Разработка реверсивных осевых вентиляторов главного проветривания шахт

• Автор: Попов, Николай Андреевич
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 278 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Основные условные обозначения

1. Состояние проблемы и задачи исследования шахтных

вентиляторных установок с осевыми вентиляторами . . ?

1.1. Формулировка проблемы и задачи исследований

1.2. Поле требуемых вентиляционных режимов и необходимость создания реверсивных и регулируемых на ходу осевых вентиляторов

1.3. Способы регулирования производительности и реверсирования осевых вентиляторов

1.4. Состояние работ в области создания шахтных осевых вентиляторов главного проветривания
1.5 . Выводы по разделу
2. Разработка новых аэродинамических схем реверсивных
и регулируемых осевых вентиляторов с поворотными
на ходу лопатками рабочего колеса
2.1. Особенности выбора аэродинамической схемы и ее основных параметров
2.2. Выбор конструктивных форм и расчетных параметров входных и выходных элементов вентилятора
2.3. Обоснование требуемых оптимальных расчетных пара-
метров
2.4. Пути снижения уровня шума на этапе проектирования вентилятора
2.5. Выводы по разделу

3. Аэродинамический расчет геометрии лопаток осевых вентиляторов и построение покрытия ноля требуемых вентиляционных режимов
3.1. Метод и результаты расчета геометрии лопаток вентилятора
3.1.1.Сдвоенные листовые лопатки рабочего колеса
3.1.2. Листовые лопатки спрямляющего аппарата
3.2. Расчет аэродинамических характеристик и построение покрытия поля требуемых вентиляционных режимов
рядом новых вентиляторов
3.3. Особенности регулирования производительности поворотом лопаток рабочего колеса
3.4. Аэродинамическое реверсирование потока поворотом
лопаток рабочего колеса
3.5. Выводы по разделу
4. Исследование нагрузок, действующих на лопатки рабочего
колеса вентилятора
4.1. Силы и моменты, действующие на лопатку
4.2. Методы расчета сил и моментов профильных лопаток
4.2.1. Аэродинамические перерезывающие силы и изгибающие моменты
4.2.2. Крутящий момент лопатки от действия аэродинамичес
ких сил
4.2.3. Крутящий момент лопатки от действия центробежных сил М
4.2.4. Центробежная сила пера лопатки
4.3. Методы расчета сил и моментов сдвоенных листовых лопаток
4.3.1. Общие замечания

4.3.2. Аэродинамические перерезывающие силы и изгибающие моменты
4.3.3. Центробежная сила сдвоенной листовой лопатки
4.3 4. Крутящий момент сдвоенной листовой лопатки от
действия аэродинамических сил
4.4. Выводы по разделу
5. Исследование закономерностей формирования нагрузок в основных узлах вертикального осевого вентилятора и разработка методов расчета его элементов
5.1. Разработка основных узлов и компоновочных схем вентиляторных агрегатов с вертикальными осевыми вентиляторами .
5.2. Анализ компоновочных схем узлов крепления лопатки
рабочего колеса и равновесие действующих на лопатку сил .
5.3. Исследование частот и форм колебаний сдвоенных листовых лопаток рабочего колеса . .
5.4. Исследования напряженно-деформированного состояния корпуса рабочего колеса
5.5. Исследование динамической устойчивости трансмиссионных валов
5.6. Выводы по разделу
6. Исследование и разработка исполнительных механизмов поворота лопаток рабочего колеса на ходу осевых вентиляторов
6.1. Разработка требований к исполнительному механизму поворота лопаток шахтного осевого вентилятора как звену системы регулирования
6.2. Классификация исполнительных механизмов поворота лопа-

Однако в шахту может подаваться воздуха меньше из-за значительных утечек в лядах и большого сопротивления обводных каналов.
Достоинством осевых вентиляторов является возможность изменения направления потока с прямого на обратный в самом вентиляторе. Однако применяемый в настоящее время способ реверсирования изменением направления вращения рабочих колес не позволяет достаточно эффективно реализовать это качество осевых вентиляторов, поэтому их производительность при реверсировании во многих случаях оказывается недостаточной. За счет специальных мероприятий в ГВУ с осевыми вентиляторами ВОД21,ВОДЗО, ВОД40 и ВОД50 удалось достигнуть производительности при реверсировании вентиляционной струи не менее 60% от нормальной подачи, а давления примерно 1/3 от давления при нормальной работе, что не всегда является достаточным в аварийных ситуациях [12]. Следует заметить, что оба упомянутых выше способа реверсирования вентиляционной струи не надежны, так как элементы переключения каналов и реверсирования электропривода вентилятора имеют низкую эксплуатационную надежность [16].
Наиболее эффективным способом реверсирования вентиляционной струи является автоматический поворот лопаток РК па ходу вентилятора без изменения направления вращения рабочих колес. Экспериментальные исследования режима реверсирования на ходу вентиляторов диаметром 2100 мм [48] показали, что время реверсирования вентиляционной струи составило 40 с. Время реверса вентиляционного потока для длинных вентиляционных сетей из-за их инерционности может увеличиться до 70-120 с. В режиме реверса производительность вентилятора может достигать 94% от производительности в нормальном режиме.
Обобщая изложенное выше можно сделать вывод, что наиболее эффективным способом регулирования производительности является аэродинамический способ путем изменения угла установки лопаток РК от 9 = 15° до 9 = 45-50° на ходу при помощи специального механизма поворота лопаток. Та-