Роторное:

В выработках, в которых находятся или мо­гут находиться люди, согласно требованиям Правил безопас­ности ПБ воздух должен содержать по объему кислорода не менее 20 % и углекислого газа не более 0,5 %, а содержание метана в струе воздуха, исходящего из очистного участка, не должно превышать 1 %.

Для снабжения работающих в шахте или руднике людей достаточным количеством качественного воздуха и создания комфортных условий для высокопроизводительного труда не­обходима искусственная вентиляция, обеспечивающая постоян­ный приток свежего воздуха в горные выработки с поверхности и удаление отработанного воздуха из шахты (рудника) в ат­мосферу. Для этих целей на шахте (руднике) устанавливают вентиляторы.

Вентилятор принадлежит к механизмам, имеющим продол­жительный режим работы с постоянной нагрузкой.

В качестве ВМП применяются осевые вентиляторы с двигателями мощностью до 110кВт.

В качестве ВГП применяются как осевые так и центробежные вентиляторы с двигателями мощностью 1250-4000 кВт.

В качестве привода вентиляторов главного проветривания применяется:

§ АДФ+Реостат

§ АДФ+АВК

§ СД до 500КВт

§ АДФ+СД(каскад обеспечивает половинную и полную производительность)

Сравнивая между собой шахтные осевые и центробежные вентиляторы, следует отметить, что те и другие обладают как достоинствами, так и рядом недостатков.

К достоинствам осевых вентиляторов следует отнести: регули­рование режима работы (поворотом лопаток направляющего аппарата и рабочего колеса); реверсирование воздушной струи без обводных каналов (при соответствующей аэродинамической схеме и конструкции вентилятора).

Недостатками осевых вентиляторов являются:

скрытые, недоступные для систематического ухода подшип­ники, что снижает надежность работы вентиляторов; резко седло­образная форма характеристики давления (со впадинами и раз­рывами), что создает предпосылки для неустойчивой работы, особенно при параллельном включении вентиляторов с нерегу­лируемым приводом; сильный шум при работе со скоростями 90—95 м/с.

Центробежные вентиляторы лишены указанных недостатков, они проще по конструкции и надежнее в эксплуатации, создают более высокое давление, однако диапазон их экономичного регу­лирования (при прочих равных условиях) несколько меньше, чем у осевых.

Серийно выпускаемые шахтные осевые и центробежные венти­ляторы примерно равноценны по экономичности, но величина ее невелика — максимальный статический к. п. д. вентиляторов не превышает 0,8. Отдельные конструкции центробежных вентиляторов с сильно загнутыми назад лопатками позволили повысить к. п. д. до 0,88.

В настоящее время регулирование режима работы шахтных вентиляторов главного проветривания осуществляется одним из следующих способов:

§ изменением сопротивления вентиляционной сети (дроссели­рование шибером, секторным затвором и т. д.);

§ изменением характеристики вентилятора.

Регулирование режима работы вентилятора главного про­ветривания
изменением характеристики вентиляционной сети представлено на рис. Режим работы вентилятора с мини­мальным сопротивлением вентиляционной сети характери­зуется точкой 1. При этом вентилятор работает с подачей Q1 и давлением p1. При необходимости уменьшения подачи уве­личивается сопротивление вентиляционной сети путем частич­ного перекрытия вентиляционного канала регулирующим шибе­ром, что приводит к уменьшению эквивалентного отверстия, т. е. A2<A2. Режим работы вентилятора в этом случае харак­теризуется точкой 2.

Изменение характеристики вентилятора может произво­диться одним из нижеперечисленных способов:

§ изменением угла поворота лопаток направляющих аппаратов (для центробеж­ных и осевых вентиляторов),

§ изменением угла установки лопа­ток рабочего колеса (для осевых нентиляторов),

§ изменением скорости электропривода рабочего колеса вентилятора.

Для правильного определения необходимого диапазона изменения производительности ГВУ следует произвести анализ основных причин, вызывающих необходимость в установке устройств регулирования производительности:

1) сезонное колебание температуры окружающей среды. Давление окружающего воздуха требует регулирования производительности в сравнительно небольших пределах. Диапазон регулирования производительности лежит в пределах 10—15% расчетной. Это регулирование относится к классу медленно меняющихся во времени;

2) регулирование производительности, вызванное развитием фронта работ. За период эксплуатации шахты производительность вентиляторной установки должна постепенно возрастать — в 1,5-2 раза превышать минимальную при наиболее интенсивной отра­ботке залежи;

3) регулирование производительности, вызванное измененном суточного ритма горных работ (взрывные работы в конце смены требуют повышения производительности на 15—20%);

4) регулирование производительности, вызванное празднич­ными и ремонтными днями. В этих условиях производительность должна составлять 30—50% рабочей;

5) массовые взрывы, требующие более интенсивного проветривания. Здесь производительность должна быть значительно выше по сравнению с обычным режимом проветривания.

Таким образом, в основном целесообразным диапазоном регу­лирования производительности вентилятора следует считать 2:1, предусматривая дополнительные меры для интенсификации про­ветривания после массовых взрывов.

Выбор того или иного способа регулирования вентилятором должен решаться с учетом наибольшей его экономичности, про­стоты и удобства обслуживания.

На современном горном предприятии при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в угольных шахтах со взрывоопасной средой, а также в рудниках черной и цветной металлургии основным видом энергии служит пневматическая. Кроме того компрессорные установки служат для заморозки ствола шахты. Для привода компрессорных установок возможно использование :

§ СД 250-500КВт +ВТЕ

§ АД + Преобразователь частоты на компр. Установках большой мощности(дорогой привод)

§ АДФ+тир.коммутатор в роторной цепи

§ АД+ТПЧ с НС

§ Дв. Двойного питания.

По принципу работы компрессорные машины делятся на поршневые и центробежные.

Особенности компрессоров как объ­екта электропривода: пульсирующий характер нагрузочного момента; зависимость пульсаций от скорости электропривода; по­вышенный момент инерции, затрудняющий пуск привода; повышенный момент сопротивления при пуске.

Для поддержания режима работы пневматических установок в заданных преде­лах применяют различные способы регулирования режима работы компрессоров: изменением частоты вращения вала ком­прессора, а при постоянной частоте вращения — изменением числа параллельно работающих компрессоров.

При нерегулируемой частоте вращения вала компрессора регулирование ведется: дросселированием перед входом в компрессор, тогда расход воздуха уменьшается из-за понижения начального давления; включением дополнительного вредного пространства в поршневых компрессорах; отжатием пластан всасывающих клапанов в поршневых компрессорах.

Система регулируемого электропривода турбокомпрессоров должна отве­чать общим требованиям, предъявляемым ко всем системам привода: высокие энергетические показатели системы к. п. д. и cosφ; надежность и простота эксплуатации; минимально воз­можная первоначальная стоимость оборудования.

Регулируемый электропривод турбокомпрессора с двигателем двойного питания:

Двигатель двойного питания представляет собой асинхронный двигатель с фазным ротором, подключенный к двум источникам питания: со стороны статора — к сети с постоянным напряже

нием и частотой 50 Гц, а со стороны ротора — к источнику по­ниженной частоты, величина которой, как и напряжение источ­ника (по амплитуде и фазе), могут изменяться. Преобразовав

Принципиальная схема управления приводом компрессора с двигателем двойного питания (ДДП) приведена на рис. Она состоит из асинхронного двигателя с фазным ротором M_ преобразователя частоты UZ, включающего в себя силовой-трансформатор Т, согласующий напряжение сети с напряже­нием ротора двигателя, тиристорные блоки U1—UЗ, системы уп­равления AUZ преобразователем частоты, датчиков углового перемещения ротора (синхронный тахогенератор с постоянными магнитами GS), датчиков тока ротора

Сигналы частоты вращения ротора двигателя формируются углоизмерительной машиной GS , представляющей собой синхронный тахогенератор с постоянными магнитами и имеющей число пар полюсов, равное числу пар полюсов глав­ного двигателя. GS жестко связана с асинхронным двигателем.

В качестве электропривода, насосов в шахтных участковых и центральных водоотливных установках применяются асин­хронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Элек­тродвигатели насосов работают в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой, мощность (кВт) которых определяется по формуле

где k — коэффициент запаса (1,2—1,3 при подаче до 160 м³/ч и 1,1—1,15 при подаче свыше 160 м³/ч); Q — подача, м³/ч; у — удельный вес откачиваемой из шахты воды, кН/м³; Н — напор насоса, м; η_н, η_п— соответственно к. п. д. насоса и передачи.

1. Системы пуска электропривода турбомашин в зависимости от применяемого электродвигателя и типа турбомашины.

Запуск вентиляторной установки сопровождается большими пусковыми токами. А если учесть, что вентиляторы обладают значительными маховыми массами, то пуск оказывается длительным и вызывает длительное сни­жение напряжения питающей сети. Это сказывается на параллельно работающих двигателях и на самом запускаемом двига­теле, еще более затягивая его пуск. В установках с сетью относительно малой мощности прямой пуск асинхронного двигателя может вызвать недопустимые падения напряжения. В этом случае необходимо использовать более сложные схемы пуска в зависимости от применяемого типа провода.

В случае применения привода АВК пуск происходит следующим образом:

Запуск асинхронного двигателя в схеме АВК, как правило, резисторный. Это объясняется неглубоким регулированием ча­стоты вращения вентилятора главного проветривания.

При резисторном пуске асинхронного двигателя в системе АВК его ротор отсоединяется от инвертора и подключается к пусковому резистору. Пуск автоматический в функции вре­мени. При достижении номинальной частоты вращения ротор двигателя через выпрямитель подсоединяется к инвертору, у ко­торого установлен угол регулирования тиристорами β =90 эл. градусов, а затем ротор

отсоединяется от пускового резистора. Переход асинхронного двигателя в схему АВК происходит без бросков тока, а его частота вращения несколько снижается. Дальнейшее регулирование скорости электропривода вентиля­тора ведется вниз от номинальной.

Электропривод построенный по схеме синхронно-асинхронного кас­када является наиболее распространенным для вентиляторов главного проветривания рудников и крупных шахт.

Строится электропривод на основе использования двух двигате­лей: синхронного M1 и асинхронного M2 .

Главный двигатель M1 вращает вал вентилятора ВРЦД-4,5 и обес­печивает максимальную подачу. Асинхронный двигатель M2 , имеющий уг­ловую скорость в 2 раза меньшую, обеспечивает пониженную подачу воздуха в начале работы шахты, а также в выходные и праздничные дни.

Для питания постоянным током обмотки возбуждения синхронного двигателя и для создания режима динамического торможения асинхрон­ного двигателя, необходимого для более быстрого снижения угловой скорости при его останове, служит возбудительный агрегат, состоящий из асинхронного короткозамкнутого двигателя М3 и возбудителя G-машины постоянного тока параллельного возбуждения.

Для работы вентилятора с максимальной подачей его запуск ве­дется в следующей последовательности: вначале запускается асинхрон­ный двигатель M2 с пусковым резистором в цепи ротора, а затем с угловой скорости, равной половине номинальной, запускается синхронный двигатель M1. При работе с половинной угловой скоростью, т.е. с по­ниженной подачей воздуха, синхронный двигатель не включается. В этом случае вентилятор вращается от асинхронного двигателя M2, ра­ботающего на естественной механической характеристике.

Для подготовки схемы к работе (двигатель М3) необходимо вклю­чить автоматы SA1-SA3. Это вызывает включение реле времени КТ1-КТ5 и размыкание соответствующих контактов КТ1.1-КТ5.1 и замыкание кон­такта КТ1.2. Срабатывание реле напряжения KU приводит к подаче пи­тания к катушкам контакторов ускорения КМ4-КМ7.

Сначала запускается асинхронный двигатель М3 нажатием на кноп­ку SB1. Далее включается асинхронный двигатель M2 нажатием на кноп­ку SB4. При этом обтекается током катушка электромагнита YQF2 мас­ляного выключателя QF2. Включение последнего обеспечивает подачу напряжения сети на статор асинхронного двигателя M2 и к замыканию контакта B2. Это приводит к срабатыванию промежуточного реле К2, которое своими контактами К2.3 обесточивает цепь первого реле вре­мени КТ1, К2.1 разрывает цепь питания контактора динамического тор­можения КМ2, К2.2 подключает цепь питания контакторов ускорения КМ4-КМ7. Идет разгон асинхронного двигателя M2 в функции времени. При достижении асинхронным двигателем M2 номинальной частоты враще­ния реле скорости KV3 и замыкает свой контакт KV3.2 в цепи катушки электромагнита YQF1 и размыкается контакт KV3.1 в цепи питания кон­тактора КМ2. В этой же цепи несколько ранее замкнутся контакт реле скорости KV1.1.

Электромагнит YQF1 приводит к включению масляного выключателя QF1, к подаче на статор синхронного двигателя M1 напряжения сети и последний начинает увеличивать свою частоту вращения при введенном разрядном сопротивлении Rp. При этом замыкается контакт В1, вызыва­ющий включение промежуточного реле К1. Последнее своими контактами К1.1 подключает к источнику питания реле

форсировки КФ, которое своим контактом КФ шунтирует резистор R5, К1.2 размыкается в цепи питания контактора КМ2. К13 шунтирует кнопку SB3 и контакт KV3.2.

Бросок тока статора синхронного двигателя вызывает срабатывание реле тока КА1, замыкание контакта КА1.1 и срабатывание реле времени КТ6, что в свою очередь вызывает замыкание контакта КТ7 и размыкание контакта КТ6.1.

По мере разгона двигателя Ml ток статора снижается и вновь ре­ле тока КА1 размыкает свой контакт КА1.1, вызывая обесточивание сначала реле времени КТ6, затем реле времени КТ7. Некоторый проме­жуток времени остаются включенными оба контакта КТ6.1 и КТ7. Это вызывает включение контактора КМ1 и размыкание линейных контактов КМ1.2 и замыкание контактов КМ1.1. При этом происходит подсоедине­ние обмотки возбуждения к якорю генератора G. Увеличение тока воз­буждения вызывает срабатывание реле тока КА2 и размыкание контакта КА2.1, которое снимает форсировку и замыкание контакта КА2.2. Синх­ронный двигатель Ml достигает синхронной частоты вращения. Это при­водит к срабатыванию реле скорости KV4, которое своим контактом KV4.1 шунтирует контакты КТ6.1 и КТ7. Реле времени КТ6, обеспечив необходимую выдержку времени для разгона синхронного двигателя, размыкает свой контакт КТ6.2 в цепи катушки электромагнита YQF1. На этом процесс запуска синхронного двигателя Ml заканчивается, и вен­тилятор работает с максимальной частотой вращения.

Останов вентилятора производится отключением синхронного дви­гателя Ml от сети. При этом размыкается цепь питания промежуточного реле К1, которое своим контактом К1.2 подготавливает цепь контакто­ра динамического торможения КМ2. В начале процесса остановки сниже­ния частоты вращения вентилятора идет интенсивно, так как велик мо­мент сопротивления. По мере же снижения частоты вращения абсолютное значение замедления падает.

При частоте вращения двигателя равной 250 об/мин контактом KV3.1 замыкается цепь питания катушки контактора динамического тор­можения КМ2. Он срабатывает, и в статор асинхронного двигателя М2 через линейные контакты КМ2 подается постоянный ток, а в цепь рото­ра вводится максимальное сопротивление. С выдержкой времени, обес­точиваемой реле времени КТ1-КТ5, подключаются к источнику питания контакторы ускорения КМ4-КМ7, которые своими контактами по мере снижения частоты вращения двигателя шунтируют ступени пусковых ре­зисторов. Почти при нулевой частоте вращения контактом KV1.1 реле скорости KV1 разрывается цепь питания контактора динамического тор­можения КМ2 и снимается постоянный ток с обмотки статора асинхрон­ного двигателя М2. Процесс останова вентилятора на этом заканчива­ется.

В схеме предусмотрена защита синхронного двигателя от снижения напряжения (реле форсировки КФ), от исчезновения тока возбуждения (реле наличия тока КА2), от затянувшегося пуска (реле времени КТ6).

Управление приводом вентилятора можно вести вручную или авто­матически. Ручное управление ведется кнопками SB1-SB5.