§ 25. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
Для вентиляции тоннелей применяют вентиляторы двух типов: центробежные, в которые воздух поступает перпендикулярно оси вращения, и осевые, в которых подача происходит вдоль оси вращения. Для уменьшения потерь напора на выходных отверстиях вентиляторов обоих типов устанавливают раструбы-диффузоры, снижающие выходную скорость воздушной струи. Центробежные вентиляторы характеризуются высокими напорами и целесообразны при большом сопротивлении сети. Осевые вентиляторы при равной производительности имеют меньшие размеры, что важно для их размещения в подземных камерах, и обладают более высоким коэффициентом полезного действия, чем центробежные. Их недостатком является большой шум при работе, который часто требует применения специальных глушителей.
В установках для вентиляции тоннелей осевые вентиляторы с успехом заменяют центробежные, имевшие раньше преимущественное распространение. Способность этих вентиляторов работать в условиях переменного сопротивления сети, вызванного движением поездов, обусловила их успешное применение для вентиляции метрополитенов.
Центробежные вентиляторы не являются реверсивными, т.е. не могут изменять направление воздушного потока без резкого уменьшения производительности и напора. Реверсирование осевых вентиляторов может быть достигнуто изменением направления вращения и угла установки лопаток на 180°. Такое решение применяется при вентиляции тоннелей метрополитена, направление движения воздуха в которых различно в летнее и в зимнее время. При необходимости быстрого приспособления к условиям естественной тяги или движения в тоннеле реверсирование обеспечивается устройством обводных вентиляционных каналов с окнами и затворами, при помощи которых достигается требуемый эффект без снижения производительности, напора и к.п.д. установки.
Реверсивные осевые вентиляторы типа ВОМД-24, обеспечивают при реверсировании до 87% производительности прямого хода (до 250 000 м3/ч с напором до 70 мм вод. ст. — при скорости вращения 320 об/мин).
Для подбора вентиляторов и определения мощности установки, кроме объема проветривания, необходимо знать величину напора, под которым воздух должен поступать в тоннель, чтобы преодолеть возникающие при его движении сопротивления, складывающиеся из потерь на трение о стенки тоннеля и вентиляционных каналов и местных сопротивлений, возникающих в местах изменения режима движения воздуха. Подробные данные об определении потерь напора при различных системах вентиляции тоннелей приводятся в специальной литературе. Мощность установки (кВт) определяют по формуле
где k — коэффициент запаса мощности на пусковой момент двигателя (для осевых и центробежных вентиляторов соответственно равный 1,05 и 1,1);
Q — объем проветривания, м3/с;
Н — общий напор, создаваемый установкой, мм вод. ст.;
ηв и ηп — к.п.д. вентилятора и передачи.
Вентиляторы подбирают по их характеристикам — графикам, связывающим основные параметры (необходимые расход и напор, коэффициент полезного действия и число оборотов) с производительностью. Если один вентилятор не обеспечивает требуемой производительности и напора, применяют соответственно параллельное или последовательное включение двух или нескольких вентиляторов, имеющих одинаковые характеристики и скорости вращения рабочего колеса.
Вентиляционные установки располагают в непосредственной близости от тоннеля, по возможности на поверхности, так как подземные вентиляционные камеры имеют высокую стоимость и неудобны в эксплуатационном отношении. Высокая влажность подземных камер вызывает коррозию оборудования. Тем не менее в горных условиях, когда сооружение вентиляционного узла на поверхности связано с трудностями (устройство подъездных дорог, прокладка линии электропередачи и т.п.), вентиляторы обычно помещают в подземной вентиляционной камере (рис. 52), находящейся между стволом шахты и тоннелем и в период строительства используемой как околоствольная выработка.
Вентиляторы (не менее двух) разделяют продольной перегородкой и смещают один относительно другого для возможности прохода через камеру. Всасывающую сторону каждого вентилятора отделяют от нагнетательной поперечной перегородкой. В камеру входят из тоннеля. Вентиляционный киоск для забора воздуха над устьем шахты снабжают решетками на высоте не менее 2 м от поверхности. Оборудование для дистанционного управления работой вентиляторов устанавливают в помещении дежурного, которое расположено вне тоннеля. Должна быть предусмотрена и возможность пуска и остановки вентиляторов непосредственно из вентиляционной камеры.
Для снижения эксплуатационных расходов необходимо оборудовать вентиляционную установку приборами, автоматически включающими и выключающими вентиляторы в зависимости от концентрации вредных газов в тоннеле.
При портальной вентиляции вентиляционную камеру сооружают над порталом тоннеля или вблизи от него (см. рис. 46 и 47).
В качестве привода вентиляторов при мощности до 100 кВт обычно применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и противовлажностной изоляцией, отличающиеся простотой обслуживания и удобством дистанционного пуска. При больших мощностях экономичнее синхронные электродвигатели. Вентиляторы монтируют на общем валу с электродвигателем или соединяют с ним клиновой ременной передачей.