Рассмотрим фланговую схему проветривания шахты двумя вентиляторами (рис.10.8), широко распространенную в практике. Изменения производственной обстановки могут потребовать различных вентиляционных маневров, связанных с теми или иными перераспределениями воздуха по крыльям шахты. Это в свою очередь потребует в каждом конкретном случае определенной настройки вентиляторов (θ,n).

Рис.10.8 Фланговая схема проветривания шахты

При управлении вентиляцией шахты по такой схеме, практический интерес могут иметь следующие задачи:

1. Определить требуемую настройку вентиляторов для обеспечения заданной подачи воздуха Q₁, Q₂ на оба крыла шахты;

2. При заданной подачи в одно крыло, найти максимально возможную подачу в другое крыло и определить необходимый режим работы вентиляторов;

3. Определить настройку, обеспечивающую максимальную и равную подачу воздуха в оба крыла шахты, то есть Q₁=Q₂=Q_max;

4. При известной подаче воздуха в шахту Q₀ обеспечить одинаковую подачу воздуха в оба крыла Q₁ Q₂.

Перечисленные задачи не решаются рассмотренными выше графическими методами анализа. Рассмотрим, как можно решить поставленные задачи. Для этого составим расчетный граф вентиляционной сети (рис.10.9).

На рис.10.9 приняты следующие обозначения:

Q_в.1, Н₁, Q_в.2, Н₂-соответственно, производительность и депрессия вентиляторов 1, 2;

q₁, q₂, R_у.1, R_у.2 –соответственно, внешние утечки воздуха и сопротивление путей утечек;

R₀, Q₀ – соответственно, сопротивление общего участка сети и количество воздуха поступающее в шахту;

R₁, R_2, Q₁, Q₂ – соответственно, сопротивление крыльев шахтного поля и расход воздуха по крыльям.

 Схема представленная на рис.10.9 описывается следующей системой уравнений:

                                        Q₀=Q₁+Q₂                                                        (10.58)

                                        Q_в.1=Q₁+q₁                                                       (10.59)

                                         Q_в.2=Q₂+q₂                                                     (10.60)

                                    Н₁=R₀ *Q +R₁*Q                                              (10.61)

                                    Н₂=R₀ *Q +R₂*Q                                              (10.62)

                                          Н₁=R_у.1*q                                                     (10.63)

                                           Н₂=R_у.2*q                                                   (10.64)

Представленные равенства позволяют решить поставленные выше задачи.

Решение задачи №1

Определим необходимую настройку вентиляторов для подачи воздуха по крыльям шахтного поля в количестве Q₁, Q₂ .

 Решение задачи осуществляется в следующей последовательности:

1. По уравнениям (10.61) (10.62) определяем необходимую депрессию вентиляторов Н₁, Н₂ ;

2. Используя равенства (10.63) (10.64) определяем внешние утечки воздуха вентиляторов 1, 2

q₁=      (10.65)                 q₂=      (10.66)

3. Определяем необходимую производительность вентиляторов Q_в.1, Q_в.2 по уравнениям (10.59) (10.60)

4. По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.

Решение задачи №2

Для схемы представленной на рис.10.9, методом настройки вентиляторов, определим какое максимальное количество воздуха можно подать в крыло R₂ при условии, что в крыло R₁ должно поступать количество воздуха Q₁. .

Решение задачи

Запишем уравнения (10.61), (10.62) в виде

                                  Н₁=R₀ (Q₁+Q₂)² + R₁ Q                            (10.67)

                                   Н₂=R₀ (Q₁+Q₂)² + R₂ Q                           (10.68)

Так как Q₁=сonst задано то эти уравнения выражают зависимость депрессии обеих вентиляторов от одного переменного Q₂. Задаваясь произвольными значениями Q₂ по формуле (10.68) определяем ряд значений Н₂. По полученным данным на области промышленного использования (ОПИ) вентилятора 2 строим график зависимости Н₂=f (Q₂) (рис.10.10).

Так как производительность вентилятора складывается из подачи воздуха в шахту и внешних подсосов, то для определения его настройки необходимо выполнить графическое суммирование характеристики сети с характеристикой внешних утечек H₂=R_у.2 q . Задаваясь произвольными значениями q₂, строим характеристику внешних подсосов.

Выполняя графическое суммирование характеристики внешних подсосов с характеристикой шахты, получим характеристику вентиляционной сети H₂=f (Q_в.2). Абсцисса точки 1 пересечения этой характеристики с правой крайней характеристикой вентилятора 2 определяет максимальную в заданных условиях производительность последнего, а абсцисса точки 2 максимально возможную подачу в крыло R₂. Абсцисса тачки 3 определяет подсосы воздуха с поверхности.

Подставив полученное значение Q₂ в формулу (10.67) определяем необходимую депрессию вентилятора 1. По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.

Решение задачи № 3

Для схемы представленной на рис.10.9, определим настройку вентиляторов, для обеспечения максимально возможной и равной подачи воздуха в оба крыла шахты.

Так как Q₁=Q₂=Q то равенства (10.61) (10.62) можно записать в виде

                 Н₁=R₀ (Q+Q)²+R₁ Q²=(4 R₀+R₁) Q²                                (10.69)

              Н₂=R₀ (Q+Q)²+R₁ Q²=(4 R₀+R₂) Q²                                    (10.70)

Выражая из этих уравнений Q и прибавляя к ним выражения утечек воздуха из уравнений (10.65) (10.66) получим в соответствии с уравнениями (10.59) (10.60) следующие выражения производительности обоих вентиляторов через их депрессии

                        Q_в.1=                           (10.71)

                      Q_в.2=                            (10.72)

По полученным уравнениям строим графики Q_в.1=f (H₁) и Q_в.2=f (H₂) на соответствующих ОПИ вентиляторов и определяем максимально возможную производительность каждого вентилятора, а затем один из них подстраиваем под другой по меньшей производительности.

Решение задачи №4

Для схемы представленной на рис.10.9 при известной подаче воздуха в шахту Q₀ определить требуемую настройку вентиляторов для равной подачи воздуха по крыльям шахтного поля Q₁= Q₂=Q₀/2. При заданных условиях равенства (10.61), (10.62) можно записать в виде

                                    Н₁=R₀ *Q +R₁*(Q₀/2)²                                           (10.73)

                                    Н₂=R₀ *Q +R₂*(Q₀ /2)²                                         (10.74)

По равенствам (10.73), (10.74) определяем необходимую депрессию вентиляторов Н₁, Н₂. Используя уравнения(10.65), (10.66) определяем подсосы воздуха с поверхности, а по уравнениям (10.59), (10.60) – необходимую производительность вентиляторов, Q_в.1, Q_в.2. По полученным значениям Н₁, Q_в.1 и Н₂, Q_в.2 производим настройку вентиляторов 1, 2.