Badanie niestabilnej pracy wentylatora w sieci wentylacyjnej kopalni

• Autorzy: Krawczyk J. , Wasilewski S.

Warianty tytułu

EN

Study on unstable fan operation in mine ventilation network

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niestabilna praca wentylatora głównego w systemie przewietrzania podziemnej kopalni węgla powoduje stany nieustalone przepływu powietrza i gazów. Takie zburzenia mogą mieć szeroki zakres i wpływ na działanie systemu wentylacji kopalń, a nawet powodować zagrożenie życia i zdrowia górników. Artykuł dotyczy obserwacji parametrów powietrza w czasie niestabilnej pracy układu wentylator-sieć w kopalni węgla kamiennego "Siemianowice". Po zamknięciu kopalni, która stała się jedynie pompownią wody o uproszczonej sieci wentylacyjnej, dobrano nowy i mniejszy wentylator osiowy. W czasie zdejmowania charakterystyk wydajności wentylatora niespodziewanie zaobserwowano oscylacje ciśnienia i przepływu. Zaburzenia przepływu pojawiły się w czasie zwiększania oporu sieci za pomocą zasuw w kanale wentylatora, co spowodowało przesunięcie punktu pracy sieci na lewą część charakterystyk wentylatora. Pulsacje parametrów powietrza miały charakter regularnych oscylacji i chociaż ich okres i amplituda były stabilne, to jednak po krótkim czasie parametry samoistnie powróciły do stanu stabilnego. Zjawisko pojawiło się w całkowicie przypadkowy sposób. Oscylacje parametrów wystąpiły nie tylko dla samego wentylatora, ale także propagowały w wyrobiskach sieci wentylacyjnej. Do obserwacji zjawiska w stacji wentylatora oraz w wybranych punktach kopalni zabudowano urządzenia pomiarowe, a w szczególności barometry oraz anemometry, które rejestrowały na bieżąco ciśnienia oraz przepływy powietrza w tych punktach sieci. Dodatkowo dokonano symulacji komputerowej niestabilnej pracy układu wentylator-sieć, wykorzystując do tego celu model o stałych skupionych oraz jednowymiarowy model przepływu płynu ściśliwego.

EN

Unstable operation of a main fan in an underground coal mine ventilation system causes transient states of air and gas flow. Such disturbances can have a wide range and a considerable influence on the mine ventilation system and even cause life and health risk for mines. The paper presents the observation of air parameters during unstable operation of the fan-network system at "Siemianowice" hard coal mine. After cloosing of the mine, which became a pumping station with a reduced ventilation network, a new smaller axial fan has been selected. During measurements of the fan performance unexpected oscillations of the flow and pressure have been observed. Disturbances of flow appeared during increase of resistance by means of dampers in flow appeared during increase of resistance by means of dampers in the channel of the fan, what caused operation of the network on the left part of the fan performance curve. The pulsation of air parameters was of regular oscillation nature, and although their period and amplitude were stable, yet the parameters returned spontaneously to the stable state after a short time. The phenomenon appered in a random way. The parameters oscillation occurred not only for the fan itself but also propagated into workings of ventilation network. To observe the phenomenon measuring instruments - particulary barometers and anemometers - have been installed in the fan station and flow. Additionally a computer simulation of the unstable operation of a fan-network system was made using for this purpose a lumped constants model and compressible flow model.

Słowa kluczowe

PL

przewietrzanie kopalń

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Górnictwa
• Czasopismo: Przegląd Górniczy
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 60, nr 10
• Strony: 1--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Krawczyk J.

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, Kraków

autor

Wasilewski S.

• Centrum Elektryfikacji i Automatyzacji Górnictwa EMAG, Katowice

Bibliografia

• 1. Bystroń H.: Analityczna metoda badania stabilności wentylatorów głównych w kopalnianych sieciach wentylacyjnych traktowanych jako układy o stałych skupionych. Prace GIG. Komunikat nr 576, s. 54. Katowice 1973.
• 2. Bystroń H.: Stabilność pracy stacji wentylatorowej w sieci kopalnianej z przepływami powietrza suchego traktowanej jako układ z parametrami skupionymi. Materiały I Szkoły Aerologii Górniczej, s. 33-39, Zakopane 1999.
• 3. Dziurzyński W., Krawczyk F.J.: Unsteady flow of gases in a mine ventilation network - a numerical simulation. Archives of Mininig Sci., t. 46, 2001, nr 2, s. 119-137.
• 4. Kazakiewicz: Self excitcd flow oscillations in compressors (in Russian), DAN SSSR, t. 115, 1957, nr 4, s. 677-680.
• 5. Krawczyk J.: Examples of Application of Models with Lumped Constants for Simulation of Unsteady Air Flow in the System: Airway. Archives of Mining Sci. t. 39, 1994, nr 3, s. 431-439.
• 6. Krawczyk J., Wasilewski S.: A study on event of unstable operation of an axial fan in a ventilation network. Proceedings of the Tenth US/North American Mine Ventilation Symposium, Alaska University, Anchorage, USA 16-19 May 2004. pp. 15-24.
• 7. Kruszyński, Trutwin W.: Stabilność przepływu powietrza w kopalnianych sieciach wentylacyjnych. Zeszyty Problemowe Górnictwa, PAN t. 10. 1972, z. 2.
• 8. Litwiniszyn J.: O stabilności pracy wentylatorów. Materiały Konferencji Szkoły Eksploalacji Podziemnej '97, Szczyrk 1997.
• 9. Trutwin W.: Modelowanie stanów nieustalonych w sieciach wentylacyjnych za pomocą urządzeń analogowych. Zeszyty Naukowe AGH Górnictwo 1968, z. 19, Kraków.
• 10. Trutwin.: Symulacja cyfrowa stanów nieustalonych procesu przewietrzania i regulacji kopalnianych sieci wentylacyjnych. Zeszyty Problemowe Górnictwa PAN, t. 10, 1972, z. 2.
• 11. Trutwin W., Wasilewski S., Sielski: Obserwacje niestabilnej pracy układu wentylator-sieć w KWK Siemianowice. Materiały Konferencji Naukowo-Technicznej AEROLOGIA'97 Kraków. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa 1997, nr 11/327, s. 18-24.
• 12. Wala A.: Badanie własności dynamicznych układów regulacji przepływu powietrza w wyrobiskach kopalnianych przy pomocy modelowania. Zeszyty Problemowe Górnictwa, t. 10, 1972, z 2.
• 13. Wasilewski S.: Nowe możliwości pomiarów i rejestracji parametrów w sieci wentylacyjnej kopalni. Materiały konferencji: Wybieranie złoż na dużych głębokościach oraz w trudnych warunkach geotermicznych. Świeradów Zdrój 1996.