Регулирование распределения воздуха по крыльям шахтного поля при фланговой схеме проветривания шахты методом настройки вентиляторов.

Рассмотрим фланговую схему проветривания шахты двумя вентиляторами (рис.8.8), широко распространенную в практике. Изменения производственной обстановки могут потребовать различных вентиляционных маневров, связанных с теми или иными перераспределениями воздуха по крыльям шахты. Это в свою очередь потребует в каждом конкретном случае определенной настройки вентиляторов (θ,n).

При управлении вентиляцией шахты по такой схеме, практический интерес могут иметьследующие задачи:

Определить требуемую настройку вентиляторов для обеспечения заданной подачи воздуха Q₁, Q₂ на оба крыла шахты;

При заданной подачи в одно крыло, найти максимально возможную подачу в другое крыло и определить необходимый режим работы вентиляторов;

Определить настройку обеспечивающую максимальную и равную подачу воздуха в оба крыла шахты, то есть Q₁=Q₂=Q_max;

При известной подаче воздуха в шахту Q₀ обеспечить одинаковую подачу воздуха в оба крыла Q₁ Q₂.

Перечисленные задачи не решаются рассмотренными выше графическими методами анализа. Рассмотрим, как можно решить поставленные задачи. Для этого составим расчетный граф вентиляционной сети (рис.8.9).

На (рис.8.9) приняты следующие обозначения:

Q_в.1, Н₁, Q_в.2, Н₂ – соответственно, производительность и депрессия вентиляторов 1,2;

q₁, q_2,,R_у.1, R_у.2 – соответственно, внешние утечки воздуха и сопротивление путей утечек;

R₀, Q₀ – соответственно, сопротивление общего участка сети и количество воздуха поступающее в шахту;

R₁, R_2, Q₁, Q₂ – соответственно, сопротивление крыльев шахтного поля и расход воздуха по крыльям.

Схема представленная на (рис.8.9) описывается следующей системой уравнений:

Q₀=Q₁+Q₂ (8.57)

Q_в.1=Q₁+q₁ (8.58)

Q_в.2=Q₂+q₂ (8.59)

Н₁=R₀ *Q +R₁*Q (8.60)

Н₂=R₀ *Q +R₂*Q (8.61)

Н₁=R_у.1*q (8.62)

Н₂=R_у.2*q (8.63)

Представленные равенства позволяют решить поставленные выше задачи.

Решение задачи №1

Определим необходимую настройку вентиляторов для подачи воздуха по крыльям шахтного поля в количестве Q₁, Q₂ .

Решение задачи осуществляется в следующей последовательности:

По уравнениям (8.60) (8.61) определяем необходимую депрессию вентиляторов Н₁, Н₂ ;

Используя равенства (8.62) (8.63) определяем внешние утечки воздуха вентиляторов 1, 2

q₁= (8.64)

q₂= (8.65)

Определяем необходимую производительность вентиляторов Q_в.1, Q_в.2 по уравнениям (8.58) (8.59)

По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.

Решение задачи №2

Для схемы представленной на рис.8.9, методом настройки вентиляторов, определим какое максимальное количество воздуха можно подать в крыло R₂ при условии, что в крыло R₁ должно поступать количество воздуха Q₁.

Решение задачи

Запишем уравнения (8.60), (8.61) в виде

Н₁=R₀*(Q₁+Q₂)² + R₁*Q (8.66)

Н₂=R₀*(Q₁+Q₂)² + R₂*Q (8.67)

Так как Q₁=сonst задано то эти уравнения выражают зависимость депрессии обеих вентиляторов от одного переменного Q₂. Задаваясь произвольными значениями Q₂ по формуле (8.67) определяем ряд значений Н₂. По полученным данным на области промышленного использования (ОПИ) вентилятора 2 строим график зависимости Н₂=f (Q₂) (рис.8.9).

Так как производительность вентилятора складывается из подачи воздуха в шахту и внешних подсосов, то для определения его настройки необходимо выполнить графическое суммирование характеристики сети с характеристикой внешних утечек H₂=R_у.2*q .Задаваясь произвольными значениями q₂, строим характеристику внешних подсосов.

Подставив полученное значение Q₂ в формулу (8.66) определяем необходимую депрессию вентилятора 1. По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.

Решение задачи № 3

Для схемы представленной на рис.8.9, определим настройку вентиляторов, для обеспечения максимально возможной и равной подачи воздуха в оба крыла шахты.

Так как Q₁=Q₂=Q то равенства (8.60) (8.61) можно записать в виде

Н₁=R₀*(Q+Q)²+R₁*Q²=(4 R₀+R₁)*Q² (8.68)

Н₂=R₀*(Q+Q)²+R₁*Q²=(4 R₀+R₂)*Q² (8.69)

Выражая из этих уравнений Q и прибавляя к ним выражения утечек воздуха из уравнений (8.64) (8.65) получим в соответствии с уравнениями (8.58) (8.59) следующие выражения производительности обоих вентиляторов через их депрессии

Q_в.1= (8.70)

Q_в.2= (8.71)

По полученным уравнениям строим графики Q_в.1=f (H₁) и Q_в.2=f (H₂) на соответствующих ОПИ вентиляторов и определяем максимально возможную производительность каждого вентилятора, а затем один из них подстраиваем под другой по меньшей производительности.

Решение задачи №4

Для схемы представленной на (рис.8.9) при известной подаче воздуха в шахту Q₀ определить требуемую настройку вентиляторов для равной подачи воздуха по крыльям шахтного поля Q₁= Q₂=Q₀/2. При заданных условиях равенства (8.60), (8.61) можно записать в виде

Н₁=R₀ *Q +R₁*(Q₀/2)² (8.72)

Н₂=R₀*Q +R₂*(Q₀/2)² (8.73)

По равенствам (8.72), (8.73) определяем необходимую депрессию вентиляторов Н₁, Н₂. Используя уравнения(8.64), (8.65) определяем подсосы воздуха с поверхности, а по уравнениям (8.58), (8.59) – необходимую производительность вентиляторов, Q_в.1, Q_в.2. По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.

ЛЕКЦИЯ №10