Расчет системы пылеподавления комбайна КА200

Расчет системы пылеподавления комбайна КА200

Расчет системы пылеподавления комбайна КА200 производился в соответствии с требованиями "Правил безопасности в угольных шахтах", Киев, 1996 г, “Cборника инструкций к правилам безопасности в угольных шахтах”, том 1 и 2, Киев, 1996 г, “Нормативов по безопасности забойных машин, комплексов и агрегатов”, МакНИИ, 1990 г и дополнений к ним, изложенных в “Нормах регламентирующих применение различных способов и средств предотвращения фрикционного искрения в зависимости от крепости горных пород” МакНИИ, 1994 г.

Целью расчета является определение параметров орошения (расхода и давления воды) на комбайне, выбор количества и типа форсунок, насосной установки и места расположения ее под лавой.

Определение суммарного расхода воды на орошение, количества и типа форсунок

Максимальный расход воды на орошение отбитого комбайном угля Q, л/мин, определяется по формуле:

где – максимальная производительность комбайна;

– рекомендуемый максимальный удельный расход воды на орошение 1 т отбитого угля.

По максимальному расходу воды на орошение и минимально допустимому давлению воды у форсунок, определяем суммарный расчетный коэффициент расхода форсунок, устанавливаемых на комбайне

где: - суммарный расчетный коэффициент расхода форсунок;

-минимально допустимое давление у форсунок.

Комбайн снабжен четырьмя блоками форсунок и двумя эжекторными устройствами. На каждый исполнительный орган приходится по два блока форсунок и одному эжекторныму устройству.

- по одному на торцах редукторов режущей части (имеют по 4 гнезда для установки форсунок);

- по одному на поворотных корпусах подгребных устройств (имеют по 3 гнезда для установки форсунок).

Эжекторные устройства смонтированы на корпусах подгребных устройств (имеют по 2 гнезда для установки форсунок).

Таким образом, одновременно в работе находятся семь форсунок в блоках форсунок и две форсунки в эжекторном устройстве. С учетом суммарного коэффициента расхода , определенному по максимально возможной производительности комбайна принимаем для блоков форсунок форсунки типа КФ 3,3-40, коэффициент расхода которых , а для эжекторного устройства форсунки типа ОК2, коэффициент расхода которых .

Суммарный коэффициент расхода принятых форсунок должен быть больше или равен расчетному коэффициенту расхода

где: - суммарный коэффициент расхода принятых форсунок;

С целью гарантированного запаса по коэффициенту расхода и исходя из конструктивных соображений принимаем для блоков форсунок форсунки КФ 5,0-75. При этом суммарный коэффициент расхода составит:

Комбайн может эксплуатироваться на пластах с различной крепостью, категорией по пыли, естественной влажностью угля. Мощность вынимаемого пласта изменяется в пределах 0,8-1,25 м, производительность комбайна также изменяется, а следователь-

но, изменяется и удельный расход воды на орошение отбитого угля, поэтому принимаем на комбайне несколько вариантов набора форсунок.

Первый вариант набора форсунок (в количестве 7 шт. КФ 5,0-75 в блоках форсунок плюс 2 шт. ОК2 в эжекторном устройстве) принят для условий работы комбайна с максимальной производительностью 5 т/мин для максимальной вынимаемой мощности пласта 1,25 м и удельном расходе воды

Второй вариант набора форсунок принимаем для условий работы комбайна с максимальной производительностью 4 т/мин (более крепкие угли) для максимальной вынимаемой мощности пласта 1,25 м и удельном расходе воды

В блоках форсунок принимаем 5 форсунок КФ 3,3-40 и две КФ 5,0-75 (по одной на каждый блок форсунок). В эжекторном устройстве оставляем две форсунки ОК2. При этом суммарный коэффициент расхода составит

Третий вариант набора форсунок принимаем для условий работы комбайна с максимальной производительностью 5 т/мин для максимальной вынимаемой мощности пласта 1,02 м и удельном расходе воды

С целью гарантированного запаса по коэффициенту расхода и исходя из конструктивных соображений принимаем семь форсунок КФ 3,3-40 в блоках форсунок и две форсунки ОК2. При этом суммарный коэффициент расхода составит

Вариант набора	Производительность комбайна, т/мин	Удельный расход воды, л/т	Тип форсунки	Кол-во форсунок	Суммарный расход воды при давлении Рф=1,5 Мпа, л/мин
1	5	30	ОК2 КФ 5,0-75	2 7	158
2	4	30	ОК2 КФ 3,3-40 КФ 5,0-75	2 5 2	139
3	5	20	ОК2 КФ 3,3-40	2 7	105

Определение потерь давления и выбор насосной установки

По схеме работы комплекса оросительная насосная установка в составе энергопоезда размещается на верхнем вентиляционном штреке

По минимально допустимому давлению воды у форсунок и максимальному расходу воды на орошение, определяем потери давления в системе пылеподавления при расположении комбайна в верхней части лавы. При этом должно выполняться условие

где - давление, создаваемое насосной установкой

- минимально допустимое давление воды у форсунок

- суммарные потери давления в системе пылеподавления от насосной установки до форсунок

где - потери давления в забойном водопроводе;

- потери давления в разводке системы орошения на комбайне.

где: - потери давления в рукавах забойного водопровода;

- потери давления в ниппелях забойного водопровода

Потери давления в рукавах забойного водопровода определим по формуле:

(“Справочник машиностроителя”, т.2, 1960 г., стр.627)

- максимальная длина забойного водопровода;

- максимальный расход воды на орошение, который складывается из расхода воды через форсунки и расхода воды через эжектора. Производительность эжектора с оросителями типа ОК2 при установке в них форсунок КФ1,6-40 составляет 6,2 л/мин при давлении воды на оросителе 1,5 МПа, тогда общий расход через эжектор составит 12,4 л/мин (в эжекторе 2 форсунки), а максимальный расход воды на орошение

Для армированных резиновых рукавов с внутренним диаметром 25 мм (“Справочник машиностроителя”, т.2, 1960 г., стр.633)

Водопровод забойный собран из отдельных отрезков рукавов, соединенных с помощью ниппелей.

Потери давления в ниппелях определяем по формуле (“Справочник машиностроителя”, т.2, 1960 г., стр.643)

где - местные потери давления в ниппелях при сужении;

- местные потери давления в ниппелях при расширении;

- коэффициент сопротивления при сужении потока;

- - коэффициент сопротивления при расширении потока;

Потери давления в фильтре комбайновом и кране проходном определены экспериментальным путем при расходе и давлении :

Потери давления в разводке системы орошения на комбайне:

где - потери давления в рукаве с внутренним диаметром 20 мм и длиной при расходе ;

- потери давления в рукаве с внутренним диаметром 12 мм и длиной при расходе ;

- потери давления в системе охлаждения комбайнового электродвигателя при расходе .

Суммарные потери давления в системе пылеподавления комбайна составляют

В связи с тем, что насосная установка в составе энергопоезда комплекса размещается на верхнем вентиляционном штреке, геодезический напор может изменяться от нуля при угле падения пласта при максимальном угле падения пласта °. По схеме работы комплекса геодезический напор способствует повышению давления воды у форсунок, поэтому в расчете не принимался во внимание.

Для подачи воды в оросительное устройство комбайна принята насосная установка 1АЦНС13-350, изготавливаемая ОАО “Горловский машзавод” по кооперации с Сумским заводом “Насосэнергомаш” со следующими характеристиками:

Питание насоса осуществляется от противопожарно-оросительного трубопровода минимальное давление в котором (см. “Правила безопасности в угольных шахтах”, следовательно, давление, создаваемое насосной установкой:

Таким образом, принятая насосная установка 1АЦНС13-350 обеспечивает необходимые расход и давление на форсунках оросительного устройства комбайна, при этом соблюдается условие: