автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка и исследование компоновочных схем поверхностных комплексов шахтных установок главного проветривания с реверсивными центробежными вентиляторами

На правах рукописи

КОПАЧЕВ Валерий Феликсович; 5 О Л

: -

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ШАХТНЫХ УСТАНОВОК ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ С РЕВЕРСИВНЫМИ ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ

Специальность 05.05.06 - «Горные машины»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2000

Работа выполнена в Уральской государственной горно-геологической академии.

Научные руководители: докг. техн. наук, проф. (Носырев Б.А.

докг. техн. наук, доц. Тимухин С.А. Официальные оппоненты: докг. техн. наук, проф. Петров H.H. канд. техн. наук, с.н.с. Бухмастов A.B.

Ведущая организация - ОАО «Научно-исследовательское, испытательное, проектное предприятие вентиляторостроения» (НИИ] III) «Турмаш» г. Артемовский Свердловской обл.

Защита ^состоится «'О » ¿сЫ-.>7 2000 г. в /Л.00 часов, на заседании диссертационного совета Д063.03.01 в Уральской государственной горно-геологической академии (620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат разослан «-.У» мия 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Прокофьев Е.В.

И181-52,0

Актуальность работы. Успехи в народном хозяйстве во многом зависят от повышения эффективности добывающей промышленности, в связи с чем развитие горно-шахтного машиностроения в настоящее время направлено по пути ускоренного создания и выпуска более производительных машин, позволяющих обеспечить максимальное сбережение энергетических ресурсов, в том числе для энергоемких вспомогательных технологических процессов, включая и вентиляцию, как основной элемент обеспечения безопасных санитарно-гигиенических условий труда в шахтах.

В настоящее время только по рудникам цветной металлургии России суммарная энергоемкость главных вентиляторных установок (ГВУ) составляет порядка 110340 тыс. кВт при единичной мощности отдельных агрегатов до 3,0-3,5 тыс. кВт.

Выпускаемые отечественной промышленностью шахтные вентиляторы главного проветривания имеют достаточно высокие технико-экономические характеристики. Совершенствование аэродинамических и эксплуатационных показателей отечественных вентиляторов стало возможным благодаря работам ряда научно-исследовательских и проектных институтов. Значительный вклад в эту работу внесли Г.А.Бабак, И.В.Брусиловский, Г.М.Водяник, А.А.Дзидзигури, В.И.Ковалевская, Н.П.Косарев, Е.М.Левин, Б.А.Носырев, В.В.Пак, В.С.Пак, Н.Н.Петров, И.А.Раскин, К.А.Ушаков и другие. На протяжении многих лет совершенствовались сами вентиляторы: увеличивалась их производительность, росло давление, повышался коэффициент полезного действия (КПД), однако многие создаваемые на их основе ГВУ обладают низкой экономичностью в условиях эксплуатации. Одной из причин этого является несовершенство компоновочных схем поверхностных комплексов вентиляторных установок, вызывающее в них сверхнормативные потери давления и воздуха.

По данным Г.А.Бабака, только из-за поверхностных потерь воздуха на ГВУ угольных шахт СНГ годовые энергопотери составляют около 700,0 млн кВт-ч. По рудникам цветной металлургии Урала 46 % подаваемого в шахты воздуха используется непроизводительно, из-за чего затраты на перерасход электроэнергии составляют примерно половину

стоимости проветривания рудников по статье «Энергозатраты». Около половины этих потерь воздуха приходится на поверхностный комплекс ГВУ, что обусловлено главным образом несовершенством его компоновочных схем, значительной длиной вентиляционных каналов, наличием в схемах реверсивного канала и большого числа ляд, надканального участка вентиляционного ствола и др.

Роль поверхностных комплексов ГВУ в обеспечении безопасности ведения подземных горных работ является ключевой, так как согласно планам ликвидации аварий предупреждение и ликвидация аварийных ситуаций непосредственно связаны с их использованием (при загораниях практически в 100 % случаях). По данным Гимельшейна Л.Я. и Фрейдлиха И.С., коэффициент готовности реверсивных устройств составил всего 0.858, а вероятность отсутствия отказа равна 0.717, что не соответствует требованиям правил безопасности. В условиях рыночны> отношений фактор безопасности все в большей степени становится также экономическим, так как материальные затраты, связанные с ликвидацией аварий, все ощутимее сказываются на экономическом состояние предприятий.

Все эти негативные факторы приводят не только к снижении экономичности проветривания, но и к ухудшению санитарно гигиенических условий труда и усложнению управления вентиляцией особенно в аварийных ситуациях, т.е. к снижению уровня надежности I безопасности ведения горных работ.

Целью работы является создание и исследование новых боле' эффективных компоновочных схем поверхностных комплексо: центробежных главных вентиляторных установок.

Идея работы заключается в снижении потерь воздуха и давления поверхностном комплексе центробежных ГВУ, а также стоимости ег сооружения посредством преобразования аэродинамических схе! центробежных вентиляторов в диаметральные в реверсивном режиме и работы.

Методы исследования. Изучение эффегсгивности эксплуатаци действующих поверхностных комплексов ГВУ выполнено на основ анализа технико-экономических показателей вентиляторных установок п

литературным источникам, данных лаборатории депрессионных съемок военизированных горно-спасательных частей Урала и личных исследований автора с применением методов математической статистики.

Расчет оптимальных параметров основных элементов поверхностного комплекса реверсивной центробежной ГВУ проведен с применением теории аэродинамики местных сопротивлений, экспериментальных и статистических данных.

Исследование реверсивных центробежных вентиляторов выполнено на основе аналитических методов с использованием теории рудничных турбомашин, основных положений аэродинамики, физического моделирования и экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту:

— методика оценки технико-экономического совершенства поверхностных комплексов ГВУ;

— метод определения действительных аэродинамических характеристик реверсивного режима центробежно-диаметральных ГВУ;

— методика инженерного расчета оптимальных параметров основных элементов реверсивных центробежных ГВУ;

— компоновочные схемы поверхностных комплексов ГВУ с центробежными реверсивными вентиляторами являются наиболее эффективными как с точки зрения экономичности, так и безопасности эксплуатации вентиляторных установок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается представительностью выборки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,85...0,95; сходимостью экспериментальных результатов, полученных на испытательном стенде ОАО НИИПП «Турмаш», и расчетных данных; адекватностью математических моделей и физических явлений, подтвержденной расчетами на ЭВМ и результатами экспериментов на испытательном стенде. Стенд для аэродинамических испытаний выполнен с соблюдением требований ГОСТа на испытания шахтных вентиляторных установок и имеет порог чувствительности, при котором погрешности приращений исследуемых показателей вентилятора с вероятностью 0,95 не превышают 10 %.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней на основе теории взаимодействия вентиляторов главного проветривания и вентиляционной сети выполнен системный анализ потерь энергии в поверхностных комплексах главных вентиляторных установок и показано, что традиционными методами достигнуть существенного снижения энергопотерь в поверхностном комплексе не представляется возможным. В связи с этим предложены новые компоновочные решения на основе применения реверсивных центробежных вентиляторов.

В результате дополнения теории работы реверсивных центробежных вентиляторов установлены зависимости их оптимальных конструктивных и кинематических, а также созданных на их основе схем поверхностных комплексов главных вентиляторных установок.

Разработан теоретический метод определения суммарных потерь давления в проточных частях вентилятора реверсивного режима работы, позволяющий прогнозировать реверсивность установки на стадиях проектирования и эксплуатации.

Предложена, разработана и экспериментально подтверждена принципиально новая аэродинамическая схема центробежно-диаметрального вентилятора.

Разработан метод расчета конструктивных параметров центробежно-диаметральной установки, учитывающий условия работы вентилятора в составе главной вентиляторной установки.

Личный вклад автора заключается в получении зависимостей, положенных в основу методики расчета реверсивной характеристики вентиляторной установки; в обосновании рационального сочетания геометрических и кинематических параметров установки; в разработке экспериментальной модели реверсивной центробежной вентиляторной установки и проведении ее аэродинамических испытаний; в разработке компоновочных схем реверсивных центробежных ГВУ.

Значение работы. На примере шахт и рудников цветной и черной металлургии Урала исследованы причины низкой эксплуатационной эффективности ГВУ. Показано, что существенное повышение технико-экономических показателей центробежных ГВУ возможно на основе создания поверхностных комплексов установок с реверсивными

вентиляторами, обеспечивающими реверсирование вентиляционной струи наиболее простым способом - обратным вращением привода.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили создать методику проектного расчета поверхностного комплекса центробежной реверсивной ГВУ, в которой учтены условия работы вентилятора и предъявляемые к нему требования. По предложенной методике определены наиболее рациональные параметры компоновочных схем реверсивных центробежных ГВУ, получивших условное обозначение ВЦР-15 и ВЦЦР-31,5.

В процессе теоретических исследований создана методика расчета реверсивной характеристики центробежной вентиляторной установки и решена задача оптимизации его конструктивных параметров по обеспечению необходимой производительности в реверсивном режиме при обеспечении максимально возможного КПД в прямом режиме.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты экспериментальных и теоретических исследований автора могут служить практическим руководством для проектных и эксплуатационных предприятий при решении вопросов проектирования компоновочных схем вентиляторных установок. Предложенный метод оценки технико-экономического совершенства ГВУ удобен для установления наиболее рациональных компоновочных схем их поверхностных комплексов на стадии проектирования. Основные результаты работы апробированы на ОАО «Артемовский машиностроительный завод» «Венкон» и приняты для дальнейшего использования при разработке и изготовлении шахтного вентиляционного оборудования.

Апробация работы. Результаты работы, ее основные положения были доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры горной механики УПТА, научно-технических конференциях «Механика в горном производстве» в Екатеринбурге в 1997, 2000 гг., «Неделя горняка» в Москве в 1997 и 1999 гг., на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и перспективы развития горной механики» в Днепропетровске в 1999 г.

Публикации. По диссертационной работе автором опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список использованию источников из 113 наименований и 4 приложения. Объем работы 162 страницы, включая 55 рисунков, 10 таблиц и приложения на 34 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Оценка состояния эффективности установок главного проветривания

На основе анализа динамики изменения эксплуатационные параметров поверхностных комплексов ГВУ шахт и рудников Уральской промышленного района установлено, что условия проветриванш усложняются и затраты электроэнергии на проветривание возрастают Потери воздуха и давления в поверхностном комплексе за веа обследуемый период характеризуются значительной амплитудой изменения показателей, однако они никогда не достигают нормативно« значения и в среднем в 1,6 раза превышают нормативный показатель. Пр1 этом обеспеченность шахт свежим воздухом достигается в основно\ путем увеличения мощности оборудования, а не повышение?, эффективности его использования.

На основании системного критерия эффективности поверхностной комплекса ГВУ как сложной системы предложена методика определена структурных затрат по его элементам. Суммарные непроизводительны! затраты в системе:

С' = 1ТЙГ100%' , 0);

где суммарный КПД системы; - коэффициент капитальны) затрат по системе; к, - коэффициент весомости, учитывающие действительное соотношение капитальных и эксплуатационных затрат.

Для поверхностного комплекса ГВУ справедливо выражение

% = Птс = П Я = ппе Ъ Пк . (2);

где г}э- КПД электрической сети; г\пг - КПД привода; г/в - КЦ1 вентилятора (статический); пк- КПД подводящих каналов.

Относительные затраты в каждом элементе поверхностного комплекса определяются по формуле

1-й

—г-. (3).

По полученным критериям выполнен анализ структуры затрат по элементам поверхностных комплексов ПЗУ и установлено, что наибольшая величина непроизводительных потерь энергии обусловлена наличием повышенных утечек в поверхностном комплексе. Значимым элементом в затратах комплекса являются капитальные затраты. Более 15 % непроизводительных затрат приходится на подводящие каналы, гидравлические потери в которых преобладают над объемными, что свидетельствует о недостаточно высоком качестве проектирования и сооружения каналов из-за принципиальной невозможности создания каналов оптимальной конфигурации и минимального сопротивления. Таким образом, для повышения эффективности поверхностных комплексов ГВУ усилия должны быть направлены на снижение габаритов установки, улучшение аэродинамики подводящих каналов и снижение утечек воздуха в поверхностном комплексе.

В результате анализа большого количества технических решений по повышению эффективности поверхностных комплексов ГВУ с центробежными вентиляторами сделан вывод о том, что общим недостатком всех типовых компоновочных схем является наличие в них реверсивных каналов и системы переключающих ляд. Для таких компоновок характерны повышенные потери воздуха (в среднем в три раза больше, чем у установок без обводного канала), большие габариты и стоимость их строительства, недопустимо низкий уровень надежности реверсирования и связанный с ним уровень безопасности ведения горных работ, особенно в зимнее время ввиду обмерзания и примерзания ляд. Таким образом, реализация реверсивности установок должна достигаться не за счет дополнительных устройств, снижающих экономичность и надежность, а внутренней сущностью самой конструкции. Все это вызывает настоятельную необходимость разработки принципиально новых высокоэффективных конструктивных решений компоновочных схем ГВУ на базе реверсивных центробежных вентиляторов с

исключением многометровых обводных каналов и системы дополнительных переключающих устройств.

На основе вышеизложенного сформулированы основные задачи работы:

1. Исследование аэродинамики радиально-диаметральных вентиляторов с целью учета влияния геометрии проточной части на аэродинамические характеристики и определения оптимальных конструктивных соотношений для обеспечения реверсивности машины наиболее простым способом - обратным вращением ее ротора.

2. Разработка инженерного метода определения реверсивных, аэродинамических характеристик радиально-диаметральных вентиляторов с целью оценки их реверсивности при проектировании и эксплуатации установок.

3. Разработка и исследование на базе реверсивных радиальных машин новых высокоэффективных компоновочных схем поверхностных комплексов ГВУ.

2. Теоретические исследования и разработка реверсивных центробежных вентиляторов главного проветривания __-

В работах по изучению диаметральных вентиляторов установлено, что при определенных условиях с помощью колеса центробежного вентилятора можно засасывать воздух извне, создавать прямой поток воздуха внутри колеса и через другую половину рабочего колеса вновь выпускать воздух наружу. На основании изучения конструктивных особенностей диаметральных вентиляторов предложена принципиально новая схема вентиляторной установки с центробежным вентилятором, особенностью которой является реверсирование воздушной струи обратным вращением ротора машины. На основании предположений о качественной стороне течения в проточной части установки в реверсивном режиме составлены уравнения, характеризующие количественные параметры потока. При этом для условий работы центробежного вентилятора с лопатками, загнутыми назад, были получены следующие уравнения.

Искомая расчетная характеристика вентилятора определяется в результате рассмотрения последовательной работы первой и второй решеток лопастей с учетом потерь во всех элементах во всем возможном диапазоне подач:

РЛОа)=Р,у(йд) + Р„г <йл) ~ (£д) - (Ям) -

-А(4);

где РУ(<2Д) - коэффициент действительного давления вентилятора; <2Д - коэффициент действительной производительности вентилятора; Р№(@д), Рю@а) - коэффициенты давления, создаваемого соответственно первой центростремительной и второй центробежной ступенями вентилятора; д/^Шд), Ы':гЛад), дРаЛ!2д), АРдШд) - коэффициенты потерь

давления соответственно в межлопаточных каналах первой и второй решеток рабочего колеса, на подтекание потока ко второй решетке, при выходе потока из рабочего колеса, в диффузоре.

Коэффициент действительной производительности вентилятора определяется:

5-(&+(?«), (5);

где (2 - коэффициент теоретической производительности вентилятора; О,- коэффициент производительности утечек в зазорах; относительный объем воздуха, участвующий в циркуляционном движении внутри рабочего колеса.

Получены уравнения для определения коэффициентов действительного давления, развиваемого первой и второй ступенями вентилятора:

-2-Ки

/ (__ -

9 А _ +

д

(6);

Рп^г-Ка-^ + Х-^-Сь), (7);

где кц - коэффициент циркуляции; Ц- коэффициент внутреннего-диаметра рабочего колеса; - угол между окружной и относительной скоростями на входе потока в первую и во вторую решетку соответственно; А,, Ь2 - коэффициенты ширины рабочего колеса по

внутреннему и внешнему диаметру соответственно; У,,У2 - отношение части окружности колеса, занимаемой первой и второй решетками соответственно ко всей окружности; г,,г2- число лопаток рабочего колеса первой и второй решеток соответственно; 1- относительная толщина лопатки; ает - угол притекания потока к активной части колеса из диффузора; с„ - степень закрутки основного течения колеса (рис.1).

В связи с различием характерных площадей вентилятора, определяющих производительность установки в прямом и реверсивном режимах, получен коэффициент пересчета реверсивной характеристики:

к. =

жО,

> 1,27Ьг.

(8).

Данный показатель связывает параметры режимов вентилятора и позволяет переносить реверсивную характеристику на координатную плоскость прямого режима.

Предварительными исследованиями установлена низкая реверсивная способность экономичных аэродинамических схем вентиляторов и необходимость разработки принципиально новой аэродинамической схемы реверсивного центробежного вентилятора, предназначенного для условий главного проветривания шахт и рудников, а)

Рис.1. Диаграмма скоростей в рабочем колесе диаметрального режима работы вентилятора: а) первая решетка рабочего колеса; б) вторая решетка рабочего колеса

и

Разработан метод оптимизации конструктивных параметров реверсивного центробежного вентилятора, учитывающий специфику работы данной машины в составе ГВУ, предъявляемые к ней требования, наличие большого числа различных конструктивных исполнений и множество взаимно влияющих факторов. Блок-схема метода определения оптимальных параметров реверсивного центробежного вентилятора изображена на рис.2.

В соответствии с разработанным методом оптимизации был составлен алгоритм исследований реверсивного центробежного вентилятора на математической модели, и с помощью ПЭВМ проведены расчеты, предопределившие оптимальные конструктивные соотношения рабочего колеса разрабатываемого вентилятора: отношение диаметров входа и выхода потока с лопаток - ¿>/1)2=0,75; углы входа и выхода потока с лопаток: Д> =35° число лопатокг=18.

На основе установленных параметров рабочего колеса, была разработана аэродинамическая схема и конструкция модели экономичного реверсивного центробежного вентилятора.

3. Экспериментальные исследования модели реверсивного центробежного вентилятора

Проведенные экспериментальные исследования были направлены на то, чтобы вскрыть основные закономерности рабочего процесса реверсивной центробежной вентиляторной установки и подтвердить достоверность теоретических исследований, проведенных в предыдущей главе. В процессе аэродинамических исследований изучалось влияние конструктивных форм и геометрии отдельных элементов проточной части на характеристики реверсивного центробежного вентилятора.

Исследования проводились на испытательной станции НИИПИ "Турмаш". Модель экспериментальной установки состояла из центробежного вентилятора (с рабочим колесом диаметром 0,4 м) с присоединенными к нему осевым направляющим аппаратом и реверсивным воздуховодом с переключающими элементами, являющимися частями спирального корпуса вентилятора. Выбор схемы вентилятора и его основные геометрические параметры определялись

Рис. 2. Блок-схема метода определения оптимальных параметров реверсивного центробежного вентилятора

огдасно предварительным теоретическим исследованиям. Исследованию одвергались рабочие колеса различных аэродинамических схем ентиляторов с лопатками, отогнутыми назад. Общий вид установки оказан на рис.3.

В результате аэродинамических испытаний были получены ндивидуальные аэродинамические характеристики моделей установок в рямом и реверсивном режимах. Установлено, что рабочие колеса ысокоэкономичных схем вентиляторов не пригодны для реверсивных ентробежных вентиляторов ввиду их низкой подачи воздуха в еверсивном режиме. С целью обеспечения высокой реверсивности становок могут быть использованы колеса, близкие по конструкции к олесам барабанного типа, однако для обеспечения . высокой кономичности необходимо использовать колесо, обладающее ромежуточными параметрами между колесами высокоэкономичных схем схем вентиляторов барабанного типа.

Оптимальные параметры были получены у вентилятора, ыполненного по предложенной в предыдущей главе аэродинамической

Рис.3. Экспериментальная модель реверсивной вентиляторной установки

схеме. Реверсивная характеристика давления вентилятора данной схемы достаточно точно аппроксимируется уравнением квадратичной параболы

у" =0,4 + 0,142-9»*-5,273-((РЛ)\ (9);

где у* ,<р* - коэффициенты давления и производительности вентилятора в реверсивном режиме.

Аэродинамические характеристики вентилятора приведены на рис.4, здесь же приведена расчетная характеристика. Учитывая отсутствие возможности точного аналитического описания нестационарных процессов, протекающих в рабочем колесе вентилятора, следует признать сходимость результатов расчетов и экспериментов вполне удовлетворительной.

4. Разработка поверхностных комплексов реверсивных центробежных установок главного проветривания

На основании предварительных экспериментов, проведенных на модели реверсивной вентиляторной установки и при соблюдении основных законов подобия, были разработаны принципиально новые достаточно простые и надежные компоновочные схемы поверхностных комплексов ГВУ с реверсивными центробежными вентиляторами одностороннего ^ и двустороннего всасывания, отвечающие всем необходимым требованиям к установкам данного класса.

Наиболее эффективная компоновочная . схема получена с вентилятором двустороннего всасывания (рис.5). Отличительной особенностью установки является то, что на участке под спиральным кожухом каждый вентилятор имеет реверсивное колено 9, соединяющееся с всасывающим каналом проемом 3. В месте сопряжения корпуса вентилятора и реверсивного колена часть спирального кожуха выполняется в виде горизонтальных жалюзи 10, которые при реверсе соединяют полости реверсивного колена 9 и рабочего колеса 11 вентилятора. В кожухе располагается поворотная створка 12, разграничивающая области всасывания и нагнетания вентилятора в реверсивном режиме.

В прямом режиме за счет вращения ротора вентилятора воздух из шахты поступает по подводящему каналу 5, общему всасывающему

/ -----2

Рис.4. Экспериментальные (1) и расчетные (2) аэродинамические характеристики реверсивного центробежного вентилятора разработанной схемы

Рис.5. Схема поверхностного комплекса реверсивной вентиляторной установки с вентилятором двустороннего всасывания а) прямой режим, б) реверсивный режим

каналу 4, всасывающим каналам 7 или 2, разветвляясь на два потока, и поступает во всасывающие коробки 1 или 8 вентилятора, проходит через его рабочее колесо 11 и спиральный кожух 13 и выбрасывается в атмосферу через диффузор 6. Поворотная створка 12 находится в нише спирального корпуса 13.

При реверсировании воздушной струи рабочее колесо тормозится электродинамическим тормозом (рис.5,б). Жалюзи 10 поворачиваются в открытое положение приводом, состоящим из шарнирно соединенных между собой тяговых пластин и рычагов жалюзи, закрепленных на каждой их оси. Поворотная створка 12 поворачивается в сторону рабочего колеса до упора в ограничители, установленные, на входных патрубках вентиляторов. Направляющие аппараты наглухо закрываются. Затем рабочее колесо вентилятора реверсируется, при этом воздух начинает поступать из диффузора к проточной части вентилятора, проходит через рабочее колесо 11, жалюзи 10, реверсивное колено 9, проем 3, поступает к подводящему каналу 5 и далее подается в шахту.

Для обеспечения правильного подвода воздуха и дополнительного разграничения областей всасывания и нагнетания может быть использован элемент 14, который располагается внутри спирального корпуса и в случае реверсивной работы поворачивается вокруг своей оси до упора в стенку спирального корпуса. Для удаления конденсата из области переключающих элементов в основании спирального корпуса выполнена дренажная канавка.

Разработанные компоновки поверхностных комплексов установок с реверсивными центробежными вентиляторами имеют минимальное число переключающих элементов, небольшие габариты в плане, необмерзаемые переключающие устройства, более высокий КПД, превышающий этот показатель типовых компоновок с вентиляторами одностороннего всасывания на 2 % и с вентиляторами двустороннего всасывания - 4 %, при этом габариты установки снижаются на 50 %.

При внедрении разработанной компоновочной схемы за счет повышения КПД поверхностного комплекса центробежной ПЗУ эжидаемый годовой экономический эффект на одну установку типа ВЦЦР-31,5 составит 12303,7 тыс.руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе исследования течения потока в рабочем колесе, механизма образования потерь в элементах реверсивного центробежного вентилятора и определения оптимальных соотношений геометрических параметров проточной части вентиляторной установки решена научная задача, состоящая в создании метода проектирования аэродинамической схемы реверсивного центробежного вентилятора главного проветривания, отличающегося простотой конструктивного исполнения, обеспечивающего высокую эксплуатационную эффективность создаваемого на его основе поверхностного комплекса ГВУ. Также решена техническая задача, заключающаяся в разработке компоновочной схемы поверхностного комплекса на основе реверсивного центробежного вентилятора, экспериментальные исследования модели которого подтвердили эффективность и достоверность метода и всего комплекса проведенных исследований.

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Установлено, что показатели работы большинства ГВУ рудникоЕ Урала существенно ниже уровня, обеспеченного современным состоянием отечественного вентиляторостроения. Одной из основных причин низкой эксплуатационной эффективности шахтных ГВУ является несовершенстве компоновочных схем установок, вызывающих сверхнормативные потер! воздуха и давления в поверхностном комплексе.

2. Изучена структура потерь энергии в поверхностном комплексе ГВУ и предложен обобщенный показатель их оценки, показано, чте существующие конструкции вентиляторов и технологические схемь установок обуславливают низкую экономичность поверхностноп комплекса ГВУ, общее значение КПД которого находится в предела? 4^52 %.

3. Предложен комплексный показатель технико-экономическогс уровня поверхностного комплекса ГВУ, включающий стоимостные I эксплуатационные параметры, приведенные к гидравлической мощносп установки.

4. На основе системного анализа потерь в поверхностных комплексах ГВУ показано, что существенные потенциальные возможности повышения эффективности ГВУ с центробежными вентиляторами заложены в улучшении компоновочных схем поверхностных комплексов.

5. Установлено, что одним из перспективных направлений повышения эффективности ГВУ с центробежными вентиляторами является применение компоновочных схем центробежных ГВУ без обводных каналов и переключающих ляд, созданных на основе реверсивных центробежных вентиляторов главного проветривания и обеспечивающих существенное снижение потерь давления и воздуха в поверхностном комплексе.

6. Предложена принципиальная схема и получены теоретические зависимости для инженерного расчета основных аэродинамических показателей схем главных вентиляторных установок с реверсивными центробежными вентиляторами, учитывающие . ее конструктивные особенности и позволяющие на стадии разработки определять коэффициент реверсивности установки.

7. Определены закономерности влияния параметров реверсивного центробежного вентилятора на его аэродинамические характеристики. В частности, установлено, что критическими параметрами работоспособности схемы являются относительный диаметр входа потока на лопатки рабочего колеса 0.7, угол установки лопаток по внутреннему радиусу рабочего колеса 15 градусов, число лопаток рабочего колеса 12.

8. Разработана методика, математическая модель и алгоритм решения на ПЭВМ задачи определения оптимальных конструктивных соотношений проточной части разрабатываемых схем реверсивных центробежных вентиляторов главного проветривания.

9. На основании предварительных теоретических исследований создана модель реверсивной центробежной вентиляторной установки, на которой экспериментально были исследованы различные конструкции рабочих колес и получены аэродинамические характеристики установки. Среднеквадратическое отклонение теоретических и экспериментальных характеристик давления по всей области работы установки составляет не более 17 %,а на номинальном режиме - не более 3 %.

10. Разработаны компоновочные схемы реверсивных вентиляторньп установок с центробежными вентиляторами одностороннего и двусторонней всасывания. Сопоставительный анализ прогнозных технико-экономически: показателей с аналогичными показателями серийно выпускаемы; вентиляторов показал преимущества новой конструкции: удельная площадь занимаемая установкой, снижается до значения 0.62 м2/кВт, капитальны! затраты на сооружение установки снижаются на 40 %, годовое снижен» потерь электроэнергии на 5,4 %.

11. Результаты работы переданы на ОАО «Артемовскю машиностроительный завод» «Венкон» для дальнейшего использования пр] разработке и изготовлении шахтного вентиляционного оборудования.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Тимухин С.А. Копачев В.Ф. О создании поверхностных комплексе центробежных главных вентиляторных установок без обводных каналов 1 переключающих ляд//Известия вузов. Горный журнал - 1997 -№7-8.-С. 143 146.

2. Копачев В.Ф. Вопросы разработки реверсивных центробежиы вентиляторов // Механика в горном производстве: Тезисы докладо научно-технической конференции.-Екатеринбург, 1997,-С. 13.

3. Копачев В.Ф. Определение реверсивных аэродинамически характеристик радиально-диаметральных установок главного проветривани //Известия вузов. Горный журнал.-1999.-№1-2.- С. 160-162.

4. Копачев В.Ф. О новых компоновочных решениях центробежны вентиляторных установок // Современные пути развития горног оборудования и технологий переработки минерального сырья: Тезиа докладов научно-технической конференции,- Днепропетровск, 1999,- С. 7.

5. Копачев В.Ф. Исследование реверсивных свойств высокоэкономичны радиальных вентиляторов // Механика в горном производстве: Тезис) докладов научно-технической конференции.- Екатеринбург.- 2000,- С. 12.

6. Копачев В.Ф., Макаров В.Н. Возможности повышени эксплуатационных параметров центробежных установок главног проветривания // Механика в горном производстве: Тезисы докладо научно-технической конференции.-Екатеринбург.-2000.-С. 13.

7. Копачев В.Ф. Сравнительный анализ компоновочных схе! поверхностных комплексов главных вентиляторных установок // Извести УГГГА Сер..Горная электромеханика-Екатеринбург-Вып. 9- 2000,- С.177-181

Введение.

1. Оценка состояния эффективности установок главного проветривания.

1.1. Состояние эксплуатации поверхностных комплексов

ПК) главных вентиляторных установок (ГВУ).

1.2. Критерии сравнительной оценки ПК ГВУ.

1.3. Анализ типовых компоновочных схем ГВУ.

1.4. Анализ технических решений повышения эффективности ПК центробежных ГВУ.

1.5. Принципы построения новых компоновочных схем ПК

ГВУ и задачи исследований.

2. Теоретические исследования и разработка реверсивных центробежных вентиляторов главного проветривания.

2.1. Обоснование принципиальной схемы установки.

2.2. Теоретические основы реверсивной работы установки.

2.3. Взаимосвязь прямого и реверсивного режимов.

2.4. Исследование реверсивных свойств высокоэкономичных радиальных вентиляторов.

2.5. Оптимизация конструктивных параметров реверсивного центробежного вентилятора.

2.6. Исследование конструктивных исполнений реверсивного центробежного вентилятора на математической модели.

2.7. Выбор конструктивного исполнения и разработка физической модели реверсивного центробежного вентилятора.

2.8. Выводы.

3. Экспериментальные исследования модели реверсивного центробежного вентилятора.

3.1. Методы и средства исследований.

3.2. Вопросы планирования эксперимента.

3.3. Результаты экспериментальных исследований.

3.4. Математическая обработка результатов.

3.5. Выводы.

4. Разработка поверхностных комплексов реверсивных центробежных установок главного проветривания.

4.1. Особенности ГВУ с реверсивными центробежными вентиляторами.

4.2. Компоновочные схемы с вентиляторами одностороннего всасывания.

4.3. Компоновочные схемы с вентиляторами двустороннего всасывания.

4.4. Технико-экономические показатели ПК ГВУ с реверсивными центробежными вентиляторами.

4.5. Пути практической реализации реверсивных центробежных ГВУ.

4.6 . Выводы.

Актуальность работы. В условиях высоких цен на энергоносители особую значимость приобретают работы, направленные по пути ускоренного создания и выпуска более производительных машин, позволяющих обеспечить максимальное сбережение энергетических ресурсов, в том числе для энергоемких вспомогательных технологических процессов, включая и вентиляцию, как основной элемент обеспечения безопасных санитарно-гигиенических условий труда в шахтах.

В настоящее время только по рудникам цветной металлургии России суммарная энергоемкость главных вентиляторных установок составляет порядка 110340 тыс.кВт при единичной мощности отдельных агрегатов до 3,0-3,5 тыс.кВт.

На протяжении многих лет совершенствовались сами вентиляторы: увеличивались их производительность, давление, коэффициент полезного действия (КПД). Выпускаемые отечественной промышленностью шахтные вентиляторы главного проветривания имеют достаточно высокие технико-экономические характеристики, однако многие создаваемые на их основе ГВУ обладают низкой экономичностью в условиях эксплуатации. Объясняется это несовершенством компоновочных схем вентиляторных установок, вызывающим сверхнормативные потери давления и воздуха в поверхностном комплексе; зачастую вентиляторы рассматриваются отдельно от комплекса вентиляционных сооружений, что приводит к низкой экономичности создаваемых установок. По этим причинам годовые энергопотери составляют в целом порядка 850-950 млн.кВтч [1]. По данным Г.А.Бабака [2,3], только из-за поверхностных потерь воздуха на ГВУ угольных шахт СНГ годовые энергопотери составляют около 700,0 млн.кВт-ч. По рудникам цветной металлургии Урала 46 % подаваемого в шахты воздуха используется непроизводительно, из-за чего затраты на перерасход электроэнергии составляют примерно половину стоимости проветривания рудников по статье энергозатраты. Около половины этих потерь воздуха приходится на поверхностный комплекс ГВУ, что обусловлено главным образом несовершенством его компоновочных схем, значительной длиной вентиляционных каналов, наличием в схемах реверсивного канала и большого числа ляд, надканального участка вентиляционного ствола и др.

Роль поверхностных комплексов ГВУ в обеспечении безопасности ведения подземных горных работ является ключевой, так как согласно планам ликвидации аварий предупреждение и ликвидация аварийных ситуаций непосредственно связаны с их использованием (при загораниях практически в 100 % случаях). Поданным Гимелынейна Л.Я. и Фрейдлиха И.С. [4], коэффициент готовности реверсивных устройств составил всего 0.858, а вероятность отсутствия отказа равна 0.717 (за время 720 часов), что не соответствует требованиям правил безопасности (ПБ). В условиях рыночных отношений фактор безопасности все в большей степени становится также экономическим, так как материальные затраты, связанные с ликвидацией аварий, все ощутимее сказываются на экономическом состоянии предприятий.

Все эти негативные факторы приводят не только к снижению экономичности проветривания, но и к ухудшению санитарно-гигиенических условий труда и усложнению управления вентиляцией, особенно в аварийных ситуациях, т.е. к снижению уровня надежности и безопасности ведения горных работ.

Целью работы является создание и исследование новых более эффективных компоновочных схем поверхностных комплексов центробежных главных вентиляторных установок.

Идея работы заключается в снижении потерь воздуха и давления в поверхностном комплексе центробежных ГВУ, а также стоимости его сооружения посредством преобразования аэродинамических схем центробежных вентиляторов в диаметральные в реверсивном режиме их работы.

Методы исследования. Изучение эффективности эксплуатации действующих поверхностных комплексов ГВУ выполнено на основе анализа технико-экономических показателей вентиляторных установок по литературным источникам, данных штаба военизированных горноспасательных частей (ВГСЧ) Урала и личных исследований автора с применением методов математической статистики.

Расчет оптимальных параметров основных элементов поверхностного комплекса реверсивной центробежной ГВУ проведен с применением теории аэродинамики местных сопротивлений, экспериментальных и статистических данных.

Исследование реверсивных центробежных вентиляторов выполнено на основе аналитических методов с использованием теории рудничных турбомашин, основных положений аэродинамики, физического моделирования и экспериментальных данных.

Основные положения, выносимые на защиту: методика оценки технико-экономического совершенства поверхностных комплексов ГВУ; метод определения действительных аэродинамических характеристик реверсивного режима центробежно-диаметральных ГВУ; методика инженерного расчета оптимальных параметров основных элементов реверсивных центробежных ГВУ; компоновочные схемы поверхностных комплексов ГВУ с центробежными реверсивными вентиляторами являются наиболее эффективными как с точки зрения экономичности, так и безопасности эксплуатации вентиляторных установок.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается представительностью выборки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,85.0,95; сходимостью экспериментальных результатов, полученных на испытательном стенде ОАО НИИПП «Турмаш», и расчетных данных; адекватностью математических моделей и физических явлений, подтвержденной расчетами на ЭВМ и результатами экспериментов на испытательном стенде. Стенд для аэродинамических испытаний выполнен с соблюдением требований ГОСТа на испытания шахтных вентиляторных установок и имеет порог чувствительности, при котором погрешности приращений исследуемых показателей вентилятора с вероятностью 0,95 не превышают 10%.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней на основе теории взаимодействия вентиляторов главного проветривания и вентиляционной сети выполнен системный анализ потерь энергии в поверхностных комплексах главных вентиляторных установок и показано, что традиционными методами достигнуть существенного снижения энергопотерь в поверхностном комплексе не представляется возможным. В связи с этим предложены новые компоновочные решения на основе применения реверсивных центробежных вентиляторов.

В результате дополнения теории работы реверсивных центробежных вентиляторов установлены зависимости их оптимальных конструктивных и кинематических, а также созданных на их основе схем поверхностных комплексов главных вентиляторных установок.

Разработан теоретический метод определения суммарных потерь давления в проточных частях вентилятора реверсивного режима работы, позволяющий прогнозировать реверсивность установки на стадиях проектирования и эксплуатации.

Предложена, разработана и экспериментально подтверждена принципиально новая аэродинамическая схема центробежно-диаметрального вентилятора.

Разработан метод расчета конструктивных параметров центробежно-диаметральной установки, учитывающий условия работы вентилятора в составе главной вентиляторной установки.

Значение работы. На примере шахт и рудников цветной и черной металлургии Урала исследованы причины низкой эксплуатационной эффективности ГВУ. Показано, что существенное повышение технико-экономических показателей центробежных ГВУ возможно на основе создания поверхностных комплексов установок с реверсивными вентиляторами, обеспечивающими реверсирование вентиляционной струи наиболее простым способом - обратным вращением привода.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили создать методику проектного расчета поверхностного комплекса центробежной реверсивной ГВУ, в которой учтены условия работы вентилятора и предъявляемые к нему требования. По предложенной методике определены наиболее рациональные параметры компоновочных схем реверсивных центробежных ГВУ, получивших условное обозначение ВЦР-15 иВЦДР-31,5.

В процессе теоретических исследований создана методика расчета реверсивной характеристики центробежной вентиляторной установки и решена задача оптимизации его конструктивных параметров по обеспечению необходимой производительности в реверсивном режиме при обеспечении максимально возможного КПД в прямом режиме.

Реализация выводов и рекомендаций работы. Результаты экспериментальных и теоретических исследований автора могут служить практическим руководством для проектных и эксплуатационных предприятий при решении вопросов проектирования компоновочных схем вентиляторных установок. Предложенный метод оценки технико-экономического совершенства ГВУ удобен для установления наиболее рациональных компоновочных схем их поверхностных комплексов на стадии проектирования. Основные результаты работы апробированы на ОАО «Артемовский машиностроительный завод» «Венкон» и приняты для дальнейшего использования при разработке и изготовлении шахтного вентиляционного оборудования.

Апробация работы. Результаты работы, ее основные положения были доложены, обсуждены и одобрены на заседаниях кафедры горной механики УГГГА, научно-технических конференциях «Механика в горном производстве» в Екатеринбурге в 1997, 2000 годах, «Неделя горняка» в Москве в 1997 и 1999 годах, на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы и перспективы развития горной механики» в Днепропетровске в 1999 году.

Публикации. По диссертационной работе автором опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертации. Работа содержит введение, четыре главы, заключение, библиографический список использованных источников из 113 наименований и 4 приложения. Объем работы 163 страницы, включая 55 рисунков, 10 таблиц и приложения на 34 страницах.

11. Результаты работы переданы на ОАО «Артемовский машиностроительный завод» «Венкон» для дальнейшего использования при разработке и изготовлении шахтного вентиляционного оборудования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе на основе исследования течения потока в рабочем колесе, механизма образования потерь в элементах реверсивного центробежного вентилятора и определения оптимальных соотношений геометрических параметров проточной части вентиляторной установки решена научная задача, состоящая в создании метода проектирования аэродинамической схемы реверсивного центробежного вентилятора главного проветривания, отличающегося простотой конструктивного исполнения, обеспечивающего высокую эксплуатационную эффективность создаваемого на его основе поверхностного комплекса ГВУ. Также решена техническая задача, заключающаяся в разработке компоновочной схемы поверхностного комплекса на основе реверсивного центробежного вентилятора, экспериментальные исследования модели которого подтвердили эффективность и достоверность метода и всего комплекса проведенных исследований.

1. Служба депрессионных съемок ВГСЧ. /Евсеев A.B., Подвысоцкий К.С., Ильин А.М. и др./ Безопасность труда в промышленности. 1986, №4, с36-37.

2. Бабак Г. А. Состояние действующего парка вентиляторов главного проветривания Минуглепрома СССР и направления развития вентиляторостроения. В сб. "Шахтные турбомашины" N 46. Донецк, ИГМТК им. М.М. Федорова 1977, с. 17-27.

3. Бабак Г.А. Современное состояние и пути развития шахтного вентиляторостроения в СССР. В сб. Вопросы горной механики. Киев, Наукова думка, 1969, с.8-13.

4. Фрейдлих И.С. Гимелыпейн Ф.Я. Совершенствование главных вентиляторных установок на шахтах Кузбаса. В сб. "Исследования в области стационарных и транспортных машин" Кемерово, 1993, с. 19-122.

5. Шахтные вентиляторные установки главного проветривания: Справочник/ Бабак Г.А., Бочаров К.П., Волохев А.Т. и др.- М., Недра, 1982, 296 с.

6. Вентиляторы главного и местного проветривания. ЦНИИТЭИтяжмаш./ Отраслевой каталог 20-90-05, М., 1990, 64 с.

7. Крупные шахтные вентиляторы в СССР и за рубежом: Обзор/ Попов ВН, Давлюд ИМ, Кузнецов AB и др. М,- НИИинформтяжмаш, 1978. 46 с.

8. О вентиляции шахт. A breath of fresh air. Simon Walker./ World Coal. 1999, №6, p.49-50

9. Центробежные вентиляторы фирмы Soler and Palan., Slimline fans provide an "oh so quiet' performance. /OEM Des, 1999, jan., 41 p.

10. Шахтные вентиляторы. A breath of fresh air. Potts Adriana./ World Mining Equip. 1998, №9, p.32-34

11. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. М., НПО ОБТ, 1996, кн. 1, 260 с.

12. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом. М., НПО ОБТ, 1996, КН.2, 224 с.

13. Правила безопасности в угольных шахтах. Кн.1. Самара, Самар. дом печати,1995. 242 с.

14. Правила безопасности в угольных шахтах. Кн.2. Самара, Самар. дом печати,1996. 352 с.

15. Отчет о состоянии проветривания рудников и шахт, обслуживаемых ВГСЧ Урала, по результатам депрессионно-анемометрических съемок. Свердловск, Штаб ВГСЧ, 1975, 95 с.

16. Сведения о состоянии проветривания рудников и шахт, на которых были проведены депрессионно-анемометрические съемки в 1983 году СДС ВГСЧ Урала. Свердловск, Штаб ВГСЧ, 1984, 25 с.

17. Отчет о состоянии проветривания рудников и шахт, обслуживаемых ВГСЧ Урала, по результатам депрессионно-анемометрических съемок. Свердловск, Штаб ВГСЧ, 1990, 87 с.

18. Автоматизация шахтных вентиляторных установок / Богопольский Б.Х., Левин MA, Бочаров КП и др.- М.:Недра, 1976, 317 с.

19. Ковалевская В.И. и др. Эксплуатация шахтных вентиляторов.-М.:Недра, 1983,- 334 с.

20. Основные причины низкой экономичности шахтных осевых вентиляторов. / Бабак ГА, Левин ЕМ, Мариновский ЭС и др. Уголь Украины, 1968, N7, с. 19-20.

21. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. М., Недра, 1975, 238 с.

22. Тимухин С. А. Обоснование и обеспечение рациональных режимов эксплуатации шахтных главных вентиляторных установок. / Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н./Екатеринбург, 1998, 39 с.

23. Дедков В.К., Северцев H.A. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М., Высшая школа, 1976, 406 с.

24. Шаракшанэ A.C., Железнов И.Г., Иваницкий В.А. Сложные системы. М., Высшая школа, 1977, 247 с.

25. Протасов В.Ф., Дамаскинский В.А. Экономика горнорудной промышленности. М., Недра, 1990,215 с.

26. Госплан СССР. Нормы амортизационных отчислений по основным фондам народного хозяйства СССР и положение о порядке планирования, начисления и использования амортизационных отчислений в народном хозяйстве. М., Экономика, 1974,110 с.

27. Методика определения эффективности капитальных вложений. Госплан СССР, Госстрой, Минфин, Госкомитет СССР, М., Экономика, 1988, 115 с.

28. Ковалевская В.И., Бабак Г.А., Пак В.В. Шахтные центробежные вентиляторы. М., «Недра», 1976. 320 с.

29. Элементы шахтных вентиляционных установок главного проветривания. Бабак Г.А., Левин Е.М., Пак B.B. М., "Недра", 1972, 264 с.

30. Бочаров К.П. Эффективность действующих шахтных вентилятров и пути ее повышения. В сб. Горные машины и автоматика. М., ЦНИЭИуголь, 1969, №9, с.28-32.

31. Мариновский Э.С. Анализ схем шахтных вентиляторных установок главного проветривания. Сб. трудов АН Украины, 1968, №14, с.55-76.

32. A.c. 1139860 СССР, МКИ3 E21F1/00. Вентиляторная установка главного проветривания. / В.В.Хиценко. Опубл. 15.02.85, бюл. №6.

33. A.c. 1025900 СССР, МКИ3 E21F1/00. Вентиляторная установка главного проветривания. / В.В.Хиценко, Н.Т.Чепурной, АВ.Кузнецов. Опубл. 30.06.83, бюл. №24.

34. A.c. 1027411 СССР, МКИ3 E21F1/08. Вентиляторная установка главного проветривания. / АВ.Кузнецов, С.И.Демочко, В.В.Хиценко и др. Опубл. 07.07.83, бюл. №25.

35. A.c. 1006772 СССР, МКИ3 E21F1/08. Шахтная реверсивная вентиляторная установка главного проветривания. / М.В.Суслин, Г.А.Бабак, И.В.Богатов, Е.М.Малякин и Н.М.Горбатенко. Опубл. 23.03.83, бюл. №11.

36. Тимухин С.А., Белов C.B., Евсеев A.B. Вентиляторные установки минимального сопротивления. Шахтное строительство, 1978, №5, с.15-16.

37. Белов C.B., Тимухин С.А., Воложанин В.А. Новая компоновочная схема главной вентиляторной установки. Шахтное строительство, 1980, №6, С. 10-11.

38. Гимельшейн Л.Я., Фрейдлих И.С., Быков Ю.И. Развитие новых высокоэффективных схем компоновки главных вентиляторных установок шахт. / Уголь. №5, 1992, с. 18-23.

39. Развитие и совершенствование новых компоновок шахтных вентиляторных установок в ассоциации "Ленинскуголь". Гимельшейн Л.Я., и др. / Уголь, №9, 1992, с.48-50.

40. Новые высокоэффективные схемы компоновки шахтных вентиляторных установок. /Гимельшейн Л Я., Фрейдлих И.С., Брагин В.Е., Быков Ю.И. // Обз.инф. Добыча угля подземным способом: ЦНИИэконом. и НТИугол. промышленности, 1991, №7,с.1-25.

41. Фрейдлих И.С., Гимельшейн Л.Я. Совершенствование главных вентиляторных установок шахт Кузбасса. В сб. Исследования в области стационарных и транспортных машин. Кемерово, 1993, с.119-122.

42. Копачёв В.Ф. Сравнительный анализ компоновочных схем поверхностных комплексов главных вентиляторных установок. // Известия УГТТА. Сер.: Горная электромеханика. Вып.9.-Екатеринбург.-2000,- С.177-181.

43. Экк Б. Проектирование и эксплуатация центробежных и осевых вентиляторов. М., Госгортехиздат 1959 - 568 с.

44. Боев С.Н. Исследование диаметральных вентиляторов частичного проветривания горных выработок. / Диссертация, представленная на соискание ученой степени кандидата технических наук. Свердловск, 1965.

45. Коровкин А.Г. Исследование структуры потока в диаметральном вентиляторе./ В сб. Промышленная аэродинамика. Вып. 31. М.,Машиностроение, 1974, с.52-80.

46. Васильев Н.К. О диаметральных вентиляторах./ Колыма, №4, 1964, с.40.

47. Тимухин С.А., Копачев В.Ф. О создании поверхностных комплексов центробежных главных вентиляторных установок без обводных каналов и переключающих ляд. //Известия ВУЗов. Горный журнал. №7-8,- 1997,- С. 143-146.

48. Копачев В.Ф. Вопросы разработки реверсивных центробежных вентиляторов./ Механика в горном производстве. Тезисы докладов научно-технической конференции. Екатеринбург, 1997, с. 13.

49. Копачев В.Ф. О новых компоновочных решениях центробежных вентиляторных установок. //Современные пути развития горного оборудования и технологий переработки минерального сырья. Тезисы докладов научно-технической конференции. Днепропетровске, 1999, с.7.

50. Центробежные вентиляторы. Под ред. Соломаховой Т.С./ М., «Машиностроение», 1975, 416 с.

51. Кириллов И.И. Теория турбомашин. Л., "Машиностроение", 1972, 536 с.

52. Коровкин А.Г. Исследование структуры потока в диаметральном вентиляторе./ В сб. Промышленная аэродинамика. Вып. 31. М.,Машиностроение, 1974, с.52-80.

53. Копачев В.Ф. Определение реверсивных аэродинамических характеристик радиально-диаметральных установок главного проветривания. / Известия ВУЗов. Горный журнал. №1-2, 1999 г, с. 160-162.

54. Пфлейдерер Карл. Лопаточные машины для жидкостей и газов. М., Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960, 684 с.

55. Невельсон М.И. Центробежные вентиляторы. М., Государственное энергетическое издательство, 1954, 335 с.

56. Лившиц С.П. Аэродинамика центробежных компрессорных машин. М.-Л., Машиностроение, 1966, 340 с.

57. Пак В.В. Инженерный метод аэродинамического расчета центробежных вентиляторов. В сб. Вопросы горной механики. №17. М., Недра, 1967, с. 11-22.

58. Вейснер Ф. Обзор методов учета конечного числа лопастей в рабочих колесах центробежных насосов. В сб. Энергетические машины и установки. Т.89, серия А, №4, М., Мир, 1967, с. 122-138.

59. Пак В.В., Иванов С.К., Верещагин В.П. Шахтные вентиляционные установки местного проветривания. М., "Недра", 1974, 240 с.

60. Носырев Б. А. Теоретические основы рудничных турбомашин: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд. УГГТА, 1995. - 96 с.

61. Бычков А.Г., Коровкин А.Г. О диаметральных вентиляторах. В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 24. М.: Оборонгиз, 1962, с. 90-102.

62. Коровкин А.Г. Диаметральные вентиляторы ЦАГИ без направляющих аппаратов. В кн.: Промышленная аэродинамика. М.: Машиностроение, 1973, вып. 29, с. 186-191.

63. Porter А.М., Markland Е.А. А study of the cross-flow fan. Journal Mechanical Eng. Science, vol. 12, №6, 1970. p. 421-434.

64. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1994,- 321с.

65. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.-Л., Госэнергоиздат, 1975, 568 с.

66. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1970,- 216 с.

67. Бычков А.Г. О потерях мощности на трение вращающихся дисков колес центробежных вентиляторов,- В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 25. М.: Оборонгиз, 1963, с. 96-107.

68. Соломахова Т.С., Чебышева К.В. Центробежные вентиляторы: Аэродинамические схемы и характеристики. М., Машиностроение, 1980, 176 с.

69. Бабак Г.А. Шахтные вентиляторы главного проветривания. М,-НИИинформтяжмаш, 1981. 46 с.

70. Копачев В.Ф. Исследование реверсивных свойств высокоэкономичных радиальных вентиляторов. // Механика в горном производстве. Тезисы докладов научно-технической конференции. Екатеринбург, 2000, с. 12.

71. Laakso Н. Querstromventilatoren mit Druckkenwerten \|/>4. Heizung, Lüftung, Haustechnik. 42, 1957.

72. De Fries R. 66 Jahre Querstromventilator. VDJ-Berichte., Bd. 38. 1959.

73. Coester R. Theoretishe und experimentelle Untersuchungen an Querstromgebläsen. Mitteilungen aus dem Institut für Aerodynamik. Zürich, Nr.28, 1959.

74. De Fries J.R. Das Querstromgebläse-eine interessante Gebläseart mit namhaftem schweizerischem Entwicklungsanteil. Technische Rundschau. Nr. 14. 1961.

75. Отечественные и зарубежные радиальные вентиляторы с колесами барабанного типа. / Андрейченко А.Ф., Васильев В.А., и др. М., ЦНИИТЭстроймаш, 1988, 46 с.

76. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин. М., Энергоатомиздат, 1983, 256 с.

77. Коровкин А.Г. Исследование аэродинамических схем корпусов диаметральных вентиляторов без внутреннего направляющего аппарата./ В сб. Промышленная аэродинамика. Аэродинамика лопаточных машин, каналов и струйных течений. М.,

78. Машиностроение, 1986. 71-80 с.

79. Уайлд Д.Дж. Методы поиска экстремума. М., Наука, 1967, 217 с.

80. Бабак Г.А. К вопросу о выборе ширины рабочих колес на входе центробежных вентиляторов с загнутыми назад лопатками. В сб. Вопросы горной механики. №16. М., Недра, 1965, с.37-44.

81. Соломахова Т.С. Об оптимальной ширине рабочего колеса центробежного вентилятора. В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 29. М.: Машиностроение, 1973, с. 137-155.

82. Аэродинамика диффузора выхлопных патрубков турбомашин. Киев, Изд-во АН УССР, 1960, 188 с.

83. Коваленко В.М. О работе спиральных кожухов центробежных вентиляторов. В сб.: Промышленная аэродинамика. Вып. 17. М.: Оборонгиз, 1960, с. 41-65.

84. Гриднева Г.А. О форме кожуха диаметрального вентилятора, работающего в замкнутой сети. Записки Ленинградского сельскохозяйственного института, т. 149, вып. 1, 1970, с.35-41.

85. Сычугов Н.П. О форме корпуса диаметрального вентилятора. Записки Ленинградского сельскохозяйственного института, т.96, 1965, с.212-216.

86. Саваи Фукуната. Влияние входного отверстия на характеристики диаметрального вентилятора. Reito, Refrigeration, № 494, 1968, p. 89-93.

87. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. М.-Л., Госуд. Нучно-техн. из-во машиностроит. лит-ры, 1959, 396 с.

88. Гухман А. Л. Введение в теорию подобия. М., Высшая школа, 1973, 296 с.

89. Керстен И.О. Аэродинамические испытания шахтных вентиляторных установок. М., Недра, 1986, 196 с.

90. Петунин А.Н. Методы и техника измерения параметров газового потока. М., Машиностроение, 1972, 87 с.

91. Бак О. Проектирование и расчет вентиляторов. М., Углетехиздат, 1958, 364 с.

92. Прикладная аэродинамика. М., Высшая школа, 1974, 732 с.

93. РД 50-213-80. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами. М., Изд.-во стандартов, 1982, 53 с.

94. ГОСТ 10921-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Методы аэродинамических испытаний. М., Изд.-во стандартов, 1991, 32 с.

95. Калинушкин М.П. Вентиляторные установки. М., Высшая школа, 1962, 294 с.

96. ГОСТ 10616-90. Вентиляторы радиальные и осевые. Размеры и параметры. М., Изд-во стандартов, 1990, 12 с.

97. Соломахова Т.С., Тихонова А.И. Исследование пространственного течения в рабочем колесе высокоэкономичного центробежного вентилятора. /Промышленнаяаэродинамика. Аэродинамика вентиляторов и каналов. / М., Машиностроение, 1974,с.3-14.

98. Галимзянов Ф.Г. Вентиляторы. Атлас конструкций. М., Машиностроение, 1968,168 с.

99. Математическая статистика. Иванова В.М., Калинина В.Н., Нешумова JI.A. и др. М., Высшая школа, 1981, 371 с.

100. Правила технической эксплуатации угольных и сланцевых шахт. М., Недра, 1976, 239 с.

101. Правила технической эксплуатации рудников приисков и шахт, разрабатывающих месторождения цветных, редких и драгоценных металлов. М.,1. Недра, 1980, 109 с.

102. Картавый Н.Г., Топорков A.A. Шахтные стационарные установки. М., Недра, 1978, 263 с.

103. Стационарные установки шахт. М., Недра, 1977, 440 с.

104. ГОСТ 11004-84. Вентиляторы шахтные главного проветривания. Технические условия. М., Издательство стандартов, 1984, 31 с.

105. Картавый Н.Г. Стационарные машины. М., Недра, 1981, 327 с.

106. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М., Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. 448 с.

107. Готгельф. И.М. Моделирование в применении к вентиляторостроению. // Теория подобия и моделирование. По материалам научно-технической сессии комиссии пара высоких параметров. М., Изд-во академии наук СССР, 1951, с. 65-70.

108. Тимухин С.А. Проектирование шахтных вентиляторных установок главного проветривания. Методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию. Екатеринбург, изд. УГТТА, 1994, 32 с.

109. Опыт эксплуатации шахтных центробежных вентиляторов. Бондаренко А.Д. и др. М., ЦНИЭИуголь, 1971, 79 с.

110. Ковалевская В.И., Спивак В.А. Машинист вентиляторной установки. М., Недра, 1979,240 с.

111. Тимухин С.А., Белов С.В. "Критерий аэродинамического совершенства воздухоподводящих каналов главных вентиляторных установок" / Изв. ВУЗов. Горный журнал. № 2, 1981, с.71-73.

112. Абрамович Г.Н. Аэродинамика местных сопротивлений В сб. "Промышленная аэродинамика", вып. 211. М., изд ЦАГИ, 1935, с. 97-151.

113. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. М., Стройиздат, 1965, 275 с.

114. Экономика горного предприятия. Стровский В.Е., Макарова С.В. и др. Екатеринбург, Изд-во УГГГА, 1995, 144 с.4.70 .MOD4

115. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕВЕРСИВНОГО РЕЖИМА

116. Z Ьс + pi Dc sin(B2) Z dl dgc = 0.201 Коэффициент циркуляции ф.(2.4) и (2.5):11. Кс := Кс = 0.6622 1.1 (1 + sin(B2)) 01

117. Объемные потери в вентиляторе ф.(2.45)>(2.46) и (2.43):азе«*} := ъс аз 4ру1(ч) оз* сч> := аз' \!р^1Сс>0РСЧ> := (03(<х) • 03* Сч) + Ос)

118. Потери давления в диффузоре ф.(2.36)2 2арасч) :=002 ч •Ь2В

119. Суммарные потери давления в вентиляторе Ф.С2.40): аре«*! := саР1сЧ} + арцусц} * арикс^) + ар^(ч) + ара(ц))

120. Действительная производительность вентилятора ф.С2.42)I аасч> := ч — орс<х)

121. Динамическое давление вентилятора:21. Оа(ч) Ь2"1. Ра<<*) : =1. В С пцгидравлическим к.п.д. ф.(2.395,(2.41): ар(ч5псу (ч) := 1 — --лдК^) : = 1 арс^}рас«*)1. Ру*(ч)

122. Полное давление, развиваемое установкой ф.(2.47): Pv(«^) := Pvl(«^) ара<ч)

123. Статическое давление, создаваемое установкой ф.(2.48):

124. Рз(ч> := Pv(ч> ра<чэ Объемный КПД вентилятора ф.(2.49): ОрСч)пч (4) := 1 — ч

125. Потери мощности на трение дисков РК об воздух ф.(2.5В) к* := 0.001 М* := к*(1 + 5 (ар + агЭ)

126. Механический НПД установки ф.(2.51) J (Рм(д) <*)пт (ч ) := 1. Pv(q:) ч + т.

127. Полный КПД установки ф.(2.52) п(ч) := 114(4) П1»(ч) пд(^)

128. Статический КПД установки ф.(2.53): Т18(ч) := >14(4) 11111(4) ■ пдКч;)

129. Коэффициент пересчета реверсивной характеристики ф.(2.6В) Кг := 1.27 Ъ2 Кг = 0.318

130. Диапазон расчета'■ Ч := 0.005,0.81 .1.11. РН 2

131. Уравнение сети на оптимальном режиме ф.(2.65): с(^) :=--<32