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
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.