Способ определения режимов совместной работы шахтных вентиляторов после взрывных работ Советский патент 1991 года по МПК E21F1/00 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к проветриванию шахт и рудников после взрывных работ.

Цель изобретения - повышение точности выбора режимов работы вентиляторов при проветривании участка шахтной сети и сокращение времени его проветривания после взрывных работ при обеспечении безопасности на других участках шахты.

Способ выбора режима совместной работы шахтных вентиляторов включает изменение их подачи и измерение расхода воздуха на участке. При этом устанавливают режимы работы вентиляторов, обесиечивающие возможность увеличения и уменьшения их производительности на 10-15% от расчетной путем изменения их входных регулируемых параметров (ВРП). У шахтных вентиляторов такими параметрами является частота вращения рабочего колеса и углы установки лопаток направляющего аппарата или рабочего колеса. Значения ВРП вентиляторов, соответствующие этим режимам их работы, обозначают xj0 и называют основными уровнями. В зависимости от количества вентиляторов k выбирают план-матрицу проведения опытов двухуровневого факторного эксперимента, предусматривающего установку ВРП на верхнем XJB XJO+AXJили нижнем

X|H ХЬ А Х1 Уровнях относительно основного. Шаг варьирования ВРП для каждого вентилятора Лх) выбирают по совмещенной аэродинамической характеристике вентилятора и вентиляционной сети таким, чтобы обеспечить изменение производительности вентиляторов на 10- 15%. В соответствии с планом проведения опытов увеличивают и уменьшают производительность вентиляторов на указанный шаг, измеряя в каждом опыте полученные значения расхода воздуха, поступающего на участок ведения взрывных работ в установившемся режиме проветривания (после окончания переходных аэродинамических процессов). По результатам всех опытов плана определяют среднее значение расхода воздуха на участке ведения взрывных работ Qcp и коэффициенты влияния работы вентиляторов bj на эффективность проветривания этого участка

4 io. .(D

Q

Р

-.-ii

n. i

XJI Q|

(2)

где п - число опытов;

I - порядковый номер опыта;

j - номер вентилятора;

х ji - кодированное значение ВРП, равное XJ0 - О ДЛЯ ОСНОВНОГО УРОВНЯ, Х)в +1

для верхнего и XJH 1 для нижнего;

QI - расход воздуха, поступающего на участок ведения взрывных работ в опытах.

С учетом знаков коэффициентов bj вычисляют значения коэффициентов пропорциональности для каждого вентилятора по формулам

т Х МвГДх)Х1° () (3)

или

) мин |о

bj Лх)

(при b | 0 )

(U

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

гДе XJ макс . х) мин максимальное и минимальное значения ВРП вентиляторов в натуральных величинах,

из полученных коэффициентов пропорциональности выбирают наименьший mjMMH и определяют искомые значения ВРП каждого вентилятора

X х)о + Ь| Д Х| mj мин, (5)

после чего рассчитывают ожидаемый расход воздуха на участке ведения взрывных работ

. Ј XJ х)о

Q Q ср +

bj

(6)

, 1 где k - количество регулируемых вентиляторов.

Изменяют режимы работы вентиляторов, устанавливая их входные регулируемые параметры в найденные положения xj, обеспечивающие максимальный расход воздуха на участке ведения взрывных работ.

Для реализации предлагаемого способа по схеме вентиляции шахты (рудника) определяют горные выработки, по которым воздух подается на участок ведения взрывных работ или отводится из него в исходящую струю. Непосредственно в горных выработках намечают пункты контроля расхода воздуха. В зависимости от числа вентиляторов (согласно табл. 1 или 2) выбирают план проведения факторного эксперимента в кодированных значениях ВРП.

По совмещенным аэродинамическим характеристикам вентиляторов и вентиляционной сети, на которую они работают, для каждого вентилятора устанавливают основ- ные уровни х)0 и шаг изменения ВРП Лх| в опытах. Вычисляют натуральные значения ВРП вентиляторов для верхних и нижних уровней плана эксперимента XJQ , .

С учетом переходных аэродинамических процессов в шахтной вентиляционной сети, продолжительность которых не превышает 15 мин, составляют план-график проведения эксперимента с указанием времени перевода вентиляторов на новые режимы работы и интервалов времени измерения расходов воздуха в выработках.

Согласно плану-графику изменяют режимы работы вентиляторов и в каждом опыте измеряют расход воздуха в выработках участка взрывных работ. Затем по формулам (1Н6) вычисляют средний расход лосту- пающего на участок воздуха Qcp. коэффициенты bj и mj. искомые значения

ВРП вентиляторов xj и ожидаемый расход воздуха Q на участке ведения взрывных работ При производстве взрывных работ уг танавливаю ВРП вентиляторов в найденные положения а после удатения из выработок участка продуктов ьзрыва пррр водят вентиляторы в исходные режимы их

TKi ПЛУП i|/iИ

Ноппимрр рудник проветривается двумя венгмляюоами Режим работы одною из них р.чулигп/ется частотой вращения рабо- ч го колеся а второго углом установки лопаток наполняющего ппаратэ

План проведения опытов при двух регулируемых вентилягорах(к 2) представлен в табл 3

При существующем на руднике режи ме проветривания горных рябот расчет ные значения ВРП вентиляторов составляют xip 5GO об/мин л2р 10° а расход воздуха на участке 38 м Vc

По аэродинамической характеристике установлено что для изменения производи тельности первого вентилятора на не обходимо изменить частоту врнщенш то рабочего колеса на 60 об/мин а второго угол установки лопаток направчяющего ап паоатл на 7°

Сущегтвующиа г/ежимы работы венти ляторор тчют изменя (ь и про 1зводи тельное i ь в огльш ю н меньшую с то DO нм на тре6уемыи шаг Поэтому эти рркимь и соотаетствующи г чнз--дния ВРИ принимс1 м ь каче i ее ОСНСРНЫ к vp BHf-и хю 500 об/мин и х 10°

Ввиду TJTO то в пои /еняегыу m шчх те венгиляюр j укэзспель упа установки лопаток напратяюилвю an р-тн nnoi раду, рован чрр°з 10° ,) у зэатрль вращения - через 50 мин 1 для добствс пронедени опытов п умет п ения ностп.1 при yi rat опкг RD ь on-jpA тенные положения принимаем aid изменения РРП первого вентилятора ДА 30 об/мин а второго - 1ПГ Гот,а значения ВРП вентиляторов пгм -гаьогкг их на верхних ,уровнях составяi

/IB /10 Лх 5UG 50 5-.Q в /.2) t- Л х 0° 10 /0е а Не. нижг 1« ос „нях

ю- Л/1 ЬОО 30 45Г1 об/мин

Х2и Х20 Л X 10 10 J Цля рассм чг, ивэепиго приг-ерп план- грас к т провел1 ния опытоь прсдст ТРН е табл 4

При реали аци- плтн. рас/од Ю1дего на обь°кт во духа ИЗМРОЯЛИ в трех въ работкнх и в умпе по кахдпчу опыту он

состчвилО 42м3/гО 34 Q1 27м3/с

Исходные дан )ые д/ю рь1 иггечии Qrp коэффициентов bj и промежуточные ты ГФРДСТЭРЛРЮТ по и )рме слбл 5

R ррзу/1ьта е оасчятов по формулам (1) и (2) получено О t Зл Ь м /с LM 25 и b2 2,

RGW.V того чти коэффициент hi и Ь получены с очр -ятт ныч расчет юэффиии нтоз прг пг.рциочапччогти rpj ьы- по фоомуло (4N Мп яэ п учамиче- ски характеристикам вргп иляторов опррделяют минимтпг i-1 re r рьдельные значения их ВРП ( v

iO .

мин и

;о°)

Т 1 -п

300 - 500 . „ Т1 355--5С 123

m

-20 - 10

- О 7Г

Расчетные знячпнич ВПП полу ают гю (г)

xi 500 ( 3 25) 0 50

10 i 4 )

J

О-кидаемый расход по -ДУХ J н i nnn-T) влемом n5bt i ir пян i NO i, CP , i 161

,. Tr, hb °Г

Q - J4 /5 (

I ( 4 25 )

Таким TJ n nt w /iiiiro ма / rt OK en у -vii n i L 1 t л (то jan «ению r м коднь r t i i

(t i о м / - з о п , т т и , p

Ci r о г огнн1 в/ими.- i , и 1. В СОР i с

МОИ Г Г ЧЫ . ||- ,l,n)Tj|iflR 1м)„ Iч pbiBdix .) о GK/HI аюч, HI .НС

100ИЗВ1ДИГЬЛ -ЧСГ 1И i Г 1|ИЛЧ ОРО«1 ИЗНР ЛРние раг уода н у нсь л о т ;, и ч т

Hi, И И Я t О С ИР Ю П( В i I и v ТОЧНО

сп. ьыбопс1 ОРЧСИМ Р t . Ггать1 ЧРНТИ i

При r||J BCrpl1i НИ1- VH 3 If ЧТИ ( 11

гетг . с vpa ЦРЬИЯ ьгемс и о п-п , ,

i t-1 L е Т ..ПЫЕЧо J г -1 г ) г Ч„ U8JOI НПС). ,1 1Х

ты i с р-зжи ч ridt i ь1 иен г м

TOPI n Out Г Л ЧИЧ1ЮЩИР YB пИ1 Кк° И

НИР и rj пи-ir r,; m itr н-i н и п 10 13% от расчч -ч - i м ичмг нс п ч и

X {.гТУЛИрУ 1 IX ip- n ров /ПРЛ 11 I

ьчют и ,г ьич т i r и i л т и г , вен тцл( т i1 в HJ ,K Ti4Ht i,- i лг n irT,jH4 при этом иоп/чр Hrie змс HI q , i Uj3 iy t, на иь, г чрырчы ч ч /ста

HOBi- BUU MC« p /tHMb MfiCbpT, 5ЯН.1Я IO

пс луче н -ibif ре упьта гам опрр ,еп п т стед Hfje значение расхода во У -а нн уч .стке

ведения взрывных работ и коэффициенты bj влияния работы вентиляторов на эффективность проветривания этого участка с помощью математического выражения

2 xji QI

ni 1

где j - номер вентилятора,

п - число опытов;

i - порядковый номер опыта,

xji - кодированные значения входных регулируемых параметров вентиляторов:

QI - расход воздуха на участке, м /с, минимальное значение коэффициента пропорциональности изменения входных регулируемых параметров рассчитывают для каждого вентилятора по формулам

xjo

.Х|

,Х|

- максимальное и мини10

15

xj0 - значения входных параметров вентиляторов, о щие расчетную их производит

AXJ - шаг варьирования лируемых параметров вентиля определяют искомые значени гулируемых параметров каждо ра

xj +bj Дх| т)мин, после чего рассчитывают расх на участке ведения взрывных муле

Q Q

ср

, & XJ - Х1о

+ Ъ-Т&Г

XJ макс bj

ИЛИ

ГП|

(при bj 0 ) (при b j 0 )

20

) мин

где XJ макс ) мин

мальное значения входных регулируемых параметров вентиляторов в натуральных величинах;

Планы многофакторных экспериментов для двух и трех регулируемых вентиляторов

где Qcp - среднее значение ра на участке в опытах, м3/с,

k - количество регулируемых и изменяют режимы работы устанавливая их входные регу раметры в найденные положен вающие максимальный расхо участке ведения взрывных ра

xj0 - значения входных регулируемых параметров вентиляторов, обеспечивающие расчетную их производительность;

AXJ - шаг варьирования входных регулируемых параметров вентиляторов, определяют искомые значения входных регулируемых параметров каждого вентилятора

xj +bj Дх| т)мин, после чего рассчитывают расход воздуха Q на участке ведения взрывных работ по формуле

Q Q

ср

, & XJ - Х1о

+ Ъ-Т&Г

Ь|

0

где Qcp - среднее значение расхода воздуха на участке в опытах, м3/с,

k - количество регулируемых вентиляторов, и изменяют режимы работы вентиляторов устанавливая их входные регулируемые параметры в найденные положения, обеспечивающие максимальный расход воздуха на участке ведения взрывных работ

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к горной промети и предназначено для проветривания шахт и рудников после взрывных работ (В Р). Цель - повышение точности выбора режимов работы вентиляторов (В) при проветривании участка шахтной сети и сокращение времени его проветривания после ВР при обеспечении безопасности труда на других участках шахты. Устанавливают режимы работы вентиляторов, обеспечивающие увеличение и уменьшение их произв-сти на шаг 10-15% от расчетной. Для этого изменяют входные регулируемые параметры (ВРП) вентиляторов: частоту вращения рабочего колеса или углы установки лопаток направляющего аппарата. В зависимости от количества вентиляторов выбирают план-матрицу проведения опытов двухуровневого факторного эксперимента, предусматривающего установку ВРП на верхнем или нижнем уровнях относительно основного. Затем увеличивают или уменьшают про- изв-сть вентиляторов на указанный шаг. При этом измеряют значения расхода воздуха на участке ведения ВР в установившемся режиме проветривания. По полученным результатам определяют среднее значение расхода воздуха и коэффициенты влияния работы вентиляторов на эффективность проветривания этого участка по приведенной зависимости. Затем определяют минимальное значение коэффициента пропорциональности изменения ВРП из рассчитанных для каждого вентилятора по приведенным формулам. Определяют искомые значения ВРП каждого вентилятора. После этого рассчитывают расход воздуха на участке ведения ВР и изменяют режимы работы вентиляторов. При этом устанавливают их ВРП в найденные положения, обеспечивающие максимальный расход воздуха на участке ведения ВР 5 табл. (Л С ч О Ю GO N

Планы многофакторных экспериментов при количестве регули руемых вентиляторов от четырех до семи

Таблица2

ТаблицаЗ

Таблица4

ТаблицаБ