Зразок роботи
Шахтні дахові вентилятори призначені для провітрювання тупикових гірничих виробок при щільності повітря до 1,3 кг / м³, температурі від 253 до 308 К, запиленості до 50 мг / м³ і відносній вологості до 95% (при температурі 298 К). Вентилятори виконуються, як правило, вибухобезпечні, з рівнем вибухозахисту РВ-3В.
Вибухозахищеність і вибухобезпечність забезпечується застосуванням спеціальних електродвигунів, оболонки яких витримують тиск вибуху газів всередині двигуна, а також виконанням необхідних параметрів вибухозахисту, повітряних зазорів і дотриманням класу чистоти сполучаються поверхонь.
У шахтах можлива послідовна і паралельна робота вентиляторів, що приводяться в рух електродвигунами. Основним завданням розрахунку електроприводу їх є побудова одиночних і сумарних характеристик при послідовній і паралельній роботі.
Послідовної називають таку роботу вентиляторів, при якій повітряний струмінь по черзі і повністю проходить через все вентилятори. При цьому продуктивності вентиляторів рівні, а загальна депресія складається з депресії всіх вентиляторів.
Послідовна робота вентиляторів різного розміру призводить до збільшення подачі повітря тільки при високому опорі мережі; в цьому випадку збільшення продуктивності, як правило, виявляється незначним. Крім того, при спільній роботі вентиляторів значно важче, ніж при одиночній, забезпечити відповідність режимів ділянках характеристики з високим к. к. д.
Паралельної називають таку роботу вентиляторів, при якій потоки повітря від окремих вентиляторів зливаються разом і утворюють один загальний потік.
Основне завдання дипломного проекту - модернізація системи управління очищенням і подачею повітря в шахту за рахунок розробки більш нової системи керування електроприводом шахтного вентилятора.
Базова система управління являє собою релейно-контакторну схему регулювання швидкості двигуна вентилятора, яка морально і фізично застаріла. Саме тому модернізація системи керування електроприводом шахтного вентилятора є актуальним завданням.
1.1 Опис технологічної схеми електроприводу вентиляційної установки
Розглянемо схему вентиляції шахти, виконаної за допомогою дахових осьових вентиляторів. У зв'язку з тим, що в шахтах і її підземних і зовнішніх приміщеннях є виділення різного рада, що мають несприятливі поява (газ, волога, вуглекислота, теплота тощо), є необхідність постійного активного вентилювання, особливо, де ведеться інтенсивна робота. Крім природної вентиляції застосовується вимушена, за допомогою застосування вентиляторів. Схема дахового осьового вентилятора зображена на рис. 1.1.
На рис. 1.1 зображені основні елементи та напрямки руху повітряного потоку: 1 ковпак, 2 - електродвигун, 3 - вентиляторне колесо, 4 - кожух, 5 - вхідний патрубок.
Вибір типу і кількості вентиляторів проводиться, виходячи з необхідної сумарної продуктивності вентиляційної установки. За розрахункову продуктивність системи вентиляції приймається максимально можливий необхідна витрата повітря за умовами: видалення вологи, видалення тепла, видалення газу.
1.2Аналіз вимог до клімату в гірських виробках
1.2.1 Вимоги до температури та швидкості повітря
Кліматичні умови в гірських виробках визначаються температурою, вологістю і швидкістю руху повітряного струменя. Температура і вологість атмосферного повітря змінюються в результаті проходження - його гірничими виробками.
На добові і річні коливання температури повітря в шахті впливають такі фактори.
1. Нагрівання повітря в результаті стиснення при його русі вниз по стовбуру. При цьому на кожні100 м відбувається підвищення температури на 1°С.
При русі повітря вгору по стовбуру відбувається його розширення, яке супроводжується поглинанням тепла, причому на 100 м температура повітря знижується на 9,8…0,9 °С.
2. Температура гірських порід і теплообмін між породами і повітрям. На відстані до 25…30 м від земної поверхні температура гірських порід залежить від коливань температури атмосферного повітря. На глибині 25…30 м температура порід залишається протягом року постійною, на 1,5…2 °С перевищує середньорічну температуру даної місцевості. При подальшому поглибленні під впливом внутрішнього тепла Землі температура гірських порід підвищується.
Показником інтенсивності збільшення температури з глибиною є геотермічна щабель, тобто відстань в метрах, при поглибленні на яке температура порід підвищується на 1 оС. Величину геотермічної ступені для вугленосних відкладень приймають 35…45 м.
Кількість тепла, що віддається гірськими породами рухається повітрю, залежить від різниці температур порід і повітря, від коефіцієнта тепловіддачі порід, швидкості повітря та інших факторів.
Внаслідок того, що повітря, проходячи по виробках, змінює температуру гірських порід, навколо вироблення з часом утворюється зона, в межах якої температура відрізняється від температури порід в глибині масиву. Ця зона називається «тепловирівнюючою сорочкою». Товщина цієї зони залежить від часу експлуатації вироблення і різниці температур повітря і порід, швидкості і кількості повітря, що проходить і теплопровідності порід.
3. Екзотермічні (тепловиділяючі) і ендотермічні (теплопоглинальні) процеси в гірничих виробках.
До екзотермічним процесам, в результаті яких температура повітря може значно підвищитися, відносяться окислення вугілля і гниття дерева.
Поряд з цим в шахті протікають і ендотермічні процеси (випаровування води), вони знижують температуру шахтного повітря.
4. Температура повітря на земної поверхні. Температура повітря взимку на початку лави на 3…5°С менше, ніж влітку. На глибоких шахтах ця різниця менше.
5. Робота машин і механізмів, вибухові роботи, тепловиділення людей.
Вологість шахтного повітря залежить від вологості надходить атмосферного повітря, обводнення виробок і від температурних умов.
Розрізняють абсолютну і відносну вологість повітря.
Абсолютна вологість f - кількість водяної пари, г, що містяться в 1 м3 повітря. При даній температурі в повітрі може міститися лише певну кількість F (t) водяної пари. Таке повітря називається насиченим.
Відносна вологість - відношення кількості водяної пари, що містяться в будь-якому обсязі, до максимально можливого їх вмісту при даній температурі. Кількість водяної пари в насиченому повітрі залежить від температури: чим вона нижча, тим менше вологість.
У зимовий час холодний атмосферне повітря містить незначну абсолютну кількість вологи f, І, коли таке повітря проходить по сухим виробках, з підвищеною температурою, відносна вологість його знижується, так як збільшується F . Найбільша відносна вологість (до 90…100%) зазвичай спостерігається на вихідному струмені.
1.2.2 Витоки повітря і заходи з провітрювання шахти
Витоку повітря діляться на поверхневі і підземні.
Поверхневі витоку або підсосі повітря відбуваються в каналі вентилятора через нещільності в спорудах, що закривають гирло вентиляційного стовбура.
Підземні витоку відбуваються внаслідок просочування повітря через вентиляційні пристрої (перемички, двері, кросинги), через закладний масив або обвалення породи у виробленому просторі, через порушені цілики вугілля.
Витоку порушують провітрювання вибоїв, викликають самозаймання вугілля при просочуванні повітря через вироблений простір або порушені цілики вугілля.
Підсмоктування повітря з поверхні викликає абсолютно даремний витрата енергії при роботі вентилятора і призводить до зменшення кількості повітря, що надходить в шахту.
Однак в деяких випадках витоку повітря є корисними. Наприклад, витоку з відкатувального штреку на вентиляційний через завал перешкоджають небезпечного скупчення метану у виробленому просторі.
Підрахунок витоків в діючій шахті проводиться за результатами замірів кількості повітря.
Витоку через двері, перемички і кросинги залежать від аеродинамічного опору цих споруд і перепаду тиску через них. Витоку через глухі перемички можуть прийматися рівними 10 ... 30 м3 / хв.
У кросинги при хорошому ущільненні дверей і перемичок, як показують виміри, витоку повітря можу прийматися рівними 50 ... 75 м3 / хв.
Витоку, через гирла вентиляційних стовбурів залежачи від конструкції герметизуючих пристроїв. Зазвичай ці витоку об'єднуються з витоками через резервні вентилятори і можуть прийматися, згідно з вимірами 15% і 10% від QB при установці вентилятора відповідно в гирлі скіпового ствола і на клітьовому стволі 5% - якщо стовбур не обладнаний підйомом і гирло його закрито.
Витоку через вироблений простір залежать від системи розробки, схеми провітрювання та способу управління покрівлею. Значення їх при возвратноточной схемою провітрювання для суцільних систем розробок можна приймати наступне: на пологих пластах при розробці з повною руйнацією, але із залишенням вугільних ціликів над відкатувальними або під вентиляційним штреками, або з викладанням породних і Чуракову стінок - 30 ... 70% від Q3; при розробці з частковою закладкою - 20 ... 35% від Q3; на крутих пластах при розробці з підтриманням покрівлі на вогнищах, при залишенні ціликів над відкатувальними або під вентиляційним штреками - 35% від Q3; при розробці з плавним oпусканіем покрівлі - 45% від Q3.
При возвратноточной схемою провітрювання для системи розробки довгими стовпами по простяганню при управлінні покрівлею обваленням витоку можна приймати рівними 15 ... 20% від Q3; для щитової системи - 30% від Q3; для похилих шарів - 25% від Q3. Дл цих же систем розробки при прямоточних схема провітрювання ділянки витоку через вироблений простір можна приймати рівним 25 ... 50% від Q3.
Витоку в паралельних виробках залежать від числа і якості перемичок в печах і просіках, що з'єднують ці вироблення. Якщо цілики вугілля НЕ трещиновати, то витоку, віднесені до однієї шлакобетонних, шлакоблочний або кам'яної перемичці площею 5 мг, рівні 0,8%; до Чуракову перемичці - 1% і до подвійної дощаній з засипанням - 1,2% від Q3. Якщо породи тріщинуваті, то витоку збільшуються в 1,75 рази.
Заходи щодо зниження витоків повітря зводяться до наступного:
- зниження загальношахтної депресії, якої пропорційні загальношахтні витоку повітря;
- застосування флангової схеми провітрювання, створення вентиляційних горизонтів, відокремлених від відкотних;
- контроль і ремонт вентиляційних споруд, використання полімерів, герметизація боків виробок.
Магістр