CC BY
60
© В.Е. Зюков, С.Б. Романченко, 2003
YAK 622. 817.4
В.Е. Зюков, С.Б. Романченко
П"ТИ СНИЖЕНИЯ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ПРОВЕТРИВАНИЕ YГОЛЬНЫХ ШАХТ
В настоящее время угольная промышленность Украины сталкивается с комплексом проблем, связанных с уменьшением объемов производства, закрытием шахт и необходимостью приведения их в безопасное экологическое состояние. Число шахт в 2002 г. сократилось до 168 единиц или на 25% по сравнению с 2000 г. Объем добычи угля в Украине по сравнению с 70-80 гг. прошлого столетия сократился почти в три раза. В различной степени такие проблемы свойственны большинству угледобывающих стран, находящихся в процессе реструктуризации и адаптации к малым объемам добычи. В последние годы резко сокращается число угольных предприятий во Франции, Англии, Чехии. В 2003 г. планируется закрытие последних угольных шахт в Бельгии и Японии.
Европейский опыт проведения реструктуризации в угольной промышленности и опыт последних лет стран СНГ позволяет определить реструктуризацию предприятий как комплекс мер, связанных с уменьшением объемов добычи угля, концентрацией работ на отдельных участках сокращением численности персонала, закрытием или перепрофилированием предприятий горной промышленности.
В период реструктуризации потребность добычных и подготовительных участков в количестве воздуха по газовому фактору, числу горнорабочих, фактору взрывных работ может значительно сокращаться. Поэтому эксплуатация вентиляторов главного проветривания в прежних, зачастую затратных режимах работы, приводит к значительному перерасходу электроэнергии. Главная причина этого, прежде всего, состоит в том, что, практически все смонтированные в период 60-80-х го-
дов шахтные вентиляторы, были ориентированы на энергозатратную экономику и непрерывное стремление к наращиванию добычи угля. В пятидесятые годы производительность самого крупного отечественного вентилятора составляла 200 м3/с, в шестидесятых годах - 400-500 м3/с. Разработанные и внедренные в 70-80 е годы мощные вентиляторы ВЦД-47У и ВЦД - 47 «Север» позволяют осуществлять подачу воздуха в шахту до 700 м3/с. Соответственно выросло и давление (разряжение) с 300-400 даПа до 700-800 даПа. В тоже время, коэффициент полезного действия вентиляторных установок возрос с 60% до 85-87%.
В этих условиях вопросы регулирования режимов работы вентиляторов приобретают особую актуальность.
Вентиляторы главного проветривания (ВГП), работающие на шахтах Украины, относятся к двум основным типам: осевые и центробежные. В процессе строительства и эксплуатации шахты аэродинамические параметры вентиляционной сети непрерывно меняются, изменяются и требования к количеству воздуха, который должны подавать вентиляторные установки. Регулирование вентиляторов осуществляется двумя способами
- аэродинамическим, при постоянной частоте вращения, и путем изменения частоты вращения рабочих колес. Большое распространение получил аэродинамический способ регулирования путем закручивания потока перед рабочим колесом лопатками направляющих аппаратов (НА). При закручивании потока лопатками НА в сторону вращения колеса, уменьшается давление, подача и потребляемая мощность. При закручивании потока против вращения рабочего колеса давление, подача и потребляемая мощность растут. Применение данного спо-
соба целесообразно при относительно неглубоком регулировании. Для более существенного изменения давления, подачи и потребляемой мощности данный способ может применяться в сочетании с поворотом лопаток рабочего колеса (для осевых ВГП), поворотом закрылков лопаток рабочих колес (для центробежных ВГП) или путем изменения частоты вращения рабочих колес.
Наиболее эффективно осевые вентиляторы настраиваются на заданные режимы производительности путем перестановки лопаток рабочих колес. Для вентиляторов ВОД - 21, ВОД - 30, ВОД - 40 и ВОД - 50 поворот лопаток рабочих колес может сочетаться с поворотом лопаток направляющих аппаратов. Поворот лопаток рабочих колес осуществляют при остановленном вентиляторе (с шагом 5°), плавная регулировка - одновременный поворот лопаток направляющих аппаратов - при работающем вентиляторе.
В осевых вентиляторах лопатки направляющих аппаратов размещены между рабочими колесами первой и второй ступени и за колесом второй ступени. Назначение этих лопаток - спрямление потока, выходящего из рабочих колес; придания ему осевого направления, так как только в том случае, когда воздушный поток, выходящий из колеса первой ступени закрученным, выпрямляется в спрямляющем аппарате, колесо второй ступени работает с необходимой интенсивностью и двухступенчатый вентилятор примерно удваивает давление, по сравнению с одноступенчатым.
При необходимости более глубокого регулирования вентилятора ВОД (для уменьшения давления) рекомендуется снятие лопаток через одну на втором рабочем колесе.
Если все аэродинамические способы регулирования недостаточны для обеспечения экономичной работы, поэтому используют способ замены приводного электродвигателя на двигатель с меньшей частотой вращения и мощностью. Для вентиляторов (табл. 1) ВОКД 1.8, ВОКР 1.8, ВОКД 2.4, ВОКД 3.0 предусмотрена возможность изменения частоты враще-
ния колеса. При этом изменяется соотношение подача-напор (изменяются ОПИ ВГП) и, следовательно, потребляемая мощность.
Обобщенные технические характеристики наиболее распространенных осевых вентиляторов главного проветривания и способы регулирования их производительности приведены в табл. 1.
Центробежные вентиляторы имеют рабочее колесо с профильными лопатками, которое вращается в спиральном корпусе. Шахтный воздух всасывается из воздухоподводящих каналов во входные коробки, затем проходит через лопатки осевых направляющих аппаратов в рабочее колесо, поворачивается и выбрасывается через межлопаточные каналы в спиральный кожух, откуда поступает в диффузор и затем в атмосферу. Режим работы центробежного вентилятора регулируется поворотом лопаток направляющих аппаратов с помощью приводного механизма и редуктора с двигателем. В центробежных вентиляторах изменение направления вращения рабочего колеса не приводит к изменению направления воздушного потока, поэтому реверсирование воздушной струи производится с помощью переключающих или реверсивных устройств. Обобщенные технические характеристики центробежных вентиляторов одно и двустороннего всасывания, а также способы регулирования их производительности приведены в табл. 2.
Регулирование производительности и управление потреблением электроэнергии большинства центробежных вентиляторов осуществляется при помощи спрямляю-
щих аппаратов (при возможном сочетании с другими способами).
Эффективным способом регулирования центробежных вентиляторов является поворот закрылков лопаток рабочего колеса. При повороте закрылков в сторону вращения рабочего колеса - подача, давление и мощность вентилятора увеличиваются, а при повороте в обратную сторону - уменьшаются. Например, вентиляторы ВЦ32 регулируются ступенчато индивидуальным поворотом закрылков через 10° при остановленном вентиляторе и плавно, одновременным поворотом лопаток направляющего аппарата, при работающем вентиляторе [1].
Кроме указанного способа регулирования производительности и, соответственно, энергопотребления, регулирование центробежных вентиляторов возможно за счет изменения частоты вращения приводного электродвигателя. Из ВГП, представленных в табл. 2, регулируемый привод с изменением частоты вращения (300 - 600 об/мин) имеют ВЦД 32М, ВЦД 31.5, ВЦД 40 и с изменением частоты в пределах 250 - 500 об/мин
- ВЦД 47У и ВЦД 47 «Север».
Анализ возможностей регулирования ВГП и условий их работы на шахтах Украины [2], позволяет выделить основные факторы которые необходимо учитывать при разработке энергосберегающих режимов проветривания шахт. К таким факторам можно отнести следующие:
- аэродинамические параметры вентиляторов главного проветривания;
- аэродинамические параметры внешних утечек (подсосов), кана-
лов вентиляторов и шахтных вентиляционных сетей (соотношение этих параметров);
- внутренние утечки воздуха;
- большой объем поддерживаемых выработок (особенно малоиспользуемых и на отработанных горизонтах);
- взаимовлияние вентиляторов на шахтах с несколькими вентиляторами главного проветривания;
- влияние естественной тяги на режим проветривания шахты и режим работы вентиляторов;
- нерациональные схемы проветривания шахт (разбросанность объектов проветривания);
- избыточная подача воздуха в шахту и отдельные части вентиляционной сети.
Кроме вышеперечисленных факторов необходимо учитывать также то, что существующие методики не всегда позволяют точно оценить их влияние на параметры энергосбережения. Это связано как с устаревшими теоретическими представлениями о закономерностях формирования режима работы вентилятора [2, 3], так и несовершенством методик определения аэродинамических параметров шахтной вентиляционной сети. Так, например, существующие методы измерений и расчетов не позволяют точно определить аэродинамическое сопротивление шахтных стволов или учесть влияние естественной тяги на проветривание тех выработок, где она формируется. Все вышеперечисленные вопросы весьма важны и актуальны, а их решение будет способствовать значительному снижению энергозатрат на проветривание шахт.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Рудничная вентиляция. Справочник (под ред. К.З. Ушакова). - М.: Недра, 1988. - 440 с.
2. Ушаков К.З. и др. Аэрология горных предприятий. - М.: Недра, 1987.- 421с.
3. Энергосберегающая технология проветривания угольных шахт. Методические указания. - Донецк: НИИГД, 1997.- 30 с.
4. Смирнов О.В., Трофимов В.А. Оценка эффектив
ности работы вентиляторных установок на общую вентиля ционную сеть. - Сборник трудов, С.Петербург: ВНИМИ. 1996. с.34-37.
KOPOTKO O¡ ABTOPAX
Зюков В.Е. - генеральный директор ГХК Луганскуголь.
Романченко С.Б. — зав. лабораторией ННЦГП института им. А.А. Скочинского.
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
ЗЮКОВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB4_03 CЛUsersYТаняYAppDataYRoammgYMicшsoftYШаблоныYNormaLdotm В настоящее время угольная промышленность Украины сталкивается с
комплексом проблем, связанных с уменьшением объемов производства, закрытием шахт и приведением их в безопасное экологическое состояние Содержание:
Автор: Т гойшоу
Ключевые слова:
Заметки:
Дата создания:
Число сохранений:
Дата сохранения:
Сохранил:
Полное время правки:
Дата печати:
При последней печати страниц: слов:
знаков:
03.04.2003 11:05:00
7
07.11.2008 23:22:00 Таня
5 мин.
07.11.2008 23:59:00 2
1 459 (прибл.)
8 317 (прибл.)
