礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能曲線的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究

白偉良

摘要：文章以東寧縣東發(fā)煤礦有限責(zé)任公司2號(hào)礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試為例，介紹了通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試的原理、主要性能參數(shù)的測(cè)量方法、測(cè)試方案確定的原則等，并對(duì)實(shí)際測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析，提出了測(cè)試過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。

Abstract： This paper takes the field performance test of No. 2 mine pull-out axial fan of Dongning Dongfa Coal Mine Co.， Ltd. as an example， introduces the principle of ventilator performance test， the measurement method of main performance parameters， the principle of test plan determination， etc. The actual test results are analyzed and the problems that should be paid attention to during the test are put forward.

關(guān)鍵詞：煤礦;通風(fēng)機(jī);性能測(cè)試;測(cè)試原理;測(cè)試方法

Key words： coal mine;ventilator;performance test;test principle;test method

中圖分類(lèi)號(hào)：TD441? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）28-0198-02

0? 引言

煤礦通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著向礦井下輸送新鮮空氣的重大職能，關(guān)系著井下工作人員的生命安全，煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定至關(guān)重要。所以，煤礦通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)有變化時(shí)風(fēng)機(jī)性能曲線的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試是非常必要的。

通過(guò)對(duì)東寧縣東發(fā)煤礦有限責(zé)任公司2號(hào)風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，我們來(lái)探討一下礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能曲線的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的解決方案。

1? 風(fēng)機(jī)基本參數(shù)概述

東寧縣東發(fā)煤礦有限責(zé)任公司為提高通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效率，對(duì)其在用的礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)2號(hào)進(jìn)行了通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試。風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)如下：風(fēng)量為72000-51000m3/h，靜壓為595-1060Pa，轉(zhuǎn)速為1470r/min。設(shè)備布置如圖1所示。

2? 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能測(cè)試原理及方法

2.1 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能測(cè)試原理[2]

通風(fēng)機(jī)的效率、靜壓、風(fēng)量以及軸功率之間是有著復(fù)雜的聯(lián)系的，相互作用、相互影響。我們把通風(fēng)機(jī)的效率、靜壓、風(fēng)量以及軸功率之間的關(guān)系以曲線圖形的形式表現(xiàn)出來(lái)，就形成了通風(fēng)機(jī)性能曲線。

以上4個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)：通風(fēng)機(jī)的靜壓、風(fēng)量、軸功率和效率我們都可以通過(guò)實(shí)際測(cè)試的數(shù)據(jù)處理后獲得。

圖1為東寧縣東發(fā)煤礦有限責(zé)任公司礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能測(cè)試布置簡(jiǎn)圖，通風(fēng)機(jī)葉片兩邊是聯(lián)通的，所以我們可以得到，通過(guò)截面1與截面2的風(fēng)量是相等的，即：

其中：pt為風(fēng)機(jī)的全壓;pst為風(fēng)機(jī)的靜壓;p1為截面1處的氣體靜壓;S1、S2分別為截面1、2處的面積;ρ為氣體密度;Q為通風(fēng)機(jī)的體積流量;V1為截面1處的氣體平均速度;V2為截面2處的氣體平均速度;N為風(fēng)機(jī)軸功率;Nd為風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入功率;ηd為電機(jī)的效率;ηc為傳動(dòng)裝置的效率，由于抽出式軸流風(fēng)機(jī)的葉輪與電機(jī)直聯(lián)，故ηc=1;η為風(fēng)機(jī)的全壓效率;ηst為風(fēng)機(jī)的靜壓效率。

通過(guò)解析以上6個(gè)方程式我們能得出這樣的結(jié)論：要得到風(fēng)機(jī)的靜壓效率就必須得到，V2、p1、ρ、S1、S2、Nd、ηd等參數(shù)的準(zhǔn)確值。

把以上所得到的數(shù)據(jù)一一換算到規(guī)定的狀態(tài)及轉(zhuǎn)速條件，便得到了繪制礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能曲線所需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得通風(fēng)機(jī)性能曲線圖。

2.2 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)流量的檢測(cè)方法

測(cè)量流量應(yīng)在緩變流截面上。礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)流量的檢測(cè)方法有很多：①差壓法測(cè)量。此方法對(duì)流場(chǎng)的要求比較低，能夠利用風(fēng)機(jī)自身的一些結(jié)構(gòu)檢測(cè)流量，但流量修正系數(shù)難以精準(zhǔn)確定。②畢托管測(cè)量。此方法測(cè)量準(zhǔn)確，設(shè)備簡(jiǎn)單，就是繁鎖了些。③電子風(fēng)表測(cè)量。該方法雖然靈活，但是價(jià)格昂貴。以上方法或多或少都有些不足之處，所以，在本次檢測(cè)中我們采用另外一種方法——通風(fēng)機(jī)測(cè)試儀TF-3對(duì)流量進(jìn)行檢測(cè)，直接準(zhǔn)確。如圖1所示，在密閉處設(shè)置板阻，再將勺式風(fēng)杯布置于擴(kuò)散器遠(yuǎn)離通風(fēng)機(jī)一面平穩(wěn)風(fēng)流中（其斷面面積為S2），將防爆門(mén)保持閉合狀態(tài)。這樣即可測(cè)得截面2處風(fēng)速V2，根據(jù)V1S1=V2S2=Q得1處風(fēng)量Q及風(fēng)速V1=V2S2/S1。

2.3 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)靜壓的檢測(cè)方法

如圖1所示，由于礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)的電機(jī)至于機(jī)體內(nèi)部，葉輪入風(fēng)方向有很長(zhǎng)的環(huán)形平直風(fēng)道，是很好的緩變流區(qū)，風(fēng)速高，在圖1中1處以該處圓周均勻布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)（1處與葉輪之間保證L=（2～3）倍弦長(zhǎng)的距離），應(yīng)用通風(fēng)機(jī)測(cè)試儀TF-3的壓力傳感器，沿半徑方向測(cè)量氣體靜壓。氣體靜壓檢測(cè)時(shí)應(yīng)多點(diǎn)取樣，否則會(huì)產(chǎn)生較大誤差。只要檢測(cè)出截面1處的氣體靜壓p1，通過(guò)式（2）、（3）就能得到該風(fēng)機(jī)的靜壓和全壓。

2.4 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)氣體密度[2]、軸功率以及轉(zhuǎn)速檢測(cè)

應(yīng)用電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行測(cè)試儀DJYC直接檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，由式（4）求出該風(fēng)機(jī)軸功率。

氣體密度由式（7）計(jì)算：

ρ=3.484×10-3（p0-0.3779×？準(zhǔn)psat）/（273+t）? ? ?（7）

上式中：p0是大氣壓力;？準(zhǔn)是空氣相對(duì)濕度;psat是溫度t°C時(shí)空氣絕對(duì)飽和水蒸氣壓力;t是空氣溫度;ρ是氣體密度。

因?yàn)榈V用抽出式軸流風(fēng)機(jī)的電機(jī)至于機(jī)體內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)未檢測(cè)，所以認(rèn)為風(fēng)機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速。

3? 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)檢測(cè)技術(shù)措施及方案

經(jīng)相關(guān)方面商定如圖1所示，測(cè)試2號(hào)風(fēng)機(jī)時(shí)，從回風(fēng)井進(jìn)風(fēng)→密閉板阻→2號(hào)風(fēng)機(jī)的切換風(fēng)門(mén)→2號(hào)風(fēng)機(jī)→大氣，利用板阻調(diào)節(jié)風(fēng)阻，使風(fēng)阻由從小變大逐漸調(diào)整，獲得5個(gè)測(cè)試點(diǎn)。

開(kāi)始檢測(cè)，板阻全部開(kāi)起（風(fēng)機(jī)處于正常工作狀態(tài)），開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，逐步增加板阻數(shù)量，提高風(fēng)阻。本次測(cè)試取五個(gè)狀態(tài)點(diǎn)分別為：風(fēng)道無(wú)閉合狀態(tài)→風(fēng)道1/3閉合狀態(tài)→風(fēng)道1/2閉合狀態(tài)→風(fēng)道2/3閉合狀態(tài)→風(fēng)道閉合狀態(tài)（由于巷道不規(guī)則，所以并未完全閉合），板阻到位后，靜待風(fēng)流穩(wěn)定，然后記錄各組數(shù)據(jù)。對(duì)同一參數(shù)隨機(jī)記錄三個(gè)數(shù)據(jù)，則該參數(shù)的示值為記錄數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。

4? 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)檢測(cè)結(jié)果

把檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入通風(fēng)機(jī)測(cè)試儀TF-3的軟件分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，并生成風(fēng)機(jī)的性能曲線，如圖2所示。

東寧縣東發(fā)煤礦有限責(zé)任公司的在用2號(hào)FBCZNO11/22防爆地面抽出式軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量設(shè)計(jì)范圍是14.2-20m3/s，風(fēng)壓設(shè)計(jì)范圍是595-1060Pa。

①根據(jù)礦井設(shè)計(jì)需風(fēng)量為14.83m3/s;測(cè)試結(jié)果工況點(diǎn)風(fēng)量為16.70m3/s，滿足要求。

②該風(fēng)機(jī)的壓力設(shè)計(jì)范圍是595-1060Pa，測(cè)試結(jié)果工況點(diǎn)風(fēng)壓678.54Pa，符合要求。

③通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率是62.80%符合要求。

5? 礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)測(cè)試中應(yīng)注意的問(wèn)題

現(xiàn)場(chǎng)精準(zhǔn)進(jìn)行礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)性能測(cè)試并不容易，不但受環(huán)境以及現(xiàn)場(chǎng)條件的影響，而且，對(duì)操作人員的能力也有很高要求。下面幾個(gè)問(wèn)題應(yīng)注意應(yīng)對(duì)：①與委托方充分溝通，必要時(shí)要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，以求將準(zhǔn)備工作做得精確到位（直接影響檢測(cè)結(jié)果）;②依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定風(fēng)機(jī)的起止點(diǎn)，避免爭(zhēng)議;③由于通風(fēng)機(jī)風(fēng)量較大，人員實(shí)施板阻一定攜帶安全繩;④確保檢測(cè)儀器在其規(guī)定的使用環(huán)境范圍內(nèi)工作;⑤應(yīng)用電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行測(cè)試儀DJYC直接檢測(cè)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，應(yīng)做好防護(hù)保證安全。

6? 結(jié)論

①本次測(cè)試起點(diǎn)為礦井通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行點(diǎn)。②文中所述礦用抽出式軸流風(fēng)機(jī)測(cè)試使用儀器設(shè)備和方法及措施是符合要求的。③本次檢測(cè)結(jié)果是可靠的。④依據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行在用通風(fēng)機(jī)性能檢測(cè)是有必要的。

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