Регулируемые электропривод шахтного вентилятор

Центробежные  вентиляторы могут выполняться  с односторонним или двусторонним всасом. В последнем случае на валу вентилятора устанавливается спаренное рабочее колесо, соединенное втулками большего диаметра. Воздух поступает на рабочее колесо с двух сторон, из двух направляющих аппаратов. Двустороннее всасывание позволяет разгрузить подшипники вала от осевого давления и уменьшить сопротивление движущемуся воздуху во всасывающей части. Последнее обстоятельство позволяет увеличить производительность центробежного вентилятора.

Достоинства осевых вентиляторов:

• относительная простота конструкции;
• простота монтажа, меньшая площадь под установку;
• простота реверса воздушной струи (большинство современных осевых вентиляторов вообще не нуждаются в устройстве реверсивных каналов);
• относительно высокая производительность;
• более высокий коэффициент полезного действия;
• удобство применения вентиляторов этого типа в качестве передвижных ВМП.

Достоинства центробежных вентиляторов:

• высокая механическая надежность и больший срок службы, связанные с применением более низких скоростей вращения рабочего колеса;
• высокая устойчивость и надежность рабочих режимов, связанные с видом характеристик этих вентиляторов;
• меньшая шумность при работе;
• относительно высокая депрессия;
• большая глубина регулирования;
• меньшая чувствительность к загрязненному воздуху.

Выпускаемые для  горной отрасли вентиляторы могут  одинаково эффективно работать как на всасывание, так и на нагнетание.

1.2 Применение центробежных вентиляторов

Центробежные  вентиляторы получили широкое применение на шахтах в качестве вентиляторов главного проветривания. В основном, их применяют когда необходимо более высокое давление (более 3 кН/м), для преодоления сопротивления шахтной сети.

При нормальной работе вентилятора воздух из шахты, как показано сплошными стрелками, поступает по вентиляционному каналу 1 к вентилятору 2 и выбрасывается им в атмосферу. Ляды (перекрывающая 3, атмосферная, переключающая 5 и диффузора 6) установлены в положениях, показанные сплошными линиями. При реверсировании все ляды, за исключением ляды 5, устанавливают в положение, показанное штриховыми линиями. Воздух из атмосферы, как показано штриховыми стрелками, поступает через диффузор вентилятора2, обводной канал 7 и канал 1 в шахту. При этом подается 90 – 95% воздуха от расхода его при нормальной работе. Так как главная вентиляционная установка состоит из двух вентиляторов, то ляда 5 отключает вентилятор (ее положение при этом показано штрихами), когда в работе будет второй вентилятор. Реверсирование воздушной струи должно быть произведено не более чем за 10 минут, при этом подача воздуха в шахту должна составлять не менее 60% его подачи при нормальном направлении вентиляционной струи.

Рисунок 3 – Вентиляционный канал и работа вентилятора в шахтных помещениях

2. Расчет и выбор силового оборудования системы

2.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор

Исходные данные к работе:

Производительность ;

Напор (давление) ;

КПД .

Коэффициент запаса

_{Для вентиляторов необходимая мощность определяется по формуле [7, стр.265]:}

По справочнику [8] выбираем двигатель типа 4А225М4У3 с номинальной мощностью .

 Условие выполняется.

Технические данные электродвигателя

     Таблица 1

Типо- размер				При номинальной нагрузке
4А225М4У3	1500	380	55	1.4	0.9	92.5	10.0	0.64

 

				Степень защиты
1.2	2.5	1.0	7.0	IP44

 

 

 

 

 

Параметры схемы  замещения электродвигателя

 

         Таблица 2

4.2	0.027	0.086	0.015	0.14

2.2. Расчетные параметры электродвигателя

Синхронная  угловая частота вращения двигателя

.

Номинальная частота вращения двигателя

.

Номинальный момент двигателя

.

Номинальное фазное напряжение и номинальный фазный и линейный ток статора:

;

.

Максимальный потребляемый ток двигателя при прямом пуске

.

Критический момент двигателя  на естественной характеристике

.

Пусковой момент двигателя при прямом пуске

2.3. Расчетные параметры схемы замещения электродвигателя

 

При создании электроприводов  с двигателями переменного тока часто сталкиваются с проблемой  определения параметров асинхронного двигателя, которые необходимы для проектирования и настройки системы управления электроприводом, а также для моделирования переходных процессов в асинхронном электроприводе.

Одним их возможных  вариантов определения параметров АД является метод использования конструктивных параметров электрической машины, но он обладает существенным недостатком, который заключается в том, что разработчикам электропривода эти параметры не всегда доступны, и, кроме того, необходимо располагать соответствующими методиками расчёта.

Для расчета  электромеханических и механических характеристик асинхронного двигателя  необходимо воспользоваться его  математической моделью, которая в  общем случае представляется различными схемами замещения. Наиболее простой  и удобной для инженерных расчетов асинхронного двигателя является Т-образная схема замещения, рисунок 4.

Рисунок 4– Схема замещения асинхронного двигателя

                                

 

Расчет параметров Т-образной схемы замещения в абсолютных единицах приведен ниже.

Активное сопротивление  обмотки статора

.

Индуктивное сопротивление  рассеяния обмотки статора

.

Индуктивность обмотки статора, обусловленная  потоком рассеяния

.

Приведенное к  обмотке статора активное сопротивление обмотки ротора

.

Приведенное к  обмотке статора индуктивное  сопротивление рассеяния обмотки  ротора

.

Приведенная индуктивность  обмотки ротора, обусловленная потоком  рассеяния

.

Индуктивное сопротивление короткого замыкания  при номинальном режиме

.

 

Индуктивное сопротивление  контура намагничивания (главное  индуктивное сопротивление)

.

Результирующая  индуктивность, обусловленная магнитным потоком в воздушном зазоре, создаваемым суммарным действием токов статора (индуктивность контура намагничивания)

.

Полученные  параметры Т-образной схемы замещения  электродвигателя 4А225М4У3 сведены в таблицу 3.

 

Параметры схемы  замещения электродвигателя 4A112М4

Таблица 3

R1,Ом	X1,Ом	L1,Гн	Xµ,Ом	Lµ,Гн	R’2,Ом	X’2,Ом	L’2,Гн	Xкн,Ом
0,059	0,189	0.602×10-3	9,23	0,029	0,033	0,307	0.98×10-3	0,496

 

2.4. Выбор вентилятора

По данным выбранного двигателя выбираем из справочника вентилятор ВЦ-11.

Рисунок 5 – Внешний вид центробежного вентилятора ВЦ 11

Центробежный  вентилятор ВЦ 11 предназначен для шурфового  проветривания шахт и рудников. Он может также применяться для  главного проветривания мелких шахт и рудников с устройством обводных каналов, в калориферных установках, при проходке стволов шахт, в системах отопления и вентиляции, для охлаждения электрических машин и для других промышленных целей.

Рисунок 6 – Общий вид вентилятора ВЦ 11

 

Таблица 4

1. Электродвигатель;
2. Рама;
3. Вал;
4. Всасывающий конус;
5. Рабочее колесо;
6. Направляющий аппарат;
7. Корпус;
8. Диффузор.

Ротор представляет собой вал с насаженными  на него подшипниками, рабочим колесом  и муфтой. Рабочее колесо усеченно-конической формы состоит из коренного и  покрывного дисков и сварных лопаток. Корпус вентилятора сварной. Параметры вентилятора регулируются изменением угла поворота лопаток направляющего аппарата. Все узлы устанавливаются на общей раме, что позволяет производить быстрый монтаж и демонтаж вентилятора.

Технические характеристики вентилятора  ВЦ 11

Таблица 5

Диаметр рабочего колеса, мм	1100
Подача,м3/с номинальная в рабочей  зоне	16 2-20
Давление,  даПа номинальное в рабочей  зоне	325 20-380
КПД	0,85
Мощность  электродвигателя, кВт	55
Напряжение, В	380
Частота вращения, мин-1	1450
Масса, кг	2590

Рисунок 7 – Аэродинамические свойства центробежного вентилятора ВЦ 11

При обеспечении  защиты двигателя от атмосферных  воздействий допускается использование  вентиляторов в условиях умеренного климата первой категории размещения. 

Вентиляторы могут  эксплуатироваться в сейсмически  опасных зонах. Температура окружающей среды от -40°С до +40°С (45°С  для вентиляторов тропического исполнения). 

Вентиляторы используются для перемещения воздуха и других газовых смесей с содержанием пыли и твердых примесей не более 100 мг/м³  и не содержащих липких веществ и волокнистых материалов.   

Взрывозащищенные  вентиляторы не применимы для  перемещения газопаровоздушных  смесей от технологических установок, в которых взрывоопасные вещества нагреваются выше температуры их самовоспламенения или находятся под избыточным давлением.

Не рекомендуется  параллельная работа нескольких вентиляторов без элементов сети. При работе на всасывание, необходим диффузор на выходе.

5. Выбор преобразователя частоты

 

Частотный преобразователь (ЧП) служит для плавного регулирования скорости асинхронного электродвигателя за счет создания на выходе преобразователя электрического напряжения заданной частоты. Частотный преобразователь состоит из выпрямителя (моста постоянного тока), преобразующего переменный ток промышленной частоты в постоянный, и инвертора (преобразователя), преобразующего постоянный ток в переменный требуемых частоты и амплитуды. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT) обеспечивают необходимый ток для питания электродвигателя.