礦山主通風(fēng)機(jī)靜壓異常變化干擾源的分析

屈海峰

(鐵法煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 調(diào)兵山 112700)

0 引言

大隆煤礦中央風(fēng)井主通風(fēng)設(shè)備采用上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的GAF21.1-12.6-1型軸流式通風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1 000 r/min，功率為1 000 kW。正常生產(chǎn)情況下，根據(jù)礦井井下風(fēng)量需求量，靜壓值調(diào)整為-2 400 Pa，風(fēng)量為6 900 m3/min，主電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流為42 A，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率410 kW，平時(shí)工作狀態(tài)穩(wěn)定。2017年7月10日，中央風(fēng)井主扇1#主通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了靜壓異常波動(dòng)現(xiàn)象，僅半天時(shí)間，主要通風(fēng)機(jī)靜壓值由-2 400 Pa逐漸減少至-2 350 Pa，數(shù)天過(guò)后減少至-1 980 Pa，風(fēng)量逐步略有下降，如圖1所示。為此，分析了礦井風(fēng)阻、靜壓變化的影響因素[1]。

1 礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性分析

圖1 礦井靜壓異常變化曲線圖

由圖1可知，礦井主通風(fēng)機(jī)靜壓值由-2 400 Pa減少至-1 980 Pa才穩(wěn)定，這說(shuō)明礦井阻力系數(shù)即礦井風(fēng)阻在逐步增加，礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性曲線由曲線L1變化至曲線L3，各曲線斜率逐漸增大，通風(fēng)越來(lái)越困難,如圖2所示。圖2中L1的運(yùn)行工況點(diǎn)A對(duì)應(yīng)-2 400 Pa靜壓狀態(tài)，L2的運(yùn)行工況點(diǎn)B對(duì)應(yīng)-2 200 Pa靜壓狀態(tài)，L3的運(yùn)行工況點(diǎn)C對(duì)應(yīng)-1 980 Pa靜壓狀態(tài)。A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)通風(fēng)阻力越來(lái)越大，即pA

1) 改變主要通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速;

2) 軸流式通風(fēng)機(jī)改變動(dòng)葉安裝角;

3) 軸流式通風(fēng)機(jī)改變動(dòng)葉數(shù)目;

4) 軸流式通風(fēng)機(jī)改變靜葉角度;

5) 閘門(mén)調(diào)節(jié)效果;

6) 改變前導(dǎo)器葉片角度;

7) 靜壓檢測(cè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，如檢測(cè)管路不通暢，檢測(cè)數(shù)字環(huán)節(jié)出現(xiàn)了偏差[2]。

圖2 礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性曲線圖

2 礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力分析

當(dāng)軸流主通風(fēng)機(jī)葉片角度為+10°，在葉片角度不變的情況下，風(fēng)量略有減小，負(fù)壓減少明顯?？梢哉J(rèn)為，井下調(diào)整綜合機(jī)械化采煤采區(qū)、掘進(jìn)工作面采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)影響礦井總通風(fēng)阻力，礦井總通風(fēng)阻力增加，礦井通風(fēng)管網(wǎng)特性曲線由L1變?yōu)長(zhǎng)3，主通風(fēng)機(jī)工況運(yùn)行性能由正常工作狀態(tài)QA偏移至QB，再偏移至QC，礦井風(fēng)阻即礦井阻力系數(shù)增加了，影響造成主要通風(fēng)機(jī)負(fù)壓減少,影響風(fēng)量減少，相當(dāng)于閘門(mén)效應(yīng)。若只是正常的小范圍調(diào)風(fēng)，不會(huì)有大的影響。可見(jiàn)通過(guò)調(diào)整礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)很難解決問(wèn)題。

1) 主通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度分析[3]。通過(guò)檢查，1#主通風(fēng)機(jī)的葉片角度沒(méi)有偏離+10°，2#主通風(fēng)機(jī)參數(shù)正常，靜壓為2 400 Pa，兩臺(tái)主通風(fēng)機(jī)工作在同樣的工況點(diǎn)，排除了葉片角度變化對(duì)通風(fēng)性能的影響。

2) 動(dòng)葉、靜葉、前導(dǎo)器葉片等因素分析：軸流式通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉數(shù)目成對(duì)設(shè)計(jì)，固定不變，靜葉角度出廠固定不變，通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)調(diào)節(jié)閘門(mén)，風(fēng)門(mén)處于常開(kāi)常閉狀態(tài)，沒(méi)有異常。前導(dǎo)器葉片角度固定，軸流式通風(fēng)機(jī)為轉(zhuǎn)速r=1 000 r/min的同步電動(dòng)機(jī)，速度沒(méi)有變化。這都說(shuō)明動(dòng)葉、靜葉、前導(dǎo)器葉片不是影響靜壓變化的因素，均可排除此種情況。

3) 調(diào)整動(dòng)葉角度分析[4]。當(dāng)風(fēng)葉角度由+10°調(diào)整至+13°，其主通風(fēng)機(jī)工況運(yùn)行性能由+10°曲線移至+13°曲線，如圖3所示。從靜壓-電流曲線分析，正常主扇運(yùn)行狀態(tài)為曲線III,主電動(dòng)機(jī)電流為42 A，曲線III上的F點(diǎn)對(duì)應(yīng)主電動(dòng)機(jī)功率410 kW，PF靜壓值-2 400 Pa，滿(mǎn)足礦井正常通風(fēng)需要。靜壓值減少至曲線II上E點(diǎn)對(duì)應(yīng)PE值為-2 000 Pa，功率基本不變，穩(wěn)定在410 kW左右。連續(xù)間斷移至曲線I的D點(diǎn)，由PF移至PE移至PD，并穩(wěn)定在PD。增加葉片角度后，主扇靜壓-2 400 Pa，主通風(fēng)機(jī)工況運(yùn)行性能移至G點(diǎn)，主電動(dòng)機(jī)電流53 A，功率530 kW，風(fēng)量恢復(fù)正常，詳見(jiàn)表1。

圖3 靜壓電流曲線圖

狀態(tài)電流/A功率/kW風(fēng)量/(m3·min-1)靜壓/Pa正常424106 900-2 400異常424106 600-1 980恢復(fù)正常535306 900-2 400

運(yùn)轉(zhuǎn)后，風(fēng)量為6 900 m3/min，QF=QG，靜壓值為-2 400 Pa，風(fēng)量、靜壓恢復(fù)正常值，但風(fēng)葉角度增加了3°對(duì)主通風(fēng)機(jī)靜壓減少量進(jìn)行了角度增大補(bǔ)償，同時(shí)主電動(dòng)機(jī)電流由42 A增大至53 A，功率由PD410 kW增加至PG530 kW，即有120 kW能量無(wú)形中損失。可見(jiàn)，礦井通風(fēng)阻力增加造成了機(jī)電設(shè)備功率損耗，葉片角度增大，功率損耗加大了120 kW，滿(mǎn)足礦井通風(fēng)系統(tǒng)要求，但能量消耗顯著增加，增加了經(jīng)濟(jì)支出，通過(guò)增加動(dòng)葉角度，問(wèn)題仍然沒(méi)有解決。

4) 主通風(fēng)機(jī)出口礦井阻力系統(tǒng)、風(fēng)阻分析。檢查發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散塔消音器因年久失修，外殼鐵皮腐蝕開(kāi)裂，鐵皮張裂靠在一起，增大了主要通風(fēng)機(jī)出口風(fēng)阻，阻礙了風(fēng)流的流通，消音器故障影響了通風(fēng)系統(tǒng)性能。消音器堵塞擴(kuò)散塔風(fēng)道相當(dāng)于主通風(fēng)機(jī)性能調(diào)節(jié)的閘門(mén)調(diào)節(jié)效能[5]。通風(fēng)阻力系統(tǒng)增加了，造成風(fēng)流慢，靜壓值變低，通風(fēng)量變小。通過(guò)對(duì)消音器進(jìn)行處理后，1#主要通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉角度調(diào)回至+10°運(yùn)行，即恢復(fù)了主通風(fēng)機(jī)的正常參數(shù)狀態(tài)。滿(mǎn)足了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的需要。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)主要通風(fēng)機(jī)靜壓變化、通風(fēng)量變化進(jìn)行礦井通風(fēng)阻力分析，從主要通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、動(dòng)葉安裝角、動(dòng)葉數(shù)目、靜葉角度、礦井風(fēng)阻調(diào)節(jié)、前導(dǎo)器葉片角度、擴(kuò)散塔等影響干擾源進(jìn)行辨識(shí)，通過(guò)逐步試驗(yàn)，分析查找問(wèn)題的根源，消除了礦井通風(fēng)阻力中干擾源阻力，使主通風(fēng)機(jī)在最低功率下運(yùn)行，具有節(jié)能效應(yīng)，增加了主通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。