ГОРНЫЕ РАБОТЫ

Оригинальная статья

УДК 622.002.5:622.46 © В.В. Смирняков, А.В. Лейсле, Р.Д. Магомет, С.Г. Мухортиков, О.В. Пинскер, Д.О. Анисимов, 2023

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 7-2023 /1169/

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2023-7-59-67

Название

Экспериментальные исследования повышения эффективности работы вентиляторов местного проветривания за счет изменения частоты вращения рабочего колеса

Авторы

Смирняков В.В., Канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности производств Санкт-Петербургского горного университета, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: smirnyakovvv@yandex.ru

Лейсле А.В., Канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности производств Санкт-Петербургского горного университета, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: groz-4@yandex.ru

Магомет Р.Д., Канд. техн. наук, доцент кафедры безопасности производств Санкт-Петербургского горного университета, 199106, г. Санкт-Петербург, Россия, e-mail: rmagomet@yandex.ru

Мухортиков С.Г., Канд. техн. наук, заместитель генерального директора по научной работе

ООО «ТРАНСМАШ», 652523, г. Ленинск-Кузнецкий, Россия, e-mail: Smukhortikov@inbox.ru

Пинскер О.В., Генеральный директор ООО «ТРАНСМАШ», 652523, г. Ленинск-Кузнецкий, Россия, e-mail: pinol62@mail.ru

Анисимов Д.О., Начальник проектного отдела ООО «ТРАНСМАШ», 652523, г. Ленинск-Кузнецкий, Россия, e-mail: anisimov.do@gmail.com

Аннотация

В статье рассмотрены методика и результаты экспериментальных исследований метода повышения эффективности работы вентиляторов местного проветривания (ВМП) при проветривании подготовительных выработок угольных шахт. Авторами предложено управление подачей вентилятора с помощью электропривода с изменяемой частотой вращения рабочего колеса. Установлено, что наиболее рациональным способом регулирования в дополнение к существующим является изменение частоты вращения рабочего колеса вентилятора. Задачи эксперимента состояли в определении аэродинамических параметров ВМП при изменении частоты переменного тока электродвигателя, коэффициента утечек и максимальной длины трубопровода, обеспечивающей заданный расход воздуха. Для проведения эксперимента смонтирован вентилятор с частотным преобразователем, работающий на участок трубопровода и разработана методика проведения измерений. Подача ВМП регулировалась изменением скорости вращения рабочего колеса при различных сопротивлениях, при этом оценивалась скорость движения воздуха и депрессия исследуемых участков трубопровода. Получены с высокой точностью аппроксимации фактические характеристики ВМП. Определено фактическое аэродинамическое сопротивление и получены расчетные значения для прямолинейных участков трубопроводов различной длины и диаметра. Установлено, что увеличение частоты вращения рабочего колеса позволяет увеличить длину трубопровода при заданных расходах. Результаты сравнивались со значениями при работе ВМП без применения частотного преобразователя переменного тока. Показана возможность повышения КПД при соответствующих величинах сопротивления трубопровода. Отмечено, что регулирование подачи частотой вращения рабочего колеса способствует увеличению срока службы вентиляционного оборудования. На основании полученных результатов сделан вывод о возможности применения данного метода регулирования для угольных шахт.

Ключевые слова

Вентилятор местного проветривания, частотное регулирование, проветривание подготовительных выработок, частотный преобразователь, аэродинамические характеристики, депрессия, расход, частота вращения рабочего колеса.

Список литературы

1. Физические аспекты определения потерь давления воздуха в вентиляционных трубопроводах / И.Е. Колесниченко, Е.А. Колесниченко, В.Б. Артемьев и др. // Уголь. 2015. № 5. С. 68–73. DOI: 10.18796/0041-5790-2015-5-68-73.

2. Мохирев Н.Н., Радько В.В. Экономические показатели при замене крупных вентиляторов на вентиляторы меньшего типоразмера // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология. Нефтегазовое и горное дело. 2006. № 1. С. 314–318.

3. Нгуен Минь Фьен. Анализ области применения схем проветривания газообильных протяженных тупиковых выработок для угольных шахт Вьетнама // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. Специальный выпуск № 7. С. 110–116.

4. Смирняков В.В. Попов М.М., Нгуен Минь Фьен. Моделирование процессов формирования застойных зон в газообильных подготовительных выработках // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. Специальный выпуск № 7. С. 419–428.

5. Колесниченко Е.А., Колесниченко И.Е., Ткачук Р.В. Закономерности вентиляции призабойного пространства тупиковых выработок: новая концепция // Уголь. 2007. №2. С. 16–19.

6. Факторы воздействия комбайна при добыче угля на увеличение метаноотдачи массива в рабочее пространство лавы / М.В. Павленко, М.П. Хайдина, Д.А. Кузиев и др. // Уголь. 2019. № 4. С. 8-11. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-4-8-11.

7. Вибрационное воздействие через скважины и технология дегазационной подготовки низкопроницаемого угольного пласта / М.В. Павленко, Н.Г. Барнов,Д.А. Кузиев и др. // Уголь. 2020. № 1. С. 36-40. DOI: 10.18796/0041-5790-2020-1-36-40.

8. Зедгенизов Д.В. Система автоматического управления частотным электроприводом тоннельного вентилятора метрополитена // Горный информационно -аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2008. № 4. С. 207–210.

9. Эпштейн И.И. Выбор оптимального варианта электропривода для мощных механизмов с вентиляторной моментной характеристикой // Электротехнические и компьютерные системы. 2011. № 3. С. 188–190.

10. Шонин О.Б., Пронько В.С. Минимизация потерь в частотно-регулируемом приводе вентиляторов главного проветривания шахт // Научно-технические ведомости СПБГПУ. 2014. № 2. С. 70–77.

11. Мухамадеев А.Р. Преобразователи частоты и устройства плавного пуска для электроприводов переменного тока // Энергетика Татарстана. 2010. № 1. С. 44–53.

12. Рушкин Е.И., Сем?нов А.С. Исследование системы частотно-регулируемого электропривода вентилятора главного проветривания при помощи моделирования // Технические науки – от теории к практике. 2013. № 20. С. 34–41.

13. Маслов И.П., Семыкина И.Ю. Обеспечение безопасности горных работ в угольных шахтах при проведении тупиковых выработок средствами вентиляторов местного проветривания / Безопасность жизнедеятельности предприятий в промышленно развитых регионах: Материалы X Международной научно-практической конференции, 28-29 ноября 2013 г. Кемерово: КузГТУ, 2013. С. 117–123.

14. Маслов И.П., Семыкина И.Ю. Вопросы обеспечения энергетической эффективности и безопасности ведения горных работ за счет усовершенствования систем местного проветривания угольных шахт // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2013. № 1.2. С. 105–110.

15. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Инструкция по аэрологической безопасности угольных шахт». Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору № 506 от 8 декабря 2020 г.

16. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Минуглепром СССР. Макеевка-Донецк: Ротапринт МакНИИ, 1989. 320 с.

17. Накаряков Е.В. Определение параметров работы ВМП на гибкий трубопровод при проветривании протяженных тупиковых выработок. В сборнике научных трудов «Стратегия и процессы освоения георесурсов». Пермь: Издательство Горного института Уральского отделения Российской академии наук, 2016. С. 281–285.

Для цитирования

Экспериментальные исследования повышения эффективности работы вентиляторов местного проветривания за счет изменения частоты вращения рабочего колеса / В.В. Смирняков, А.В. Лейсле, Р.Д. Магомет и др. // Уголь. 2023. № 7. С. 59-67. DOI: 10.18796/0041-5790-2023-7-59-67.

Информация о статье

Поступила в редакцию:  25.05.2023

Одобрена рецензентами: 14.06.2023

Принята к публикации: 26.06.Я2023