Конструирование главных вентиляторных установок (ГВУ)
ВЕНТИЛЯТОРЫ ШАХТНЫЕ ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ
Опыт проектирования
Специалисты компании «Горные технологии и инновации» по разработке вентиляторов главного проветривания обладают многолетним опытом работы и принимали непосредственное участие в разработке, модернизации, производстве и вводе в эксплуатацию серийно изготавливаемых вентиляторов:
- ВЦ-5 (А, Б);
- ВЦ-31,5М (М2) и ВЦД-31,5М (М2, М3);
- ВЦД-47 «Север», ВЦД47А «Север», ВЦД-47,5А «Север», ВЦД-42,5, ВЦД-47У, ВЦД-47,5УМ, ВРЦД-4,5 (СМ);
- ВОД-30М2, ВОД-40М, ВОД-50;
а также, вентиляторов нового поколения с уникальными параметрами:
- ВО-42РМ (9 000 кВт, 750 об/мин);
- ВО-53РМ2 (10 000 кВт, 600 об/мин).
Ведутся работы по созданию инновационных и перспективных решений в области вентиляторостроения главного проветривания шахт и рудников.
Комплекс услуг
Предлагается полный комплекс инжиниринговых услуг, включая разработку, изготовление, поставку, шефмонтаж и шефналадку, обучение, а также гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание шахтных вентиляторных установок и вентиляторов главного проветривания в составе:
- механическая часть установок;
- силовой электропривод;
- АСУ ТП вентиляторных установок.
Расчеты
Вентиляторы главного проветривания шахт и рудников являются энергоемким оборудованием, в значительной мере влияющим на эффективность и безопасность работы всего горнорудного предприятия. Эти факторы обуславливают постоянное повышение к вентиляторам таких требований, как: эффективность работы вентилятора и установки в целом, уменьшение создаваемого вентилятором шума, увеличение рабочей области эксплуатации вентиляторов, снижение объемов капитальных затрат при строительстве и уменьшение сроков строительства новой вентиляторной установки, выполнение которых сопровождается решением сложных задач в области аэродинамических и прочностных расчетов турбомашин.
Обладая современной вычислительной базой и опытом разработок вентиляторов главного проветривания, выполняется весь спектр расчетов, начиная с разработки аэродинамических схем вентиляторов и вентустановок и заканчивая анализом динамического состояния роторной группы вентилятора. Таким образом, создается высокоэффективный и надежный комплекс, который отвечает заложенным при проектировании требованиям.
Аэродинамические испытания
Для подтверждения результатов теоретических расчетов аэродинамических характеристик осевых и центробежных вентиляторов производятся испытания геометрически подобных моделей вентиляторов диаметром рабочего колеса 500-700 мм на стандартизированном стенде типа А по ГОСТ 10921.
Наши предложения
- Вентиляторы осевые одноступенчатые реверсивные нового поколения серии ВО-РМ.
- Вентиляторы осевые двухступенчатые реверсивные ВОД-30М2, ВОД-40М, ВОД-50.
- Блочно-модульные вентустановки типа БМВ с вентиляторами ВО-РМ.
- Компактные реверсивные вентустановки с вентиляторами ВО-РМ или ВО-НМ.
- Вентиляторы центробежные серии ВЦ, ВЦД и ВРЦД.
- Инновационные вентиляторные установки с вентиляторами ВЦД-42,5, ВЦД-47УМ, ВЦД-31,5М2.
- Модернизация вентустановок с осевыми и центробежными вентиляторами.
- Запасные части к осевым и центробежным вентиляторам.
Вентиляторы серии ВО-РМ
Вентиляторы осевые одноступенчатые реверсивные серии ВО-РМ диаметром рабочего колеса от 2,2 до 5,6м предназначены для вентиляторных установок главного проветривания шахт и рудников. В зависимости от сопротивления шахтной вентиляционной сети вентустановки выпускаются в четырех исполнениях: РМ1 – низкого давления; РМ2 – среднего давления; РМ3 – высокого давления и РМ4 – сверхвысокого давления. С целью повышения адаптивности вентилятора к вентиляционной сети и повышения реверсивных качеств, вентиляторы могут комплектоваться входным направляющим аппаратом.
Вентиляторы ВО-РМ разработаны на базе усовершенствованной высокоэффективной аэродинамической схемы ООО «ГТИ».
Основные конструктивные особенности
- Корпус вентилятора подвергается отжигу и последующей механической обработке внутренней цилиндрической поверхности, что позволяет обеспечить получение требуемых радиальных зазоров и повысить эффективность вентилятора.
- Выполнение механической обработки всех фланцевых разъемов корпуса вентилятора для исключения подсосов и утечки воздуха.
- Применение проверенных временем технических решений с отработанной конструкцией подшипниковых узлов вентилятора.
- Применение системы предупреждения и аварийного отключения вентилятора при выходе рабочей точки за область устойчивой работы для повышения надежности вентилятора.
- Применение специального устройства для выравнивания давления в подшипниковом узле и обтекателе (коке), что исключает утечку масла с подшипникового узла и повышает надежность вентилятора.
Осевые одноступенчатые вентиляторы по схеме «РК+СА»
Осевые одноступенчатые вентиляторы по схеме «ВНА+РК+СА»
Осевые двухступенчатые вентиляторы по схеме «ВНА+РК+НА+РК+СА»
Вентиляторы серии ВО-РМ
Вентиляторы ВО-53РМ2
Номинальная производительность - 980 м3/с
Номинальное полное давление - 6750 Па
Полный к.п.д. вентилятора - 0,87
Максимальная частота вращения - 600 об/мин
Ротор вентилятора
Рабочая лопатка вентилятора
Вентилятор ВО-42РМ
Номинальная производительность - 620 м3/с
Номинальное полное давление - 7940 Па
Полный к.п.д. вентилятора - 0,87
Максимальная частота вращения - 750 об/мин
Основные параметры вентиляторов серии ВО-РМ диаметром 2200-2730 мм в базовых исполнениях
|
№ |
Наименование параметра |
Значение параметра |
|||||
|
ВО-22РМ |
ВО-23РМ |
ВО-24РМ |
ВО-25РМ |
ВО-26РМ |
ВО-27РМ |
||
|
1 |
Диаметр рабочего колеса, мм |
2200 |
2300 |
2400 |
2550 |
2600 |
2730 |
|
2 |
Номинальная подача, м3/с |
110 |
130 |
150 |
185 |
195 |
225 |
|
3 |
Максимальная подача, м3/с, не менее |
190 |
220 |
260 |
310 |
330 |
380 |
|
4 |
Номинальное полное давление, Па: |
3940 |
3940 |
3940 |
3940 |
4480 |
4480 |
|
5 |
Максимальное полное давление, Па, не менее |
4760 |
4760 |
4760 |
4760 |
5425 |
5425 |
|
6 |
Максимальный полный коэффициент полезного действия, не менее |
0,87 |
|||||
|
7 |
Мощность электропривода, кВт, не более |
800 |
1000 |
1000 |
1250 |
1600 |
1800 |
|
8 |
Частота вращения, мин-1 |
до 1000 |
|||||
Основные параметры вентиляторов серии ВО-РМ диаметром 3000-4260 мм в базовых исполнениях
|
№ |
Наименование параметра |
Значение параметра |
|||||
|
ВО-30РМ |
ВО-32РМ |
ВО-34РМ |
ВО-36РМ |
ВО-40РМ |
ВО-42РМ |
||
|
1 |
Диаметр рабочего колеса, мм |
3000 |
3200 |
3410 |
3600 |
4000 |
4260 |
|
2 |
Номинальная подача, м3/с |
290 |
270 |
330 |
380 |
530 |
620 |
|
3 |
Максимальная подача, м3/с, не менее |
490 |
455 |
560 |
640 |
900 |
1050 |
|
4 |
Номинальное полное давление, Па: |
7000 |
3940 |
3940 |
5400 |
5400 |
7940 |
|
5 |
Максимальное полное давление, Па, не менее |
8470 |
4760 |
4760 |
6520 |
6520 |
9610 |
|
6 |
Максимальный полный коэффициент полезного действия, не менее |
0,87 |
|||||
|
7 |
Мощность электропривода, кВт, не более |
3400 |
1800 |
2200 |
3400 |
5000 |
9000 |
|
8 |
Частота вращения, мин-1 |
до 1000 |
до 750 |
||||
Основные параметры вентиляторов серии ВО-РМ диаметром 4600-5600 мм в базовых исполнениях
|
№ |
Наименование параметра |
Значение параметра |
|||||
|
ВО-46РМ |
ВО-48РМ |
ВО-50РМ |
ВО-53РМ |
ВО-54РМ |
ВО-56РМ |
||
|
1 |
Диаметр рабочего колеса, мм |
4600 |
4840 |
5000 |
5300 |
5400 |
5600 |
|
2 |
Номинальная подача, м3/с |
650 |
760 |
800 |
980 |
1040 |
1170 |
|
3 |
Максимальная подача, м3/с, не менее |
1070 |
1280 |
1360 |
1660 |
1770 |
1980 |
|
4 |
Номинальное полное давление, Па: |
5080 |
5080 |
6750 |
6750 |
6750 |
6750 |
|
5 |
Максимальное полное давление, Па, не менее |
6150 |
6150 |
8300 |
8300 |
8300 |
8300 |
|
6 |
Максимальный полный коэффициент полезного действия, не менее |
0,87 |
|||||
|
7 |
Мощность электропривода, кВт, не более |
5600 |
6200 |
9500 |
11200 |
12000 |
13000 |
|
8 |
Частота вращения, мин-1 |
до 600 |
|||||
Вентиляторы серии ВОД
|
В модернизированных вентиляторах ВОД-30М2, ВОД-40М и ВОД-50 применены: |
|
1. Кованые хвостовики для рабочих лопаток из низколегированной стали 09Г2, вместо литых:
|
|
2. Специальные сферические роликоподшипники повышенной долговечности со шпоночным креплением внутреннего кольца к валу ротора:
|
|
3. Специальные противосрывные устройства напротив каждой ступени рабочих лопаток:
|
|
4. Новые сдвоенные листовые лопатки в направляющем и спрямляющем аппаратах:
|
|
5. Конструкция корпусов вентиляторов с горизонтальными разъемами и делениями на секции:
|
|
6. Компактный диффузор с низким коэффициентом потери давления:
|
Блочно-модульные вентустановки типа БМВ с вентиляторами ВО-РМ
Блочно-модульная вентиляторная установка типа БМВ состоит из двух горизонтально расположенных вентиляторов ВО-РМ на общих рамах с электродвигателями; двух модульных блоков (заднего и переднего) ляд переключения в сборе с уплотняющими элементами и приводными лебедками; переходников и компенсаторов для упрощения монтажных работ. Посредством закладных элементов вентустановка с обоих сторон примыкает к железобетонным подводящим каналам. Вентиляторная установка является мобильной, легко демонтируется и модульно перевозится на новое место.
Компактные реверсивные вентустановки с вентиляторами ВО-РМ или ВО-НМ
Компактная реверсивная вентиляторная установка состоит из двух горизонтально расположенных вентиляторов на общем фундаменте с электродвигателями, двух четырех-позиционных переключателей потока (заднего и переднего).
Достоинствами компактных вентиляторных установок являются:
- снижение капитальных затрат при строительстве примерно в 1,5 раза относительно стандартных установок с осевыми вентиляторами и в 3 раза относительно установок с центробежными вентиляторами;
- уменьшение срока строительства примерно в 2-3 раза;
- снижение утечек и подсосов воздуха в 2,5-3 раза;
- обеспечение 100% реверса вентилятора за 50 секунд, а переход с работающего вентилятора на резервный за 1 мин 40 сек;
- исключение скопления и заштыбовки пылью уплотняющих элементов ротора переключателя;
- снижение удельных эксплуатационных расходов;
- вентиляторная установка является мобильной, легко демонтируется и модульно перевозится на новое место;
- возможность применения нереверсивных вентиляторов с высоконапорной аэродинамической схемой.
Центробежные вентиляторы
Центробежные вентиляторы ВЦ, ВЦД и ВРЦД диаметром рабочего колеса от 3,15 до 4,75 м широко применяются в установках главного проветривания шахт и рудников с высоким сопротивлением вентиляционной сети. Центробежные вентиляторы отличаются высокой эффективностью, наличием стабильно монотонных характеристик без провалов, низким уровнем шума, простотой конструкции и высокой надежностью в эксплуатации.
Основные конструктивные особенности усовершенствованных центробежных вентиляторов по отношению к устаревшим модификациям:
- более совершенные аэродинамические схемы рабочих колес с подпором воздушного потока на концах лопаток, что повышает к.п.д. и напорные характеристики вентиляторов;
- консольное крепление лопаток направляющих аппаратов, что увеличивает надежность работы направляющих аппаратов и упрощает их обслуживание;
- новые специальные сферические роликоподшипники с увеличенной статической и динамической грузоподъемностью со шпоночным креплением внутренних колец на валу ротора, что позволяет увеличить надежность работы вентиляторов.
Основные параметры центробежных вентиляторов
|
№ |
Наименование параметра |
Значение параметра |
|||||
|
ВЦ-31,5М2 |
ВЦД-31,5М2 |
ВЦД-42,5 |
ВЦД-47,5А «Север» |
ВЦД-47,5УМ |
ВРЦД-4,5СМ |
||
|
1 |
Диаметр рабочего колеса, мм |
3150 |
4250 |
4750 |
4750 |
4500 |
|
|
2 |
Номинальная подача, м3/с |
125 |
250 |
520 |
510 |
400 |
400 |
|
3 |
Подача в пределах рабочей области, м3/с |
25-170 |
40-330 |
60-760 |
90-680 |
60-640 |
60-640 |
|
4 |
Номинальное давление, Па: - полное - статическое |
5600 5550 |
7140 |
7250 7100 |
7600 7500 |
7600 7500 |
|
|
5 |
Статическое давление в пределах рабочей области, Па: - минимальное, не более - максимальное, не менее |
780 6500 |
650 6060 |
600 8800 |
1000 8800 |
500 9300 |
500 9300 |
|
6 |
Максимальный коэффициент полезного действия, не менее: - полный - статический |
0,87 0,86 |
0,88 0,87 |
0,88 0,865 |
0,88 0,87 |
0,87 0,86 |
|
|
7 |
Мощность электропривода, кВт, не более |
1250 |
1600 |
2х3150 |
2х3150 |
4000 |
4000 |
|
8 |
Частота вращения, мин-1 |
до 600 |
до 500 |
до 500 |
до 500 |
до 500 |
|
Инновационные и перспективные вентиляторные установки с вентиляторами ВЦД-42,5, ВЦД-47УМ, ВЦД-31,5М2
Применение центробежных вентиляторов в установках главного проветривания шахт, учитывая ряд их технических преимуществ, ограничивается высоким объемом и стоимостью строительной части относительно установок с осевыми вентиляторами.
Внедрение в конструкции установок с центробежными вентиляторами инновационных и проверенных временем технических решений - переключателей воздушного потока револьверного типа позволяет:
- сократить срок строительства вентиляторной установки;
- снизить объем бетонных работ при строительстве;
- снизить срок ввода в эксплуатацию вентустановки;
- увеличить надежность средств переключения и реверсирования воздушного потока;
- снизить утечки и подсосы воздуха в средствах переключения;
- увеличить мобильность механического оборудования вентустановки, например при переезде на новое место эксплуатации.
Электрооборудование вентиляторной установки
Каждый вентилятор главной вентиляторной установки (ГВУ) поставляется со своим комплектом электрооборудования и автоматизации, позволяющим осуществлять работу вентилятора при полностью выключенном оборудовании второго вентилятора.
Выбор электрооборудования определяется требованиями «Технического задания на поставку ГВУ», утвержденного Заказчиком.
Типовая однолинейная схема КРУ 6кВ электроснабжения ГВУ
Опросные листы оборудования КРУ по составу и комплектации согласовываются с Заказчиком.
Регулируемый электропривод
Вентиляторы ГВУ оснащаются частотно-регулируемым электроприводом с применением синхронных электродвигателей или асинхронных с короткозамкнутым ротором и преобразователями частоты ЗАО «ЭРАСИБ» (Новосибирск) и других отечественных и зарубежных производителей.
Основные преимущества частотно-регулируемого электропривода:
- максимальный к.п.д.;
- коэффициент мощности привода близкий к 1;
- простота и оперативность регулирования параметров работы вентилятора;
- соответствие стандартам электромагнитной совместимости;
- оптимальное соотношение цена/качество.
ПЧ «ЭРАТОН-В-435-6,6-0-О-10-IP21-УХЛ3.1» 6,6 кВ, 4 000 кВт.
Автоматизированная система управления вентиляторной установкой на базе ПЛК REGUL R500 (АСУВУ-R)
Состав АСУВУ-R
|
№ |
Наименование |
Количество |
|
1 |
Шкаф управления вентилятором (ШУВ) |
2 шт. |
|
2 |
Шкаф управления установкой (ШУУ) |
1 шт. |
|
3 |
Щит низковольтный распределительный (ЩНР) |
1 шт. |
|
4 |
АРМ оператора ВУ |
1 шт. |
|
5 |
АРМ диспетчера |
1 шт. |
|
6 |
Комплект датчиков и специальных кабелей |
1 шт. |
|
7 |
Инженерная станция |
1 шт. |
|
8 |
Комплект ЗИП |
1 шт. |
- взаимно сблокированное управление системами и механизмами вентилятора, осуществление запуска, остановки, реверса вентилятора по командам шкафа управления установкой или АРМ управления вентилятором;
- поддержание заданного режима работы вентилятора;
- контроль параметров работы вентилятора;
- реализация технологических защит и блокировок;
- автоматический аварийный останов вентилятора при срабатывании технологических защит.
- управление приводами исполнительных механизмов оборудования для переключения и реверсирования воздушной струи (по командам оператора (диспетчера) или автоматически при авариной остановке рабочего вентилятора);
- контроль состояния и формирование команд на включение вентилятора (по командам оператора (диспетчера) или автоматически для резервного вентилятора, если рабочий выполнил аварийную остановку);
- формирование команды на отключение вентилятора (по команде оператора (диспетчера));
- передача информации о состоянии вентиляторов, оборудования переключения и реверсирования струи в АРМ оператора ВУ и АРМ диспетчера, получение команд на включение, отключение, реверс и установку заданий параметров работы от указанных АРМ.
- прием электропитания 380 В от двух независимых источников (вводов);
- автоматический ввода резерва;
- разделение групп потребителей (секционирование) вентилятора 1, вентилятора 2, исполнительных механизмов оборудования для переключения и реверсирования струи с возможностью обесточивания каждой из указанных групп, для проведения ремонта без снятия питания в других группах;
- контроль состояния защитной и коммутационной аппаратуры;
- обеспечение системы питанием 220 В, в т.ч. бесперебойным.
Импортозамещение
Отечественный ПЛК Regul R500
Функциональные возможности ПЛК Regul R-500:
- поддержка «горячего» резервирования центральных процессоров, источников питания, модулей ввода/вывода;
- дублированная высокоскоростная внутренняя шина данных;
- различные схемы резервирования контроллеров (100% резервирование, резервирование источников питания и центральных процессоров);
- «горячая» замена всех модулей контроллера (без отключения питания и прерывания прикладной программы);
- наборный крейт — возможность наращивания крейта с дискретностью в один модуль;
- подключение станций удаленного ввода/вывода к центральному процессору по топологии «двойное бесперебойное кольцо», «звезда» и смешанной схеме;
- энергонезависимая память — до 3 Гб под архивы пользователя;
- возможность веб-визуализации;
- среда разработки Epsilon LD с поддержкой 5 языков стандарта IEC 61131-3.
ПЛК Regul имеет:
- заключение о подтверждении производства промышленной продукции на территории Российской Федерации;
- сертификат соответствия требованиям технических регламентов таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» и «Электромагнитная совместимость технических средств»;
- сертификат об утверждении типа средств измерений;
- сертификат соответствия среды разработки Epsilon LD требованиям ГОСТ Р МЭК 61131-3 «Контроллеры программируемые. Языки программирования»;
- среда разработки Epsilon LD включена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.
SCADA Система Automiq Alpha.SCADA
- До 150 000 внешних тегов
- Выделенный сервер с возможностью резервирования
- До 100 станций оператора
- Сохранение "истории процесса" в Alpha.Historian, PostgreSQL, MS SQL
- Буферизация записи в историю
- Опциональный Web-доступ
Alpha.SCADA даёт пользователям все необходимые функциональные возможности для сокращения времени разработки и развёртывания проекта, а также повышения производительности труда инженеров, интеграторов и операторов.
Богатые возможности обработки, сохранения и отображения данных помогают чётко понимать производственный процесс и оперативно реагировать на возникающие события. Для создания прикладного проекта Alpha.SCADA используется единая для всех Alpha-продуктов универсальная среда разработки Alpha.DevStudio.
Alpha.DevStudio — инструмент конфигурирования, развертывания и администрирования прикладных проектов любого размера и сложности. Универсальность Alpha.DevStudio делает процессы развертывания, разработки и обслуживания гибкими и эффективными.
Схема установки датчиков системы контроля подшипников роторной группы центробежного вентилятора
Пример экрана панели АРМ оператора
Пример экрана монитора АРМ диспетчера ГВУ вентиляторами типа ВО
Структурная схема системы диспетчеризации по радиосвязи
