Оптимізація параметрів ряду осьових вентиляторів місцевого провітрювання - Автореферат

Згідно даних інституту Дондіпровуглемаш, 55% тупикових виробок мають довжину від 800 до 1500 м, а 10% - довжину більше 1500 м. Робота потужного вентиляційного обладнання з низькими значеннями ККД неприпустима як за умовами економічності, так і за умовами додаткового нагріву повітря, що подається у виробку. Задачі дослідження вирішувались на основі системного підходу з використанням методів теорії ймовірностей і математичної статистики (при аналізі параметрів виробок, що проведено), аеродинаміки (при оцінках параметрів провітрювання тупикових виробок), гідродинамічної теорії решітки і прикордонного шару (при оптимізації параметрів проточної частини). Розроблено математичну модель системи «осьовий вентилятор місцевого провітрювання - вентиляційний трубопровід довжини, що дискретно змінюється, - тупикова виробка», яка відрізняється тим, що аеродинамічна характеристика та характеристика потужності вентилятора представлені як функції його номінальної подачі, яка відповідає максимальному значенню коефіцієнта корисної дії. Вищевикладені результати є теоретичною базою нового рішення актуальної науково-технічної задачі оптимізації параметрів ряду осьових вентиляторів місцевого провітрювання, яке полягає в розробці та обґрунтуванні математичних моделей, критеріїв, параметрів і послідовності етапів оптимізації, використання яких при оптимальному проектуванні забезпечує зниження енерговитрат на провітрювання та додаткового нагріву повітря в проточній частині вентилятора, а також підвищення кількості повітря, що подається у вибій довгих тупикових виробок глибоких шахт.Аналогічний вид має рівняння ізоліній рівного надходження повітря у вибій, аргументом якого є Qз - витрата повітря у вибої, м3/с: hв(Qз, ltp)=Qз2·rtp(ltp 20dtpn1 10dtpn2) · (0,59 0,41· (b0 b1ltp b2Qз b3 ltp 2 b4 Qз 2 b5ltp3 b6Qз3 (3) b7 ltp Qз b8ltp Qз 2 b9ltp2 Qз))2 де hв - депресія вентиляційного трубопроводу, яка дорівнює повному тиску, що розвиває ВМП, Pv, Па; аі , bi - коефіцієнти рівняння апроксимації коефіцієнта витоків; rtp - питомий аеродинамічний опір трубопроводу, k?/м; n1, n2 - число поворотів трубопроводу на 45є і 90є, відповідно; dtp - діаметр трубопроводу, м. У роботі визначені значення параметрів розподілу максимальних довжин виробок, які оснащено трубопроводами відповідного діаметру: для виробок з dtp =0,6 м статистичне середнє М(lв) = 118 м, середньоквадратичне відхилення (СКВ) дорівнює 95 м; для виробок з dtp =0,8 м М(lв) =304 м, СКВ=234 м; для виробок з dtp =1 м М(lв) = 639 м, СКВ=278 м; для виробок з dtp =1,2 м М(lв) = 1120 м, СКВ=283 м. , де - кількість циклів зміни режиму роботи ВМП, Vп - середня швидкість проведення тупикової виробки, м/год, Ni - потужність, яку споживає вентилятор на i-ому робочому режимі; сумарний обсяг повітря, що надійшло у виробку, Qзsum, м3 за увесь час провітрювання - Областями раціонального застосування для вентиляторів серії ВМЕВО є: для ВМП ВМЕВО-6,7 - виробки, які оснащено трубопроводами з dtp =0,8 м та lв меншим за 1000 м; для ВМЕВО-7,1 - виробки, які оснащено трубопроводами з dtp =1 м та lв меншим за 1000 м; для ВМЕВО-8 - виробки, які оснащено трубопроводами з dtp =1 м та lв меншим за 1500 м. У формалізованому виді задача оптимізації параметрів ВМП як елемента системи ПТВ може бути записана у такому вигляді: (6) де - вектор параметрів, що оптимізуються; Nп - кількість параметрів, що оптимізуються; - область припустимих значень параметрів, що оптимізуються; - цільова функція; - і-тая функція обмеження на область припустимих значень параметрів, що оптимізуються; Nфо - кількість функціональних обмежень; parj min, parj max - припустимі межі зміни j-того параметру при оптимізації.У дисертаційній роботі дане нове рішення актуальної науково-технічної задачі оптимізації параметрів ряду осьових вентиляторів місцевого провітрювання, що полягає у розробці та обґрунтуванні математичних моделей, критеріїв, параметрів і послідовності етапів оптимізації, використання яких при оптимальному проектуванні забезпечує зниження енерговитрат на провітрювання, додаткового нагрівання повітря в проточній частині вентилятора та підвищення кількості повітря, що подається у вибій довгих тупикових виробок глибоких шахт. Розроблені математичні моделі системи «ВМП - вентиляційний трубопровід - тупикова виробка», у яких дано аналітичний опис характеристик вентилятора (як поліноміальної функції витрати повітря при оцінці ефективності існуючих вентиляторів і вперше як функції номінальних параметрів при їхній оптимізації) і нещільного вентиляційного трубопроводу. Обґрунтовані узагальнені (за весь період провітрювання виробки) критерії оцінки ефективності провітрювання тупикових вибоїв та оптимізації номінальних параметрів і форми характеристики вентиляторів місцевого провітрювання - енерговитрати на провітрювання (сумарні та питомі), сумарна кількість поданого у вибій повітря, середньозважений ККД вентилятора за весь час проведення виробки, середня температура додаткового нагрівання повітря в проточній частині, які враховують дискретн

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ