Модернизация вентилятора ВЦ-25М с целью повышения производительности.
Начиная с 80-х годов прошлого столетия Артемовским машиностроительным заводом произведено и поставлено потребителю более ста вентиляторов главного проветривания типа ВЦ 25 М. Большинство из них и в настоящее время находятся в эксплуатации на предприятиях угольной и горнорудной промышленности. Кроме этого в эксплуатации находятся и вентиляторы ВЦ 25 более раннего производства. В то же время эти предприятия постоянно развиваются. Увеличиваются длина и количество выработок и, соответственно, развиваются и усложняются вентиляционные сети. В связи с развитием предприятий увеличиваются нагрузки на забои. Это требует увеличение количества подаваемого воздуха для обеспечения нормальных условий труда. Решение данного вопроса возможно установкой дополнительных вентиляторов в существующих установках или строительство новых установок с более производительными вентиляторами. И тот и другой способ связаны с большими капитальными затратами. Эти затраты можно значительно сократить путем модернизации существующих вентиляторов с повышением их эксплуатационных характеристик при сохранении эксплуатационной надежности и безопасности. В 2008 году конструкторами Артемовского машиностроительного завода по заданию шахты «Заречная» проведена работа по модернизации вентиляторов главного проветривания ВЦ25М. Согласно технического задания требовалось увеличить производительность вентилятора на 20% без изменения корпусных элементов вентилятора. Модернизация вентилятора была выполнена изменением конструкции рабочего колеса и входных элементов проточной части а также применением более мощного двигателя. Вентилятор ВЦ25М выполнен на базе аэродинамической схемы Ц35-15 разработанной ИГМ им. М.М.Федорова. Параметры вентилятора, выполненного по данной схеме, полностью удовлетворяют требованиям ГОСТ 11004-84. Поэтому было принято решение при модернизации за основу оставить существующую аэродинамическую схему с соответствующей доработкой. Профиль рабочей лопатки выполненной по схеме Ц 35-15 и использованный в вентиляторе ВЦ 25М образован дугой радиуса R= 50 со стороны верхней рабочей поверхности, прямой линией со стороны нижней, тыльной поверхности и замыканием этих линий дугами радиусов rн = 0,8 и rхв =0,2 со стороны носика и хвостика соответственно ( см. Рис 1.). Геометрия лопатки рабочего колеса вентилятора ВЦ 25 отличается от лопатки ВЦ 25М только формой выходной кромки лопатки, имеющей плавный уступ по всей ширине, образованный перегибом главной образующей дуги R=50 по радиусу rк = 5,5. Снизу контур лопатки замыкается прямым отрезком. Эта дополнительная часть лопатки в виде продольного уступа образует так называемый накрылок. Простая замена рабочего колеса вентилятора ВЦ 25 на рабочее колесо вентилятора ВЦ 25М дает увеличение паспортных характеристик по производительности примерно на 6%. На заводе проведены экспериментальные исследования влияния данных накрылков на аэродинамические свойства вентиляторов. Исследования показали, что по мере увеличения высоты накрылка от 0 до 0,018 в вариациях радиусов накрылка от 0,01 до 0,08 наблюдается рост статического давления и производительности, причем КПД вентилятора практически не меняется. При этом не происходит отрывных течений на тыльной стороне накрылка и процесс аэродинамического обтекания лопатки наиболее благоприятный. Результаты данных экспериментальных исследований были использованы при разработке нового аэродинамического профиля лопатки рабочего колеса при модернизации вентилятора ВЦ 25М для шахты «Заречная»
Все линейные размеры рабочего колеса увеличены на 11%..
Конфузорность входного конуса снижена на 17%.
Изменены параметры и форма накрылка
Профиль рабочей поверхности накрылка модернизированного вентилятора имеет радиус rк =3,6 и длину по дуге lк =2,25. Кроме того, в отличие от конфигурации известных накрылков, имеющих прямую или выпуклую дуговую выходную кромку в меридиональном сечении колеса, описываемый накрылок имеет ровную кромку по всей ширине лопатки и скругление на стыке с коренным диском колеса. Данное скругление увеличивает угол выхода и компенсирует снижение давления потока на выходе из колеса вблизи коренного диска, вызванное повышением скорости потока на этом участке. Результаты проведенных экспериментов позволили сделать вывод, что размещение нового колеса описанной конструкции в существующем спиральном корпусе вентилятора ВЦ 25М позволяет повысить объем воздуха, подаваемого в шахту на величину до 25%. Замеры фактических параметров работы вентиляторов (см. таблицу) с модернизированным рабочим колесом проведенные специалистами шахты «Заречная» подтвердили данные прогнозы. При этом специалисты шахты «Заречная» сделали вывод о том, что наиболее экономичный режим работы вентилятора с углом установки лопаток направляющего аппарата Θ=20°. В этом режиме производительность вентилятора максимальная а потребляемый ток минимальный.