость» |
140 |
84,5 |
82 |
123 |
78,6 |
78,6 |
81 |
85,7 |
86,4 |
||
м /с ...................... |
||||||||||||
Производительность, |
5—30 |
5,5—21 |
12—43 |
10—46 |
58—155 |
110—300 |
26—160 |
29—123 |
65—287 |
|||
м3/с . . |
|
. . . |
||||||||||
Статическое |
|
давле |
300—1000 135—390 |
110—338 |
200—920 |
330—473 |
330—480 |
265—500 |
260—480 |
265—490 |
||
ние, даПа . |
мощ |
|||||||||||
Потребляемая |
220 |
25—60 |
50—100 |
160—250 |
200—900 |
500—1800 190—1050 220—650 |
600—1500- |
|||||
ность, |
кВт |
. . . . |
||||||||||
Статический |
коэффи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
циент |
полезного |
0,77 |
0,6—0,85 0,6—0,85 0,6—0,84 0,6—0,73 0,6—0,72 0,6—0,77 0,6—0,77 0,6—0,77 |
|||||||||
действия |
|
. . . |
||||||||||
Маховой |
|
момент |
|
|
|
680 |
_ |
38 000 |
12 800 |
4200 |
30 000 |
|
даН-м2 ................... |
|
|
|
|||||||||
Масса |
механической |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
части |
(без |
элек- |
1780 |
2900 |
5400 |
4500 |
29 000 |
120 000 |
15 260 |
11 800 |
24 600 |
|
трооборуд.), |
кг . . |
|||||||||||
Способ регулирования |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
ОНА |
|||
производительности |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вентилятор |
|
|
|
|
Параметры |
ВЦ25 |
ВЦ32 |
ВОД32М |
ВЦД40 |
ВРЦД45 |
ВЦ45 |
ВЦД47У |
ВЦД47 |
ВЦ31.5П |
|||
|
|
|
|
(ВЦ31.5) |
(ВЦД31.5) |
|
„Север* |
(ВЦ332) |
||||
Диаметр рабочего ко- |
2500 |
3200 |
3200 |
4000 |
4600 |
4600 |
4700 |
4700 |
3200 |
|||
леса, |
мм . . |
|||||||||||
Число сторон |
всасы- |
1 |
1 |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
2 |
1 |
||
вания |
|
............... |
||||||||||
Частота |
|
вращения, |
750 |
500 |
300—600 |
300—600 |
500 |
500 |
500 |
250—490 |
600 |
|
об/мин |
............... |
|||||||||||
Окружная |
скорость, |
98,2 |
100,5 |
100,5 |
125,6 |
120 |
120 |
120 |
120,5 |
100,5 |
||
м / с ............... |
||||||||||||
Производительность, |
28—97 |
45—165 |
35—305 |
90—505 |
140—570 |
80—320 |
90—580 |
80—715 |
50—175 |
|||
м8/с . . |
. . . |
|||||||||||
Статическое |
давле |
|
185—510 |
50—510 |
100—390 |
270—820 |
270—800 |
85—840 |
90—920 |
180—700 |
||
ние, даПа . |
. . . 155-470 |
|||||||||||
Потребляемая |
мощ |
200—355 |
360—640 |
— |
1200—3100 1550—3650 900—1750 400—3000 250—4300 300—1150 |
|||||||
ность, кВт |
. . |
|||||||||||
Статический коэффи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
циент |
|
полезного |
|
|
|
0,6—0,85 |
0,6—0,85 0,6—0,83 0,6—0,85 0,6—0,86 0,6—0,85 |
|||||
действия |
. . 0,6—0,86 0,6—0,84 0,5—0,84 |
|||||||||||
Маховой |
|
момент |
5900 |
25 000 |
37 000 |
90 000 |
172 000 |
106 000 |
170 000 |
206 000 |
27 000 |
|
даН-м2 . |
|
|||||||||||
Масса |
механической |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
части |
|
(без |
элек- |
8600 |
13750 |
25 400 |
50 400 |
99 690 |
57 400 |
85 000 |
86 6С0 |
16 600 |
трооборуд.), |
кг . . |
|||||||||||
Способ регулирования |
ОНА |
ОНА |
Регули |
Регули |
ОНА |
ОНА |
Регули |
Регули |
Закрыл |
|||
производительности |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
руемый |
руемый |
|
|
руемый |
руемый |
ками |
|
|
|
|
|
|
привод |
привод |
|
|
привод |
привод |
|
Вентилятор
Параметры
ОДВ1.4 В-УПД1.2 В-УПД1.8 В-УПД2.4 ВОК1.0 |
ВОКД1.0 ВОК1,5 |
ВОКД 1,5 ВОКД1.8 ВОКД2.4 |
Диаметр |
рабо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
чего |
колеса, |
1400 |
1200 |
1800 |
2400 |
1000 |
1000 |
1500 |
1500 |
|
мм |
|
|
||||||||
Число ступеней |
2 |
2 |
2 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
||
Частота враще |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ния |
колеса, |
1000 |
1500 |
980 |
750 |
1460 |
1460 |
980 |
980 |
|
об/мин |
|
|||||||||
Окружная |
ско |
73,2 |
94,2 |
92,2 |
94,2 |
76,5 |
76,5 |
76,5 |
76,5 |
|
рость, |
м/с |
|||||||||
Производитель |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ность |
в |
ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
бочей |
зоне, |
12—27 |
10—27,5 |
23—70 |
43—127 |
6—20 |
5—23 |
11—47 |
13—53 |
|
м3/с |
|
|
||||||||
Статическое |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
давление |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рабочей зоне, |
73—220 100—360 |
163—480 |
170—500 |
60—150 |
85—280 |
60—150 |
118—320 |
|||
даПа |
|
|
1800 |
2400 |
2 |
2 |
750 |
600 |
1000 |
750 |
70,6 |
75,5 |
94,2 |
94,2 |
17—70 |
17—133 |
23—93 |
22—167 |
33—265 |
110—300 |
165—470 |
170—475 |
1
Параметры |
|
|
|
|
Вентилятор |
|
|
|
|
||||
ОДВ1.4 |
В-УПДЬ2 |
В-УПД1.Ч |
В-УПД2.4 |
ВОКЬО |
ВОКД1.0 |
ВОК1,5 |
ВОКД1.5 |
ВОКД1.8 |
ВОКД2.4 |
||||
|
|
|
|||||||||||
Потребляемая |
|
|
|
|
|
|
|
|
32—190 |
50—400 |
|||
мощность, |
20—84 |
30—130 |
Iю—400 |
210—770 |
7—37 |
15—72 |
20-85 |
40—180 |
100—450 |
100—780 |
|||
кВт |
|
|
|||||||||||
Статический |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
полезного |
0,6—0,65 |
0,6— |
0,6— |
0,6— |
0,6—0,72 0,6—0,74 0,6—0,72 0,6—0,77 0,6—0,77 0,6—0,77' |
||||||||
действия |
|
||||||||||||
|
|
|
|
0,675 |
0,714 |
0,714 |
|
|
|
|
|
|
|
Маховой |
мо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
мент |
ротора, |
230 |
115 |
820 |
3500 |
54 |
104 |
318 |
625 |
1500 |
4600 |
||
даН-м2 |
|
||||||||||||
Масса |
венти |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
лятора |
(без |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
электродви |
4890 |
3492 |
.*7846 |
i 14 500 |
2010 |
ЗОЮ |
4275 |
5576 |
9233 |
18 885 |
|||
гателя), кг |
|||||||||||||
Зазор |
между |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
лопаткой |
ко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
леса и корпу |
2—4,5 |
1—4,5 |
1,5—6,0 |
2,5—7,5 |
1 -3 |
1 -3 |
1—4 |
1—4 |
1—5 |
1—6. |
|||
сом, |
мм |
|
Параметры
Диаметр рабо чего колеса,
мм
Число ступеней
Частота враще ния колеса, об/мин
Окружная ско рость, м/с
Производитель ность в ра бочей зоне, м3/с
Статическое давление в рабочей зоне, даПа
|
|
|
|
Вентилятор |
|
|
|
|
|
вокдз.о |
ВОКДЗ,5 |
ВОКР1,8 | |
ВОДИ |
ВОД16 |
ВОД21 |
ВОДЗО |
ВОД40 |
ВОД50 |
|
3000 |
*601 > |
1800 |
1100 |
1600 |
2100 |
3000 |
4000 |
5000 |
|
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
500 |
375 |
730 |
1500 |
1000 |
750 |
500 |
375 |
300 |
|
600 |
500 |
1000 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
78,5 |
70,6 |
68,7 |
82,7 |
84 |
82,5 |
78,5 |
78,5 |
78,5 |
|
94,2 |
94,2 |
94,2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
42—220 |
60—280 |
13—66 |
6—33 |
12—67 |
20—110 |
50—230 |
86—400 |
160—650 |
|
52—265 |
90—377 |
18—90 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
94—340 |
80—250 |
63—237 |
108—395 |
90—430 |
80—340 |
100—330 |
80—292 |
100—335 |
|
|
|
|
|||||||
135—450 |
160-475 |
125—445 |
|
|
|
|
|
|