Яковенко А.К., Майбенко Н.И., Климов А.А., Плаксиенко О.В., Васильева Н.А., Тишин Р.А., Маслова М.Ю. - Искусственное охлаждение воздуха в глубоких шахтах Донбасса с применением передвижных кондиционеров КПШ 300.

Аннотация

Яковенко А.К., Майбенко Н.И., Климов А.А., Плаксиенко О.В., Васильева Н.А., Тишин Р.А., Маслова М.Ю. Искусственное охлаждение воздуха в глубоких шахтах Донбасса с применением передвижных кондиционеров КПШ 300. Рассмотрены основные результаты применения в глубоких шахтах Донбасса передвижных холодильных установок, оборудованных кондиционерами КПШ 300, даны предложения по охлаждению воздуха в тупиковых подготовительных выработках и лавах.

Высокая температура воздуха в рабочих забоях глубоких шахт является одним из основных факторов, определяющих условия и уровень безопасности труда, аварийность и травматизм горнорабочих. Снижение уровня безопасности труда в условиях нагревающего микроклимата по данным физиологических исследований обусловлено уменьшением скорости реакции человека и его внимания на возникновение опасных ситуаций.

По состоянию на июнь 2011 года более чем в 50 шахтах Донбасса температурные условия в действующих горных выработках без примене- ния мер по их нормализации не удовлетворяли требованиям Правил безо- пасности [1] и Санитарным нормам [2].

Для искусственного охлаждения воздуха в глубоких шахтах Донбасса по разработкам МакНИИ Одесским ПО Холодмаш создан и освоен с 2007 г. серийный выпуск кондиционеров передвижных шахтных КПШ 300.

Холодильная мощность кондиционера обеспечивает возможность нормализации температурных условий труда горнорабочих в механизированных тупиковых выработках на достигнутых глубинах их проведения. Этими же кондиционерами могут комплектоваться передвижные холодильные установки для охлаждения воздуха в лавах шахт переходной глубины.

Основные технические данные шахтного передвижного кондиционера КПШ 300 приведены в табл. 1.

По состоянию на начало 2011г. шахтам Донбасса поставлено 13 кон- диционеров КПШ 300.

Цель работы – анализ результатов и разработка предложений по при- менению кондиционеров КПШ 300 в глубоких шахтах Донбасса.

Основные технические данные кондиционера

передвижного шахтного КПШ 300 [3]

Наименование показателей	Значения
Тип кондиционера	Непосредственного ох- лаждения воздуха, на ба- зе компрессора односту- пенчатого сжатия с кон- денсатором водяного ох- лаждения, автоматизи- рованный
Холодопроизводительность в номинальном режиме, кВт (ккал/ч) при параметрах: – температура воздуха на входе в блок возду- хообрабатывающий, К (°С) – относительная влажность воздуха на входе в блок воздухообрабатывающий, % – расход воздуха в блоке воздухообрабаты- вающем, м³/с ( м³/мин) – температура охлаждающей воды на входе в конденсаторы, К (°С) – расход воды, охлаждающей конденсаторы, м³/с (м³/ч)	300 (258000) 305±1 (32±1) 70±5 7,6±0,15 (456±9) 308±1 (35±1) (13,9±0,028)·10^-3 (50±1)
Мощность, потребляемая кондиционером в номинальном режиме, кВт, не более	75
Максимальная потребляемая мощность, кВт, не более	88
Линейное напряжение силовых цепей, В	660
Частота тока, Гц	50
Напряжение цепей управления от блока пита- ния постоянного тока БП12 с искробезопас- ными цепями, В	12±0,5
Холодильный агент	R22 ГОСТ 8502–93
Масса заправки холодильного агента, кг	190±5
Масло смазочное	Mobil Zerice S100
Масса заправки масла, кг, в том числе в компрессор SMC–L Sabroe, кг	40±2 30
Потеря напора воздуха в блоке воздухообрабатывающем при расходе 7,6 м³/с (456 м³/мин), Па (мм вод. ст.), не более	980 (100·10^-4)
Гидравлическое сопротивление водяной по- лости конденсаторов при расходе воды 13,9·10^-3 м³/с (50 м³/ч), Па (кгс/см² )	1,3·10 5 (1,3)
Давление воды на входе в конденсаторы, МПа (кгс/см²), не более	3,0 (30)
Диапазон температур воздуха на входе в блок воздухообрабатывающий, К (°С)	293-313 (20–40)
Габаритные размеры блоков, мм: компрессорно–конденсаторного воздухообрабатывающего	3410х1100х1485 4995х1100х1430
Длина кондиционера в сборе, мм	9420
Длина кондиционера в сборе, мм 9420 Масса блоков, кг: компрессорно–конденсаторного воздухообрабатывающего	3650 2500

Технологические схемы передвижных холодильных установок с кондиционерами КПШ 300 различаются способами подачи охлажденного воздуха от кондиционеров к объектам охлаждения и способами отвода теплоты конденсации холодильного агента.

Анализ результатов шахтных наблюдений и проектных материалов свидетельствует, что на шахтах, использующих кондиционеры КПШ 300 для охлаждения воздуха в тупиковых подготовительных выработках (им. А.А.Скочинского, Комсомольская) кондиционеры размещались в устьях выработок. Подача охлажденного воздуха от кондиционеров к забоям осуществлена по гибким вентиляционным трубопроводам диаметром 800 мм. Длина вентиляционных трубопроводов составляла 480–1000 м. Холодильная мощность, обеспечиваемая кондиционерами, позволила нормализовать температурные условия в призабойных зонах тупиковых выработок. Температура подаваемого на проветривание тупиковых забоев воздуха снижена с 28,6–33,2°С до 23,0–23,8°С. Вследствие потерь холода в вентиляционных трубопроводах снижена температура исходящего из тупиковых выработок воздуха на 1–3°С. В призабойных рабочих зонах температура воздуха поддерживалась на уровне регламентируемых значений.

Подача охлаждаемого в кондиционерах КПШ 300 воздуха в лавы на глубинах до 1000 м (им. В.В.Вахрушева, им. Ф.Э.Дзержинского, им. М.В.Фрунзе, им. Космонавтов) предусматривалась, преимущественно, по свободному сечению выработок. Снижение температуры воздуха на входе лав при этом достигается на 1,3–7,1°С. На глубинах 1300–1360 м температура воздуха на входе лав при работе передвижных холодильных устано- вок с кондиционерами КПШ 300 составила 29,1–29,7°С, что обусловлено интенсивными теплопритоками и нагревом воздуха от влияния тепловыде- лений горного массива и работающих энергоустановок. При этом норма- лизация температурных условий не обеспечивалась как вдоль очистных забоев, так и на входе лав. При подаче охлажденного воздуха от конди- ционера до окна лавы по вентиляционному трубопроводу (шахты Про- гресс, им. Ф.Э. Дзержинского) влияние тепловыделений горного массива и электропотребителей на тепловое состояние охлажденного воздуха уменьшалось, что позволило поддерживать температуру воздуха на входе лав на уровне 22–24°С.

Отвод теплоты конденсации холодильного агента при работе конди- ционеров предусмотрен оборотной водой, охлаждаемой исходящей венти- ляционной струей. Для этой цели кондиционеры комплектуются водоохла- дительными модулями ОКВШ 200, размещаемыми в выработках с исхо- дящей вентиляционной струей. Применение водоохладительных модулей обеспечивает нормальную работу кондиционеров КПШ 300.

При большой удаленности выработок с исходящей струей для размещения водоохлаждающих модулей или недостаточном расходе исходящего воздуха в них для отвода теплоты конденсации холодильного агента ис- пользуется осветленная шахтная вода. При этом нагретая конденсаторная вода по трубопроводам отводится за пределы охлаждаемой выработки и выдается на поверхность насосами шахтного водоотлива.

Практический интерес представляют реализованные на шахте им. А.А.Скочинского технологические схемы передвижных холодильных установок с кондиционерами КПШ 300 и проточными схемами отвода те- плоты конденсации холодильного агента.

При проведении вспомогательного уклона №2 центральной панели отвод теплоты конденсации холодильного агента осуществлен проточной водой, перекачиваемой из водосборника западной панели шахты в цен- тральный водосборник.

При этом из магистрального трубопровода диаметром 200 мм, проложенного по 1–му западному полевому откаточному штреку гор. 1200 м, отбор воды для охлаждения конденсатора предусмотрен с использованием примыкающего к нему трубопровода диаметром 100 мм и вспомогательного насоса. Физико-химические характеристики воды удовлетворяли требованиям, предъявляемым к качеству воды, подаваемой на конденсатор.

Для исключения попадания в конденсатор механических примесей перед насосом устанавливался фильтр. Применение в системе отвода теплоты конденсации холодильного агента насоса ЦНС 38/176 и соответствую- щих задвижек в узле отбора холодной воды обеспечило возможность использования одного магистрального трубопровода для подвода холодной и сброса отепленной в конденсаторе воды и бесперебойной работы кондиционера.

Такая же система отвода теплоты конденсации использована на шахте им. А.А.Скочинского в составе передвижной холодильной установки с кондиционером КПШ 300 для охлаждения воздуха во 2–й западной лаве уклонного поля центральной панели.

В целом применение передвижных холодильных установок, оборудованных кондиционерами КПШ 300, позволяет нормализовать тепловые условия в тупиковых подготовительных выработках различного назначения на освоенных глубинах и улучшить температурные условия в горных выработках выемочных участков.

Нормализация температурных условий в горных выработках выемоч-ных участков на глубинах 1100–1400 м должна обеспечиваться водоохлаждающими машинами, комплектуемыми мобильными средствами охлаждения воздуха.

Список использованной литературы

1. Правила безпеки у вугільних шахтах: НПАОП 10.0–1.01–10. – К. 2010. – C. 310.
2. Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально–алгебраические задачи. М.: Мир, 1999. 685 с.
3. Державні санітарні правила та норми (підприємства вугільної промисловості): ДСП 3.3.1.095-02.– ЗТВ в МОЗ України 13.12.2002 . – C. 36.

ИСКУССТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ВОЗДУХА В ГЛУБОКИХ ШАХТАХ ДОНБАССА С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРЕДВИЖНЫХ КОНДИЦИОНЕРОВ КПШ 300.

Аннотация

Список использованной литературы