Курсовой проект - Расчет ГВУ осевого вентилятора GvHv - 2200 шх. Вентиляционная Риддер-Сокольного рудника

Подождите немного. Документ загружается.

ВВЕДЕНИЕ

В курсе «Горная механика» изучаются теоретические основы,

оборудование и эксплуатация вентиляторных, водоотливных, пневматических

и подземных установок – основных стационарных установок шахт. Эти

установки, без которых не могут существовать современные шахты,

характеризуются сложностью конструкции и большой энергоемкостью( на их

долю приходится 90% всей потребляемой на шахтах энергии).

В решении задачи улучшения охраны труда особое место занимает

рудничная вентиляция, обеспечивающая санитарно-гигиенические свойства и

безопасное состояние рудничной атмосферы. В последнее время возросла

роль вентиляции и в создании условий для высокопроизводительной работы в

шахтах. Требования непрерывного повышения безопасности труда и

интенсификации производственных процессов поставили перед рудничной

вентиляцией ряд новых задач и явились причиной ее быстрого развития в

последние полтора десятилетия. Это привело к значительному углублению

знаний в классических разделах рудничной вентиляции, таких как дегазация

аэродинамическое сопротивление горных выработок, вынтиляционные сети и

другие, а также к формированию новых разделов этой науки( автоматизация

вентиляции, динамика шахтных аэрозолей, надежность вентиляционных

систем) и новых направлений.

Вентиляторная установка служит для подачи в шахту атмосферного

воздуха. От степени проветривания подземных выработок зависит

возможность ведения работ в шахте, безопасность и производительность

труда горнорабочих.

Проветривание шахты – это непрерывный процесс обновления рудничного

воздуха во всей вентиляционной сети. Нарушение правильного хода этого

процесса вызывает ухудшение санитарно-гигиенических условий труда в

подземных выработках, и условий безопасности работ. Поэтому контролю и

управлению проветриванием следует уделять особое внимание.

Опыт показывает, что часто неудовлетворительное состояние

проветривания отдельных шахт или участков плохим состоянием

вентиляционных устройств, неправильным регулированием распределения

воздуха в системе выработок, недостаточным контролем за состоянием сети и

источников тяги и неиспользованием данных контроля для разроботки и

осуществления мероприятий по улучшению проветривания. Недостаточность

контроля иногда приводит к таким нарушениям проветривания, которые

становятся причинами катастроф и несчастных случаев.

Следует иметь в виду, что взаиморасположение участков и выработок

существенно меняется со временем. Это вызывает необходимость

постоянного поддержания состояния между фактическим дебитом и

действительной потребностью забоев. Технический надзор шахты должен

иметь правильное представление о действительных аэродинамических

характеристиках вентиляторов, естественной тяги и горных выработках, и

уметь на основе этих данных производить нужные аэродинамические расчеты

и практически осуществлять регулирования поступления и распределения

воздуха в вентиляционной сети, т.е. умет управлять процессом проветривания

шахты.

Подаваемый в шахту воздух должен обеспечить поддержание нормального

состава рудничной атмосферы и вынос из шахты вредных газов,

выделяющихся из угля и боковых пород, газов взрывных работ, газо,

образующихся при зарядке аккумуляторных батарей и т.д.

Решая вопрос борьбы с вредными и взрывчатыми газами, необходимо

одновременно стремится к обеспечению нормальных тепловых условия в

рабочих забоях. Последнее особенно важно для глубоких шахт.

Для проветривания подземных горных работ вентилятором главного

проветривания в шахту согласно заданию по курсовому проекту подается 300

/сек свежего воздуха, Минимальный напор создаваемый вентиляторной

установкой – 150 даПа, максимальный напор – 250 даПа. Указанным

параметрам удовлетворяет согласно аэродинамической характеристики,

осевой вентилятор типа GvHv – 2200, с диаметром рабочего колеса 4000мм

установленный на шахте «Вентиляционная» Риддер-Сокольного

месторождения.

Таблица 1 - Основные характеристики вентилятора типа GvHv -40 – 2200

№

п/п

Технические данные Пределы показателей Показатели

Вентилятор

1. Диаметр рабочего колеса, мм 4000

2. Число ступеней 1

3. Производительность, м

/сек Максимальное

Минимальное

400

4. Статическое давление, кгс/м

Максимальное

Минимальное

300

5. Мощность привода, кВт Максимальное

Минимальное

1600

6. Коэффициент полезного действия Максимальное

Минимальное

0,82

0,87

7. Число оборотов статора, об/мин Оптимальное

(нормальное) 590

8. Регулирование

производительности

Изменением угла

поворота лопаток

От 0

до 15

9. Число лопаток 14

10. Окружная скорость, м/сек Допустимая 104,7

11. Реверсирование

Изменением

положение

лед, с

применением

всасывающей

будки и

отводного

канала

12. Направления вращения рабочего По часовой

колеса нормального режима (со

стороны электродвигателя)

стрелке

Электродвигатель AV – 600/131 l

1. Мощность, кВт

Частота вращения, об/мин

Напряжение статора, В

Ток статора, А

Масса, кг

Форма

Вид защиты

Sном, кВ*А

COS φ

1600

596

500

226

7400

В 3

1 р 54

1860

0,86

К.П.Д. двигателя 0,9

Регулирование производительности и напора вентиляторной установки

производится путем изменения угла установки лопаток вентилятора

автоматическим регулятором поворота от +6

до -10

. При это

производительность изменяется от 200м

/сек до 370м

/сек, напор от 150даПа

до 300даПа.

Наиболее экономичной работа вентилятора будет при максимальном

развитии горных работ и подаче 300м

/сек с напором 250даПа. Согласно

характеристики.

1. ВЫБОР ВЕНТИЛЯТОРА.

Произведя выбор вентиляторной установки выполним дальнейшие

расчеты по подбору и обоснованию электродвигателя, параметров питающей

линии длиной 2,5 км от ГПП до вентилятора.

Характеристика вентиляторной сети.

При минимальном давлении:

0167,0

300

1500

min*



Нуст

При максимальном давлении:

0278,0

300

1200

max*



Нуст

Уравнение характеристики сети при минимальном и максимальном

давлении.

0167,0min QH 

0278,0max QH 

В полученные выражения подставляем выражения от 0 до 1,25 заданной

производительности и получаем соответствующие значения характеристик

№1 и №2 вентиляционной сети. Характеристика №1 соответствует

минимальному давлению развиваемому вентилятором, характеристика №2

максимального давлению. Получаем следующую таблицу по данным которой

на аэродинамической характеристики вентиляторной установки строим эти

характеристики:

Таблица №2

Показатели 0,25Q 0,5Q 0,75Q 1Q 1,25Q

Q м

/сек 75 150 225 300 375

уст.

min Па

94 376 845 1500 2350

уст.

max Па

156 625 1407 2500 3910

Через точки a и b на производительности 300м

/сек характеристики сети

1 и 2 проводим прямую линию и находим режим С( Q=300м

/сек Hc=2000Па),

как точку пересечения линии ab соответствующей углу установки лопастей на

рабочем колесе θ=34

-35

, т.е. углу на котором начнет работать

вентилятор(режим d). Для построения дополнительной характеристики сети,

проходящей через точку С, имеем:

(4)

(3)

(2)

(1)

0222,0

300

2000



Hc=0,0222*Q

Таблица №3

Показатели 0,25Q 0,5Q 0,75Q 1Q 1,25Q

Q м

/сек 75 150 225 300 375

125 500 1225 2000 3125

После отстройки всех ступеней №1,2,3 регулирования на

характеристики вентилятора получим:

2.1 На первой ступени регулирования при угле установке лопаток θ

=35

-37

начале работы будет обеспечен работы d

=316 м

/сек

=1650 Па

2.2 При перемещении режима в точку С происходит переход на вторую

ступень регулирования лопаток на угол θ

=40

. Начальный режим на этой

ступени точки е

=355 м

/сек

=2820 Па

2.3 Окончание работы на второй ступени будет режим в точке f

=337 м

/сек

=3100 Па

2.4 При общей продолжительности вентилятора Т=15 лет и допущении

линейности закона изменения от Нутс. min Нуст. max устанавливаем

продолжительность работы:

лет

HaHf

HaHc

TT 7,4

15003100

15002000











На второй ступени:

лет

HaHf

HaHc

TT 3,10

15003100

20003100











2.5 Резерв производительность вентилятора определяется режимами:

(10)

(9)

(8)

(7)

(6)

(5)

UПамOR

)3025Н; /с414(





)3600;/362(

ПаНсмOn



При характеристике №1 и№2 вентиляционной сети и угле установки

лопастей на рабочем колесе θ=45

При характеристике сети №1:

%38100

300

300414

100*%











При характеристике сети №2:

%21100

300

300362

100*%











или в среднем

%5,29

2138





- резерв.

2.6 Реверсирование вентиляционной сети обеспечивается изменением

направления вращения ротора двигателя с одновременным поворот лопаток.

При этом производительность вентилятора в режимах r

, m

, n

, равна

соответственно 240 м

/сек, 218 м

/сек, 209 м

/сек, что составляет:

80%100

300

240



%7,72%100

300

218



%7,69%100

300

209



(14)

(13)

(12)

(11)

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ.

Мощность двигателя первой ступени регулирования по режиму С.

кВт

HcQc

714

84,0*1000

2000*300

1000

min 



На второй ступени регулирования по режиму n:

кВт

HnQn

1551

84,0*1000

2000*300

1000

max 



(16)

(15)

4. ВЫБОР ТИПА ДВИГАТЕЛЯ.

Учитывая высокий показатель резерва производительности вентилятора,

принимаем для вентилятора асинхронный электродвигатель двигатель марки

AV 600131L

Мощность N=1600кВт

Частное вращение n=600об/мин.

Напряжение статора U=5кВ.

Коэффициент запаса мощности вентилятора будет:

24,2

714

1600

min



Для работы на второй ступени регулирования коэффициент запаса

прочности составит:

03,1

1557

1600

Rg

Вывод: для работы на обеих ступенях регулирования выбранный

двигатель мощностью 1600 кВт; удовлетворяет условия запаса мощности

(Rg>1).

Среднегодовой расход электроэнергии определяется по формуле:

pcgcp

grcpcp

nnHQ



1000



где: Q

ср

– среднее значение производительности м

/сек;

– среднее значение давления Па;

ср

– средний КПД вентиляторной установки;

– КПД передачи от двигателя к вентилятору Z

=0,9…0,95;

– КПД двигателя (таблица №1);

= 0,85…0,95;

– КПД электросети

=0,95;

= КПД регулирования

=0,8…0,9;

= число рабочих часов вентилятора в сети n

=23;

– число дней в году n

=365.

Определим параметры на первой ступени регулирования в диапазоне

режимов d и c.

секм

/308

300316

minmax











секм

/1825

20001650

minmax











(21)

(20)

(19)

(18)

(17)

67,0

84,050,0







ср



(22)

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ.

Определяем сопротивлением отдельных сопротивлений в цепи т.к.з.

принимаем

=100МВа

Определяем относительное, индуктивное, базисное сопротивление

системы:

..зSк

Sб



где: S

– базисная мощность;

к.з.

– мощность к.з.

Омх

67,0

150

100



Базисный ток определяется по формуле:

Uб

Sб



где: Uб – базисное напряжение и равно 6,3кВ

кАIб 175,93,6*

100



Определяем индуктивное и активное сопротивление кабеля:

Ом

бL

3,6

100*8,0





где:

LXX



ОмX

8,0

3,6

5,2*32,0



Активное сопротивление по формуле:





lкr

где: r

– активное сопротивление [МТ 9,8];

=0,32 Ом/км;

l = 2,5 км – длина линии;

Омr

6,12

3,6

100

*25*32,0



Относительное результирующие сопротивление линии

ОмххХ

Lсрез

67,2267,0 

(26)

(25)

(24)

(23)