Таблица № 3.6. Внешние утечки воздуха.

3.7 Расчет расхода воздуха для проветривания эксплуатационных уклонов НШ- 3

Расчетный расход воздуха в уклонах определяется из суммы расходов воздуха насосной камеры, галереи, утечки воздуха через вент.сооружения и глухие перемычки.

Таблица № 3.7.

Итого для проветривания уклонных блоков потребуется 10,29 м³/сек.

3.8 Расчет расхода воздуха для проветривания шахты в целом

Q_ш = 1,1 (Q_п.з.+ Q_гал+Q_кам+Q_п.ш.+ Q_вн.ут.) = 1,1(21,68+3,75+14,42+31,34+26,26) = 107,2 м³/сек.

где:

Q_п.з - расход воздуха для обособленного проветривания забоев, м³/сек

Qгал - расход воздуха для обособленного проветривания галерей, м³/сек

Q_кам - расход воздуха для обособленного проветривания полевых штреков, м³/сек

Q_п.ш - расход воздуха для обособленного проветривания камер, м³/сек

Q_вн.ут - расчетные внутренние утечки воздуха, м³/сек

1,1 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения воздуха.

Расход воздуха для проветривания действующих шахт должен удовлетворять условию:

Q_ш

где:

Кн.ш. - коэффициэнт неравномерности газовыделения в шахте - 1,1;

С - допустимая концентрация газа в исходящей из шахты вент.струе - 0,75%;

Со - концентрация газа в атмосферном воздухе на поверхности шахты - 0%;

J - абсолютное метановыделение в исходящих из шахты вентиляционных струях.

Qш м3/сек.

107,2 м3/сек 18,0 м3/сек

Подача вентилятора главного проветривания НШ-3

Q_в.у.= Q_ш + Q_ут.вн. = 107,2+ 11,4 = 118,6 м³/сек.

где:

Q_ш - расход воздуха для проветривания шахты в целом, м³/сек.

Q_ут.вн. - внешние утечки воздуха, м³/сек.

3.9 Техника безопасности при выполнении ремонтных работ на вентиляторной установки

При проведении работ по техническому обслуживанию и ремонту вентиляторной установки обязательными для исполнения являются Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт, Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей и инструкцией заводов изготовителей.

1.Меры безопасности при техническом обслуживании и ремонте механического оборудования вентиляторных установок.

Работы по техническому обслуживанию и ремонту оборудования вентиляторной установки необходимо производить при снятом напряжении и на пульте управления вывесить плакат «Не включать -работают люди!»

Работы по техническому обслуживанию и ремонту на узлах к деталях проточной части, осуществляемые с вентиляционного канала, должны выполняться при застопоренном роторе к звеном, состоящим не менее чем из двух рабочих.

Рабочее место должно быть освещено светильниками с напряжением не более 12 В.

Работы в проточной части вентиляторов следует осуществлять с монтажными поясами с надежно сооруженных и закрепленных помостов, лестниц и настилов.

Грузоподъемные устройства, грузозахватные приспособления и стропы применяемые при, монтаже и демонтаже деталей и узлов вентилятора, должны пройти техническое освидетельствование, установленное Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов.

Стропальные работы при монтаже и демонтаже деталей и узлов вентиляторов должны производиться в соответствии с Инструкцией по безопасному ведению работ для стропальщиков (зацепщиков), обслуживающих грузоподъемные краны.

Перед подъемом груза необходимо убедиться в том, что груз надежно закреплен и ничем не удерживается.

При подъеме и перемещении груза запрещается находиться на грузе, под ним или оттягивать его.

Для предотвращения самопроизвольного разворота громоздких грузов во время их подъема или перемещения необходимо применять специальные оттяжки.

Груз при опускании необходимо устанавливать на прочные прокладки.

При извлечении лопатки рабочего колеса осевого вентилятора следует соблюдать осторожность, т.к. лопатка при возможном заедании может выскочить из посадочного места в радикальном направлении. На рабочих местах необходимо иметь верстаки и стеллажи для деталей, при разработке крупных узлов использовать специальные столики и грузоподъемные устройства.

Пневматический инструмент следует присоединять и отсоединить после отключения его от сети сжатого воздуха.

Запрещается во время работы установки открывать люки вентилятора и канатов и входить в каналы.

Запрещается производить ремонт вращающихся частей работающей установки.

Запрещается пуск вентиляторной установки без ограждения движущихся частей и открытых трубопроводов.

Запрещается курение в здании вентиляторной установки

Запрещается курение при работе с легко воспламеняющимися жидкостями

Запрещается пользоваться промывочными жидкостями или производить травление без резиновых перчаток.

При проведении работ по Т.О. к ремонту необходимо проверить заземление вентиляторных установок и электрооборудования.

При использовании домкратов необходимо проверить их исправность, состояние поверхности головок и ленточной резьбы. Проверка действия реверсивных и герметизирующих устройств должна производится при остановленных вентиляторах без пуска их на реверсивный режим. При этом до остановки вентилятора необходимо вывести рабочих из очистных и тупиковых подготовительных выработок на свежую струю и отключить электроэнергию на участках. Возобновление работ после каждой проверки разрешается не менее чем через 15 мин после восстановления нормальной вентиляции и осмотра выработок надзором участка ВТБ.

Работа по техническому обслуживанию и ремонту считаются незаконченными, если оборудование и вся зона рабочего места не приведены в порядок, а защитные устройства не поставлены на свои места.

По окончании рабочего дня ремонтная бригада обязана оставить вентиляторную установку в работоспособном состоянии.

В случае выхода резервного вентилятора из работоспособного состояния для проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту более чем на сутки необходимо поставить об этом в известность диспетчера и главного инженера шахты.

2.Меры безопасности при техническом обслуживании и ремонте электрооборудования вентиляторных установок.

К обслуживанию и ремонту электрооборудования допускаются лица, имеющие удостоверение на право производства работ на установках напряжением до и свыше 1000в. Удостоверение на право производства работ выдаются продлеваются электротехническому персоналу после периодической проверки знаний в объеме, предусмотренном Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей, Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Работы на электроустановках должны производиться по посменному наряду или устному распоряжению. Перечень работ, выполняемых по письменному наряду или устному распоряжению, устанавливается главным энергетиком шахты с учетом конкретных условий и требований Правил технической эксплуатации электроустановок и Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Для обслуживания электрооборудования на вентиляторных установках должны быть следующие защитные устройства: диэлектрические перчатки резиновые коврики или изолирующие подставки, набор предупредительных плакатов по технике безопасности, указатели напряжения.

Около высоковольтного оборудования должны быть коврики-дорожки шириной не менее 750 мм. Включение и выключение высоковольтного pacпределительного устройства необходимо производить в диэлектрических ботах и перчатках.

Все токоведущие части электродвигателей должны быть защищены от случайного прикосновения. Никаких работ в электрически цепях и аппаратуре, находящихся под напряжением, производить на разрешается. Вращающиеся части электродвигателя должны быть ограждены.

Запрещается работа вентиляторного устройства в автоматическом режиме при неисправном механическом оборудовании и при нарушении схемы управления, блокировок, контроля и защиты.

Подсоединение, регулировку и работы по техническому обслуживанию к ремонту электрооборудования следует производить при снятом напряжении.

3.Противопожарные мероприятия.

В здании вентиляторных установок должен находиться комплект противопожарного инвентаря: сухие огнетушители, ящик с песком или инертной пылью, лопаты, ведра, крюки.

При ведении огневых работ в здании вентиляторных установок необходимо принять меры, предотвращающие попадание искр на электрооборудование, узлы вентилятора и фундамент, на которых имеются следы горюче смазочных материалов.

Использованный обтирочный материал должен храниться в специальных металлических ящиках с крышками, смазочный материал - в железных баках и бочках. Горючие материалы к жидкости не следует размешивать вблизи электрооборудования.

В случае возникновения пожара в здании вентиляторных установок необходимо немедленно отключить электроэнергии, сообщить о случившемся диспетчеру и преступить к тушению пожара.

В течении периода работы вентиляторной установки в режиме реверсирования содержание метана в местах возможного возникновения пожара не должно превышать 2%.

4. Безопасность жизнедеятельности

Эксплуатацию и обслуживание вентиляторных установок производит Подземный электромеханический участок. По правилам безопасности вентиляторные установки должны работать непрерывно, допускаются лишь кратковременные остановки при периодической замене оборудования, при аварийном выходе из строя работающего вентилятора или при необходимости реверсирования вентиляционной струи, которая должна быть произведена не более чем за десять минут.

Управление оборудованием вентиляторной установки и контроль за его работой производится из диспетчерской шахты

Осмотры вентиляторной установки производят:

ежесменно- ежурный электрослесарь 4 разряда;

ежесуточно-мастер или механик участка;

еженедельно начальник участка.

Текущие ремонты (не реже одного раза в месяц) производит бригада

оперативно- ремонтного персонала в количестве четырех человек.

4.1 Анализ потенциальных опасностей

а) При работе осевых вентиляторов создается сильный шум, уровень интенсивности которого превышает допустимые (нормы) уровни. Согласно ГОСТ12.1.003.83 допустимый уровень шума должен быть не более 85ДБ.

б) Возникновение пожаров при нарушении правил эксплуатации электромеханического оборудования и хранения ГСМ.

в) Травматизм, основными причинами которого является:

несоблюдение правил безопасности при работе с электрооборудованием;

низкая квалификация рабочих;

нарушение техники безопасности;

производственный шум;

недостаточная освещенность;

работа с грузоподъемными механизмами;

использование неисправного оборудования и инструмента.

Следует иметь в виду возможность потерь рабочего времени, связанных простудными заболеваниями, которые являются следствием суровых климатических условий.

4.1.1 Правила техники безопасности при обслуживании, ремонтах и осмотрах механического и электрического оборудования

Работа с электрооборудованием.

Для защиты персонала от поражения электрическим током предусмотрено обязательное устройство заземления электрооборудования вентиляторной установки. Оно подключается к общерудничному заземлению сопротивлением 2.0 Ом. Главный заземлитесь, согласно ЕПБ, должен иметь площадь сечения не менее 0.75м², толщину не менее 5мм., длину не менее 2.5м. В качестве главных заземлителей используются стальные листы.

Заземляющий контур на вентиляторной установке выполняется из стальной полосы сечением 40*4 и окрашивается в черный цвет.

Все электромонтажные и электроремонтные работы производятся не менее чем двумя лицами при снятом напряжении. Во время перестановки электродвигателей неподключенные концы кабеля должны быть закорочены и заземлены. . После подключения электродвигателя необходимо проверить фазировку.

При пуске и остановке вентилятора рабочий всегда должен стоять на изолирующей подставке или резиновом коврике, а при работе с аппаратами высокого напряжения обязан пользоваться резиновыми диэлектрическими перчатками согласно «Правил пользования и испытания защитных средств применяемых в электроустройствах».

Для безопасного обслуживания электрооборудования, также необходимо иметь указатели напряжения, переносные защитные заземления, временные переносные ограждения и набор плакатов по технике безопасности.

1.Промышленная санитария

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ.

В настоящее время предельно допустимые нормы звукового давления на рабочих местах и на территории жилой застройке регламентированы.

«Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» ГОСТ12Л.003.83

Таблица 4.1

По формуле,

А₀= ? d₁*S₁,

- рассчитываем звукопоглощающие в вентиляторной (в октавных полосах частот) до и после облицовки. Результаты заносим в таблицу 4.1.

По формуле,

?L=10Ig

определяем снижение шума в октавных полосах.

4.3 Определяем эффективность звукопоглощающих облицовок

Исходные данные:

Вентиляторная установка с вентилятором

Размеры здания: -длина-24м.

-ширина-18м.

-высота-9,3м.

-средний коэффициент интенсивности шума -115ДБ

-коэффициент звукопоглощения поля ?_n =0.01

-коэффициент звукопоглощения стен и потолков ?_n =0,013

(на частоте 125 Гц).

Определим площадь потолка и стены данного здания, то есть S_n и S_c. S_n=24*18==432м²

S_c=(24* 18)+(18,6*42)=121Зм²

С помощью формулы А₀= ? d₁*S₁,определим звукопоглощение облицованного и необлицованного помещений:

А_необл=1213*0,013+432*0,01=20,1м²

А_овл= 1213*0,21+432*0,01 =259м²

250Гц

A_неoбл= 1213*0.015+432*0,01=22.5м²

А_обл =1213*0,4+432*0,01 =489,52м²

500Гц

А_необл=1213*0,019+432*0,01=23,4м²

А_обл =1213*0,72+432*0,01 =877,68м²

1000Гц

A_неoбл= 1213*0.025+432*0,01=38,97м²

А_обл =1213*0,98+432*0,02 =1197,38м²

2000Гц

A_неoбл= 1213*0.038+432*0,02=54,734м²

А_обл =1213*0,97+432*0,02 =1185,25м²

4000Гц

A_неoбл= 1213*0.048+432*0,02=66,86м²

А_обл =1213*0,79+432*0,02 =966,91м²

8000Гц

A_неoбл= 1213*0.05+432*0,02=69,29м²

А_обл =1213*0,75+432*0,02 =918,39м²

125Гц:

?L=10Ig=10Ig

250Гц:

?L=10Ig

500Гц:

?L=10Ig

1000Гц:

?L=10Ig

2000Гц:

?L=10Ig

4000Гц:

?L=10Ig

8000Гц:

?L=10Ig

Таблица 4.2

Помимо этого, для снижения уровня- шума до допустимых пределов на выходе из диффузора вентилятора располагают глушитель шума. представляющий собой бетонное сооружение, стенки которого являются продолжением стенок диффузора. По направлению струи в коробке глушителя устанавливается пластины перемычки, рассекающие поток на ряд воздушных струй. Пластины сооружаются из звукопоглощающих блоков, изготавливаемых из термозита в смеси с цементом в соотношении 1:4. Сооружение глушителя шума обеспечивает снижения уровня интенсивности его на 15-20 Дб.

2.Освещение.

Для освещения применяются стандартные и переносные светильники с газоразрядными лампами.

Устройство осветительных установок выполняется в соответствии с требованиями ПУЭ. Рабочие места должны быть освещены хорошо, при напряжении осветителей не выше 12 В. Освещение в околоствольном дворе, в местах управления механизмами должно быть не менее -55 лк.

3.Грузоподъемные механизмы

Грузоподъемные механизмы испытываются не реже одного раза в год. Управление грузоподъемным средством может осуществлять лишь лицо

имеющее на это право, то есть прошедшее курсы по установленной программе, и сдавшее экзамен комиссии с представителями Госготехнадзора.

Использование неисправного оборудования и инструмента как правило приводит к травматизму. Применение неисправного оборудования и инструмента запрещено инструкцией по Т.Б. для всех рабочих и ИТР

4.4 Причины возникновения пожаров и противопожарные мероприятия

Пожар на вентиляторной установке возникнуть по разным причинам. основные из которых: воспламенение кабелей и электрооборудования:

попадание искр на замасленный обтирочный материал; разогрев подшипника при его проворачивание на валу в том случае, если контроль температуры нагрева подшипника почему- либо не сработал. Причиной пожара могут быть также сварочные и газопламенные работы, неправильно подключенные нагревательные приборы, курение на вентиляторной установке и другие.

Дежурный электрослесарь каждую смену обязан проверить наличие противопожарного инвентаря и материалов для тушения пожаров (несгораемый ящик с песком емкостью не менее 0.2м³. два огнетушителя ОУ-8, противопожарный щит с киркой, лопатой, ломом, топором и ведром для воды).

Использованный обтирочный материал должен храниться в специальных бочках и баках. При этом все горючие жидкости, предметы и материалы как можно подальше от электрооборудования.

Сварочные и газопламенные работы должны производиться в строгом соответствии с «Инструкцией по ведению огневых работ в подземных выработках и надшахтных зданиях», которая является приложением к параграфу 497 «Правил безопасности в угольных и сланцевых шахтах».

При воспламенении электрооборудования огонь ни в коем случаи нельзя тушить водой или пенными огнетушителями.

Обо всех случаях возгорании, независимо от того ликвидирован ли пожар, необходимо сообщить о случившемся диспетчеру и начальнику Подземного электромеханического участка. При пожаре оперативно-ремонтный персонал действует согласно плана ликвидации аварий.

Здания вентиляторной установки сооружается из огнеопасных материалов: колонны сборные железобетонные, из бетона марки 200, стены из навесных стенных панелей марки ПСП. Фундаменты под вентилятором и электродвигателем монолитные железобетонные из бетона марки 200.

Здания вентиляторных установок . относится к категории Г (не пожароопасные). Степень огнеопасности I- не сгораемые -2,5 СНиП, П-М.2-72.

Склад противопожарных материалов должен находиться не более, чем в 100м от здания.

Нормы метеопараметров в помещении в.у.: температура t° может быть от 1°С до 40°С, влажность воздуха не более, чем 75% при температуре от 13°С до 19°С.

5. Специальная часть. Проектирование и выбор вентиляторной установки главного проветривания

В настоящее время на нефтешахте №3 ЗАО «БИТРАН» в эксплуатации находится вентиляторная установка В-УПД-2,4,которая не имеет резерва по производительности и не может обеспечить расширения производительных площадей для увеличения среднегодовой производительности шахты.

В данный проекте рассматривается вариант замены этой установки на более мощную в связи с увеличением количества воздуха подаваемого в шахту. Данная вентиляторная установка не соответствует современным требованиям предъявляемым к установкам такого типа. В настоящее время она полностью снята с производства отечественной промышленностью (с 1972 года) и в связи с предстоящим увеличением производственных площадей возникает необходимость ввода в эксплуатацию новой вентиляторной установки главного проветривания шахты.

Из характеристики вентиляторной сети следует, что для нормального проветривания шахты на ближайшее время подходят два вентилятора: ВЦД - 31,5 и ВОД - 40.

Исходными данными для проектирования вентиляторной установки главного проветривания являются:

количество воздуха подаваемое в шахту Q_Ш =190 м³/с.

минимальная депрессия шахты h_ш.min =2700 Н/м²

максимальная депрессия шахты h_ш.mах =3700 Н/м²

срок службы вентилятора Т=20лет

Подача вентилятора с учетом протечек воздуха равна

Q=K*Q_Ш

где Q_Ш =190 м³/с.

к =1,1 - коэф. протечек воздуха

Q=1.1*190=210, м³/с

Депрессию вентиляторного канала принимают (0,15 - 0,2) депрессия шахты:

h_k=(0.15-0.2)h_ш,

где h_ш.min =2700 Н/м²

h_ш.mах =3700 Н/м²

h_к.mах =740 Н/м²

h_к.min =540 Н/м²

Статическое давление вентиляторной установки:

h_с.т.= h_ш+ h_к

где h_ш.min =2700 Н/м²

h_ш.mах =3700 Н/м²

h_к.mах =740 Н/м²

h_к.min =540 Н/м²

h_с.т.min.=3240 Н/м²

h_с.т.max=4440 Н/м²

Пользуясь графиком рабочих зон рудничных вентиляторов главного проветривания (см.[литература]), устанавливаем, что для заданных условий могут быть приняты 2 типоразмера вентиляторов ВОД-40 и ВЦД-31,5 , со скоростью вращения 375 об/мин и 600 об/мин, соответственно.

При дальнейшем рассмотрении рабочих зон данных вентиляторов выясняем, что вентилятор ВОД-40 или ВОД-50 не смогут удовлетворять по условию депрессии шахты при дальнейшем ее развитии. Это возможно только при последовательном соединение таких осевых вентиляторов для увеличения суммарного напора (депрессии), что безусловно усложняет и удорожает их эксплуатацию. (см.рис.5.1.)

Поэтому дальнейший расчет вентилятора главного проветривания будем производить только для ВЦД - 31,5 , который обладает достаточным резервом как по напору, так и по подаче на ближайшие годы развития шахты

.

Рис.5.1. График аэродинамических характеристик

2. На индивидуальную характеристику вентилятора ВЦД - 31,5 наносим точки К и М с координатами Q = 210 м³/с, h_ст.max = 4440 Н/м² , h_ст.min = 3240 Н/м² и через них характеристики вентиляторной сети для начала и конца эксплуатации вентилятора, т.е. при эквивалентных отверстиях сети:

A_min = 1.19

A_max = 1.19

где Q = 210 м³/сек

hст.min = 3240 H/м²

hст.max = 4440 H/м²

A_min = 1.19м²

A_max = 1.19м²

Характеристики вентиляторной установки строим по уравнениям:

h¹ = 1.41

h² = 1.41

где Q = 210 м³/сек. ( см. табл.)

Расчет характеристик сети.

Таблица 5.1.

3. Регулирование рабочего режима вентиляторной установки производим изменение угла установки лопаток направляющего аппарата.

Через точки Б,В и Г пересечения линии МК необходимых вентиляторных режимов и соответствующих характеристик давления проводим характеристики вентиляторной сети при эквивалентных отверстиях А₁, А₂ и А₃.

Величину эквивалентных отверстий А₁, А₂ и А₃ определяем по координатам точек Б,В и Г соответствующих режимов работы вентилятора в момент изменения угла установки лопаток направляющего аппарата:

А₁ = 1,19

А₂ = 1,19

А₃ = 1,19

где

Q = 210 м³/сек

h= 4151 Н/м²

h= 3849 Н/м²

hг= 3507 Н/м²

А₁ = 1,19м²

А₂ = 1,19 м²

А₃ = 1,19 м²

Характеристики вентиляционной сети при А₁, А₂, и А₃ строим по уравнениям:

h_Б = 1,41Q²/А₁² = 1,41*Q²/3.88² = 0.094 Q²;

h_в = 1,41Q²/А₂² = 1,41*Q²/4.03² = 0.087 Q²;

h_Г = 1,41Q²/А₃² = 1,41*Q²/4.22² = 0.079 Q²;

Таблица №5.2.

Построение характеристики сети при А₁, А₂, и А₃ позволяют установить число ступеней регулирования и углы установки лопаток направляющего аппарата.

Вентилятор будет работать со следующими углами на каждой ступени регулирования при изменении эквивалентного отверстия сети в пределах:

от A_max до A₁ ? = 40°

от A₁ до A₂ ? = 30°

от A₂ до A₃ ? = 20°

от A₃ до A_min ? = 10°

Продолжительность работы вентилятора на каждой ступени регулирования будет равна:

на первой ступени

t₁ = T;

где Т = 20 лет.

h_Г = 3483,9 н/м²

h_К = 4423,23

h_М = 3219,3

t = 20*;

на второй ступени

t₂ = T*;

где h_В = 3836,7 н/м²

t₂ = 20*;

на третьей ступени

t₃ = T*;

где h_Б = 4145,4 н/м²

t₃ = 20*;

на четвертой ступени

t₄ = T*;

где h_к = 4423,23;

t₄ = 20*;

4.Максимальная мощность на валу вентилятора, определяемая по режиму «К» (при регулировании направляющим аппаратом)

Nmax = ;

где

= 4423 Н/м²

Q = 210 м³/сек.

= 0,827

Nmax = (кВт);

Минимальная мощность на валу вентилятора, определяемая по режиму точки “М”

Nmin = ;

= 3219,3 Н/м²

Q = 210 м³/сек.

= 0,77

Nmin = = 878 (кВт) ;

Необходимая мощность двигателя с учетом резерва

N_д = 1,1 N_max = 1.1 * 1123.1= 1235 (кВт)

Принятый вентилятор поставляется заводом в комплекте с синхронным двигателем типа СДВ - 15 - 64 - 10 мощностью 1250 кВт и скоростью вращения 600 об/мин.

5. Абсциссы точек пересечения К¹ и М¹ характеристик вентиляционной сети с характеристикой давления вентилятора при ? = 30° определяют возможные производительности вентилятора. При А_min Q_max = 216 м³/сек, при А_max Q_max = 242 м³/сек.

Резерв производительности вентилятора при установленном двигателе и с учетом возможности регулирования вверх спрямляющим аппаратом будет равен:

Q % = ;

где

Q_max = 216 м³/сек

Q = 210 м³/сек

Q % = ;

6. Среднегодовой расход электроэнергии на вентиляцию шахты

Е = * 24*365;

где

N_min = 878 кВт

N_max = 1123 кВт

?_д = К.П.Д двигателя = 0,96

?_с = К.П.Д. электрической сети = 0,96

Е = кВт*час;

6. Электропривод вентиляторной установки типа ВЦД-31,5

Описание вентиляторной установки

Вентиляторные установки, оснащенные синхронными электродвигателями с нерегулируемым электроприводом переменного тока объединены в единую вентиляционную систему. Поэтому регулирование подачи осуществляются путем изменения угла поворота лопастей вентилятора на стороне нагнетателя. Поскольку вентилятор работает при неизменной частоте вращения, то автоматизация изменением угла поворота лопастей вентилятора на напорном воздуховоде является единственным способом регулирования его подачи.

Если лопатки повернуты с оптимальным углом атаки, то рабочей точкой является точка, которой соответствует максимальная подача Q₁ и максимальный напор H₁. Изменяя угол поворота лопастей, то есть, вводя дросселирование, вызывающее потерю напора Н_З, можно снизить подачу и перейти к работе в новой точке с параметрами Q₂ и Hi.

Автоматизация регулирования подачи изменением угла поворота лопастей вентилятора наиболее простой способ управления вентиляторной установки, содержащей несколько вентиляторов, работающих на общую сеть.

На рис. приведена принципиальная схема электропривода одного вентилятора.

Схема содержит синхронный электродвигатель М, схему пуска и возбуждения. Запуск электропривода осуществляется в три этапа:

- асинхронный пуск и разбег двигателя до подсинхронной скорости;

- подача возбуждения в обмотку ротора;

- синхронизация работы синхронного двигателя с сетью (втягивание в синхронизм).

Разбег двигателя до подсинхронной скорости осуществляется с помощью короткозамкнутой пусковой обмотки, заложенной в ротор. Пуск осуществляется от полного напряжения сети. Поскольку в вентиляторах используются синхронные двигатели высокого напряжения коммутационные операции при пуске выполняются с помощью масляного выключателя Q₁. Масляный выключатель включается электромагнитами YAI и УАЗ, а отключается электромагнитами YA2 и YA4. Команды на включение и отключение масляного выключателя подаются ключом управления SM и кнопкой SB.

В качестве возбудителя синхронного двигателя в схеме применен комплектный тиристорный возбудитель с автоматическим регулятором возбуждения (на схеме не показан) типа ТЕ8-320/75 Т-5УЗ. Этот возбудитель обеспечивает следующие функции:

- пуск синхронного двигателя с автоматической подачей напряжения возбуждения с контролем тока статора;

- ограничение напряжения возбуждения по минимальному значению;

- ограничение тока возбуждения по максимальному значению,

- защиту обмотки ротора двигателя от длительной перегрузке по току;

- форсировку гашения поля ротора при отключении двигателя. Тиристорный возбудитель имеет встроенные защиты от внутренних и внешних коротких замыканий и от длительного асинхронного хода синхронного двигателя. Защита от токов короткого замыкания осуществляется с помощью автоматического выключателя QFI. Защита от перегрузки по току выполнена посредством двух токовых реле КА2 и КАЗ.

Конструктивно пусковое устройство содержит шкаф управления типа ШГС 5902-43 Н2УЗ, пульт управления типа ШГС 9508-00 Н2УЗ и тиристорный возбудитель. Тиристорный возбудитель выполнен в виде металлического шкафа двустороннего обслуживания и отдельно устанавливаемого силового трансформатора Т типа ТСЗВ. В шкафу возбудителя установлены следующие элементы:

- нереверсивный тиристорный выпрямитель на основе силовых тиристоров VI...V6;

- пусковое сопротивление R с тиристорным ключом QVI и QV2;

- релейная панель управления;

- электронная система управления с автоматическим регулятором возбуждения синхронного двигателя

Рис 6.1.

В вентиляторе использован синхронный двигатель типа СДВ-15-64 -10с номинальной мощностью 1250 квт, с номинальным напряжением 6 кВ и с синхронной скоростью вращения 600 об/мин, кратность критического момента приасинхронном пуске двигателя т_К= 2,1,0 критическое скольжение Sк= 0,18.

Поскольку торможение электропривода вентилятора осуществляется на выбеге с наложением механических тормозов в конце процесса, интерес представляет расчет процесса запуска синхронного электропривода. При этом пуск двигателя может быть легким (при нулевом угле атаки лопастей вентилятора на стороне нагнетателя) или тяжелым - при номинальном угле атаки лопастей вентилятора на стороне нагнетателя. Ниже рассчитаны процессы при тяжелом пуске, так как если тяжелый пуск электропривода обеспечивается, то легкий пуск будет обязательно успешным.

Расчет пусковых процессов в электроприводе вентилятора

Математическое описание электропривода вентилятора в режиме асинхронного пуска и разбега до подсинхронной скорости выполнено без учета электромагнитных переходных процессов в системе. Система уравнений для расчета пусковой механической характеристики синхронного электродвигателя вентилятора при сделанных допущениях имеет вид:

М_э =

где Мэ - электромагнитный момент синхронного двигателя,

Мк - критический момент при асинхронном пуске синхронного двигателя,

s_k - критическое скольжение синхронного двигателя при асинхронном пуске,

S - текущее значение скольжения двигателя при пуске,

рад/с- синхронная частота вращения двигателя,

- текущее значение частоты вращения при пуске,

J: - суммарный момент инерции ротора двигателя и вращающейся части механизма (крыльчатки вентилятора),

Мс - момент сопротивления механизма, который для вентиляторов, как известно, является квадратичной функцией частоты вращения,

С - коэффициент связи, определяемый номинальными данными синхронного двигателя,

Мэн = 20 КНм - номинальный электромагнитный момент синхронного электродвигателя,

= 62,8 рад/с - номинальная (синхронная) частота вращения двигателя.

На рис. Приведена структурная схема электропривода в режиме асинхронного пуска.

Рис.6.2.

Математическое описание электропривода вентилятора в режиме подача возбуждения в обмотку ротора и синхронизации работы синхронного двигателя с сетью (втягивания двигателя в синхронизм) после завершения асинхронного пуска и разбега до подсинхронной скорости выполнено с учетом электромагнитных переходных процессов в роторной цепи двигателя. Система уравнений для расчета пусковой механической характеристики синхронного электродвигателя вентилятора на этом этапе пуска имеет вид:

М_Э =М_М sin ,

=

где М_м - максимальное значение момента синхронного двигателя,

- внутренний угол сдвига между э.д.с. статора и напряжением сети,

Uc - напряжение сети,

Е-э.д.с. статора синхронного двигателя,

Хс - индуктивное сопротивление фазы статора.

На рис. приведена структурная схема электропривода в режиме подачи возбуждения в обмотку ротора и синхронизации работы синхронного двигателя.

Рис.6.3.

До достижения подсинхронной скорости расчеты ведутся по первой структурной схеме. Через промежуток времени t = 6,25 с, что соответствует значению уставки реле времени КТ на принципиальной схеме, дальнейший расчет продолжается по второй структурной схеме. Результаты расчета приведены на рис.6.4.