ВЕНТИЛЯЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть использована при проветривании систем выработок подземных сооружений, для вентиляции тоннелей и метрополитенов.
Известен вентилятор (пат. РФ №64694, МПК E21F 1/08, опубл. 10.07.2007 г.), содержащий рабочее колесо, лопатки которого установлены хвостовиками в гнездах обода рабочего колеса и закреплены с помощью разрезного упорного кольца, в упорном разрезном кольце выполнены радиальные канавки, а на конце каждого хвостовика установлена пружина. Разрезное упорное кольцо установлено в кольцевой канавке, образованной кольцевыми проточками в хвостовике лопатки и в ободе рабочего колеса, количество радиальных канавок в упорном разрезном кольце составляет от 4 до 8.
Общими недостатками известных вентиляционных установок являются неудовлетворительные массо-габаритные параметры, в значительной мере затрудняющие разборку, транспортировку, сборку и монтаж в ограниченных пространствах вентиляционных тоннелей, отсутствие в конструкциях технологических люков, позволяющих проводить ремонтные и регламентные работы без разборки установок, невысокая надежность, обусловленная отсутствием защиты электродвигателя от перегрева, перегрузки, повышенного или пониженного напряжения сети. Недостатками являются также невысокие эксплуатационные свойства и функциональные возможности, обусловленные отсутствием оперативной диагностики узлов и контроля параметров процесса вентиляции.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является взятый за прототип осевой вентилятор (пат. РФ №2225537, МПК F04D 29/36, опубл. 10/03/2004 г.), содержащий корпус с установленным в нем посредством радиальной и радиально-упорной подшипниковых опор ротором с рабочим колесом, спрямляющим аппаратом, коллектором, шибером, тормозом и электродвигателем с полумуфтами. Корпус рабочего колеса посредством болтового соединения закреплен консольно к фланцу вала ротора за пределами подшипниковых опор ротора с противоположной стороны от размещения электродвигателя, вал ротора после фланца имеет удлинение, на котором посредством скользящего шпоночного соединения установлен ползун механизма поворота лопаток рабочего колеса с подшипниковым узлом развязки движений, внутренняя обойма которого соединена с перестановочным диском механизма поворота лопаток рабочего колеса, а наружная обойма зафиксирована от тангенциальных перемещений продольным кронштейном, соединенным с обтекателем. Привод осевого перемещения ползуна размещен в обтекателе, который посредством направляющих лопаток соединен с коллектором.
Недостатками прототипа являются невысокие эксплуатационные свойства и функциональные возможности, обусловленными отсутствием оперативной диагностики узлов и контроля параметров процесса вентиляции. К недостаткам прототипа следует отнести неудовлетворительные массо-габаритные параметры, в значительной мере затрудняющие разборку, транспортировку, сборку и монтаж в ограниченных пространствах вентиляционных тоннелей, отсутствие в конструкциях технологических люков, позволяющих проводить ремонтные и регламентные работы без разборки установок, невысокую надежность, обусловленную отсутствием защиты электродвигателя от перегрева, перегрузки, повышенного или пониженного напряжения сети.
Основной задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание вентиляционной установки, обладающей высокими эксплуатационными свойствами и функциональными возможностями, улучшенными массо-габаритными параметрами и высокой надежностью.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении эксплуатационных свойств и функциональных возможностей за счет применения устройства автоматизированного контроля и управления, выполненного с возможностью контроля параметров процесса вентиляции, диагностики ее узлов, защиты электродвигателя от перегрузки и перегрева и оперативной диагностики узлов, в улучшении массо-габаритных параметров путем установки рабочего колеса и стояночного тормоза на противоположных концах вала электродвигателя, компактного выполнения шиберующего устройства и рациональной компоновки узлов установки, в обеспечении высокой надежности за счет применения устройства автоматизированного контроля и управления, выполненного с возможностью защиты электродвигателя от перегрузки, перегрева и колебаний напряжения сети и за счет установки рабочего колеса и стояночного тормоза на противоположных концах вала электродвигателя.
Технический результат достигается тем, что вентиляционная установка, содержащая корпус с установленным в нем рабочим колесом, коллектором, шиберующим устройством, диффузором, стояночным тормозом и электродвигателем, снабжена устройством автоматизированного контроля и управления, выполненным с возможностью контроля параметров процесса вентиляции, диагностики ее узлов, и защиты электродвигателя от перегрузки и перегрева, рабочее колесо с закрепленными на нем лопатками посажено на консольном конце вала электродвигателя, на другом конце вала электродвигателя установлен стояночный тормоз.
Целесообразно в вентиляционной установке корпус, рабочее колесо, коллектор, шиберующее устройство и диффузор выполнять разборными с возможностью транспортировки и монтажа в условиях вентиляционных тоннелей.
Рационально в вентиляционной установке корпус снабжать технологическими люками для проведения ремонтных и регламентных работ.
Целесообразно в вентиляционной установке рабочее колесо снабжать обтекателем и профилированными лопатками, выполненными из материала, обладающего высокой прочностью и малым удельным весом.
Целесообразно в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью контроля ее технологических параметров и визуализации состояния.
Рекомендуется в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью сохранения и просмотра технологических параметров.
Рационально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью дистанционного и непосредственного управления режимами работы установки и отдельных узлов.
Оптимально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью частотного регулирования или плавного пуска электродвигателя.
Рационально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью электродинамического торможения рабочего колеса при переключении режима работы с «притока» на «вытяжку» и наоборот.
Рекомендуется в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью световой и звуковой сигнализации о запуске электродвигателя.
Рационально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью контроля времени работы установки и выдачи сигнала при отклонении параметров процесса от допустимых значений.
Целесообразно в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью блокировки пуска электродвигателя при перегреве его подшипников и обмоток.
Оптимально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью диагностики электродвигателя перед пуском, проверки обмоток на обрыв, короткое замыкание и сопротивление изоляции.
Рационально в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью защиты электродвигателя от превышения рабочего тока, повышенного и пониженного напряжения сети.
Целесообразно в вентиляционной установке устройство автоматизированного контроля и управления выполнять с возможностью контроля скорости вращения рабочего колеса, расхода, температуры и давления воздуха.
Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг.1 представлен общий вид вентиляционной установки.
Вентиляционная установка содержит корпус 1 цилиндрической формы с установленным в нем электродвигателем 2, на консольном конце вала которого на шпонке посажено рабочее колесо 3 с профилированными лопатками, выполненными из материала, обладающего высокой прочностью и малым удельным весом, а на другом конце вала электродвигателя установлен стояночный тормоз 5. Такое расположение рабочего колеса 3 и стояночного тормоза 5 на противоположных концах вала двигателя позволяет улучшить массо-габаритные показатели вентиляционной установки, сбалансировать вращающиеся массы установки, уменьшить нагрузку на подшипники электродвигателя 2 и тем самым повысить его надежность и вентиляционной установки в целом. На входной стороне вентиляционной установки на корпусе 1 при помощи болтовых соединений установлен коллектор 6, а выходная сторона корпуса 1 сопряжена с шиберующим устройством 8 и диффузором 10. Для установки и закрепления на опорной поверхности при помощи анкерных болтов вентилятор снабжен рамой 11. Корпус 1, рабочее колесо 3, коллектор 6, шиберующее устройство 8, рама 11 и диффузор 10 выполнены разборными для облегчения транспортировки и монтажа вентиляционной установки в условиях вентиляционных тоннелей и камер. Изменение положения створок шиберующего устройства 8 осуществляется при помощи мотор-редуктора 9.
Вентиляционная установка снабжена устройством автоматизированного контроля и управления 15, выполняющего функции измерения и сохранения для просмотра основных технологических параметров, управления, контроля, защиты и диагностики установки и основных ее узлов.
Устройство автоматизированного контроля и управления 15 обеспечивает:
- визуализацию состояния вентиляционной установки;
- дистанционное и непосредственное управление режимами работы установки и отдельных узлов;
- частотное регулирование и плавный пуск электродвигателя 2;
- контроль наличия вращения рабочего колеса 3 под действием потока воздуха и торможение его перед запуском при наличии вращения;
- электродинамическое торможение рабочего колеса 3 при переключении режима работы с «притока» на «вытяжку» и наоборот;
- периодическую диагностику световой и звуковой сигнализации;
- световую и звуковую сигнализацию о запуске электродвигателя 2;
- контроль времени работы установки и выдачу сигнала при отклонении параметров процесса от допустимых значений;
- блокировку пуска электродвигателя 2 при перегреве его подшипников и обмоток;
- контроль состояния (закрыто-открыто) шиберющего устройства 8;
- контроль состояния (заторможен-расторможен) стояночного тормоза 5 и створок шиберующего устройства 8;
- диагностику электродвигателя 2 перед пуском, проверку обмоток на обрыв, короткое замыкание и сопротивление изоляции;
- защиту электродвигателя 2 от превышения рабочего тока, повышенного и пониженного напряжения сети;
- контроль скорости вращения рабочего колеса 3, расхода, температуры и давления воздуха;
- контроль состояния технологических люков.
Устройство автоматизированного контроля и управления обеспечивает контроль, сохранение и просмотр следующих технологических параметров:
- расход воздуха;
- температуру воздуха, поступающего в тоннель;
- уровень вибрации подшипников электродвигателя 2;
- давление воздуха;
- частоту вращения ротора;
- температуру обмоток и подшипников электродвигателя 2.
Устройство автоматизированного контроля и управления обеспечивает следующие виды защит установки и ее узлов:
- защиту от превышения рабочего тока установки;
- защиту электродвигателя 2 от повышенного и пониженного напряжения сети;
- защиту подшипниковых узлов электродвигателя 2 от перегрева и повышенной вибрации;
- защиту створок шиберующего устройства 4 от заклинивания.
Для проведения ремонтных и регламентных работ корпус 1 снабжен технологическими люками 12 и 13.
Повышенная эксплуатационная надежность достигается за счет использования специальных сталей и других материалов, обеспечения необходимых прочностных характеристик с учетом аварийных режимов, за счет непрерывного контроля и диагностики состояния устройством управления и контроля, предупреждающем возникновение неисправностей на ранних стадиях, за счет применения электродвигателя 2, использующего высокотемпературную изоляцию статорной обмотки, сварную медную обмотку ротора, высокотемпературный припой для пайки проводов статора и ротора, высокотемпературный кабель для выводных проводов, подшипники с увеличенным зазором и высокотемпературную смазку для них. Перечисленные меры позволяют сохранять работоспособность установки в аварийном режиме при температуре до 400°C в течение двух часов.
Работа вентиляционной установки.
Перед транспортировкой установки осуществляется разборка ее на узлы, а наиболее габаритные узлы разбираются на составляющие. К таким узлам относятся корпус 1, рабочее колесо 3, коллектор 6, шиберующее устройство 8, диффузор 10, рама 11. Рабочее колесо 3 снимается с вала электродвигателя 2, после чего все узлы и составляющие транспортируются к месту установки вентиляционного тоннеля. При монтаже корпус 1 и диффузор 10 монтируются на раме 11 закрепленной на опорной поверхности при помощи анкерных болтов (на рисунке не показаны). Использование рамы 11 позволяет значительно упростить монтаж вентиляционной установки. Монтаж рабочего колеса 3 и электродвигателя 2 осуществляется при помощи дополнительного монтажного устройства, которое в процессе эксплуатации используется при проведении ремонтных и регламентных работ (на рисунках не показано). На входе и выходе вентилятора для обеспечения безопасности устанавливаются защитные ограждения 7. После подсоединения силовых кабелей и кабелей устройства автоматизированного контроля и управления производится наладка и запуск вентиляционной установки. Устройство автоматизированного контроля и управления 15 подключается через модуль сбора данных 14.
Перед пуском электродвигателя устройство автоматизированного контроля и управления осуществляет контроль состояния (заторможен-расторможен) стояночного тормоза 5 и створок шиберующего устройства 8, диагностику электродвигателя 2 перед пуском, проверку обмоток на обрыв, короткое замыкание и сопротивление изоляции;
В процессе работы устройство автоматизированного контроля и управления 15 обеспечивает:
- дистанционное и непосредственное управление режимами работы установки и отдельных узлов, защиту электродвигателя 2 от превышения рабочего тока, повышенного и пониженного напряжения сети, электродинамическое торможение рабочего колеса 3 при переключении режима работы с «притока» на «вытяжку» и наоборот, блокировку пуска электродвигателя 2 при перегреве его подшипников и обмоток, уровень вибрации подшипников электродвигателя 2, температуру обмоток и подшипников электродвигателя 2, защиту створок шиберующего устройства 4 от заклинивания.
- визуализацию состояния вентиляционной установки, периодическую диагностику световой и звуковой сигнализации, световую и звуковую сигнализацию о запуске электродвигателя 2, контроль времени работы установки и выдачу сигнала при отклонении параметров процесса от допустимых значений, контроль скорости вращения рабочего колеса 3, расхода, температуры и давления воздуха, контроль состояния технологических люков, контроль, сохранение и просмотр расхода воздуха, температуры воздуха, поступающего в тоннель;
Предлагаемая полезная модель способствует созданию вентиляционной установки, обладающей высокими эксплуатационными свойствами, эффективностью и функциональными возможностями, улучненными массо-габаритными параметрами, высокой надежностью, возможностью эксплуатации установки в расширенном температурном диапазоне, оперативной диагностикой узлов и контролем параметров процесса вентиляции.