Глава ІІ. ВЕНТИЛЯТОРЫ
2.1. Общие сведения
При вращении рабочего колеса вентилятора его лопасти оказывают динамическое
воздействие на обтекающий их поток воздуха. При этом возникают аэродинамические силы,
создающие приращение полного давления, необходимого для движения воздуха в шахте.
Теоретическое давление, создаваемое вентилятором, на основании выражения (4)
равно произведению плотности воздуха ρ на разность произведений окружных скоростей и
окружных проекций абсолютной скорости сu на выходе из рабочего колеса и на входе в
него, т. е:
Нт =р(u2c2u – u1c1u). (2.1)
Если направляющим аппаратом на входе рабочего колеса поток закручивается в
направлении вращения колеса (+с1u), то давление и потребляемая вентилятором мощность
уменьшаются, при обратном закручивании ( - с1u) — возрастают.
Создаваемое вентилятором давление зависит от: формы и числа лопастей, угла их
установки относительно плоскости вращения в осевых вентиляторах; угла выхода потока в
центробежных вентиляторах; размеров рабочего колеса и частоты его вращения;
производительности вентилятора; форм и размеров всей проточной части вентилятора.
Полное давление Н вентилятора меньше теоретического на величину потерь,
учитываемых гидравлическим к. п. д. вентилятора. Гидравлический к. п. д. — есть
отношение полезной мощности (без учета потерь) Nп= QHт к сумме полезной мощности
и мощности, затраченной на преодоление гидравлических потерь, т. е. к мощности;
определяемой по фактическому давлению, которое развивает вентилятор N = QH. Таким
образом, при одном и том же значении Q можно записать
Н =  гНт.
(2.2)
Полное давление Н, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление
сопротивлений в вентиляционной сети (статическое давление Нст) и на сообщение потоку на
выходе из диффузора вентилятора в атмосферу некоторой скорости (динамическое—
скоростное давление Нд ). Следовательно, статическое давление вентилятора меньше
полного на величину динамического давления.
Отношение полезной мощности, определенной по полному давлению вентилятора, к
потребляемой мощности (на валу вентилятора) называется полным к. п. д. вентилятора.
Аналогично по статическому давлению определяется статический к. п. д. вентилятора.
Экономичность вентилятора при работе на всасывание оценивается статическим
к. п. д.  СТ (так как динамическое давление на выходе из диффузора бесполезно
теряется), а при работе на нагнетание - полным к. п. д.  .
Применительно ко всей вентиляторной установке, под которой понимают вентилятор с
примыкающими к нему участком вентиляционного канала и выходными элементами,
введены понятия давлений и к. п. д. установки: НУ и НУ.СТ;  У и  У.СТ.
а)
б)
Аэродинамические качества вентилятора характеризуются производительностью Q,
давлением НСТ или Н, к. п. д.  СТ или  и потребляемой мощностью N - мощностью на
валу вентилятора.
Зависимость между указанными параметрами данного вентилятора при определенных
углах установки  лопастей рабочего колеса, лопаток направляющего и спрямляющего
аппаратов и при постоянной частоте вращения его ротора называется аэродинамической
характеристикой вентилятора. Она получается опытным путем при испытаниях
вентилятора.
1
Индивидуальные аэродинамические характеристики вентиляторных установок
показаны на рис. 18. Рабочий участок 1 — 2 характеристики установки с центробежным
вентилятором (рис. 18, а) получен из условия экономичности. Работа главной вентиляторной
установки считается экономичной при ηу.ст ≥ 0,6 и вспомогательной при ηу. ≥ 0,5.
На характеристиках установок с осевыми вентиляторами (рис. 18, б) слева от точки В
— область неустойчивой, т. е. недопустимой работы. Поэтому координаты точки 1
определяются из условия устойчивой работы пересечением параболы
H
H max Q 2
( )
1,5 QВ
Н max
c характеристикой вентилятора.
Ордината
точки 3 определяется из условия
1,5 при увеличении сопротивления
обеспечения устойчивой работы вентилятора
вентиляционной сети в 1,5 раза. Точка 2 получена из условия экономичной работы. Таким
образом, для установок с осевыми вентиляторами рабочий участок 1 — 2
аэродинамической характеристики определяется из условия устойчивой и экономичной
работы.
В процессе эксплуатации вентиляторных установок возникает необходимость
регулирования их рабочего режима. Для этого лопасти рабочих колес, лопатки
направляющих аппаратов и закрылки лопастей (поворотная часть лопастей) рабочих колес
вентиляторов могут устанавливаться под различными углами в зависимости от условий
эксплуатации. Схемы отсчета углов установки лопастей  к рабочего колеса, лопаток  н.а
и  с. а. направляющего и спрямляющего аппаратов осевого вентилятора показаны на рис.
19, а, лопаток  н. а направляющего аппарата - на рис. 19, б,  3 , закрылков лопастей рабочего
колеса центробежных вентиляторов - на рис. 19, в и  н. а закрылков лопаток входного
направляющего аппарата осевого вентилятора местного проветривания - на рис. 19, г.
Для каждого угла установки лопастей и закрылков вентиляторная установка имеет
свою аэродинамическую характеристику.
Область промышленного использования
вентиляторной установки включает
рабочие участки аэродинамических характеристик для различных углов установки лопастей
при одинаковой частоте вращения ротора и устанавливается следующим образом. На рис.
20, а рабочие участки аэродинамических характеристик 1 — 2 и 3 — 4 соответствуют
крайним предельным значениям углов установки лопастей рабочего колеса,
1 — 3 является границей устойчивой работы, 2 — 4 — указывает на минимальное
допустимое значение к. п.д.  У. СТ. min. На этой же диаграмме показаны линии одинаковых
значений к. п. д. — от минимально допустимого до максимального. Построение области
2
промышленного использования на рассматриваемом рисунке показано для осевых
вентиляторов.
Область промышленного использования центробежного вентилятора (рис. 20, б) при
регулировании направляющим аппаратом заключена между рабочими участками
аэродинамических характеристик, соответствующих предельным углам установки лопаток
направляющего аппарата, и линией минимально допустимого к. п, д. д.  У. СТ.min = 0,6.
При регулировании изменением частоты вращения рабочего колеса область
промышленного использования ограничена рабочими участками аэродинамических
характеристик при предельных значениях частоты вращения и линией минимально
допустимого к. п. д.  У. СТ..min = 0,6.
Показателем экономичности вентиляторной установки является средневзвешенный
статический к. п. д. в нормальной области рабочих режимов.
Эта область является частью области промышленного использования, в которую
входят режимы с наиболее высокими значениями статического к. п. д. Правой и левой
границами области (рис. 21) являются линии Qmax и Qmin = 0,5 Qmax, а верхней и нижней –
граничные кривые НУ. СТ. mах и НУ. СТ. min = 0,5НУ. СТ. mах .
Для удобства расчетов граничные кривые заменяют ломаными линиями с числом
изломов не более двух. Расстояния между правой и левой, а также между верхней и нижней
rpaницами разбивают на пять равных частей и соединяют полученные точки линиями. Для
точек, лежащих в центрах полученных 25 четырехугольников, определяют Q, НУ. СТ, и  У. СТ,
Средневзвешенный статический к. п. д. установки  У. СТ, СР определится как частное
25
25
от деления
QН
 QНУ .СТ на  У .СТ
1
1
У .СТ
3
Шахтные вентиляторы в связи с подвиганием очистных и подготовительных забоев
работают на вентиляционную сеть с беспрерывно изменяющимся сопротивлением.
Оказывает также влияние естественная тяга — движение воздуха в выработках под
действием различных естественных факторов, изменение подсосов и утечек воздуха через
неплотности в надшахтном здании, необходимость иногда в кратковременном увеличении
расхода воздуха по шахте. В аварийных случаях возникает необходимость в изменении
направления (реверсирования) воздушной струи.
Следовательно, шахтная вентиляторная установка должна быть регулируемой и
обеспечивать при необходимости реверсирование воздушной струи.
Регулирование рабочего режима вентилятора необходимо для поддержания
требуемой его производительности независимо от изменения сопротивления
вентиляционной сети, т. е. независимо от изменения ее характеристики.
При характеристике 1 вентилятора и характеристике 2 вентиляционной сети
(рис. 22, а) имеем режим І, при котором подача воздуха в шахту будет больше
необходимой Q, что неэкономично и может привести к невыполнению требования ПБ в
отношении скорости движения воздуха в выработках. Требуемые режимы ІІ или ІІІ,
обеспечивающие необходимую производительность вентилятора Q, могут быть достигнуты
либо изменением характеристики вентиляционной сети (парабола 3), либо изменением
характеристики вентилятора (кривая 4).
Регулирование рабочего режима вентилятора изменением характеристики
вентиляционной сети путем дросселирования в вентиляционном канале по сравнению с
регулированием изменением характеристики вентилятора является более простым, но
неэкономичным, так как при нем для подачи Q требуется большее давление (ордината
точки ІІ).
При применяемом в настоящее время экономичном регулировании рабочего режима
вентилятора изменением его характеристики беспрерывному изменению характеристики
вентиляционной сети соответствует изменение характеристики вентилятора (рис. 22, б).
При минимальном сопротивлении вентиляционной сети и требуемой подаче Q
воздуха в шахту рабочий режим вентилятора (точка І) обеспечивается при характеристике
вентилятора 2.
Так как характеристика сети изменяется ежедневно, а характеристику вентилятора
менять так часто нецелесообразно, то начальным будет режим П при характеристике
вентилятора 3. При этом производительность вентилятора будет несколько больше Q. Когда
характеристика сети изменится и приобретет вид кривой 4, для достижения режима IV
характеристика вентилятора должна быть изменена (кривая 5); чтобы получить режим VІ
при характеристике сети 6, характеристика вентилятора должна иметь вид кривой 7.При
максимальном сопротивлении сети ее характеристика изобразится кривой 8, а рабочий
режим — точкой VІІ. Момент перехода на новую характеристику вентилятора
устанавливается по ординатам точек ІІІ и V, т. е. путем замера давления.
Указанный порядок изменения характеристики вентилятора имеет место при ведении
горных работ от ствола к границам шахтного поля; при обратном порядке ведения горных
работ изменение характеристики вентилятора производится в обратной последовательности.
Описанное регулирование рабочего режима вентилятора будет ступенчатым, так как
смещение режимов из точки П в точку ІІІ, из точки IV в точку V и т. д. происходит без
дополнительного регулирования, а только за счет увеличения сопротивления
вентиляционной сети. Ступенчатое регулирование при осевых вентиляторах достигается за
счет изменения при остановленном вентиляторе угла установки лопастей рабочего колеса
на 3 .... 50 в диапазоне от 15 до 450, снятием половины лопастей (через одну) рабочего
колеса и изменением частоты вращения путем замены двигателя, а при центробежных —
изменением угла установки лопаток направляющего аппарата, поворотом закрылков (если
4
они имеются) лопастей рабочего колеса на 10 0 в диапазоне от — 20 до +30 0 при
остановленном вентиляторе и изменением частоты вращения.
Для повышения экономичности целесообразно применять комбинированный способ
регулирования рабочего режима вентилятора, при котором имеет место как ступенчатое, так
и плавное регулирование в диапазоне режимов II — ІІІ; ІV-V; VI — VІІ (см. рис.
22, б). Плавное регулирование достигается как при осевых, так и при центробежных
вентиляторах одновременным поворотом лопаток направляющих аппаратов при работающих
вентиляторах. Применение в мощных установках с центробежными вентиляторами в
качестве привода вентильно-машинного каскада дает возможность осуществлять плавное
регулирование в течение всего времени эксплуатации установки.
В осевых вентиляторах местного проветривания регулирование рабочих режимов
производится путем одновременного поворота закрылков резиновых лопаток входного
направляющего аппарата без остановки вентилятора.
Экономичность регулирования оценивается к. п. д. регулирования — отношением
мощности, потребляемой из электрической сети до момента регулирования, к мощности,
которую приобретает вентилятор после регулирования.
Выбор способа регулирования определяется не только конструкцией вентилятора, но
и глубиной и частотой (периодичностью) регулирования.
Глубину регулирования по производительности EQ и EН давлению устанавливают по
формулам
Qmin
;
(2.3)
Qmax
H
EН = 1  min .
(2.4)
H max
Центробежные вентиляторы при вытянутой вдоль оси Н области промышленного
использования (см. рис. 20, б) имеют относительно большую глубину регулирования по
давлению и малую по производительности. Поэтому регулирование режимов этих
вентиляторов с помощью входного направляющего аппарата не всегда достаточно и может
возникнуть необходимость в регулировании изменением частоты вращения рабочего колеса
вентилятора (замена двигателя, регулируемый электропривод). При этом направляющие
аппараты используются для плавного регулирования.
Так как в осевых вентиляторах разница в глубине регулирования по давлению и
производительности выражена менее резко (см. рис. 20, а), то при них в ряде случаев
достаточно регулирование изменением угла установки лопастей на рабочем колесе. При
необходимости значительного увеличения глубины регулирования изменяют частоту
вращения, заменяя двигатели.
Реверсирование воздушной струи согласно ПБ должно быть произведено не более
чем за 10 мин, при этом подача воздуха в шахту должна составлять не менее 60 % его подачи
при нормальном направлении вентиляционной струи.
В главной установке с осевым вентилятором реверсирование вентиляционной струи
производится изменением направления вращения ротора и поворота лопаток
промежуточного направляющего и спрямляющего аппаратов на угол 180 0.
В центробежном вентиляторе при изменении направления вращения его рабочего
колеса поток воздуха не изменяет направления движения и потому реверсирование в этом
случае сложнее (рис. 23). При нормальной работе вентилятора воздух из шахты, как показано
сплошными стрелками, поступает по вентиляционному каналу 1 к вентилятору 2 и
выбрасывается им в атмосферу. Ляды (перекрывающая 3, атмосферная 4, переключающая 5
и диффузора 6) установлены в положениях, показанных сплошными линиями. При
реверсировании все ляды, за исключением ляды 5, устанавливают в положение, показанное
штриховыми линиями. Воздух из атмосферы, как показано штриховыми стрелками,
поступает через диффузор вентилятора 2, обводной канал 7 и канал 1 в шахту. При этом
подается 90…95% воздуха от расхода
EQ = 1 
5
его при нормальной работе. Так как главная вентиляторная установка состоит из двух
вентиляторов, то ляда 5 отключает вентилятор (ее положение при этом показано штрихами),
когда в работе будет второй вентилятор.
2.2. Осевые вентиляторы
Основными элементами одноступенчатого осевого вентилятора являются: рабочее
колесо, корпус, коллектор, передний обтекатель- кок сферической формы, спрямляющий
аппарат и диффузор. Диффузор состоит из двух обечаек, помещенных одна в другую:
наружной конусной — собственно диффузора и внутренней (на большинстве вентиляторов
цилиндрической формы) — заднего обтекателя.
Для повышения давления осевой вентилятор изготавливают обычно двухступенчатым
с двумя последовательно соединенными рабочими колесами, промежуточным
направляющим аппаратом между ними и спрямляющим аппаратом за последним рабочим
колесом. Иногда перед первым рабочим колесом устанавливают входной направляющий
аппарат.
Рабочие колеса вместе с валом, на котором они закреплены, образуют ротор
вентилятора, который приводится во вращение непосредственно от электродвигателя.
Опорами вала являются шариковые или роликовые подшипники.
Коллектор и обтекатель предназначены для обеспечения правильного подвода
воздуха к лопастям колеса, чтобы поток воздуха был направлен по оси вентилятора с
возможно более равномерным полем скоростей. Действие коллектора наиболее эффективно,
когда между ним и колесом имеется цилиндрический участок корпуса длиной не менее 0,5
диаметра колеса. При отсутствии коллектора давление вентилятора уменьшается на
10...20%, а к. п. д. — 10...15%. Обтекатель неподвижен и при его отсутствии давление
снижается примерно на 20%.
Направляющий и спрямляющий аппараты, представляющие собой неподвижные
колеса с радиальными лопатками, необходимы для раскручивания потока и, следовательно,
повышения к. п. д. вентилятора. Поворотные лопатки промежуточных направляющего и
спрямляющего аппаратов обеспечивают возможность регулирования рабочего режима
вентилятора, а также реверсирования вентиляционной струи. Для регулирования иногда
применяют входной направляющий аппарат с поворотными лопатками.
Одним из основных узлов вентилятора является диффузор, благодаря которому
значительная часть динамического давления (не менее 70 %) должна превращаться в
статическое давление.
Лопасти укреплены на втулке рабочего колеса через равные промежутки под углом к
плоскости его вращения. Наиболее рациональна лопасть более широкая у втулки, чем на
периферии. Лучшей конструкцией является крученая лопасть с формой, подобной форме
лопасти авиационного винта.
Лопасти изготовляют полыми (рис. 24, а) со стержнем для - закрепления ее на втулке
и литыми (рис. 24, б) из алюминиевых или магниевых сплавов. Полая лопасть состоит из:
стержня 1 с приклепанной к нему крученой обшивкой 2 из стали толщиной 2 — 3 мм;
приваренного к обшивке ребра 3, выполняющего роль армировки против истирания
угольной пылью, приваренных к ребру верхнего и нижнего донышек 4.
Изготовление лопастей возможно из пластмасс. Такие лопасти изготавливаются с
большей степенью точности, исключают опасность искрообразования при возможном
касании лопасти о корпус вентилятора, стойки в химически агрессивной среде. Из условия
надежности работы и уменьшения шума работающего вентилятора максимальная окружная
скорость на концах лопастей должна быть не более 95 м/с.
На одной втулке устанавливают до 14 лопастей, узлы крепления которых должны
обеспечивать возможность их установки под различными углами относительно плоскости
6
вращения колеса, что необходимо для регулирования производительности и давления
вентилятора.
В работающем вентиляторе под действием разности давления часть воздуха протекает через
зазор между концом лопасти и корпусом со стороны выхода воздуха из рабочего колеса в
сторону входа в него, при этом уменьшается давление и снижается к. п. д. вентилятора.
Однако чрезмерное уменьшение зазора может привести к касанию лопасти о корпус
вентилятора. Величина зазора зависит от типа вентилятора и обычно не должна превышать
1,5 % длины лопасти. При работе вентилятора вследствие разности давлений потока до и
после рабочего колеса возникает осевая сила, действующая на ротор и направленная в
сторону входа потока в вентилятор. Осевая сила воспринимается упорным подшипником.
Двухступенчатые реверсивные вентиляторы ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50
(В — вентилятор О — осевой, Д — двухступенчатый, цифры — диаметр рабочего колеса в
дм) предназначены для главного проветривания шахт при требуемом статическом давлении
вентилятора не более 300 даПа и расходе воздуха от 50 до 600 м2/с. Эти вентиляторы
разработаны по аэродинамической схеме К-84 ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского (К — крученые
лопасти, 84 — коэффициент быстроходности).
Главная вентиляторная установка с вентиляторами типа ВОД (рис. 25) состоит из
рабочего и резервного вентиляторов 1 и 2 с синхронными электродвигателями 8 и 4, системы
7
смазки 5, электроаппаратуры и аппаратуры автоматизации 6и устройств 7 и 8 (ляды или
двери, управляемые лебедками или моторредукторами) для переключения на работу любого
из вентиляторов и отключения другого, подводящего 9 и выходного 10 каналов, глушителя
шума 11. Глушитель шума выложен из звукопоглощающих шлакоблоков и имеет 5 ... 7
параллельных стенок, разделяющих общую исходящую струю на отдельные струи;
глушитель шума для работающего и резервного вентилятора общий, что исключает
проникновение зимой наружного холодного воздуха к резервному вентилятору и,
следовательно, его обмерзание.
Вентиляторы ВОД-21, ВОД-30, ВОД-40 и ВОД-50 (рис. 26) имеют корпус 1, раму 2, ротор 3,
передний 4 и задний 5 опорные блоки, направляющий б и спрямляющий 7 аппараты,
коллектор 8,
кок 9, диффузор 10, трансмиссионный вал 11 с муфтой 12 для соединения с синхронным
электродвигателем 18.
Ротор вентилятора ВОД показан на рис. 27. На валу 1 с подшипниками 2,
воспринимающими как радиальную, так и осевую нагрузку, закреплены рабочие колеса 8, 4
и полумуфта 5. Колесо закреплено на валу шпонкой 6 и от осевого смещения гайкой 7.
Втулки 8 рабочих колес (диаметр втулки составляет 0,6 диаметра рабочего колеса)
выполнены сварными и во
избежание появления дисбаланса от попадания в них влаги и пыли герметизированы. На
втулке расположено 12 лопастей 9. Лопасти пустотелые сварно - клепаные, состоят из двух
листов обшивки, армирующего ребра, донышек и хвостовика. Благодаря затвору крепления
8
l0 лопасти при остановленном вентиляторе могут поворачиваться вручную в диапазоне 15 ...
45 0. В целях регулирования рабочего режима вентилятора число лопастей колеса второй
ступени может быть уменьшено в 2 раза.
Трансмиссионный вал выполнен подвесным с зубчатыми (в вентиляторе ВОД-21 с
пальцевыми) муфтами.
Промежуточный направляющий аппарат имеет 14 поворотных лопаток, которые
могут поворачиваться сервомотором на угол до 1800. Спрямляющий аппарат имеет 14
лопаток, из которых 11 поворотные, а 3 — несущие неповоротные.
Вентиляторы снабжены колодочным тормозом с электромагнитным приводом, который за 2
... 2,5 мин останавливает ротор.
Для реверсирования воздушной струи необходимо отключить двигатель вентилятора
и затормозить ротор, повернуть на 180 0 лопатки направляющего и спрямляющего аппаратов,
оттормозить ротор и пустить двигатель в противоположном направлении.
В е н т и л я т о р ВОД-16 — двухступенчатый реверсивный со встречным
вращением рабочих колес, предназначен для главного проветривания шахт с потребным
расходом воздуха
12 ... 67 м3/с и статическим давлением 90 — 430 даПа.
Принцип работы этого вентилятора заключается в том, что при противоположном
вращении рабочих колес воздушный поток, получив энергию в первом рабочем колесе,
выходит закрученным в сторону вращения и поступает во второе рабочее колесо, где
раскручивается и получает дополнительную энергию. При определенном сочетании углов
установки лопастей на рабочих колесах на выходе из второй ступени закручивание потока
равно нулю. Необходимость в промежуточном направляющем и спрямляющем аппаратах
отпадает. Благодаря этому уменьшаются размеры и масса вентилятора, упрощаются
регулирование режима и реверсирование потока.
Для безударного приема потока от первого рабочего колеса и для равномерного
распределения давления между ступенями угол установки лопастей второго рабочего колеса
меньше, чем на первом колесе. При максимальном к. п. д. поток из вентилятора выходит в
осевом направлении, а суммарное давление вентилятора распределено по ступеням поровну.
Вентилятор ВОД-16 (рис. 28) состоит из: корпуса 1 с коллектором и обтекателем;
консольно насаженных на валу рабочих колес 2 и 3 соответственно первой и второй
ступени; трансмиссионных валов 4 и 5 с упругими пальцевыми муфтами 6 и 7; диффузора 8,
электродвигателей 9 и 10, системы смазки 11; электромагнитных тормозов 12 и 13;
глушителя шума 14.
Рабочее колесо 2 имеет 12, а колесо 3 — 10 стальных сварных лопастей. С помощью
фланца у основания лопасти она крепится к втулке посредством пружинного стопорного
кольца и подпорной пружины.
Установка снабжена пускорегулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой.
Для уменьшения пиковой нагрузки в электросети при пуске вентилятора сначала включается
электродвигатель второй ступени, а при достижении им номинальной частоты вращения—
двигатель первой ступени.
Регулирование рабочего режима вентилятора производится: а) поворотом лопастей
рабочих колес вручную при остановленном вентиляторе (наибольшая экономичность
работы, обеспечиваемая при определенном сочетании углов, указана в характеристике
9
вентилятора); б) поворотом лопастей только на первом колесе при постоянном угле
установки 27 0 на втором колесе (при этом рабочая область по давлению изменяется
незначительно, а по производительности сокращается в 1,4 раза); в) отключением второго
колеса (производительность вентилятора в этом случае составляет 40 ... 50 % номинальной).
Реверсирование вентиляционной струи производится изменением направления
вращения рабочих колес.
В е н т и л я т о р ВОД-11 используется для вспомогательных установок при
проветривании стволов и околоствольных выработок во время их сооружения, для
калориферных установок, необходимых для обогревания главного ствола зимой, а также в
качестве главных установок шахт малой производительности при потребном расходе воздуха
7 ... ЗЗ м3/с и давлении 115 ... 390 даПа. Вентилятор нереверсивный, поэтому на главных
установках он снабжается входной и выходной реверсивными коробками, благодаря
которым производится изменение направления воздушной струи (аналогично обводным
каналам). Регулирование рабочего режима вентилятора осуществляется поворотом лопастей
на рабочем колесе в диапазоне 15 ... 45 0.
Вентиляторы местного проветривания, предназначенные для подачи воздуха в
тупиковые выработки, изготавливают как с электрическим, так и с пневматическим
двигателем. В этих вентиляторах для повышения экономичности применена коническая
втулка рабочего колеса, в связи с чем имеет место меридиональное ускорение потока (в
направлении от малого к
большему основанию конуса втулки).
Вентилятор - ВМ-4М одноступенчатый нерегулируемый с электроприводом
применяется для проветривания забоев штреков, уклонов, сбоек сечением до 5 м2 при
расходе воздуха до 100 ... 150 м3/мин и длине труб до 300 м. Диаметр труб 400 мм, причем
при работе на нагнетание применяются трубы гибкие; а на всасывание — жесткие
металлические.
Вентиляторы ВМ-5М и ВМ-6М одноступенчатые регулируемые с электроприводом
предназначены для проветривания забоев квершлагов, коренных и вентиляционных штреков,
бремсбергов сечением соответственно не более 10 и 16 м 2 и длине труб не более 400 и 600 м
при диаметрах их 500 и 600 мм.
Вентиляторы ВМ-5М и ВМ-6М (рис. 29) имеют одинаковую конструкцию и состоят
из корпуса 1 со спрямляющим аппаратом 2, рабочего колеса 3, входного направляющего
аппарата 4 и встроенного взрывобезопасного асинхронного двигателя 5. Вентилятор
смонтирован на салазках 6. На литой конической втулке рабочего колеса установлено семь
крученых лопастей. Лопасть представляет собой залитую капроновой смолой стальную
арматуру с хвостовиком и гайкой.
Направляющий аппарат имеет девять профильных резиновых лопаток со стальной
армировкой входных и выходных кромок.
«Воздушный сепаратор» — кольцевой канал 7 предназначен для устранения впадины
на аэродинамической характеристике вентилятора.
У вентилятора на всасывающей н нагнетательной сторонах могут быть установлены
глушители шума. Конструктивно глушитель шума представляет собой два цилиндра (один
вставлен в другой). Внешний цилиндр выполнен из тонколистовой стали, внутренний — из
10
перфорированных оцинкованных листов. Пространство между цилиндрами заполнено
звукопоглощающим материалом.
Рабочий режим вентиляторной установки местного проветривания регулируется при
работающем вентиляторе поворотом закрылков лопаток направляющего аппарата на угол от
+45 до — 50'. При положительном значении углов (отклонение лопаток против направления
вращения рабочего колеса) производительность и давление возрастают, при отрицательном
— уменьшаются.
Вентиляторы ВМ-8М и ВМ-12М одноступенчатые регулируемые; с
электродвигателем, наиболее мощные по сравнению с другими вентиляторами типа ВМ,
предназначены для проветривания тупиковых выработок большого сечения и стволов
диаметром до 6 м.
Вентиляторы ВМП-ЗМ, ВМП-4, ВМП-5М и ВМП-6М одноступенчатые с приводом
от встроенной пневматической турбины служат для проветривания глухих выработок, в
которых применение электрических вентиляторов запрещено ПБ. Вентилятор ВМП-6М (рис.
30) состоит из корпуса 1, вала 2, рабочего колеса 3 с пневматической турбиной 4 и коробки с
соплами б для регулирования рабочего режима вентилятора. С помощью трехходового
крана б, связанного с рукояткой, производится подвод сжатого воздуха к одному, двум или
трем соплам, благодаря чему достигается работа вентилятора соответственно на
пониженном, нормальном и усиленном режиме.
При необходимости увеличения давления два вентилятора местного проветривания
соединяются последовательно.
Технические характеристики осевых вентиляторов приведены в приложениях 1 и 2.
11
2.4 Центробежные вентиляторы
Центробежные вентиляторы по сравнению с осевыми могут развивать значительно
большее давление, что особенно важно для глубоких шахт. На базе аэродинамических схем,
разработанных ВНИИГМ им. М. М. Федорова, созданы экономичные односторонние (ВЦ) и
двусторонние (ВЦД) вентиляторы.
Для установок главного проветривания применяются вентиляторы ВЦД-16, ВЦ-25,
ВЦ-32, ВЦД-32М (цифры — диаметр рабочего колеса, дм), характеристики которых
покрывают поле вентиляционных режимов шахт с расходом воздуха от 20 до 300 м3/с при
статическом давлении 140 ... 500 даПа. Для глубоких шахт с расходом воздуха до 700 м 3/с
при давлении до 900 даПа применяется вентилятор ВЦД-47 «Север».
Для вспомогательных установок применяются вентиляторы ВЦПД-8УМ и ВЦП-16
(П — проходческий), предназначенные для проветривания стволов при их проходке. Их
производительность достигает соответственно 22 и 46 м 3/с при давлении до 900 даПа.
Вентиляторы ВЦ-11 и ВЦ-16, обеспечивающие производительность до 20 ... 40 м 3/с
при давлении до 350 даПа, могут быть применены как для главных, так и для
вспомогательных вентиляторных установок.
Для установок местного проветривания при проходке подготовительных выработок
сечением 6 ... 14 м3 и длиной 1500 ... 2500 м применяется вентилятор ВЦ-7, имеющий
производительность в области промышленного использования 90 ... 640 м3/мин при
давлении 140 ... 900 даПа. Этот вентилятор может быть использован и для проветривания
стволов диаметром до 5 м и глубиной до 800 м.
Для регулирования рабочего режима большинства центробежных вентиляторов
используются осевые направляющие аппараты. Кроме того, в вентиляторе ВЦЗ-32 (3 —
закрылки} используются поворотные закрылки лопастей рабочего колеса, а в вентиляторах
ВЦД-32М и ВЦД-47 применяется регулируемый привод с вентильно-машинным каскадом.
Реверсирование воздушного потока на всех центробежных вентиляторах
производится с помощью обводных каналов или аналогичных устройств без изменения
направления вращения рабочего колеса.
Аэродинамические характеристики вентиляторов (см. рис. 20, б) имеют крутые
напорные кривые Q — Н, обеспечивающие устойчивую параллельную работу
вентиляторных установок на общую сеть, а кривые потребляемой мощности — сравнительно
пологие, с максимумом, близким к оптимальному режиму (при  max. При такой форме
кривой мощности исключается опасность перегрузки электродвигателей при резком
понижении сопротивления вентиляционной сети.
Статический к. п. д. вентиляторов доведен до 0,86 при средневзвешенном к. п. д. в
нормальной области работы не менее 0,73.
Рабочие колеса вентиляторов имеют крыловидные, загнутые назад лопасти с углом
выхода не менее 135 0 (рис. 31, а).
В рабочем колесе вентилятора ВЦЗ-32 (рис. 31, б) крыловидные лопасти состоят из
неподвижной части 1, приваренной, к плоскому коренному 2 и покрывному 3 дискам, и
подвижного закрылка 4. Ось 5 закрылка вращается в подшипниках 6 и 7. Подшипник 7 сидит
в стакане 8, прикрепленном болтами к коренному диску. Внутренний зубчатый венец 9
стакана входит в зацепление с фиксирующей шестерней 10, свободно сидящей на
консольной части оси закрылка. Корпус подшипника закрыт крышкой 11. Болты 12,
упирающиеся в крышку, препятствуют свободному перемещению шестерни 10.
В вентиляторах ВЦ-11, ВЦ-16 (ВШЦ-16}, ВЦ-25, ВЦ-32 рабочее колесо имеет
восемь крыловидных лопастей, приваренных к плоскому коренному и коническому
покрывному дискам. Жесткость колеса в осевом направлении увеличивается обтекателем,
укрепленным на коренном диске, который соединяется со ступицей, насаженной с помощью
шпонок на консоль главного вала. В вентиляторе ВЦ-25 (рис. 32, а) коренной диск приварен
непосредственно к обтекателю, отлитому заодно со ступицей. В вентиляторе ВЦ-32 (рис. 32,
б) соединение коренного диска со ступицей и обтекателем выполнено болтами.
Режим работы вентиляторов ВЦ регулируется осевыми направляющими аппаратами с
двухопорными лопатками. Наружные цапфы лопаток выходят в отверстие обечайки
направляюшего аппарата, а внутренние вращаются в гнездах обтекателя, подвешенного на
стойках (см. рис. 32, а) или охватывающего главный вал (ВЦ-32).
Угол установки лопаток изменяется от 900 (полное закрытие) до (- 10 0) ... (- 30 0).
Максимальная производительность обеспечивается при отрицательных углах, когда поток
подкручивается против вращения колеса. Механизм одновременного поворота лопаток
направляющего аппарата состоит из червячно-винтового привода, поворотного кольца и
системы рычагов.
Так как в вентиляторе ВЦ-32 рабочее колесо расположено между двумя опорами,
поток воздуха подводится перпендикулярно оси вращения вала через всасывающую коробку
с последующим поворотом потока на 900 (см. рис. 32, 6).
В установке с вентиляторами ВЦ-32 для уменьшения длины ее диффузор повернут вверх
(рис. 33). При нормальной работе воздух из шахты по вентиляционному каналу 1 и
12
подводящим каналам 2 поступает через всасывающие коробки 3 в рабочее колесо
вентилятора 4 и затем выбрасывается через диффузор 5 в атмосферу. Ляда переключения 6
работающего вентилятора поднята, а резервного — опущена. Ляды 7 диффузоров и ляда 8
всасывающей будки 9 упрощены, а отсекающая ляда 10 полнота. При реверсировании струи
ляды 7 и 8 подняты, а ляда 10 опущена. Воздух из всасывающей будки 9 по каналам 2
поступает в рабочее колесо вентилятора 3, откуда по коротким обводным каналам 11 и
вентиляционному каналу 1 подается в шахту.
13
Двусторонние вентиляторы ВЦД-16 и ВЦД-32М имеют сварные рабочие колеса,
состоящие из коренного и двух конических покрывных дисков, между которыми вварены 16
крыловидных лопастей — по 8 с каждой стороны (рис. 34, а). Коренной диск в вентиляторах
ВЦД-16 и ВЦД-32М прикреплен болтами к ободу главного вала. Обтекатели болтами
соединены с коренным диском.
Лопатки осевого направляющего аппарата вентилятора ВЦД-16 консольные, укреплены на
обечайке аппарата. Вентилятор ВЦД-32М имеет направляющий аппарат с двухопорными
лопат- ками; внутренние опоры лопаток расположены на кольцевом обтекателе,
охватывающем главный вал, Механизм одновременного поворота лопаток направляющих
аппаратов ВЦД-16 аналогичен описанному выше, а в вентиляторах ВЦД-32М привод
поворота лопаток направляющего аппарата, выполненный в виде редуктора, расположен
внутри кольцевого обтекателя (рис. 34, б).
14
Электродвигатель, расположенный снаружи корпуса вентилятора, вращает
трансмиссионный вал 1, передающий вращение через зубчатую полумуфту 2 с внутренним
зацеплением приводному валику 3. На втором конце приводного валика закреплена
шестерня 4, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом поворотного кольца 5,
вращающегося на шариках, утопленных в радиальных сверлениях. На кольце 5 закреплены
зубчатые сегменты 6, входящие в зацепление с зубчатыми секторами 7, на которых
закреплены внутренние цапфы лопаток направляющего аппарата.
Основным способом регулирования режима работы вентиляторов ВЦД-16 является
изменение угла установки лопаток направляющего аппарата, а вентиляторов ВЦД-32М —
изменение частоты вращения рабочего колеса с помощью асинхронного вентильномашинного каскада с использованием направляющего аппарата для тонкого регулирования.
Двусторонний вентилятор ВЦД-47 «Север» (рис. 35) предназначен для
труднопроветриваемых шахт, а также для шахт, расположенных в районах с низкими
температурами. Рабочее колесо вентилятора состоит из двух односторонних колес сварной
конструкции. Каждое колесо имеет шесть крыловидных лопастей, приваренных к коренному
и покрывному дискам. Коренные диски прикреплены болтами к ступице, насаженной на
главный вал, вращающийся в роликовых подшипниках, смазка которых осуществляется от
маслостанции. Вал имеет два приводных конца. Вентилятор не имеет направляющих
аппаратов. Рабочий режим регулируется изменением частоты вращения рабочего колеса.
Электропривод вентилятора выполнен по схеме комбинированного вентильно-машинного
каскада, в котором один из приводных двигателей — асинхронный, а другой — постоянного
тока. Схема реверсивных устройств этого вентилятора обеспечивает реверсирование
вентиляционной струи без обводных каналов, что повышает надежность работы вентилятора
в условиях низких температур воздуха.
Проходческие односторонние ВЦП-16 и двусторонние ВЦПД-8УМ вентиляторы
предназначены для проветривания проходок стволов диаметром до 8 м и глубиной
соответственно до 1400 и 850 м. Эти вентиляторы по конструкции своих основных
элементов аналогичны вентиляторам главного проветривания. С вентилятором ВЦП-16
поставляется реверсивное устройство в виде двух ляд, жестко связанных между собой тягой
и вмонтированных в коробку.
Данные о центробежных вентиляторах приведены в приложении 3.
15
16
Выдержки из ПБ 2000 г.
3.3. Вентиляционные установки
3.3.1. Проветривание подземных выработок должно производиться при помощи
непрерывно действующих вентиляционных установок, расположенных на поверхности у
устья герметически закрытых стволов, шурфов, штолен, скважин. Размещение
вспомогательных вентиляционных установок в подземных горных выработках допускается
только с разрешения Госнадзорохрантруда.
Использование подземных вентиляторов
для управления газовыделением допускается по согласованию с МакНИИ и органом
Госнадзорохрантруда.
3.3.2. Главные вентиляционные установки должны состоять не менее чем из двух
вентиляторных агрегатов, причем один из них должен быть резервным. Вентиляторы на
газовых шахтах, а также для новых и реконструируемых установок должны быть одного
типа и размера.
Если на действующих шахтах резервный вентилятор имеет меньшую подачу, чем
основной, то главным инженером шахты должен быть утвержден режим работы шахты на
случай проветривания резервным вентилятором.
Осевые вентиляторы должны быть оборудованы тормозными или стопорными
устройствами, препятствующими самопроизвольному вращению ротора вентилятора.
При проектировании и эксплуатации вентиляционных установок должны
предусматриваться специальные меры по предупреждению обмерзания проточной части
вентиляторов, каналов и переключающих устройств, а также меры по предупреждению
попадания в проточную часть вентиляционной установки частиц горной массы (штыба) и
воды. Вентиляционные каналы не должны загромождаться посторонними предметами и
должны очищаться от пыли. Вентиляционные каналы должны иметь оборудованный
шлюзом выход на поверхность.
В канале вентиляционной установки у места сопряжения со стволом (шурфом,
скважиной) и перед колесом вентилятора должны устанавливаться oграждающие решетки
высотой не менее
1,5 м.
К главным относятся вентиляционные установки, обслуживающие всю шахту или ее
часть (крыло, блок, панель), а также вентиляционные установки, обеспечивающие
проветривание шахт в период строительства после сбойки стволов; к вспомогательным вентиляционные установки со сроком службы не более трех лет, обслуживающие один
очистный забой с прилегающими к нему подготовительными выработками, и
вентиляционные установки, предназначенные для обособленного проветривания камер.
3.3.3. Главные вентиляционные установки должны обеспечивать реверсирование
вентиляционной струи во всех горных выработках, проветриваемых за счет общешахтной
депрессии.
Вспомогательные вентиляционные установки должны обеспечивать реверсирование
вентиляционной струи в том случае, когда это предусмотрено планом ликвидации аварий.
Перевод вентиляционных установок на реверсивный режим работы должен
выполняться не более чем за 10 минут.
Расход воздуха, проходящего по выработкам в реверсивном режиме проветривания,
должен составлять не менее 60% от расхода воздуха, проходящего по ним в нормальном
режиме.
Допускается с разрешения органа Госнадзорохран труда снижение расхода воздуха до
величины, меньшей 60% от нормальной, при условии, если концентрация метана в общей
исходящей вентиляционной струе шахты и в участковых вентиляционных струях не будет
превышать 2,0% при непрерывном реверсивном проветривании шахты не менее 2 часов.
3.3.4. Исправность действия реверсивных, переключающих и герметизирующих
устройств должна проверяться главным механиком шахты и начальником участка ВТБ не
реже одного раза в месяц.
Результаты проверок заносятся в Книгу осмотра вентиляционных установок и проверки
реверсирования, утвержденную приказом Госнадзорохрантруда от 18.01.96 №7.
На всех шахтах не реже двух раз в год (летом и зимой), а также при изменении схемы
проветривания и замене вентиляторов должно производиться реверсирование
вентиляционной струи в выработках, а также проверка других вентиляционных режимов в
соответствии с планом ликвидации аварий. При этом в течение периода работы в режиме
реверсирования содержание метана в выработках, проветриваемых за счет общешахтной
17
депрессии, не должно превышать 2%. Производить в шахте работы, не связанные с
реверсированием, кроме жизнеобеспечения шахты, запрещается.
Проверка реверсирования вентиляционной струи и реверсивных устройств производится
согласно Инструкции по реверсированию вентиляционной струи и проверке действия
реверсивных устройств вентиляционных установок (далее - ДНАОП 1.1.30-5.21- 96),
утвержденной приказом Госнадзорохрантруда от 18.01.96 №7.
Возможность реверсирования вентиляционно струи в горных выработках шахт, где
имеются изолированные несписанные пожары, определяется техническим директором
(главным инженером) rocyдарственной холдинговой компании (далее - ГХК),
производственного объединения, арендных или самостоятельных шахт по согласованию с
органом Госнадзорохрантруда, Центральным штабом ГВГСС и НИИГД. Это положение не
распространяется на случаи аварийного реверсирования, предусмотренные планами
ликвидации аварий в соответствующих позициях.
3.3.5. Вентиляционные установки должны осматриваться не реже одного раза в сутки
работниками, назначенными приказом руководителя предприятия, и не менее одного раза в
месяц - главным механиком шахты. Результаты осмотров заносятся в Книгу осмотра
вентиляционных установок и проверки реверсирования.
Не реже одного раза в год должна производиться ревизия и наладка вентиляционных
установок специализированной организацией.
3.3.6.
Вентиляционные
установки
должны
оборудоваться
аппаратурой
дистанционного управления и контроля в соответствии с Правилами технической
эксплуатации угольных и сланцевых шахт
(далее - ПТЭ) (далее - НАОП 1.1.30-1.05-75), утвержденными Минуглепромом СССР
01.05.75.
Пульт дистанционного управления и контроля работы вентиляционной установки
должен находиться на поверхности шахты в диспетчерском пункте (помещении оператора
аэрогазового контроля (далее - АГК).
Вентиляционные установки, не оборудованные аппаратурой дистанционного
управления и контроля, должны обслуживаться машинистами. Машинист вентиляционной
установки или лицо, обслуживающее пульт управления, обязан вести Книгу учета работы
вентиляционной установки, утвержденной приказом Госнадзорохрантруда 18.01.96 №7.
В здании вентиляционной установки должен быть телефон в шумоизолированной
кабине с выведенным сигнальным устройством, связанный непосредственно с центральным
коммутатором шахты на поверхности или горным диспетчером.
3.3.7. Остановка вентиляционной установки или изменение режима ее работы, кроме
аварийных случаев, производится по письменному распоряжению главного инженера шахты
с уведомлением начальника участка ВТБ.
О внезапных остановках вентиляционной установки, вызванных ее неисправностью
или прекращением подачи электроэнергии, горный диспетчер обязан немедленно поставить
в известность главного инженера шахты, главного механика, начальника участка BTБ шахты,
подразделение ГВГСС, обслуживающее шахту, и местный орган Госнадзорохрантруда.
В случае остановки действующего вентиляторного агрегата и невозможности пуска
резервного должны быть приняты меры для создания естественного проветривания шахты.
Все виды проверок, внезапных остановок, уменьшение давления и подачи вентиляционной
установки должны быть отражены на диаграммных лентах
расходомеров и
тягонапоромеров. Срок хранения ленты - один год.
3.3.8. При получении извещения о предполагаемом прекращении подачи
электроэнергии или о предполагаемом перерыве в работе вентиляционной установки горный
диспетчер (на строящихся шахтах - ответственный дежурный) обязан своевременно принять
меры по обеспечению безопасности людей, находящихся в шахте.
3.3.9. На шахтах Ш категории, сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам
при установке электрооборудования общего назначения в помещении, через которое
проходит канал или диффузор вентиляционной установки, должна предусматриваться
принудительная нагнетательная вентиляция, включаемая при остановке вентилятора.
3.4. Проветривание тупиковых выработок
3.4.1. Проветривание тупиковых выработок должно производиться с помощью ВМП
(допускается применение эжекторов) или за счет общешахтно депрессии.
При проветривании за счет общешахтной депрессии и проведении выработок по
пластам узким забоем должны проводиться параллельные выработки для исходящей струи
воздуха, сбиваемые с основной выработкой через промежутки не более 30 м печами
18
(просеками). По мере проведения новых печей (просеков) старые должны изолироваться
постоянными перемычками, покрываемыми воздухонепроницаемыми составами.
Проветривание тупиков (за последней печью) параллельных выработок и сбоек между
ними за счет общешахтной депрессии должно осуществляться с помощью вентиляционных
труб длиной не более 60 м.
На действующих шахтах из тупиковых выработок, находящихся в проходке,
запрещается проведение новых тупиковых выработок, кроме тех, которые предназначены
для ликвидации тупиков и сокращения их длины.
3.4.2. При осуществлении проветривания с помощью ВМП они должны работать
непрерывно.
Обслуживание вентиляторов должно осуществляться специально
назначенными и соответственно обученными лицами (допускается по совместительству).
При применении аппаратуры автоматического контроля работы и телеуправления
ВМП выделение специальных лиц для обслуживания ВМП не требуется.
В случае остановки ВМП или нарушения вентиляции работы в тупиковой части
выработки должны быть прекращены, напряжение с электрооборудования снято и люди из
нее немедленно выведены в проветриваемую выработку, а у устья тупиковой выработки
должен быть установлен запрещающий знак. При этом в не газовых шахтах допускается не
снимать напряжение с электрооборудования автоматизированных насосных установок.
Возобновление работ разрешается после проветривания и обследования выработки
руководителями работ.
Тупиковые выработки длиной более 200 м, проводимые по угольному пласту, в
газовых шахтах Ш категории и выше, должны оборудоваться резервными ВМП с
электропитанием от отдельных подстанций (резервирование), а выработки длиной до 200 м
допускается оборудовать резервными ВМП с электропитанием от резервного пускателя.
Допускается при проведении выработок по выбросоопасным угольным пластам или породам
в качестве резервных применять ВМП с пневматическими двигателями.
3.4.3. Установка ВМП должна производиться по паспорту выемочного участка,
проведения и крепления подземных выработок или специальному паспорту, утвержденному
главным инженером шахты ВМП, работающий на нагнетание, должен устанавливаться в
выработке со свежей струей воздуха на расстоянии не менее 10 м от исходящей струи.
Запрещается установка ВМП в очистных выработках, кроме случаев. проведения обходных
гезенков (печей), при наличии выходов из очистных выработок в соответствии с
требованиями пункта 2.1.8 этих Правил, а также ближе 25 м от мест постоянного
присутствия людей (погрузочные пункты посадочные площадки и т.д.).
Подача ВМП не должна превышать 70% расхода воздуха в выработке в месте его
установки. При установке в одной выработке нескольких вентиляторов, работающих на
отдельные трубопроводы и расположенных один от другого на расстоянии менее 10 м,
суммарная их подача не должна превышать 70% расхода воздуха в выработке в месте
установки первого вентилятора, считая по ходу струи. Если расстояние между
вентиляторами больше 10 м, то подача каждого вентилятора не должна превышать 70%
расхода воздуха в выработке в месте его установки.
В шахтах, опасных по газу, запрещается проветривание двух и более выработок при
помощи одного трубопровода с ответвлением.
Запрещается установка ВМП с электрическими двигателями в выработках с исходящей
струей воздуха на пластах, опасных по внезапным выбросам угля и газа.
У каждого вентилятора должна устанавливаться доска, на которую записываются
фактический расход воздуха в выработке в месте установки вентилятора, фактическая подача
вентилятора, расчетный и фактический расход воздуха у забоя тупиковой выработки,
максимально допускаемая длина тупиковой части выработки, проводимой при данной
вентиляционной установке, время проветривания выработки после взрывных работ, дата
заполнения и подпись лица, производившего запись на доску.
При проведении или погашении вентиляционных выработок, примыкающих к очистным
забоям на пластах крутого падения, допускается установка ВМП с пневматическим
двигателем в этих же выработках при соблюдении следующих условий:
а) вентилятор должен быть установлен не ближе 15 м от забоя лавы по ходу вентиляционной
струи;
б) длина тупиковой части выработки не должна превышать 60 м;
в) состав воздуха в месте установки вентилятора должен соответствовать требованиям
пункта 3.1.1 этих Правил, а содержание метана в исходящей из тупиковой части выработки
струе и у вентилятора не должно превышать 1%;
19
г) должны применяться вентиляторы, у которых исключена возможность воспламенения метана при
ударах и трении вращающихся частей о корпус вентилятора.
3.4.4. Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя в газовых шахтах не должно
превышать
8 м, а в не газовых - 12 м.
В конце гибких воздухопроводов должна навешиваться труба из жесткого материала
длиной не менее 2 м или аккумуляторы вентиляционных труб, или должны вставляться
жесткие распорные кольца (не менее двух), обеспечивающие нормальное сечение выходного
отверстия трубы. Гибкий воздухопровод должен подсоединяться к ВМП с помощью
металлического переходного патрубка длиной не менее 1 м.
3.4.5. Тупиковые выработки газовых шахт запрещается проветривать за счет
диффузии, исключая тупики длиной до 6 м, кроме восстающих, при отсутствии в них
слоевых и местных скоплений метана, а размещение в них электрооборудования разрешается
при условии установки в них датчиков автоматического контроля метана (далее - АКМ).
В газовых шахтах средства местного проветривания должны быть установлены до
начала работ по проведению выработки.
В не газовых шахтах допускается проветривание за счет диффузии тупиков до 10 м.
3.4.6. Стволы (шурфы) должны проветриваться на всю глубину в течение всего
времени их строительства.
Вентиляционные установки для проветривания стволов должны находиться на
поверхности не ближе 20 м от стволов и работать непрерывно.
В зимнее время воздух, поступающий в ствол, должен подогреваться до температуры,
исключающей образование льда в стволе.
Для проветривания вертикальных стволов (шурфов) должны применяться трубы из
жесткого материала. Допускается навешивать гибкие вентиляционные трубы у забоя ствола
(шурфа), а также применять их при углубке стволов с действующих горизонтов на высоту
одного этажа.
Расстояние от конца вентиляционных труб до забоя ствола (шурфа) должно быть не
более 15 м, а во время погрузки грейфером - 20 м. Трубы должны подвешиваться на канатах
или крепиться жестко к крепи (армировке) ствола (шурфа).
3.5. Дополнительные требования для шахт, опасных по газу
3.5.1. К шахтам, опасным по газу, относятся такие, в которых хотя бы в одной
выработке обнаружен метан. Шахты, в которых выделяется (или выделялся) метан, должны
быть полностью переведены на газовый режим. При проектировании шахт опасность по газу
должна определяться на основании прогноза газообильности.
3.5.2. Газовые шахты в зависимости от величины относительной метанообильности и вида
выделения метана разделяются на пять категорий, указанных в табл. 3.3.
Под выемочным участком в данном случае понимается обособленно проветриваемые
очистная выработка и примыкающие к ней подготовительные выработки (при
последовательном проветривании обе проветриваемые последовательно очистные выработки
с примыкающими к ним подготовительными выработками).
К местным скоплениям относятся скопления метана в отдельных местах выработок с
концентрациями, превышающими среднюю по сечению выработки. Норма для местных
скоплений относится к любой точке поперечного сечения выработки в свету.
Примечание. При расчетах проветривания максимально допустимая концентрация
метана в исходящей струе очистной выработки и выемочного участка должна приниматься
равной 1% независимо от наличия аппаратуры АКМ.
3.5.4. При обнаружении в выработках концентраций метана (кроме местных скоплений у
20
буровых станков, комбайнов и врубовых машин), (указанных в пункте 3.5.3 этих Правило
люди должны быть немедленно выведены на свежую струю, выработки ограждены
запрещающими знаками, а с электрооборудования, исключая электрооборудование в
исполнении рудничном особо взрывобезопасном (далее - РО), должно быть снято
напряжение. Об этом немедленно сообщается горному диспетчеру и принимаются меры по
снижению концентрации газа до установленной нормы.
Разгазирование выработок должно производиться в соответствии с Инструкцией по
разгазированию горных выработок, расследованию, учету и предупреждению загазирований
(далее - ДНАОП 1.1.30- 5.22-96), утвержденной приказом Госнадзорохрантруда от 18.01.96
№7.
В случае образования у буровых станков, комбайнов и врубовых машин местных
скоплений метана, достигающих 2%, необходимо остановить машины и снять напряжение с
питающего кабеля.
Если обнаружится дальнейший рост концентрации метана или в
течение 15 минут она не снижается, люди должны быть выведены на свежую струю.
Возобновление работы машин допускается после снижения концентрации метана до 1%.
При обнаружении концентраций метана указанных в пункте 3.5.3 этих Правил, в
трубопроводах для изолированного отвода метана с помощью вентиляторов (эжекторов) и на
выходе смесительных камер должны быть приняты меры в соответствии с ДНАОП 1.1. 306.09-93.
В дегазационных трубопроводах при недопустимой концентрации метана должны
осуществляться меры, предотвращающие распространение горения метана в трубопроводе,
согласованные с МакНИИ.
При контроле содержания метана в исходящих вентиляционных струях очистных
выработок и выемочных участков стационарной аппаратурой датчики могут настраиваться
на автоматическое отключение электроэнергии при концентрации метана 1,3% . При этом
прекращение работ и вывод людей должны производиться при концентрации метана в
исходящих струях участков и очистных выработок 1,3% и более. Если в течение смены
происходит три и более автоматических отключения, должны быть выявлены причины и
приняты соответствующие меры.
21
3.5.5. При выходе исходящей струи из лавы на вышележащие штреки, проведенные с
нижней раскоской, одна из вентиляционных печей должна находиться впереди забоя лавы, а
расстояние между печами должно составлять от 10 до 30 м.
По миновании надобности печи должны быть тщательно изолированы.
3.5.6. В газовых шахтах при углах наклона выработок более 10 0 движение воздуха в
очистных вы- работках и на всем дальнейшем пути следования за ними (кроме выработок
длиной менее 30 м) должно быть восходящим.
Допускается нисходящее проветривание очистных выработок с углом наклона более
10 0при условии, что проветривание их осуществляется по схемам, приведенным в ДНАОП
1.1.30-6.09-93.
Схемы должны предусматривать дополнительную подачу свежего воздуха
по выработке, примыкающей к очистному забою на нижнем горизонте, скорость воздуха в
при забойном пространстве очистных выработок должна быть не менее 1 м/с.
На пластах, не опасных по внезапным выбросам угля и газа, допускается нисходящее
движение исходящей из очистных выработок вентиляционной струи по выработкам с углом
наклона более 100 при соблюдении следующих условий:
а) скорость воздуха в выработках должна быть не менее 1 м/с;
б) крепь выработок; кроме примыкающих к очистным забоям, должна быть
негорючей или трудногорючей;
в) в выработках не должно быть электрического оборудования и кабелей.
При отработке пластов, не опасных по внезапным выбросам угля и газа, лавами по
падению (восстанию) допускается размещение электрооборудования и кабелей в
примыкающих к очистным забоям выработках с нисходящим движением исходящей
вентиляционной струи при соблюдении следующих условий:
а) угол наклона выработки не должен превышать 15 0;
б) наклонная длина вынимаемого столба (наклонная высота этажа) должна быть не
более 1000 м, и метановыделение в выработки участка не должно превышать 5 м 3/мин;
в) исходящие из тупиковых выработок вентиляционные струи не должны поступать в
свежую струю участка;
г) крепь выработок с нисходящим движением исходящей вентиляционной струи должна
быть не горючей или трудногорючей. В выработке, соединяющей исходящую
вентиляционную струю участка со свежей струёй, должны быть негорючая крепь и не менее
двух пожарных перемычек с металлическими реверсивными дверями.
Значения углов наклона выработки 10 0 и 15 0 являются средними по ее длине и должны
определяться с учетом разности высотных отметок и длины выработки.
3.5.7. Проветривание тупиковых выработок шахт, опасных по газу, кроме тупиковых
выработок, примыкающих к очистным забоям, должно быть организовано таким образом,
чтобы исходящие из них струи не поступали в очистные и тупиковые выработки.
На действующих шахтах допускается выпуск исходящей струи из тупиковых
выработок, не примыкающих к очистным забоям, в очистные выработки на шахтах I и П
категорий по согласованию с местным органом Госнадзорохрантруда, а на шахтах Ш
категории, сверх категорных и опасных по внезапным выбросам - (исключая выработки,
проводимые по выбросоопасным угольным пластам или породам, не защищенные
опережающей отработкой защитных пластов) - по согласованию с территориальным органом
Госнадзорохрантруда. При этом число таких тупиковых пластовых выработок должно быть
не более двух.
Допускается последовательное проветривание не более двух тупиковых выработок,
проводимых по угольным пластам.
На строящихся шахтах и при подготовке новых горизонтов шахт допускается по
согласованию с органом Госнадзорохрантруда выпуск исходящей струи в выработки со
свежей струей действующего горизонта при условии, что в этой исходящей струе
содержание метана не превышает 0,5%, а состав воздуха соответствует требованиям пункта
3.1.1 этих Правил. В этом случае перед разгазированием выработок нового горизонта
необходимо остановить работы на действующем горизонте, вывести людей и снять
напряжение с электрооборудования.
При проведении на новом горизонте выработок по пластам, опасным по внезапным
выбросам или суфлярным выделениям метана, выпуск исходящей струи в свежую струю
действующего горизонта запрещается.
3.5.8. Ствол шахты или квершлаг, приближающийся к газоносному пласту, с
расстояния 10 м по нормали следует проходить с разведочными скважинами глубиной не
менее 5 м. При этом замеры содержания метана должны производиться не менее трех раз в
смену.
22
Схемы расположения скважин (не менее двух), их глубину и периодичность бурения
определяют главный инженер шахты и геолог с таким расчетом, чтобы разведанная толща
между пластом и выработкой составляла не менее 5 м. Фактическое положение скважин
должно быть нанесено на рабочий эскиз выработки с привязкой к маркшейдерскому знаку.
Контроль за положением забоя относительно пласта по данным разведочного бурения
осуществляется под руководством геолога.
3.5.9. При проветривании тупиковых выработок, проводимых по пластам, опасным по
внезапным выбросам угля и газа, и по выбросоопасным породам, установка ВМП с
пневматическими двигателями (при условии применения вентиляторов,
в которых
исключена возможность воспламенения метана при ударах и трении вращающихся частей о
корпус вентилятора) должна производиться в соответствии с требованиями пункта 3.4.3 этих
Правил. Допускается применение вентиляторов с электродвигателями при условии
установки их в выработках со свежей струёй на расстоянии не менее 150 м от забоя
тупиковой выработки и не менее 50 м от очистного забоя и автоматического контроля
концентрации метана у вентиляторов.
3.5.10. В случае остановки главной или вспомогательной вентиляционной установки
или нарушения вентиляции необходимо прекратить работы на выемочных участках и в
тупиковых выработках, немедленно вывести людей на свежую струю, снять напряжение с
электрооборудования.
Если остановка вентиляционной установки продолжается более 30 минут, то люди
должны выйти к стволу, подающему свежий воздух, или подняться на поверхность.
Дальнейшие действия должны определяться планом ликвидации аварий.
3.5.11. После каждой остановки вентиляционных установок (главных,
вспомогательных или местного проветривания), а также нарушения вентиляции включение
электрических машин, аппаратов и возобновление работ разрешается только после
восстановления нормального режима вентиляции и предварительного замера содержания
метана руководителями работ в смене в местах производства работ, у электрических машин,
аппаратов и на расстоянии не менее 20 м от мест их установки во всех прилегающих
выработках. Указанные требования распространяются и на случаи возобновления работ
после их остановки на одну смену и более, а также на случаи разгазирования выработок.
3.5.12. О каждом случае прорыва метана из почвы горной выработки или суфлярного
выделения
главный
инженер
шахты
обязан
сообщить
местному
органу
Госнадзорохрантруда. Все случаи таких явлений должны регистрироваться в Книге замеров
метана и учета загазирований (повышенных концентраций углекислого газа), утвержденной
приказом Госнадзорохрантруда от 18.01.96 №7.
На сверхкатегорных и опасных по внезапным выбросам шахтах должен
осуществляться прогноз прорывов метана в соответствии с Инструкцией по прогнозу и
предупреждению внезапных прорывов метана из почвы горных выработок, утвержденной
Минуглепромом УССР 12.08.87 и Госгортехнадзором УССР 05.08.87.
При установлении опасности прорывов метана должны выполняться мероприятия,
утвержденные главным инженером шахты, разработанные в соответствии с вышеуказанной
Инструкцией.
3.5.13. В шахтах с высокой газообильностью должна осуществляться дегазация.
Дегазация должна предусматриваться в проектах строительства и реконструкции шахт,
вскрытия и подготовки горизонтов, блоков, панелей и паспортах выемочных участков,
проведения и крепления подземных выработок.
Условия применения дегазации, проектирование и эксплуатация дегазационных
систем регламентируются Руководством по дегазации угольных шахт, утвержденным
Минуглепромом СССР 29.05.90.
3.5.14. На газовых шахтах П категории и выше, кроме шахт Львовско-Волынского
бассейна, должна производиться оценка участков поверхности по степени опасности
выделения метана, а при необходимости должны осуществляться контроль содержания
метана в зданиях и проводиться меры защиты от за- газирования в соответствии с
Инструкцией по защите зданий от проникновения метана, утвержденной Минуглепромом
СССР 29.12.85 и Госгортехнадзором СССР 15.03.90.
3.5.15. Шахты, в которых выделяются жидкие и парообразные углеводороды, а также
газообразные (кроме метана) углеводороды, если содержание последних превышает 10% от
общего объема горючих газов, относятся к опасным по нефтегазопроявлениям.
Порядок ведения работ в таких шахтах регламентируется требованиями настоящего
раздела Правил и Временной инструкцией по безопасному ведению работ в угольных
23
шахтах, опасных по нефтегазопроявлениям (далее - НАОП 1.1.30-5.02-84), утвержденной
Минуглепромом
СССР 02.03.84.
В случае обнаружения в выработках шахты, не опасной по нефтегазопроявлениям,
запаха нефтепродуктов, не связанного с применяемой технологией, в этих выработках
должны быть немедленно отобраны пробы воздуха работниками ГВГСС и направлены в
МакНИИ или НИИГД для анализа на тяжелые yrлеводороды.
3.5.16. На шахтах с выделением сернистого газа или сероводорода в паспортах
выемочных участков, проведения и крепления подземных выработок должны
предусматриваться меры по обеспечению безопасности работ в условиях выделения этих
газов.
2.5 Совместная работа вентиляторов на общую вентиляционную сеть
В шахтной практике могут возникнуть условия для совместной работы вентиляторов,
вызванные: 1) конфигурацией вентиляционной сети, когда вентиляторы располагаются на
крыльях шахтного поля; 2) надобностью в некоторых случаях (при внезапном обильном
выделении газа) включить в работу, кроме работающего вентилятора, резервный; 3)
необходимостью при местной вентиляции преодолевать большее сопротивление
трубопровода или выработок, нежели давление, развиваемое одним вентилятором.
В первых двух случаях вентиляторы относительно друг друга соединяются
параллельно, в третьем — последовательно.
При работе одного вентилятора воздушный поток направлен от всасывающего
патрубка к диффузору, разрежение создается у всасывающего патрубка вентилятора.
Условимся, что в этом случае имеет место положительная производительность и
положительное давление.
При остановке одного из параллельно работающих вентиляторов в другой вентилятор
поступает воздух, который в остановленном вентиляторе пойдет от диффузора к
всасывающему патрубку (отрицательная производительность остановленного вентилятора Q), но давление у всасывающего патрубка остановленного вентилятора меньше давления у
диффузора (положительное давление +Н).
При остановке одного из последовательно работающих вентиляторов через него идет
воздух к работающему вентилятору от всасывающего патрубка к диффузору (положительная
производительность +Q), но давление у всасывающего патрубка будет больше давления у
диффузора (отрицательное давление - Н).
Ниже будет показано, что при совместной работе один из вентиляторов может иметь
отрицательную производительность или отрицательное давление во время его работы.
Для анализа работы совместно работающих вентиляторов надо знать полную характеристику
каждого из них (рис. 36) в І квадранте (положительная производительность, положительное
давление), во ІІ квадранте (отрицательная производительность, положительное давление), в
IV квадранте (положительная производительность, отрицательное давление). Эти
характеристики в І квадранте строят, как указывалось в главе I, 2. Во II и IV квадрантах
характеристики испытуемого вентилятора получают с помощью другого вентилятора.
Возможны такие характеристики вентиляторов: 1) одному давлению соответствует
одно значение производительности (рис. 36, a); 2) одному давлению соответствует несколько
значений производительности (рис. 36, б).
Полная характеристика внешней сети имеет ветви в І и III квадрантах (рис. 36, в).
Здесь разница между положительными и отрицательными расходами и сопротивлениями
условная, определяется направлением воздушного потока в сети: в первом случае в одном
направлении, в другом случае — в противоположном.
Параллельное соединение вентиляторов применяется при их установке (рис. 37): 1) на
одном стволе (один рабочий, другой резервный); 2) на крыльях шахтного поля (фланговые
вентиляторы).
При первом способе соединения сопротивление участков ВС и BD) незначительно по
сравнению с сопротивлением участка АВ, при втором — наоборот.
24
Параллельное соединение вентиляторов, установленных на одном стволе, способствует
получению
экстренной, больше обычной производительности. При таком соединении сопротивление
вентиляционных каналов (участки ВС и BD на рис. 37, а) приравнивают к нулю,
вентиляторы как бы установлены в точке В и рабочий режим их на общую сеть определяется
построением суммарной характеристики вентиляторов.
Суммарная характеристика 3 вентиляторов получается сложением абсцисс
характеристик вентиляторов 1 и 2. В этих же осях строится характеристика вентиляционной
сети 4. Точка пересечения указанных характеристик — режим 1 — показывает суммарную
производительность вентиляторов Q и давление Н. Если из точки 1 провести горизонталь до
пересечения с характеристиками 1 и 2, то получится производительность Q1 и Q2 каждого
вентилятора при их совместной работе на эту же сеть, Производительность каждого
вентилятора при их самостоятельной работе на эту же сеть равна соответственно Q1В и Q2В,
причем всегда Q1В + Q2В > Q.
Суммарную характеристику параллельно работающих вентиляторов можно разделить
на две части с границей между ними в точке О пересечения характеристик 3 и 1. Вправо от
точки О суммарная производительность Q параллельно работающих вентиляторов больше
производительности Q1В большего вентилятора, работающего самостоятельно. Влево от
точки О находится область недопустимой работы, так как производительность Q'1В больше
суммарной производительности Q' при характеристике 5 сети, что указывает на
отрицательную производительность
- Q'2В второго вентилятора. Следовательно,
параллельное включение вентиляторов допустимо при сравнительно большом
эквивалентном отверстии вентиляционной сети.
При параллельной работе вентиляторов с одинаковыми характеристиками области
недопустимой работы нет (так как точка пересечения характеристик лежит на оси Н), но
приращение производительности параллельно работающих вентиляторов по сравнению с
производительностью самостоятельно работающего вентилятора будет больше при более
пологой характеристике сети, т. е. при сравнительно небольших сопротивлениях сети.
В случае, когда характеристика Б пересечет характеристику 3 в нескольких точках (обычно
близко от точки 0), наступит неустойчивая работа, чего допускать нельзя.
Параллельное соединение вентиляторов, расположенных на крыльях шахтноrо
поля, применяется в шахтной практике довольно часто для систематической работы
вентиляторов, в отличие от параллельной работы вентиляторов на одном стволе,
требующейся не столь часто. Этот случай отличается от ранее рассмотренного тем, что при
нем: 1) необходимо обеспечить не только подачу в шахту требуемого количества воздуха, но
и распределить его по участкам вентиляционной сети; 2) сопротивления участков ВС и BD
вентиляционной сети не равны нулю (рис. 37, б).
Так как сопротивления участков ВС и ВО не равны нулю, необходимо построить сначала
приведенные к точке В характеристики вентиляторов, которые как бы сосредоточены в
пункте В, а затем их суммарную приведенную характеристику.
Участки сети ВС и BD по отношению к вентиляторам включены последовательно,
поэтому для определения приведенных к точке В характеристик 5 и 6 необходимо из
ординат характеристик 1 и 2 "вентиляторов вычесть ординаты характеристик 3 и 4
соответственно участков сети ВС и BD. Суммарная приведенная характеристика 7 двух
параллельно работающих вентиляторов получается сложением абсцисс приведенных
характеристик 5 и 6. Точка 1 пересечения характеристики 7 с характеристикой 8 участка
АВ сети дает общее количество воздуха Q и сопротивление Н по этому участку. Если из
точки I провести горизонталь до пересечения с характеристиками 5 и 6, получаю
тся значения производительности Q, и Q, вентиляторов при их параллельной работе, т. е.
расходы воздуха на участках соответственно ВС и BD. Проводя из точек 10 и 11 вертикали
до пересечения с характеристиками 1 и 2, находят давления Н1 и Н2, вентиляторов.
25
При увеличении сопротивления участка АВ сети кривая 9 характеристики этого
участка пройдет левее точки О — границы области допустимой и недопустимой работы,
поэтому суммарная производительность Q' параллельно работающих вентиляторов может
оказаться меньше производительности Q'1В одного вентилятора, что указывает на
отрицательную производительность Q'2 второго вентилятора. Кроме того, как и в первом
случае паралельного соединения вентиляторов, может быть несколько точек пересечения
суммарной приведенной характеристики 7 с характеристикой участка АВ вентиляционной
сети, т. е. неустойчивая работа.
Надежность работы при таком соединении вентиляторов увеличивается с увеличением
сопротивления индивидуальных участков и с уменьшением сопротивления общего участка
вентиляционной сети. Во избежание неустойчивой работы желательно применять
вентиляторы с непрерывно убывающими характеристиками (см. рис. 36, а).
П о с л е до в а т ел ь н а я р а б от а в е н т и л я т о р о в применяется в том
случае, когда давление одного вентилятора недостаточно для преодоления сопротивления
движению воздуха при проходке стволов или подготовительных выработок в шахте
(установки местного проветривания).
Последовательное соединение главных вентиляторов в настоящее время практически
исключено, суммарная характеристика 3 последовательно соединенных вентиляторов (рис.
38) строится сложением ординат их характеристик 1 и 2. По точке пересечения
характеристики 8 с характеристикой 4 сети АВ находится рабочий режим 1
(производительность Q и давление Н) последовательно соединенных вентиляторов.
Пересечение проведенной через точку 1 вертикали с характеристиками 1 и 2 вентиляторов
дает соответственно их давления Н`1, и Н1. Совместная работа вентиляторов способствует
увеличению как давления, так и производительности по сравнению с большим
вентилятором, работающим самостоятельно.
Суммарная характеристика 3 в точке О пересечения характеристик 8 и 1 большего
вентилятора делится на две области: 1) влево от точки О — область допустимой работы, так
как давление и производительность двух совместно работающих вентиляторов больше
давления и производительности большего вентилятора, работающего самостоятельно; 2)
вправо от точки О— область недопустимой работы, так как меньший вентилятор будет
работать с отрицательным давлением. При характеристике вентиляционной сети 5 и режиме
I I вентилятор 2 создает отрицательное давление Н'2, т. е. он стал дополнительным
сопротивлением для вентилятора 1, который при самостоятельной работе создает большее
давление Н'1 чем давление Н' вентиляторов 1 и 2, работающих совместно. При этом общая
производительность вентиляторов Q' меньше производительности Q'1В большего
вентилятора, работающего самостоятельно.
Последовательная работа двух одинаковых вентиляторов с одинаковыми
характеристиками всегда дает увеличение давления и производительности по сравнению с
давлением и производительностью любого из этих вентиляторов, работающих
самостоятельно (точка О пересечения характеристик лежит на оси Q), но приращение
давления будет больше при сетях с большим сопротивлением.
Регулирование давления и производительности совместно работающих вентиляторов
производится
соответствующим
изменением
характеристик
вентиляторов
или
сопротивления участков сети.
26
Естественная тяга воздуха возникает в связи с различными уровнями
расположения стволов шахты, различной температурой, влажностью и химическим составом
воздуха на поверхности и в выработках.
Для определения давления естественной тяги в выработке устраивают плотную
перемычку с дверьми. Если дверь быстро закрыть, то депрессиометром можно измерить
разницу давления по обе стороны перемычки, т. е. естественную тягу.
Совместное действие естественной тяги и вентилятора надо рассматривать как
аналогию работы последовательно соединенных вентиляторов.
Различают положительную естественную тягу, когда направление воздушных
потоков от действия естественной тяги и вентилятора совпадают, и отрицательную, когда
направление потоков противоположно.
При положительной естественной тяге суммарная характерстика.3 (рис. 39, а)
получается суммированием ординат характеристик 1 вентилятора и 2 естественной тяги.
Точка 1 пересечения характеристики 3 с характеристикой 4 вентиляционной сети укажет
режим вентиляции — расход воздуха Q и давление Н. Пересечения вертикали из точки l с
характеристиками 1 и 2 дают соответственно давление Н, вентилятора и Н, естественной
тяги. При положительной естественной тяге расход воздуха в шахте больше
производительности вентилятора при его самостоятельном действии. При отрицательной
естественной тяге (рис. 39, б) суммарная характеристика 8 представляет собой
характеристику 1, смещенную вниз на величину Н, давления по характеристике 2
естественной тяги. При отрицательной естественной тяге возможны положительные и
отрицательные производительности„а также неустойчивая работа. При незначительной
величине Н, производительность вентилятора положительная, рабочий режим вентилятора
устойчивый (режим І). При Не, большем максимального давления вентилятора, направление
воздушного потока меняется, т. е. поток потечет в вентиляторе от нагнетательной стороны к
всасывающей. При Не, несколько меньшем максимального давления вентилятора,
характеристика 4 вентиляционной сети может пересечь характеристику 3 в двух точках —
неустойчивый режим.
2.6 Измерительные приборы
Для измерения давления, создаваемого вентиляторами, применяются депрессиометры
и микроманометры (рис. 40).
Депрессиометр (рис. 40,а) состоит из двухколенной трубки 1 диаметром 5 ... 10 мм с
подкрашенной водой и шкалы 2. При не включенном депрессиометре нулевое деление
шкалы находится против уровня воды в трубках. Одно колено депрессиометра шлангом 3
соединяется с вентиляционным каналом, а другое остается открытым, при этом уровень воды
в коленах будет различным. Разница уровней жидкости в коленах депрессиометра и есть
давление вентилятора, точность отсчета до 0,5 мм вод. ст. т 4,9 Па.
В микроманометре (рис. 40, б), обеспечивающем большую точность замера
давления, резервуар 1 заполнен этиловым спиртом. Для включения прибора имеется кран 2,
измерительная трубка 3 шлангом 4 соединяется через штуцер 5 с краном 2. Винтом 6;
воздействуя на поплавок, устанавливают уровень спирта, соответствующий нулевому
делению шкалы. Для изменения пределов измерения трубка 3 может быть установлена под
различными углами, для чего на стойке 7 предусмотрены четыре отверстия, а на кожухе 8
трубки — защелка.
При замерах штуцер 9 (+) присоединяют трубкой к пункту с большим давлением, а
штуцер 10 ( — ) — к пункту с меньшим давлением. При смещении уровня в трубке 3 на
длину l (м) измеряемое давление (Па) равно
Н=glpСПsin 
(2.5)
где ρСП— плотность спирта, кг/м3; α — угол установки трубки относительно горизонта.
Для удобства пользования формулой {59) на стойке микроманометра нанесены значения
k = ρСП sin  , соответствующие указанным выше четырем положениям трубки 3.
27
Статическое давление НСТ — давление, которое оказывает на стенки трубопровода
воздух, протекающий параллельно этой стенке, затрачивается на преодоление
сопротивлений вентиляционной сети.
Динамическое давление НД (Па) — давление, необходимое для перемещения воздуха со
скоростью  п,
2
 g
.
НД = 
(2.6)
2
где  — плотность воздуха, кг/м3.
При нормальных атмосферных условиях (давление 101,3 кПа, температура 293 К, влажность
50 %)
 = 1,293 г/м3.
Схема измерения полного Н, статического НСТ и динамического НД давлений на
всасывающей и нагнетательной сторонах вентилятора показана на рис. 41.
При работе вентилятора на всасывание (главные вентиляторные установки)
динамическое давление представляет собой потери на выходе из диффузора, поэтому,
рабочий режим вентилятора определяют по характеристике Q— НСТ и экономичность работы
оценивают статическим к. п. д. Если вентилятор работает на нагнетание, что имеет место в
вентиляторных установках местного проветривания, то динамическое давление относят к
потерям в вентиляционной сети и поэтому для определения рабочего режима вентилятора
пользуются характеристикой Q — Н, а его экономичность оценивают полным к. п. д.
Производительность вентилятора может быть определена по скорости  п воздушного
потока, устанавливаемой по измеренному динамическому давлению на основании формулы
(60), или замерена анемометром.
В крыльчатом и чашечном (рис. 42) анемометрах, которые применяются при
скоростях соответственно 0,5… 10 и 1 ... 20 м/с, вертушка 1 с лопастями или чашечками,
приводимая
,во вращение воздушным потоком, соединена со счетным механизмом 2 осью 3. Одна из
стрелок счетного механизма показывает единицы и десятки, другая — сотни, третья —
тысячи. Счетный механизм включается рычажком 4.
28
В дифференциальных крыльчатых анемометрах поддувной ,механизм направляет
струйку поддува с определенной скоростью на лопасти анемометра, чем компенсируется
торможение прибора от трения.
Для измерения скорости 0,1 ... 5 м/с применяют чувствительные крыльчатые
анемометры на струнных осях. Для этого записывают показания стрелок при выключенном
счетном механизме, вводят в воздушный поток вертушку и одновременно включают счетный
механизм и секундомер, через 2 ... 3 мин (также одно- временно) их выключают и
записывают новые показания стрелок анемометра и продолжительность замера. Далее из
показаний анемометра после окончания замера вычитают показание анемометра до начала
замера и полученный результат делят на продолжительность замера. По полученному
значению числа делений прибора в секунду и по паспорту анемометра находят скорость
воздушного потока. Непосредственно скорость потока измеряют электроанемометрами,
которые измеряют ток, протекающий по проволоке (ее температура и сопротивление зависят
от скорости обдувания воздухом), и реактивными анемометрами, в которых угол отклонения
флюгера-указателя пропорционален скорости потока.
Умножением скорости  п , на площадь F сечения, где произведен замер, получают
расход воздуха Q в этом сечении. Постоянный контроль производительности и давления
вентиляторов осуществляют дифференциальными манометрами (дифманометрами).
Наибольшее применение получили кольцевые, поплавковые и мембранные дифманометры
(рис. 43). Применяются также колокольные, сильфонные, тензометрические и другие дифманометры. Эти приборы являются первичными — они непосредственно воспринимают
импульс от измеряемой величины. Первичный прибор может иметь шкалу или не иметь, а
также может быть самопишущим. Для дистанционного контроля производительности и
давления вентиляторов применяют вторичные приборы со шкалами, электрически связанные
с первичными.
На рис. 43, а показана схема кольцевого дифманометра. Полое кольцо 1 квадратного
или круглого сечения, частично заполненное водой, трансформаторным маслом или ртутью,
имеет внутри перегородку 2, разделяющую незаполненное пространство на две камеры.
Кольцо подвешено на призматической
опоре 3.
Правая и левая камеры трубками 4 и 5 соединены с вентиляционным каналом. Если в
одной из камер давление будет больше, чем в другой, то произойдет изменение уровней
заполнителя в камерах, отчего кольцо начнет поворачиваться до тех пор, пока вращающий
момент и момент, создаваемый грузом 6, не уравняются. При повороте кольца ролик,
скользящий по лекалу 7, приведет в движение рычажную систему 8 и стрелка 9 покажет
на шкале 10 измеряемую величину Н. В это же время рычаг 11, скользящий по лекалу 12,
через зубчатую передачу 13 повернет рамки ферродинамических датчиков 14 дистанционной
передачи показаний на вторичный прибор. Эти рамки, включенные встречно с рамками
ферродинамических датчиков вторичного прибора, образуют сбалансированную систему.
При повороте рамок первичного прибора э. д. с. разбаланса подается на электронный
усилитель, а затем на двигатель, который повернет рамки вторичного прибора до
установления баланса, а также приведет в движение стрелку, показывающую измеряемую
величину, и перо записывающего устройства.
29
Поплавковый дифманометр (рис. 43, б) представляет собой два сообщающихся
сосуда, частично заполненных жидкостью или ртутью. В большом сосуде, к которому
подводится большее давление, находится пустотелый поплавок 1. При различных давлениях
в сосудах будет изменяться уровень рабочей жидкости, и поплавок, следуя за уровнем,
приведет в движение рычажную систему и стрелку, а также плунжер 2 индукционной
системы дистанционной передачи показаний на вторичный прибор. Эта система является
мостовой, находящейся в равновесии, схемой. Перемещение плунжера вызовет
перераспределение напряжений в двух плечах моста в первичном приборе и по нейтрали
моста потечет уравнительный ток. В результате произойдет перераспределение напряжений
в двух плечах моста вторичного прибора и плунжер вторичного прибора начнет
перемещаться до установления равновесия в мосте. При этом придут в движение стрелка и
записывающее устройство.
На рис. 43, в показан бесшкальный мембранный дифманометр. Перегородка 1
разделяет корпус дифманометра на две камеры. Гофрированные металлические мембранные
коробки 2 и 3 сообщаются между собой и заполнены дистиллированной водой. Большее
давление подводится в нижнюю камеру. При разнице давлений в камерах вода переливается
из нижней мембранной коробки 2 в верхнюю 3 до установления равновесия упругих сил
деформаций коробок. При этом верхний центр коробки 3 перемещается, а вместе с ним
перемещается и плунжер 4, находящийся в разделительной трубке 5. Перемещение плунжера
вызовет изменение напряжения в обмотках 6 дифференциально - трансформаторной системы
дистанционной передачи показаний на вторичный прибор.
На рис. 44 показана схема включения приборов для контроля производительности и
давления вентиляторов, позволяющая использовать один комплект приборов для контроля
обоих вентиляторов. Тягомер Т посредством трубки 1 измеряет статическое давление в
вентиляционном канале. Расходомер Р измеряет перепад давлений в сечениях 2 и 3. Трубки
4 и 5 введены в канал перед рабочими колесами вентиляторов 6 и 7. Электромагнитным
вентилем 8 производится переключение расходомера на измерение производительности
30
Вентилятор после среднего ремонта сдают в эксплуатацию, опробовав его вхолостую и под нагрузкой.
вентиляторов 6 или 7, причем происходит оно автоматически при переходе с одного
вентилятора на другой.
КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА И КАЛОРИФЕРНЫЕ УСТАНОВКИ
2.7. Кондиционирование воздуха
Нормальная жизнедеятельность и работоспособность людей в выработках
определяются не только составом воздуха, но и температурой, влажностью и скоростью его
движения. Эти параметры воздуха определяют интенсивность теплообмена между
организмом человека и окружающей средой.
ПБ регламентирует температуру и скорость движения воздушной струи: в рабочих
местах горных выработок температура не должна превышать 26 0С, а минимальное значение
скорости воздуха в зависимости от его температуры 0,25 ... 2 м/с.
В шахтах на глубине 600 ... 700 м необходимые атмосферные условия достигаются
благодаря вентиляции. При возрастании глубин разработок возникает необходимость в
интенсификации вентиляции, снижении влажности воздуха, применении таких систем
разработок месторождений и вентиляции выработок, которые способствуют снижению
температуры воздуха в местах работы людей. Однако при определенных глубинах эти меры
оказываются уже недостаточными и возникает необходимость в кондиционировании
воздуха, т. е. искусственном регулировании атмосферных условий в горных выработках с
помощью холодильных установок.
Основными причинами повышения температуры в горных выработках
являются:
1. Сжатие воздуха в стволе под действием силы тяжести, т. е. в связи с разностью
давлений воздуха на поверхности шахты и в околоствольном дворе. Расчетами
установлено,
что на каждые 100 м глубины ствола температура возрастает на 1 0. По данным практики
этот источник тепловыделения играет заметную роль на шахтах глубиной свыше 1300 м.
2. Возрастание температуры горных пород по мере увеличения глубины разработок.
Рост температуры горных пород с глубиной характеризуется геотермическим градиентом

— изменением температуры породы, приходящимся на 1 м глубины ( 0С/м). Отсчет
изменения температуры производят от глубины нейтральной зоны Н н.з на которой
температура tн.з постоянна и не зависит от сезонного изменения температуры наружного
воздуха. Глубина нейтральной зоны зависит от географического расположения шахт и для
Донбасса составляет 25 … 30 м. Геотермический градиент для угольных месторождений
составляет 0,03, для рудных — от 0,02
до 0,022.
Ожидаемая температура горных пород на глубине Н
tп = tн.з +  (Н — Нн. з)
(1)
В условиях Донбасса tД, = 8 0С.
3. Окислительные процессы угля, пород и крепежного материала.
4. Соприкосновение воздуха разрыхленным углем в очистных забоях.
5. Теплообмен между воздухом и породой, а также влагообмен в связи с влажными
стенками выработок и соприкосновением. воздуха с поверхностью воды в водосточных
канавках.
6. Тепловыделение от людей, выполняющих физическую работу.
7. Тепловыделение от работающих машин, трансформаторов и других электрических
аппаратов.
Основными источниками выделения тепла в горных выработках от околоствольного
двора до верхнего пункта очистного забоя являются горные породы и окислительные
процессы угля, породы и деревянной крепи. Это подтверждается следующими данными по
шахтам Донбасса. При глубине 900 м тепловыделение составляет (%): от горных пород 44,6,
от окисления 31,5, от охлаждения разрыхленного угля 8,3, от работы двигателей 9,3,
31
от остальных источников 6,3. При глубине 1100 м эти данные соответственно равны: 52,5;
25,6; 9,1;
8,2 и 4,6%. Кондиционирование воздуха производится с помощью холодильных установок
различных типов (рис. 45).
Парокомпрессорная холодильная установка (ПКХУ) состоит из следующих
основных элементов (рис. 45, а): компрессора (машины для сжатия газа) 1, конденсатора 2,
детандера (расширительной машины) 3 и испарителя 4. Для рабочего процесса этой
установки характерно, что вещество, используемое как рабочее тело (хладагент), в
различных стадиях цикла находится в жидкой или газообразной (паровой) фазе либо
представляет собой смесь этих фаз — влажный насыщенный пар.
При работе установки компрессор всасывает из испарителя пары хладагента и
сжимает их без теплообмена с окружающей средой. К концу сжатия пар хладагента
перегревается и поступает в конденсатор, где при постоянном давлении охлаждающей
средой от него отводится тепло до полной конденсации пара в кипящую жидкость. Затем
жидкость поступает в детандер, в котором происходит ее расширение без теплообмена с
окружающей средой, сопровождающееся испарением и понижением температуры
хладагента. Влажный насыщенный пар, образовавшийся в детандере, поступает в
испаритель, где за счет отбора тепла от охлаждаемой среды подсушивается при постоянной
температуре. На рассматриваемом рисунке стрелками 5 и 6 показано движение
соответственно охлаждающей и охлаждаемой среды.
Детандер можно использовать в качестве двигателя, однако получаемая здесь работа
составляет всего 2 ... 7 % от работы, затрачиваемой в компрессоре. Поэтому вместо
детандера устанавливают более простое устройство — дроссельный вентиль 3 (рис. 45, б), т.
е. расширение хладагента заменяется его дросселированием. При этом габариты установки
значительно уменьшаются.
В установках ПКХУ в качестве хладагента применяют аммиак, углекислоту и фреоны
— галоидные производные насыщенных углеводородов, в основном метана и этапа. Фреоны
находят большое применение, так как аммиак взрывоопасен, токсичен и воспламеняется при
определенной его концентрации в воздухе, а углекислота вызывает удушье.
Абсорбционная холодильная установка (АХУ) (рис. 45, в) отличается от ПКХУ тем,
что в ней не затрачивается механическая работа (на привод компрессора), а используется
тепло. Схема АХУ аналогична схеме ПКХУ, но отличается применением насоса вместо
компрессора и двух аппаратов — абсорбера и парогенератора. Замена компрессора насосом в
целях повышения давления хладагента возможна потому, что пары хладагента, поступающие
из испарителя 1, поглощаются в абсорбере 2 жидкостью — абсорбентом (поглотителем). В
абсорбере образуется раствор из двух компонентов — хладагента и абсорбента. Этот раствор
перекачивается насосом 3 из абсорбера в парогенератор 4, где благодаря подводимому теплу
происходит выпаривание хладагента из раствора. Температура кипения абсорбента
значительно выше температуры кипения хладагента при давлении в парогенераторе.
Образующийся пар хладагента направляется в конденсатор 5, а абсорбент после
парогенератора поступает через дроссельный вентиль 6 в абсорбер. В конденсаторе с
водяным охлаждением хладагент конденсируется, а затем, после дросселирования вентилем
7, поступает в испаритель 1, где кипит, отбирая тепло от охлаждаемой среды. Из испарителя
пар хладагента направляется в абсорбер и там поглощается жидким абсорбентом. Тепло,
выделяющееся в ходе реакции поглощения, отводится охлаждающей водой. Стрелками 8
показано направление движения охлаждающей воды, стрелками 9 — греющей среды и
стрелками 10 — охлаждаемой среды.
В последнее время для кондиционирования воздуха получили распространение
бромистолитиевые абсорбционные холодильные установки, в которых хладагентом является
вода, а абсорбентом водный раствор бромистого лития. Охлажденная до 1,5 ... 7 0С вода
циркулирует в системе кондиционирования.
В шахтных условиях применяют следующие схемы кондиционирования :
- централизованное охлаждение на поверхности или в шахте всего воздуха, поступающего в
выработки;
полуцентрализованное охлаждение части воздуха, поступающего на группу горных
участков;
- местное охлаждение воздуха, поступающего в отдельные забои;
- охлаждение воздуха с помощью передвижных кондиционеров.
Основные элементы установки для кондиционирования воздуха могут быть
размещены следующим образом.
1. Холодильные машины и воздухоохладители расположены на поверхности. При этом
удобен монтаж установки, надежная работа холодильных машин, прост отвод тепла
конденсации в конденсаторах, замкнутая система охлаждения воды (градирни).
Выбор хладагента не зависит от требования безопасности для подземных работ.
Однако для такого расположения устройств охлаждения воздуха характерны недостатки: а)
излишние затраты на охлаждение всего поступающего воздуха, хотя на ряде участков шахты
такого глубокого охлаждения не требуется; б) снижение охлаждающего эффекта вследствие
теплообмена воздуха с горными породами по пути его движения; в) опасность для здоровья
рабочих в связи с значительным перепадом температур воздуха в стволе, околоствольном
32
дворе и в лавах. Такое расположение целесообразно для шахт с очень большим расходом
воздуха и сравнительно малой протяженностью горных выработок.
2. Холодильная машина расположена на поверхности, воздухоохладитель — под землей, где
охлаждается весь воздух или его часть. Для этого расположения свойственны преимущества
ранее описанного расположения (исключая выбор хладагента) и следующие недостатки: а)
необходимость подачи под высоким давлением хладагента с поверхности в шахту; б)
необходимость в трубопроводе хладоносителя большой протяженности; в) значительные
потери холода через стенки трубопровода.
3. Холодильная машина и воздухоохладитель располагаются в подземных выработках. При
этом требуются специальные камеры. Расположение в подземных выработках обусловливает
большой перепад температур между охлаждаемым воздухом и горными породами, в связи с
чем возрастает передача тепла воздуху породами. С увеличением расстояния
воздухоохладителя от забоя эффективность его действия снижается и затрудняется
водоснабжение установки.
Находят применение и комбинированные установки, при которых воздух охлаждается как на
поверхности, так и вблизи лав. В том случае, когда климатические условия нуждаются в
улучшении не по всей шахте, а только на одном или нескольких участках, и
централизованное охлаждение воздуха не может обеспечить нормальные условия в
отдельных забоях, применяют местное охлаждение воздуха.
При значительном удалении забоев подготовительных выработок от очистных забоев,
т. е. при местном проветривании их, а также в отдельных лавах для соблюдения требуемых
климатических условий применяют передвижные кондиционеры. К числу таких устройств
относятся кондиционеры КПШ для охлаждения и очистки воздуха, поступающего от
вентиляторов местного проветривания. Кондиционер КПШ состоит из компрессора,
двигателя (электрического или пневматического), конденсатора, peryлирующего вентиля и
воздухоохладителя, смонтированных на общей раме со скатами вагонетки на колею 600 или 900
мм. Его элементы имеют взрывобезопасное исполнение. Хладагентом является фреон-12.
Схемы кондиционирования воздуха и размещение оборудования выбирают для каждой
шахты индивидуально, с учетом ее климатических параметров и технико-экономического
сравнения возможных вариантов.
33
2.8 Калориферные установки
Калориферные установки предназначены для регулирования температуры воздуха,
поступающего зимой в ствол шахты. Надобность в этих установках определяется
необходимостью предохранить людей от простудных заболеваний при подъеме и спуске их
по стволу и предотвратить обмерзание оборудования и крепления ствола. Регулирование в
стволе температуры воздуха достигается его подогревом в калориферах,
для чего
используется водяной пар. Нагрев воздуха производят до 60 ... 70 0С,0 чтобы смесь его с
холодным воздухом, поступившим из атмосферы, имела температуру +2 С.
Калориферная установка соединяется со стволом шахты каналом с уклоном 5 ... 10 0.
Калориферные установки (рис. 46) бывают вентиляторные и безвентиляторные.
При вентиляторной калориферной установке воздух через жалюзи атмосферной будки
1 (рис. 46, а) поступает к калориферному вентилятору 2, который подает его через диффузор
3 на калориферы 4. Нагретый в калориферах воздух в камере 5 смешивается с основным
потоком холодного воздуха, поступающего из воздухозаборной будки б. Смесь воздуха по
каналу 7 поступает в ствол. Вентилятор приводится во вращение двигателем 8. Перестановка
ляд 9 и 10 осуществляется лебедкой 11. Пар в калориферы подается по паропроводу 12.
При безвентиляторной калориферной установке (рис. 46, б) основная струя воздуха
через жалюзи атмосферной будки 1 поступает в секцию 2 калориферного здания и через
канал 3— в ствол 4. Часть воздуха через атмосферную будку 5 попадает в секцию б и,
пройдя через калориферную решетку 7, подогревается. Струя подогретого воздуха через
окно 8 поступает в секцию 2, где смешивается с холодной струей. Регулирование лядой 9
34
обеспечивает возможность, благодаря окнам 10, частично или полностью пропустить
воздушный поток через надшахтное здание 11 для его обогрева. Лядами 12 и 13 регулируют
количество подогреваемого воздуха. В летнее время ляда 12 отсекает калориферную секцию
здания.
Калориферы выпускаются чугунные пластинчатые и стальные оребренные. На шахтах
наибольшее применение имеют пластинчатые калориферы, собранные из калориферных
элементов. Элемент состоит из трубок, развальцованных концами в коллекторы и
снабженных для увеличения поверхности нагрева пластинками, насаженными на расстоянии
5 мм друг от друга. Коллекторы имеют патрубки для прохода пара. Пар протекает внутри
трубок от коллектора к коллектору, а воздух омывает наружные поверхности трубок и
пластинки.
Если общее количество подаваемого в шахту воздуха m = Qp (кг/с), то для получения
в стволе требуемой температуры смеси tсм холодного и подогретого воздушных потоков,
количество воздуха, которое необходимо подогреть от наружной температуры tн до заданной
tп:
t t
(1)
mп  m см н .
tп  tн
Расход тепла при подогреве воздуха (кДж/ч)
Qк.т = 3600mcр (tсм — tн),
(2)
где ср = 1,012 — массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/(кг *К).
Объем воздуха (м 3/ч), подаваемый калориферным вентилятором при 0 0С, 101,3 кПа и
плотности
р0 = 1,293 кг/м 3,
3600mп
V0 =
.
(3)
р0
Тот же объем при tп
t
V= V0 (1 + п ) .
(4)
273
Требуемое количество пара (кг/ч) для калориферной установки с учетом 10 % потерь
в паропроводе
Dк =
1,1Qк .т
,
св (t пар  t ср )
(5)
где св = 4,19 кДж/(кг *К) — теплоемкость воды (конденсата); tпар — температура пара (см.
ниже); tср— средняя температура воздуха в калориферах (полусумма температур наружного и
подогретого воздуха).
Температура пара в зависимости от его избыточного давления
Избыточное
давление пара,
МПа
…..
Температура
пара, 0С ….
0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,7
133,5 138,9 143,6 147,9 151,8 155,8 158,8 161,9 165,0 170,4
35
2.8
Электрооборудование вентиляторов
При мощности вентиляторных установок свыше 200 кВт применяются синхронные
двигатели, при меньшей мощности — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором
и реже — с фазным.
Пуск синхронного двигателя М (рис. 47) производится включением масляного
выключателя ВМ. Двигатель разгоняется, как асинхронный, до подсинхронной скорости,
составляющей 97 ... 98 % синхронной.
При включении выключателя ВМ замыкаются его контакты в цепи контактора К2
форсировки возбуждения и в цепи электромеханической защелки КЗ. При этом реле РФ
форсировки возбуждения разомкнет свой контакт в цепи контактора К2.
В начале разгона благодаря большим пусковым токам реле РПТ замыкает контакт в
цепи реле РБ1, которое замыкает, в свою очередь, свой контакт в цепи реле РБ2. При этом
кон-
Рис. 47. Схема коммуникации синхронного двигателя
такт РБ1 в цепи контактора К1 возбуждения размыкается, а контакт РБ2 замыкается.
При подсинхронной скорости реле РПТ в связи с уменьшением тока отключается и своим
контактом разрывает цепь реле РБ1, которое с выдержкой времени замкнет контакт РБ1 в
цепи контактора К1 и разомкнет контакт в цепи реле РБ2. Реле РБ2 с выдержкой времени
разомкнет свой контакт в цепи контактора К1. К этому времени контактор К1 уже
включится, замкнув контакт К1 в цепи электромеханической защелки КЗ. Защелка с
помощью контакта КЗ обеспечит питание контактора К1 через контакты ВМ и КЗ. Контактор
К1 замыкает свой контакт, шунтирующий сопротивление R2 в цепи обмотки возбуждения
ОВ двигателя М. При этом двигатель М входит в синхронизм.
Если происходит снижение напряжения в сети на 15 ... 20 %, то реле РФ отключается
и замыкает контакт в цепи контактора К2. Этот контактор шунтирует своим контактом К2
регулятор возбуждения R6. В результате увеличиваются напряжение возбудителя В и ток в
обмотке возбуждения двигателя М. О режиме форсировки сигнализирует лампа ЛС,
загорающаяся при замыкании контакта К2 в ее цепи.
Реле РМ1 и РМ2 защищают двигатель от коротких замыканий, перегрузок и от
выпадения двигателя из синхронизма. Повышение тока в этих режимах вызывает
срабатывание реле РМ1 и РМ2, контакты которых находятся в цепи нулевой катушки НК.
При разрыве цепи катушки НК отключается масляный выключатель. По желанию
машиниста отключение масляного выключателя производится аварийной кнопкой АК.
В схеме предусмотрены: Р1 — высоковольтный разъединитель, А l — низковольтный
автоматический выключатель, РМ3 и РМ4 — реле максимальной защиты, В1 ... В4 — диоды
мостовой схемы питания реле РБ1 и РБ2.
36
Мощные вентиляторные установки (ВЦД-32М, ВЦД-47) снабжены экономично
регулируемыми электроприводами — асинхронными вентильно - машинными каскадами.
Эти приводы характеризуются плавным изменением частоты вращения, благодаря чему
обеспечиваются большая глубина и частота регулирования производительности и давления
вентиляторов.
Асинхронный вентильно - машинный каскад (рис. 48) состоит из асинхронных с
фазными роторами двигателей Мl и М4, приводящих в действие вентиляторы Вl и В2,
кремниевого выпрямительного агрегата В, и инверторного агрегата, включающего машины
постоянного тока М2, М3 и синхронную машину Г1.
Схема рассчитана на два диапазона регулирования: от 50 до 75 % номинальной и от
75 % до номинальной скорости. В первом диапазоне машины М2 и М3 контактом контактора
К8 включены последовательно, а во втором — параллельно с помощью контактов
контакторов К7 и К10.
При работе в первом диапазоне включается часть контакторов ускорения по времени
пускового роторного сопротивления Rl. Затем автоматически включается контактор Кl, а
контактор К2 отключается. Разъединитель Pl инвертора при этом должен быть включен.
Одновременно с включением контактора Кl включаются приводы направляющих аппаратов
вентиляторов до полного их открытия. В дальнейшем регулирование частоты вращения
главного двигателя осуществляется изменением подаваемой в цепь его ротора противо э. д.
с. машин М2 и МЗ. Для увеличения скорости против — э. д. с. уменьшается, а для
уменьшения — увеличивается. Это достигается изменением тока в обмотках ОВ1 и ОВ2
возбуждения машин М2 и М3, которые за счет энергии скольжения главного двигателя,
поступающей через выпрямитель В, работают в двигательном режиме и вращают
синхронную машину Г1. Работая в генераторном режиме, машина Г1 отдает энергию в сеть.
При регулировании скорости главного двигателя оператор нажимает кнопки «Больше» или
«Меньше», включая приводы бесконтактных командоаппаратов, в связи с чем изменяется
ток в обмотках ОВ1 и ОВ2. При переходе на второй диапазон регулирования вентилятор
отключают, а затем включают снова. Все процессы пуска и регулирования аналогичны
описанным выше.
После использования обоих диапазонов регулирования вентилятор отключают и
производят пуск с включением всех контакторов ускорения, т. е. двигатель работает на
естественной характеристике. При этом каскад отключен, а регулирование
производительности и давления производится с помощью направляющего аппарата
вентилятора.
В схеме предусмотрены: Р — реактор; ОС1 и ОС2 — обмотки стабилизации; ДП1 и
ДП2 — обмотки дополнительных полюсов; Г2 — генератор возбуждения; ОВЗ и ОВ4 —
обмотки возбуждения генератора Г2.
Описанная схема асинхронного вентильно - машинного каскада (АВК) применяется
на вентиляторах ВЦД-32М. Для управления вентиляторной установкой с вентиляторами
ВЦД-47 «Север» разработана схема регулируемого электропривода по системе асинхронного
комбинированного вентильно - машинного каскада (АКВМК) с двумя диапазонами
регулирования частоты вращения.
Первый диапазон регулирования в пределах 0 ... 250 об/мин с одним работающим
двигателем может быть использован в начальный период развития шахты.
Второй диапазон обеспечивает регулирование частоты вращения пределах 250 ...
490 об/мин при двух работающих двигателях. При этом первый диапазон используется для
пуска и разгона вентилятора до промежуточной частоты вращения 250 ... 300 об/мин.
37
Асинхронные вентильно-машинные каскады, обеспечивая экономичную работу
вентиляторов, имеют вместе с тем следующие недостатки: низкий коэффициент мощности и
наличие вращающихся электрических машин постоянного тока.
Этих недостатков лишен регулируемый привод на базе машины двойного питания
(МДП). Машина состоит из электродвигателя МДП (рис. 49), регулятора Р и возбудителя —
силового элемента СЭ. В систему также входят: синхронный тахогенератор —
углоизмерительная машина УИМ, блок обратной связи ДТ, трансформатор Т, индукционный
реостат L. Обмотка статора синхронного электродвигателя МДП трехфазная,
неявнополюсный ротор имеет двух-, трех- или многофазную обмотку.
Регулятор Р, построенный на основе функциональных элементов математических
аналоговых машин, обеспечивает регулирование возбуждения МДП по заданному закону.
Стрелкой В обозначен ввод программы регулирования.
Пуск МДП осуществляется через контактор Кl с помощью индукционного реостата L, при
переходе в режим регулирования контактор К1 отключается, а К2 включается.
В режиме регулирования сигналы частоты вращения ротора и электрической сети от
углоизмерительной машины УИМ поступают на регулятор Р, выходные сигналы которого,
пропорциональные скольжению МДП, подводятся к схеме управления силового элемента С9,
осуществляющего необходимые изменения мощности возбуждения МДП.
Блок ДТ (датчик тока) обеспечивает жесткую отрицательную обратную связь по току
ротора МДП, что необходимо для улучшения регулировочных свойств МДП.
В отличие от вентильно-машинных каскадов МДП может работать с частотой
вращения ниже и выше синхронной. При регулировании ниже синхронной частоты
мощность возвращается в сеть, а при регулировании выше синхронной частоты мощность с
помощью силового элемента подводится к МДП.
Мощность двигателя для вентилятора определяется по формуле (38) при
максимальном давлении за период времени, когда будет работать выбираемый двигатель.
Затем по каталогам принимают ближайший больший по мощности двигатель.
Отношение номинальной мощности двигателя к расчетной называется
коэффициентом запаса мощности двигателя kд, который должен быть равным 1,10 ... 1,15.
Кроме соответствия двигателя производительности и давлению вентилятора
необходимо, чтобы двигатель был проверен:
а) по падению напряжения при пуске; б) по условиям пуска— нагреву, ускорению и
моменту трогания при пуске. Синхронный двигатель должен быть проверен также по
условию вхождения в синхронизм.
Среднегодовой расход электроэнергии вентиляторной установки (кВт ч) в
определенный период ее эксплуатации при изменении давления от Нmin до Нmax и
производительности от Qmin до Q max
Wг =
Qср  ср
(67)
nч nд
1000 ср п д ср
Qmax  Qmin
где Qср =
— среднее значение производительности, м 3/с;
2
H max  H min
— среднее значение давления, Па;
2
 ср — cредний к. п. д. вентиляторной установки;  п = 0,9 ... 0,95;
Нср =
38
 д = 0,85 ... 0,95;  с= 0,95 — к. п. д. соответственно передачи от двигателя к вентилятору
(если она применяется), двигателя и электрической сети;  р = 0,8 ... 0,9 — к. п. д.
регулирования, учитывающий все связанные с ним затраты энергии; nч и nд - соответственно
число рабочих часов вентилятора в сутки и рабочих дней его в году.
Управление вентиляторными установками может быть местным — из машинного зала
и дистанционным — при подаче импульса на пуск и остановку машины из машинного зала
или из диспетчерского пункта. По сравнению с местным управлением дистанционное имеет
преимущества: надежность в работе; централизованный контроль за работой установки;
меньшие расходы на обслуживающий персонал.
Наиболее целесообразно дистанционное управление главными вентиляторами из
общешахтного диспетчерского пункта. При этом аппаратура управления должна
обеспечивать пуск и остановку вентиляторов; реверсирование воздушной струи без
остановки вентилятора, если это допускает технологическая схема установки; контроль и
регистраций давления и производительности; контроль температуры подшипников и
системы смазки; сигнализацию при отклонении производительности и давления от заданных
величин; при перегреве подшипников; автоматическую защиту двигателей; отключение
вентилятора при возникновении аварийных условий и включение резервного вентилятора;
автоматическое повторное включение при кратковременном (до 10 с) отключении
напряжения.
39
2.9 Эксплуатация вентиляторных установок
Долговечность, надежность и экономичность работы вентиляторных установок
определяются как их конструкцией, так и качеством монтажных работ и условиями эксплуатации.
Основные работы по монтажу вентиляторных установок заключаются в разбивке осей для
вентиляторов и двигателей, устройстве фундаментов, установке и сборке этих машин и
аппаратуры.
Фундаменты изготовляют из бетона, причем укладываться они должны на твердый грунт, обычно
на глубине не менее 1 м. Удельное давление на грунт от машины и фундамента должно быть не
более 25 Па. Фундаменты не должны быть связаны с полом и стенами здания.
На фундаменте горизонтально по уровню сначала устанавливают фундаментную раму,
затем машину и производят выверку: основание машины должно быть расположено строго
горизонтально в продольном и поперечном направлениях, а оси вентилятора и двигателя при
непосредственном их соединении должны совпадать.
По окончании монтажа ротор вентилятора прокручивают вручную, и если рабочее колесо не
задевает о корпус, валы вентилятора и двигателя соединяют муфтой, после чего производят
несколько пусков продолжительностью 1 ... 2 мин. Если при этом не было замечено никаких
отклонений, то последовательно производят пробные пуски продолжительностью 10 мин, 1 ч, 3 ч и
24 ч при небольшой нагрузке вентилятора. После пробных пусков вентилятор включают в работу
на вентиляционную сеть. По истечении 700 ч работы осуществляют ревизию вентилятора и сдают
в эксплуатацию.
В здании вентиляторной установки должны быть вывешены схема реверсирования
воздушной струи, индивидуальные характеристики вентиляторов с нанесенными на них рабочими
режимами, электрические схемы и инструкции для обслуживающего персонала.
Для смазки узлов вентиляторов применяют минеральные масла, сорта которых указаны в
инструкциях заводов- изготовителей.
Вентиляторная установка находится в ведении главного механика шахты. При местном
управлении установку обслуживают машинисты, прошедшие специальный курс обучения.
Машинист в своей работе руководствуется инструкцией, в которой указаны его обязанности
(прием — сдача смены, пуск и остановка вентиляторов, наблюдение за работой установки и т. д.).
Машинист (или оператор при дистанционном управлении) должен вести «Книгу учета работы
вентиляторной установки» и записывать в нее часы работы вентиляторных агрегатов, показания
измерительных приборов, причины и продолжительность остановок вентиляторов, замечания
надзора.
При эксплуатации вентиляторных установок их осмотр, ревизию, ремонт и наладку
производят в установленные нормативами сроки.
Текущий ремонт заключается в промывке подшипников, замене в них смазки, подтяжке
соединений, осмотре и подтяжке контактов двигателей и электроаппаратуры, очистке аппаратуры
управления от пыли и т. д.
Капитальный ремонт включает все операции текущего ремонта и (при необходимости)
замену износившихся лопастей на рабочем колесе осевого вентилятора, отдельных лопаток и
других узлов и деталей в направляющих аппаратах, вкладышей подшипников или целиком самих
подшипников и муфт, а также балансировку рабочих колес, перемотку секций статора и ротора,
замену роторных бандажей двигателя и т. д.
Наладочные бригады в отчетах о выполненной работе приводят результаты ревизии и
наладки всего комплекса вентиляторной установки, перечень дефектов, устраненных при наладке и
подлежащих устранению при капитальном ремонте, рекомендаций по улучшению работы
вентиляторов.
Один раз в месяц главный механик осматривает и проверяет реверсивные устройства. Не
менее двух раз в год производят контрольное реверсирование вентиляционной струи с записью
результатов в «Книге осмотра вентиляторных установок и проверки реверсирования».
Вентиляционный канал осматривают не реже одного раза в месяц и по мере необходимости
производят его чистку.
Перед спуском в шахту вентиляторы местного проветривания должны быть осмотрены на
поверхности. При этом проверяют: отсутствие вмятин на корпусе, особенно в месте нахождения
41
рабочих колес, легкость вращения ротора; направляющий аппарат; наличие смазки в
подшипниках; исправность кабельного ввода. При этом необходимо измерить сопротивление
обмотки статора по отношению к корпусу вентилятора, которое должно быть не менее 50 МОм.
После доставки вентилятора в шахту к месту работы он также должен быть осмотрен.
Профилактический осмотр и ревизию вентилятора производят один раз в шесть месяцев.
Корпус вентилятора заземляют. Осмотр, проверку и измерение сопротивления заземления
выполняются у соответствии с ПБ.
В связи с возможностью возникновения в вентиляционных трубах статического
электричества они должны быть заземлены.
Согласно ПБ при вентиляторах местного проветривания должен применяться
нагнетательный способ проветривания с соблюдением следующих требований:
а) вентилятор должен быть расположен на расстоянии не менее 10 м от исходящей струи
(при установке на штреке — не менее 10 м до линии очистных работ с учетом того, что воздушная
струя туда направляется после обхода забоя штрека);
б) производительность вентилятора не должна превышать 70 % расхода воздуха,
поступающего за счет работы главного вентилятора.
При несоблюдении этих условий часть воздуха, предназначенная для проветривания забоя:
подготовительной выработки, будет циркулировать по замкнутому контуру «вентилятор — забой
выработки — вентилятор», что может явиться причиной скопления рудничного газа.
Испытание вентиляторов проводят для выяснения основных показателей их работы и, если
необходимо, для получения характеристики вентиляторов. При испытании вентиляторов измеряют
производительность, давление, мощность, частоту вращения рабочего колеса и определяют к. п. д.
Производительность Q вентилятора может быть определена на подводящей или напорной
его стороне как произведение средней скорости  ср движения воздуха и площади поперечного
сечения вентиляционного канала F в.к или диффузора вентилятора F д , где замерена скорость  ср
При прямоугольном сечении выхода диффузора или канала его разбивают тонкой
проволокой на клетки. Рекомендуется иметь не менее девяти клеток площадью не более 0,5 м 2
каждая. В каждой из клеток анемометром производят пять-шесть замеров скорости
продолжительностью 0,5 ... 2 мин и определяют среднюю скорость в клетке. Скорость в точке
замера можно вычислить по формуле (60) исходя из замеренного динамического давления.
Сложением средних скоростей в клетках и делением суммы на число клеток находят среднюю
скорость воздушного потока в канале или диффузоре. Давление вентиляторов измеряют
депрессиометрами или микроманометрами с использованием пневмометрической трубки. При
круглом канале его сечение разбивают на пять-шесть равновеликих концентрических колец и
замеры скороети или динамического давления производят на средней линии каждого кольца.
Диаметр окружности D3, на которой должна лежать точка замера, в зависимости от диаметра
круглого канала Dк.в, порядкового номера кольца n п.к числа колец n определяют по формуле
2n п. к  1
(68)
2 n3
В связи с большими завихрениями потока на выходе из диффузора следует отдавать
предпочтение замеру в вентиляционном канале.
Сечение для измерения скорости или динамического давления воздушного потока
выбирают на прямом участке постоянного сечения на расстоянии, по возможности удаленном от
поворотов. Длина этого участка должна быть такой, чтобы расстояние до точки замера составляло
не менее трех диаметров или высот канала, а после нее — не менее двух диаметров или высот.
Производительность вентилятора можно установить с помощью измерительного
коллектора, через который при испытаниях воздух входит в вентиляционный канал. Радиус
закругления образующей на входе коллектора принимают 0,1 ... 0,5 диаметра его цилиндрической
части. Штуцер для ввода пневмометрической трубки располагают на расстоянии 0,2 ... 1 этого же
диаметра от начала цилиндрической части коллектора. По измеренному в коллекторе
динамическому давлению HД скорость движения воздуха
D3 = Dк.в
42
  к
2Н Д

(69)
где  к - коэффициент расхода коллектора, устанавливаемый при его тарировке и равный в среднем
0,97 ... 0,98.
Потребляемая мощность N в — мощность на валу вентилятора определяется измерением
мощности N з.д на зажимах двигателя вентилятора
Nв = Nз.д д п ,
(70)
где  д — к. п. д. двигателя, принимаемый по его характеристике;
 п — к. п. д. передачи (при наличии) между валами двигателя и вентилятора.
К. п. д. вентилятора вычисляют по формуле
Nп
(71)
,
Nв
где Nп — полезная мощность вентилятора по формуле (37),
Для получения характеристики вентилятора надо иметь восемь — десять точек, полученных
замером, для кривых давления, мощности и к. п. д. при различных производительностях и постоянной частоте вращения рабочего колеса.

Эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт вентиляторов
Эксплуатация вентиляторов включает их пуск, остановку, регулирование режима работы
как отдельных сборочных единиц, так и вентилятора в целом, надзор за исправным и безопасным
их действием.
Вентиляторы запускают в работу автоматически и вручную с общего щита управления
вентиляторной установкой либо с местного щита.
Перед запуском вентилятора в работу выполняют основные подготовительные операции,
как и при пробных пусках, описанных ранее.
В период работы агрегата периодически контролируют его параметры по контрольноизмерительным приборам и заносят их в журнал: подачу, статическое давление, температуру
подшипников ротора вентилятора и приводного электродвигателя. Во время работы вентилятора
постоянно контролируют общее состояние оборудования, обращая внимание на плотность и
герметичность всех стыковых соединений. По шумам, стукам и вибрации определяют степень
износа деталей пар трения, поломку или деформацию деталей, правильность подачи смазки,
интенсивность загрузки механизма. Работа каждого подвижного соединения в исправном
состоянии сопровождается характерным шумом, который меняется по мере изменения условий
работы сборочной единицы.
Для прослушивания пользуются стетоскопом или простейшим приспособлением —
металлическим стержнем или трубкой; Один конец приспособления прикладывают к корпусу
подшипникового узла, а другой — к уху. Подшипник с неодинаковым радиальным зазором создает
неравномерный шум, изношенный выше нормы подшипник качения — дребезжащий звук, а
недостаток смазки и повышение нагрузки увеличивают стук в подшипниках.
Появление вибрации выше установленных норм, что определяется визуально и на ощупь,
свидетельствует об ослаблении фундаментных болтов неправильной центровке повышенном
зазоре в подшипниках качения, неуравновешенности вращающихся частей ротора (неравномерное
налипание пыли на рабочем колесе, попадание влаги в закрытые полости лопаток), ослаблении
крепления рабочего колеса к ступице или лопаток рабочих колес у осевых вентиляторов.
По степени нагрева подшипников определяют правильность их изготовления и сборки,
достаточность поступления смазки и ее качество. От надежной и хорошей смазки во многом
зависит работоспособность машины. Нерегулярное наблюдение и плохая смазка могут привести к
авариям и продолжительным простоям вентилятора.
43
Все наблюдения машинист вентиляторной установки заносит в журнал. Записи в журнале
позволяют судить о состоянии агрегата, возникших за истекший период эксплуатации
неисправностях и принятых мерах по их устранению.
За исправное состояние и обслуживание вентиляторной установки несет ответственность
обслуживающий персонал. В своей работе он должен руководствоваться технической
документацией и инструкциями заводов-изготовителей вентилятора и комплектующих изделий.
Техническое обслуживание вентилятора включает комплекс работ по надзору и уходу за ним в
процессе эксплуатации. Для нормальной и безаварийной работы вентилятора необходимо
проводить ежесменный осмотр оборудования вентиляторной установки во время приемки и сдачи
смен, а также наблюдения за ним при работе.
Необходимо, чтобы приемку и сдачу оборудования другой смене производили только на
рабочем месте. Обслуживающий персонал, принимающий оборудование, обязан лично
ознакомиться с его состоянием и выяснить у сдающего, какие неисправности были обнаружены за
прошедшую смену, Сдающий же, в свою очередь, обязан поставить в известность принимающего
обо всех неисправностях, которые имели место, и о принятых для их устранения мерах.
Результаты осмотра должны записываться в журнале осмотра и ремонта.
При ежесменном осмотре проверяют:
 нагрев и наличие смазки в подшипниках ротора вентилятора и электродвигателя
(температура нагрева подшипников не должна превышать 80 0С);
 работу маслостанции;
 размах радиальных колебаний подшипников;
 отсутствие течи масла из подшипников через уплотнения;
 отсутствие стуков и посторонних шумов в работающих составных частях вентилятора;
 исправность механизма привода направляющих аппаратов; исправность аппаратуры
управления и сигнализации.
Запрещается работа вентилятора, если неисправность может вызвать выход его из строя.
В техническое обслуживание входит проведение своевременных профилактических осмотров,
текущие, средние и капитальные ремонты и наладки, а также замена изношенных составных
частей новыми.
При текущем ремонте, которому обязательно должен предшествовать профилактический
осмотр, кроме требований, изложенных выше, выполняют:
 проверку и затяжку всех фундаментных болтов, болтов по разъему корпусов и торцовых
крышек подшипников;
 проверку крепления колеса к ступице, а ступицы на валу;
 проверку натяжения приводной цепи привода направляющих аппаратов; проверку
состояния лопаток, коренного и покрывных дисков рабочего колеса, лопаток направляющих
и спрямляющих аппаратов и при необходимости очистку их от пыли и грязи;
 замер зазора между входными кольцами и лабиринтными кольцами рабочего колеса для
центробежных вентиляторов и зазора между концами лопаток и внутренней поверхностно
секций кожуха для осевых вентиляторов;
 определение угла установки лопаток направляющих и спрямляющих аппаратов и рабочих
колес для осевых вентиляторов (углы установки лопаток рабочих колее должны быть
одинаковы);
 проверку состояния зубчатой муфты и наличие в ней смазки.
В случае обнаружения при этом дефектов отдельные составные части ремонтируют и при
необходимости заменяют на новые.
Кроме того, при текущем ремонте выявляют детали и составные части, подлежащие замене при
последующем ремонте, и составляют дефектную ведомость.
Вентилятор после текущего ремонта сдают, опробовав вхолостую и под нагрузкой.
Текущий ремонт производят один раз в месяц. При среднем ремонте выполняют все работы,
входящие в объем текущего ремонта, а также дополнительно:
 снимают торцовые крышки подшипников, замеряют зазоры между роликами и обоймой и
сравнивают с замеренными монтажно-наладочной организацией при сдаче вентилятора в
эксплуатацию;
44



тщательно промывают и осматривают подшипники ротора вентилятора;
заменяют масло в маслосистеме и баке,
вскрывают зубчатую муфту, проверяют центровку ее и износ зубьев, полости муфты
тщательно промывают и заменяют смазку;
 разбирают для контроля по несколько подшипниковых опор сверху и снизу лопатки
направляющего и спрямляющего аппаратов, лопаток рабочих колес осевых вентиляторов, а
в случае их плохого состояния разбирают и ремонтируют все остальные составные части;
 во всех составных частях и шарнирах направляющих и спрямляющих аппаратов
отработанную смазку заменяют новой с предварительной промывкой их керосином от грязи
и пыли;
 заменяют смазку в редукторах привода направляющих и спрямляющих аппаратов.
Кроме перечисленных работ, при среднем ремонте производят ремонт и замену
изношенных составных частей новыми или отремонтированными согласно дефектной ведомости,
составленной при текущем ремонте и всех осмотрах в процессе работы.
Средний ремонт осуществляют один раз в три - шесть месяцев в зависимости от условий
работы; а также фактической работоспособности и состояния составных частей вентилятора.
Вентилятор после среднего ремонта сдают в эксплуатацию, опробовав его вхолостую и под
нагрузкой.
Один раз в два года необходимо проводить ревизии и наладку, а в три- четыре года
капитальный ремонт вентилятора с привлечением специализированной монтажно-наладочной
организации. Ремонт и наладку в этом случае необходимо производить согласно указаниям
соответствующих разделов инструкции заводов-изготовителей вентиляторов и специальных
инструкций и положений о капитальном ремонте и наладке. Капитальный ремонт отличается от
текущего и среднего объемом работ и повышенными требованиями к их качеству. Капитальный
ремонт должен обеспечивать исправность и полный или близкий к полному ресурс вентилятора
путем восстановления и замены отдельных сборочных единиц. и деталей, включая базовые. Износ
трущихся поверхностей за период до капитального ремонта становится значительным, поэтому
необходима полная разборка базовых узлов для восстановления размеров деталей до номинальных
или для замены негодных новыми.
При капитальных ремонтах иногда обнаруживается ослабление натяга между шейкой
вала ротора и внутренним - кольцом подшипника. Обнаружить эту неисправность своевременно
удается не всегда. В процессе работы вентилятора и постепенного поворота внутреннего кольца
45
подшипника под действием нагрузки относительно вала происходит износ посадочной
поверхности шейки вала. Величина износа может составлять 0,5 мм и более, но температура
подшипника при этом резко не повышается и приборы контроля не могут зафиксировать
нарушения.
Восстановление шейки вала в таких случаях является сложным и трудоемким, так как валы
роторов крупных вентиляторов имеют длину до 10 м, массу до 30 т и изготовляются из
высокоуглеродистой или легированной стали. Существует несколько способов ремонта
подшипниковых узлов, когда внутреннее кольцо подшипника провернулось относительно вала.
Известны два варианта восстановления работоспособности подшипникового узла в зависимости
от величины износа шейки вала.
46
47
48
49
Первый вариант. Шейка вала изношена немного — на 0,3 мм. Необходимо восстановить
правильную геометрическую форму шейки вала и требуемую чистоту поверхности, заказать
специальные подшипники с меньшим по сравнению со стандартом отверстием подшипника.
Обычно это не вызывает трудностей на подшипниковых заводах и не требует длительного цикла
изготовления. подшипника, так как при таких отклонениях используются те же заготовки колец.
Второй вариант. Шейка вала изношена на 0,5 мм. В этом случае рекомендуется проточка
подработанной шейки вала на месте установки вентилятора с применением специального
приспособлении с последующей напрессовкой втулки и обработкой ее наружной поверхности до
проектного размера в целях применения стандартного подшипника. Величину проточки шейки
вала и размеры втулки выбирают такими, чтобы не снизилась прочность вала и обеспечивалась
надежная посадка втулки и подшипника.
На рис. 8.1 — 8.4 показаны восстановленные шейки вала ротора вентилятора, их размеры и
размеры втулок с необходимыми допусками и чистотой поверхности.
После восстановления шейки вала производят насадку подшипника на вал и сборку
подшипникового узла. При этом следует строго соблюдать все требования по подготовке
поверхностей под посадку подшипника, нагреву и насадке, а также замеру зазоров и сборке
подшипникового узла в целом.
После капитального ремонта вентилятор подвергают испытаниям, результаты которых
также фиксируют в акте приемки оборудования.
50
51
52