Zakaj se centrifugalni ventilator z nazadnje nagnjenimi lopaticami prilagaja nestabilnemu zračnemu tlaku v rudarskih predorih

Rudniški predori nikoli ne ponujajo stalne odpornosti. Ko ekipe napredujejo s prosto površino ali premikajo bratice, se tlak na izhodu ventilatorja neprestano spreminja. Ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami se prilagodi temu spreminjajočemu se obremenitvenemu profilu, saj njegov rotor ustvarja karakteristiko moči, ki se plošča v bližini območja prekinitve namesto da bi naraščala brez omejitve.

Kako se odpornost v rudniških predorih neprestano spreminja

Podzemno pomožno prezračevanje ne deluje proti nepremični oviri. Vodila se stiskajo zaradi obvalov stropa, ko se prosta površina napreduje. Vsaka sprememba premakne obratovalno točko vzdolž sistema karakteristike, zato ventilator vsako izmeno sreča drugačen statični tlak.

Ko spremembe bratic in razporeditev vodil spremenijo obremenitev

Regionalni izvajalec je uporabil povečevalne ventilatorje, kjer so se bratice tedensko premikale ob napredovanju izkopov. Enote z naprej ukrivljenimi lopaticami so bile dimenzionirane za začetno razporeditev, vendar je zaradi premikanja zapornih sten in podaljševanja cevnih vodov upornost sistema naraščala prek načrtovane točke. Prav tam prihaja do prednosti centrifugalnega ventilatorja z nazaj ukrivljenimi lopaticami: omejitev naraščanja moči preprečuje zrušitev pretoka zraka, ko se omrežje stisne.

Zakaj naprej ukrivljeni ventilatorji izklopijo ob istem navoru

Naprej ukrivljene impelerske lopatice privzamejo več navora ob naraščanju upora, zato tok motorja sledi naraščanju tlaka. Ko bratična stena zapre del tokovnega kroga, se delovna točka premakne proti višjemu statičnemu tlaku. Nepreobremenitvena karakteristika nazaj ukrivljene kolesne enote izogne tej pasti, saj njena poraba moči najprej doseže vrh in nato pada.

Nazaj ukrivljena impelerska kolesna enota in njena nepreobremenitvena karakteristika

Značilna lastnost je kot lopatic glede na vrtenje. Centrifugalni ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami ima lopatice nameščene nasproti vrtinčnemu toku, zato izpušča zrak z manjšimi izgubami obnovitve tlaka, pri čemer se krivulja moči ukrivi navzdol. V sistemu s spremenljivim statičnim tlakom, kot je na rudniku, se delovna točka premika po širokem pasu statičnega tlaka, ne da bi presegla nazivno moč motorja.

Branje krivulje ventilatorja pri spremenljivem statičnem tlaku

Pravilna krivulja ventilatorja prikazuje statični tlak, pretok zraka in porabo moči na enem diagramu. Projektanti naj prekrijejo pričakovano sistemsko krivuljo ter preverijo, ali je presečišče levo od vrha krivulje moči, ki ga bo predstavljala predor. Centrifugalni ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami omogoča bolj dobro doprileganje te prekrivanja.

Stabilna učinkovitost pri spremenljivi upornosti kanalov

Učinkovitost je ravnina, ne posamezna vrednost pri eni točki. Kolo z nazaj nagnjenimi lopaticami ohranja širok in ravno pas učinkovitosti, zato majhne spremembe upornosti kanalov ne potisnejo enote v neučinkovit režim. Stabilna učinkovitost v celotnem obsegu pomeni napovedljiv pretok zraka do dela.

Delovanje, varno za prah, šljako in iskre v podzemnih prostorih

Podzemni zrak prenaša prašek iz kamnin, ostanki po razstrelitvi in drobno šljako, ki obrabljajo manj odporni kolesa. Centrifugalni ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami ima čistejši prednji rob, zaradi česar se delci odlagajo namesto, da bi se zadrževali v kanalih med lopaticami. Za plinaste odseke je konstrukcija, odporna proti iskram, in ohišje, ustreznih zahtev standarda EN 60529, varna tudi tam, kjer obstaja nevarnost vžiga.

Upravljanje z praškom in abrazivno šljako na vhodu

Oblika vhoda določa življenjsko dobo kolesa. Dobro oblikovan vhod zagotavlja enakomerno hitrost zraka v kanalih med lopaticami, zaradi česar se obremenitev s praškom enakomerno porazdeli namesto, da bi se izkopala le ena točka. Operatorji, ki že vnaprej upoštevajo prisotnost abrazivne šljake na vhodu, izognejo nenadnemu neravnovesju, ki uniči ležaje in zmanjša pretok zraka.

Konstrukcija, odporna proti iskram, in izbira ohišja

Nekatere sekcije zahtevajo varne možnosti za iskrenje. Materiali za lopatico in ohišje, ki ne povzročajo isker, ter zaprto ohišje, ki preprečuje vdiranje premogovega prahu, zmanjšajo tveganje vžiga v plinastih conah. Ohišje s stopnjo zaščite IP54 je odporno proti vlaji in prahu, ki sta pogosta pod zemljo, konstrukcija pa ustreza standardu EN 60529 za zaščito pred vdiranjem.

Določanje in vzdrževanje enote za pomožno prezračevanje

Izbira ustrezne naprave se začne z analizo krivulje sistema, ne z najvišjim podatkom iz kataloga. Centrifugalni ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami je treba prilagoditi pričakovani razponu statičnega tlaka, potrditi moramo tudi varnostni pas brez preobremenitve, motorjeve navitja in ležaje pa je treba dimenzionirati za neprekinjeno obratovanje. Sledenje smernicam za prezračevanje v rudnikih, kot so MSHA in OSHA, pomaga določiti ciljno količino zraka že pred naročilom ventilatorja.

Načrtovani pregledi so učinkovitejši od reaktivnega popravila pod zemljo. Mesečni pregled robov vhodnih odsekov, trenda temperature ležajev in stanja tesnil ohišja zazna abrazivno obrabo, preden zmanjša pretok zraka. Vodenje dnevnika cikla obratovanja in meritev statičnega tlaka v primerjavi z izhodno krivuljo sistema kaže, ko se odpornost začne spreminjati, zato se enota ponovno oceni, preden površina izgubi zrak. Deli, varni pred iskrami, zahtevajo preverjanje ohišja po vsakem ciklu razstrelitve, saj nabiranje praška spremeni profil vžiga, medtem ko je stopnja zaščite IP veljavna le, če ostanejo tesnila tesna.

Preverjanje navitja motorja, ležajev in toplotnega upravljanja

Motor opravlja tiho delo. Namotava iz čistega bakra, brezkrtačna zunanja rotorja konstrukcija in natančni krogelni ležaji zagotavljajo zanesljivost, ki jo zahteva podzemna uporaba. Upravljanje toplote je pomembno, ker se namotava nahaja blizu tokov zraka; ohišje, ki odvaja toploto, hkrati pa preprečuje vdiranje prahu, ščiti izolacijo. Pri načrtovanem obratovalnem ciklu preverite temperaturo ležajev in izolacijo namotave, preden majhno odstopanje povzroči izgubo zraka na delovnem prostoru.

Obratovalni cikel, vrtljaji na minuto (RPM) in nastavitev pretoka zraka za delovni prostor

Pomožno prezračevanje deluje v kratekih impulzih, ko se napreduje v nov odsek, zato obratovalni cikel določa toplotno obremenitev. Nastavitev vrtljajev na minuto (RPM) in premera kanala določa pretok zraka v kubičnih čevljih na minuto (CFM), ki ga delovni prostor prejme, brez prehitrega vrtanja kolesa. Centrifugalni ventilator z nazaj nagnjenimi lopaticami zdrži nihanja, saj njegova karakteristika ne preobremeni motorja ob spreminjanju upora. Prilagoditev vrtljajev na minuto (RPM) dejanski pasu upora zagotavlja stabilno dobavo zraka izmena za izmeno.

Izbira ventilatorja za nestabilen tlak v rudniških predorih je odvisna od oblike krivulje pred določitvijo kataloške številke. Ventilator z radijalnim kolesom in nazaj nagnjenimi lopaticami ohranja motor znotraj njegovega nazivnega obremenitvenega območja, tudi kadar se upornost spreminja, ohranja učinkovitost pri spreminjajoči se obremenitvi cevnega sistema in z ustrezno ohišjem izogne tveganju praška in iskrenja. Za pomožno prezračevanje, ki mora slediti premikajočemu se delovnemu mestu, kolo brez preobremenitve spremeni spremenljiv problem v nadzorljiv.

Pogosto zastavljena vprašanja

Vprašanje

Kaj naredi kolo z nazaj nagnjenimi lopaticami nepreobremenljivo?

Odgovor: Kot lopatic določa obnašanje moči. Pri kolesu z nazaj nagnjenimi lopaticami se zahtevani vatki najprej povečajo do maksimuma in nato zmanjšajo, ko pretok pada; zato motor nikoli ne doživi nekontrolirane obremenitve, kadar se poveča upornost cevnega sistema. Ventilator z radijalnim kolesom in nazaj nagnjenimi lopaticami tako ostane znotraj nazivnega toka skozi široko območje statičnega tlaka. Ta raven moči je razlog, zakaj je ta konstrukcija primerna za predore, kjer se obratovalna točka premika namesto da bi ostala stalna.

Vprašanje

Zakaj se upornost rudniškega prezračevanja neprestano spreminja?

Odgovor: Nadzorni deli napredujejo, podpiralne plošče se premikajo in cevni vlečni trakovi se raztegnejo ali pa jih stiskajo ob zrušitvah stropa. Vsaka sprememba premakne krivuljo sistema, zato ventilator ob vsaki izmenjavi sreča drugačen statični tlak. Pomožne cevi na razvojnem odseku lahko zaznajo, da se točka obremenitve premakne za veliko razdaljo že v enem tednu. Oprema, dimenzionirana za eno stalno vrednost, ne bo ustrezala dejanski obremenitvi in bo izgubila pretok na delovnem mestu.

Vprašanje

Kako kolo obravnava prah in šlak pod zemljo?

Odgovor: Nazadnje nagnjena lopatica ima čistejši vodilni rob, zaradi česar se delci odpovedujejo namesto, da bi se zadržali v prehodu. Dobro oblikovan vhod enakomerno razporedi obremenitev z praškom, umivne hitro-priključne filtri pa ločijo grobe delce tam, kjer omogoča postavitev. Redni pregledi vodilnih robov in ležajev med popravki preprečijo nenadno neravnovesje, ki zmanjša pretok zraka. Dobra oblika vhoda določa, kako dolgo kolo preživi pri abrazivni obremenitvi.

Vprašanje

Ali lahko ta konstrukcija deluje v iskro-varnih konfiguracijah?

Odgovor: Da. Materiali za rezilno in ohišje, ki ne povzročajo iskrenja, ter tesno zaprto ohišje zmanjšujejo tveganje vžiga v plinastih ali premogovih odsekih. Ohišje z oceno IP54 preprečuje prodor premogovega prahu in vlage, medtem ko površine, odporne na iskrenje, zagotavljajo učinkovito zaščito pri določenem ciklu obratovanja. Kjer je tveganje vžiga pomembno, navedite možnosti za varno uporabo brez isker in med načrtovanim vzdrževanjem preverite tesnila ohišja. Takšne izvedbe ustrezajo zahtevam standarda EN 60529 glede zaščite pred prodorom.

Vprašanje

Katera ocena ohišja je primerna za vlažne podzemne tunelove?

Odgovor: Ohišje z oceno IP54 zdrži vlago, prah in kapljanje, ki so pogosta pod zemljo, ter ščiti navitje motorja in ležaje brez omejevanja pretoka zraka za hlajenje. Za mokrejše ali zelo umazane odseke s šoto preverite ob pregledu obliko tesnil in odtočne poti. Ohišje mora preprečevati prodor onesnaževalcev, hkrati pa omogočati učinkovito toplotno regulacijo, da ostane navitje hladno. Izberite oceno glede na najtežje pogoje, s katerimi bo naprava dejansko srečana, ne glede na povprečne razmere med izmenami.