книги / Стационарные установки шахт

резервного вентилятора и ляд, лучшие аку­ стические характеристики.

Задача дальнейшего совершенствования шахт­ ных вентиляторных установок главного про­ ветривания с центробежными и осевыми вен­ тиляторами решается путем повышения на­ дежности, производительности, давления и сред­ невзвешенного к. п. д., уменьшения габаритов и уровня шума, устранения обмерзания венти­ ляторов и переключающих устройств, умень­ шения потерь воздуха в установках.

Для проветривания подготовительных под­ земных выработок шахт заводы угольного ма­ шиностроения изготовляют вентиляторы мест-, ного проветривания с электрическим и пневма­ тическим приводами (последний производитель­ ностью до 8 м3/с и давлением до 360 кгс/м2). Кроме того, находятся в процессе разработки и освоения более мощные осевые и центробеж­ ные вентиляторы местного проветривания вы­ сокой производительностью, которые позволят проветривать глухие подготовительные выработ­ ки сечением до 20 м2 и протяженностью до 3000 м.

При дальнейшем совершенствовании венти­ ляторов местного проветривания будут повы­ шены их надежность, долговечность и к. п. д., улучшены регулировочные качества и акусти­ ческие характеристики.

Развитие угольной промышленности в по­ следние годы обусловило необходимость строи­ тельства крупных шахт, разрабатывающих пла­ сты на глубоких горизонтах. Так, дальнейшее развитие Донецкого угольного бассейна в ос­ новном возможно за счет добычи угля, зале­ гающего на глубинах 800—1600 м, где резко возрастают притоки воды, которые для шахты средней производительности могут превышать 2000 м3/ч. Поэтому вопрос организации от­ качки воды из глубоких шахт, как и создание нового оборудования шахтного водоотлива, чрез­ вычайно актуален.

Шахтный водоотлив отрасли представляет собой сложное хозяйство, которое характери­ зуется большим количеством разнообразного оборудования. Парк насосов шахтного водо­ отлива угольной промышленности превышает 30 тыс. шт. и представлен 137 типоразмерами. Установленная мощность электродвигателей на­ сосов — 2 млн. кВт.

Для шахтного водоотлива используются в ос­ новном многоступенчатые секционные центро­ бежные горизонтальные насосы типов ЦНС

иМС с подачей до 300 м3/ч и напором до 1000 м. По энергетическим показателям и конструк­

тивным решениям отечественные шахтные на­ сосы находятся на уровне лучших мировых образцов.

В девятой пятилетке выполнены работы, обеспечившие повышение надежности и эконо­ мичности насосов, их всасывающей способности. В настоящее время шахты оснащаются насо­ сами с гарантированным ресурсом до капре­ монта 10 тыс. ч. Для шахт с кислотными во­ дами созданы и внедрены кислотоупорные на­ сосы. Разработаны три типа высоконапорных насосов, обеспечивающих расширение области применения прогрессивной прямой технологи­ ческой схемы водоотлива. Создана высоко­ напорная трубопроводная арматура на давле­ ние до 160 кгс/см2 с гидроприводом.

Основными перспективными направлениями совершенствования оборудования шахтного во­ доотлива следует считать разработку и освое­ ние серийного производства ряда шахтных высоконапорных насосов с напором до 1300 м и подачей 500, 850 и 1000 м3/ч. Это позволит на реконструируемых и новых шахтах исполь­ зовать малоагрегатные одноступенчатые водо­ отливные установки, а также шире внедрять вы­ сокоэффективные централизованные водоотлив­ ные установки для обслуживания группы шахт.

Актуальной является разработка и освое­ ние серийного производства специальных шахт­

позволит применять бескамерные системы шахт­ ного водоотлива при резком сокращении ка­ питальных затрат на горные работы, а также обеспечит уменьшение эксплуатационных рас­ ходов.

В десятой пятилетке будут активно продол­ жаться работы по повышению надежности шахт­ ных центробежных насосов. Для их изготов­ ления будут использоваться высококачествен­ ные металлы и сплавы, пластмасса и другие материалы, обладающие высокой коррозион­ ной, абразивной и кавитационной стойкостью.

При подземной добьще угля, проведении под­ готовительных горных выработок, механизи­ рованной закладке выработанного простран­ ства, ремонтных и монтажных работах с исполь­ зованием средств малой механизации наряду с электрической применяется и пневматичес­ кая энергия. На шахтах угольной промышлен­ ности СССР эксплуатируются более 1200 уста­ новленных на поверхности стационарных ком­ прессоров производительностью 50—500 м3/мин и около 1500 передвижных компрессорных уста­ новок 22 типоразмеров. Общая мощность их электродвигателей свыше 600 тыс. кВт. Коли­ чество сжатого воздуха, производимого этими установками, достигает более 20 млрд, м3 в год, на что затрачивается свыше 3 млрд. кВт-ч электроэнергии.

Техническое совершенствование и обновление компрессорного хозяйства шахт осуществляется путем замены устаревших моделей компрес­ соров новыми, с более высокими технико­ экономическими показателями. В частности, заменяются поршневые компрессоры старых типов на поршневые компрессоры 4М10-100/8, 2М10-50/8 и центробежные компрессоры К-500-61-1, К-250-61-2 и ЦК-115/9. В каче­ стве передвижных целесообразно использовать винтовые компрессоры ЗИФ-ШВ5 и ВК-П.

Применение новых типов компрессоров поз­ воляет сэкономить на производстве сжатого воздуха по угольной промышленности не ме­ нее 200 млн. кВт-ч электроэнергии в год общей стоимостью 1,2 млн. руб.

Предусматривается также широко проводить модернизацию действующих компрессоров, улучшать их температурный режим работы с помощью магнитной обработки охлаждающей воды, совершенствовать систему смазки, при­ менять более качественную очистку засасывае­ мого воздуха и др.

Дальнейшие модернизация и совершенство­ вание шахтных компрессорных станций дол­ жны осуществляться в направлении создания мощных, полностью автоматизированных ком­ прессорных установок, оборудованных цент­ робежными компрессорами, что позволит по­ высить их производительность, снизить расход электроэнергии и значительно повысить на­ дежность эксплуатируемых машин. Во многих случаях, особенно на шахтах с пологим паде­ нием пластов, будут использоваться поршне­ вые (4M10-100/8 и 2М10-50/8) и передвижные винтовые компрессоры.

Вдесятой пятилетке намечено провести боль­ шую и важную работу по реконструкции, мо­ дернизации и обновлению парка подъемных установок, который сейчас насчитывает свыше 4000 машин.

Всвязи с концентрацией производства и ростом мощностей угольных предприятий ос­ новная тенденция в развитии шахтного подъема заключается в росте величины поднимаемого груза до 50 тс, повышении скорости движения подъемных сосудов до 20 м/с, увеличении глу­ бин подъема до 1400 м и в одноцелевой специ­ ализации установок.

Спуск и подъем людей будет производиться клетевыми подъемами с лифтовым режимом управления. Планом десятой пятилетки пре­ дусмотрено освоение таких подъемников на шахте «Должанская-Капитальная». Здесь же впервые начнут эксплуатироваться автомати­

зированные установки со скипами емкостью 35 м3 с автономным приводом затвора. Наме­

чается создание типажного ряда автоматизи­ рованных загрузочных устройств с весовым дозированием, а также разгрузочных устройств

соткидным лотком.

Встадии освоения находятся круглопрядные, оцинкованные, плоские уравновешивающие ка­ наты, а также канаты закрытой конструкции. Для наклонных подъемов внедряются стойкие

кистиранию канаты из пластически обжатых прядей и канаты из высокомарганцевистых сталей.

Проводятся работы по значительному сокра­ щению числа типоразмеров канатов, приме­ няемых для многоканатных подъемных уста­ новок. Унификация канатов намного упростит работу механиков шахт, увеличит сроки службы канатов, позволит осуществить широкую уни­ фикацию и типизацию сопряженных с кана­

тами деталей, узлов машин и сосудов.

Внашей стране большие успехи достигнуты

восвоении производства тиристорных приво­ дов, в частности для металлургической про­ мышленности. Отечественной промышленно­ стью освоено серийное производство тиристор­ ных приводов постоянного тока для диапазона мощностей от 50 до 10 тыс. кВт. В текущей пятилетке такие электроприводы найдут ши­ рокое применение в шахтном подъеме. Не­ сколько высокая стоимость тиристорного при­ вода окупается значительной экономией элек­ троэнергии, ^олее высокой надежностью и со­ кращением расходов на эксплуатацию.

Для автоматизации подъемных установок, повышения надежности и безопасности их ра­ боты создается современная аппаратура управ­ ления и защиты на базе применения бесконтакт­ ных логических структур и интегральных мик­ ромодулей. Опытные образцы аппаратов в бли­ жайшее время будут испытаны на действую­ щих шахтах. Автоматизация повысит произ­

водительность подъемов на 10—12%.

К 1980 г. предусматривается освоение серий­ ного производства подъемных машин с много­ элементными быстродействующими тормозами с автоматической системой регулируемого пре­ дохранительного торможения. Два-три типо­ размера унифицированных тормозных моду­ лей позволят создать ряд дисковых тормозов для всех типов выпускаемых подъемных машин. При этом сократится количество деталей, упро­ стится уход, сократятся размеры и масса тор­ мозных устройств. Высокое быстродействие дис­ ковых тормозов, наличие нескольких испол­ нительных элементов, секционирование гидрав­ лической системы управления и автоматизация ее работы существенно повысят безопасность эксплуатации подъемных установок.

Для оснащения угольной промышленности новой современной техникой машиностроители должны поставить многоканатные и барабан­ ные подъемные машины, основные параметры

машины, уделяется внимание механизации вспо­ могательных процессов, разработке научно­ обоснованных нормативов по эксплуатации, выбору и расчету подъемных комплексов, ма­ шин и их элементов.

Наряду с созданием и освоением подъемных машин новых конструкций будет производиться модернизация действующих путем повышения их эксплуатационных параметров, совершен­ ствования и замены тормозных систем, систем управления и защиты.

Большой вклад в совершенствование шахт­ ного стационарного оборудования, увеличение его мощности, экономичности и надежности вносят научно-исследовательские и проектноконструкторские'институты, такие как ИГМТК

им. М. М. Федорова, МакНИИ, ДПИ, Донгипроуглемаш и др.

В десятой пятилетке необходимо провести большой объем научно-исследовательских и кон­ структорских работ по повышению технико­ экономических показателей стационарного обо­ рудования при осуществлении дальнейшей спе­ циализации работ институтов по этой проблеме.

В монографии описаны не только приме­ няемые в настоящее время подъемные, венти­ ляторные, водоотливные и компрессорные уста­ новки, машины, узлы и отдельные их элементы, но и отражены направления новых разработок, которые завершаются в ближайшие годы и бу­ дут способствовать выполнению задач, постав­ ленных перед угольной промышленностью.

Осуществление намеченных мероприятий по совершенствованию шахтного стационарного оборудования явится большим вкладом в дело выполнения заданий Партии и Правительства.

Редакционная коллегия выражает благодар­ ность коллективу специалистов, участвовав­ ших в подготовке этой книги к изданию.

Б. Ф. БРАТЧЕНКО

Шахтные вентиляторные установки служат для проветривания горных выработок и создания в них нормальных атмосферных условий. По назначению шахтные вентиляторные установки подразделяются на установки главного провет­ ривания, местного проветривания и вспомога­ тельные.

Вентиляторные установки главного проветри­ вания предназначены для проветривания всех выработок шахты, за исключением отдельных глухих (тупиковых) выработок. В соответ­ ствии с Правилами безопасности [63] эти уста­ новки располагаются на поверхности земли у устьев герметически закрытых стволов или штолен (при центральной схеме проветрива­ ния — в центре шахтного -поля, а при диаго­ нальной — на флангах) и перемещают весь воздух, проходящий по шахте или ее крылу. Вентиляторная установка главного проветри­ вания состоит из вентиляторов, электропри­ вода, пускорегулирующей аппаратуры, аппа­ ратуры дистанционного управления и контроля, устройств и приспособлений для реверсирова­ ния воздушной струи и переключения вентиля­ торов, строительных сооружений (здания, фун­ даментов, выходных частей диффузоров, вен­ тиляционных каналов, всасывающей будки, глушителей шума).

Вентиляторные установки местного провет­ ривания используются для проветривания от­ дельных глухих (тупиковых) выработок и рас­ полагаются под землей на свежей струе.

Вентиляторная установка местного проветри­ вания состоит из вентилятора с приводом, вентиляционного воздухопровода, пусковой ап­ паратуры и аппаратуры контроля и автомати­ зации. Обычно вентиляторная установка мест­ ного проветривания работает в режиме на­ гнетания и оборудуется одним вентиляторным агрегатом.

Вспомогательные вентиляторные установки предназначены для проветривания стволов, ка­ питальных выработок при строительстве шахт и отдельных участков шахтной вентиляцион-

§ 1 : Назначение, аэродинамические характеристики и выбор шахтных вентиляторов

ной сети. Обычно они располагаются на днев­ ной поверхности вблизи ствола или шурфа. В зависимости от назначения вспомогательная вентиляторная установка состоит из одного или двух вентиляторов и электрооборудования.

Независимо от назначения все шахтные вен­ тиляторы представляют собой турбомашины — лопастные машины, в которых приращение удельной энергии транспортируемой жидкости (воздуха) происходит в результате силового взаимодействия лопаток вращающегося рабо­ чего колеса с обтекающим их потоком. В зави­ симости от конструкции рабочего колеса и характера движения через него воздуха шахт­ ные вентиляторы подразделяются на центро­ бежные и осевые.

Типы серийно выпускаемых и подготовляе­ мых к серийному выпуску шахтных вентиля­ торов приведены на рис. 1.1.

Указанные вентиляторы созданы по следую­ щим аэродинамическим схемам: Централь­ ного аэрогидродинамического института им. H. Е. Жуковского (ЦАГИ) К-84 (ВОД-11, ВОД-21, ВОД-ЗО, ВОД-40, ВОД-50); Инсти­ тута горной механики и технической кибер­ нетики им. М. М. Федорова (ИГМТК) Ц35-20 (ВЦ-11, ВШЦ-16), Ц35-15 (ВЦ-25, ВЦ-32), Ц31-16 (ВЦЗ-32), Ц40-32 (ВЦД-16), Ц36-28 (ВЦД-32М), Ц38-23 (ВЦПД-8, ВЦД-40), Ц40-24 (ВЦД-47), Ц38-12 (ВЦП-16), Ц36-12 (ВЦ-7); ИГМТК и ЦАГИ М-1 (ВОД/ВВВ/-16); Донец­ кого государственного проектно-конструктор­ ского и экспериментального института комплек­ сной механизации шахт (Донгипроуглемаша) — осевые вентиляторы местного проветривания типов ВМ-М и ВМП-М. Конструкции большин­ ства этих вентиляторов разработаны Донгипроуглемашем в содружестве с конструкторским бюро заводов-изготовителей. Серийный выпуск вентиляторов или подготовка к нему осуще­ ствляется Артемовским машиностроительным заводом (ВОД-11, ВОД-16, ВОД-21, ВОД-ЗО, ВЦ-11, ВШЦ-16, ВЦ-25, ВЦ-7, ВЦПД-8, ВЦП-16, ВМ-12М), Донецким машиностроитель-

ным заводом им. Ленинского комсомола Укра­ ины (ВЦ-32, ВЦЗ-32, ВЦД-32М, ВЦД-47) и Томским электромеханическим заводом им. В. В. Вахрушева (типов ВМ-М и ВМП-М).

Аэродинамические характеристики

Основные параметры, характеризующие аэро­ динамические качества вентилятора: произво­ дительность Q, статическое давление Яст (при работе вентилятора на всасывание) или пол­ ное давление Н (при работе вентилятора на нагнетание), мощность на валу вентилятора N и его к. п. д. статический riCT или полный г\

(соответственно при # ст или Я). Зависимость между указанными выше параметрами данного вентилятора при постоянной скорости вращения его ротора (п = const) и определенных углах

6

Рис. 1.2. Индивидуальные аэродинамические характери­ стики шахтных вентиляторных установок главного про­ ветривания:

а — с центробежными вентиляторами; б — с осевыми вентиля­ торами

установки (0) лопаток рабочего колеса направ­ ляющего и спрямляющего аппаратов называется индивидуальной аэродинамической характери­ стикой вентилятора.

Обычно эти характеристики получают опыт­ ным путем в результате испытания вентилятора на стенде или непосредственно на шахте и вы­ ражают их в виде графических зависимостей:

для вентиляторных установок главного про­ ветривания

к. п. д. вентиляторной установки (с учетом примыкающего к вентилятору участка венти­ ляционного канала и выходных элементов вен­ тиляторной установки);

для вентиляторных установок местного про­ ветривания

Ну = f (Q)» Al = f( Q) и Tiy = /(Q)*>

где Ну и т]у — полные давление и к. п. д. венти­

ляторной установки (с учетом примыкающего к нагнетательному патрубку участка воздухо­ провода длиной I = 5d).

На рис. 1.2 приведены индивидуальные аэро­ динамические характеристики шахтных венти­ ляторных установок главного проветривания с центробежным и осевым вентиляторами, а так­ же характеристики вентиляционных сетей (кри­ вые Лш), на которые работают эти установки.

* Для вентиляторов местного проветривания с пневмо­ приводом приводится обычно полный к. п. д. агрегата

Лагр = ЛуЛпн. дв*