多臺通風機并聯(lián)于復雜通風系統(tǒng)工況分析

郭思前

(汾西礦業(yè)集團公司 安監(jiān)局，山西　介休　032000)

·專題綜述·

多臺通風機并聯(lián)于復雜通風系統(tǒng)工況分析

郭思前

(汾西礦業(yè)集團公司 安監(jiān)局，山西介休032000)

摘要多臺風機聯(lián)合運行的礦井，總伴隨風機之間相互作用的情況。在不破壞礦井通風系統(tǒng)正常狀況的情況下，研究其相互之間影響的規(guī)律，是通風管理的一項重要內容。本文介紹了一種簡便、相比之下更為準確的數學分析方法用以分析復雜通風機聯(lián)合運行的模型，分析了N臺通風機聯(lián)合運行時通風系統(tǒng)的干擾性，并在某礦工作面做了相應驗算，結果表明，該推導數學模型能夠指導計算各個風機的風量變化，對于區(qū)域風量的調節(jié)具有指導意義。

關鍵詞多臺通風機；復雜通風；數學模型

在礦井生產過程中，由于生產的需要，同一個區(qū)域可能需要布置幾臺甚至是多臺通風機，相比較單臺通風機，其操控、運行、調節(jié)都復雜，其性能曲線變得復雜，運行工況也容易受到影響，工作的穩(wěn)定性也有所降低，多臺風機聯(lián)合運轉后要合理考慮每個風機的運行狀態(tài)[1-2]，因而有必要研究風機聯(lián)合運轉時的調節(jié)及其相互影響的問題。

1N臺風機做并聯(lián)運轉相互影響分析

聯(lián)合運轉對每臺風機相互影響程度的大小，不僅與風機所在的管網阻力、公共風路的風阻大小有關，而且與風機風量和公用風路上風量比值的大小有關[3].

多風機通風系統(tǒng)簡易圖見圖1，有多臺風機做并聯(lián)運轉。

圖1　N臺風機并聯(lián)運行系統(tǒng)圖

根據礦井的實際情況，如需要調節(jié)第N臺風機的風量，若要確保此時各通風機穩(wěn)定運轉，那么必須確定此風機風量的變化對其他風機風量的影響。對于這種多臺風機聯(lián)合工作的通風系統(tǒng)，當風機所在分支的風量發(fā)生變化時，引起其他風機(i=1,2，3，…n-1)的風量變化可分為以下幾種情況[4]：

1) 風機所在通風巷道風量為零。此時風機壓力只能剛好克服進風井公共風路的阻力。

其表達式為：

(1)

式中：

Hi—風機壓力,Pa；

R0—風井風阻,Pa；

Q0—風井進風量,m3/min.

對于風機而言，同理可以得出：

(2)

式中：

Rn—第n臺風機風阻,Pa；

Qn—第n臺風機風量,m3/min.

由式(1)和式(2)整理可得：

(3)

2) 風機所在風路的風流反向。此時風機壓力不足以克服進風井公共風路的阻力；風機所在風路也成為整個通風系統(tǒng)的進風線路。

其表達式為：

(4)

由式(1)和式(4)整理可得：

(5)

風機所在風路流速正常。風壓不僅用于克服進風井阻力還用于克服風路的阻力。

其表達式為：

(6)

由式(2)和式(6)整理可得：

(7)

通過以上兩種通風系統(tǒng)的分析及公式推導得出理論公式，一般類型通風系統(tǒng)的分析式可由這些典型系統(tǒng)的組合得到或仿照上述過程推導得出。

因此，只需掌握正常情況下公共風路和主要通風機所在的風路的風壓、風量值，進而可以粗略估計與調整風機變化對其他風機與公共風路的影響[5-6].

2某礦通風系統(tǒng)驗算實例

以某礦延深時期管子井回風系統(tǒng)改造為例，通過對具體網絡結算得出的結果，結合該礦通風系統(tǒng)的實際情況，將該礦通風系統(tǒng)簡化為兩翼對角式通風系統(tǒng)，模型見圖2.其中，公共風路由4個進風井等效而成，排氣坑所在之路為一翼，管子井之路在另一翼。

圖2　通風系統(tǒng)簡化模型示意圖

風機工況見表1.

表1　風機工況表

結合表1，對該礦延深期間，排氣坑風機和管子井風機聯(lián)合運轉時相互干擾情況進行如下計算判斷：

公共風路的風量、阻力分別為：Q0=12 244.1 m3/min,h0=859.5 Pa

排氣坑風路風量、阻力分別為：Q1=8 341.1 m3/min,h1=2 583.6 Pa

管子井風路風量、阻力分別為：Q2=3 903 m3/min,h0=2 909 Pa

那么，公共風路、排氣坑風路及管子井風路的風值分別為：

由此可知，排風坑風路風流正常，說明上述判別式正確，同時可以用于判斷排氣坑風壓的取值范圍：

即：111.8 Pa

在水平延深期間，511.1 Pa

3結論

針對復雜風機聯(lián)合運行的情況，通過應用多臺風機聯(lián)合運轉數學計算模型進行相關的數學分析，并且結合某礦水平延深通風系統(tǒng)進行驗算，結果表明，推導得出的相互影響的理論表達式有力的證明了風機聯(lián)合運轉各風機之間的關系。

參考文獻

[1]李淵.塔山礦兩臺主要通風機聯(lián)合運轉通風角聯(lián)控制技術研究[J].中國西部科技,2010,9(18):17-18.

[2]汪鵬,劉劍,李雨成.礦井多風機聯(lián)合運轉分析[J].礦業(yè)快報,2006,22(8):19-21.

[3]劉捷.流體機械[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,2010：134-137.

[4]吳劭星.風機與局扇聯(lián)合運轉在煤礦通風系統(tǒng)中的優(yōu)化研究[D].昆明:昆明理工大學,2011.

[5]孫星,陳香.多風機并聯(lián)運轉的干擾分析及預測[J].山東制冷空調,2009(7):218-223.

[6]王凱全.風機聯(lián)合運轉的數學分析[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,1990(5):5.

Performance Analysis on Multi-fans Parallel in the Condition of Complex Ventilation System

GUO Siqian

AbstractThe coal mine of joint operation of multiple fans always accompanies interaction between the fans. Under the condition of which do not destroy the mine ventilation system in normality, study the law of the mutual influence, which is an important content. This paper introduces a simple and convenient, compared with more accurate mathematical analysis methods are used to analyze the complicated ventilator joint running model. Analyzes the interference of ventilation system when joint operation of N ventilators and carries out the corresponding checking in a coal mine working face. The results show that the derived mathematical model can guide calculating each fan air volume change, for regional air volume regulation is of guiding significance.

Key wordsMulti-fans; Complex ventilation; Mathematical model

中圖分類號：TD722

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)12-0056-02

作者簡介：郭思前(1961—)，男，山西介休人，2015年畢業(yè)于東北大學，工程師，主要從事采礦工程及煤礦通風安全技術管理工作(E-mail)hyzfmkj@sina.com

收稿日期：2015-10-19