礦井通風(fēng)機(jī)的性能測(cè)定研究

何華偉+丁海霞

【摘要】：測(cè)定主要通風(fēng)機(jī)裝置性能時(shí)，測(cè)定的內(nèi)容與主要通風(fēng)機(jī)的工作方式密切相關(guān)，本文主要闡述了礦井主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)速（風(fēng)量）的測(cè)定、靜壓的測(cè)定、通風(fēng)機(jī)輸入功率的測(cè)定、通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)定和大氣參數(shù)的測(cè)定等技術(shù)問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】：礦井；主要通風(fēng)機(jī)；性能；測(cè)定

1引言

通風(fēng)機(jī)出廠(chǎng)時(shí)的特性曲線(xiàn)一般是制造廠(chǎng)家按同類(lèi)風(fēng)機(jī)模型試驗(yàn)的資料按比例定律換算求得的，一般不單獨(dú)進(jìn)行測(cè)定，因此，一般不可作為個(gè)體特性曲線(xiàn)使用。加上風(fēng)機(jī)安裝的質(zhì)量差異、加裝擴(kuò)散器及使用中的磨損和銹蝕等因素，主要通風(fēng)機(jī)的性能會(huì)出現(xiàn)變化。為掌握運(yùn)轉(zhuǎn)條件下通風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能，安全高效使用好通風(fēng)機(jī)，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：新安裝的主要通風(fēng)機(jī)在投入使用前。要進(jìn)行一次通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定和試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，以后每五年至少進(jìn)行一次性能測(cè)定。測(cè)定主要通風(fēng)機(jī)裝置性能時(shí)，測(cè)定的內(nèi)容與主要通風(fēng)機(jī)的工作方式密切相關(guān)，對(duì)抽出式主要通風(fēng)機(jī)裝置要測(cè)定每一個(gè)工況點(diǎn)的靜壓、風(fēng)速、電動(dòng)機(jī)的功率、通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和大氣參數(shù)等；對(duì)壓入式主要通風(fēng)機(jī)裝置要測(cè)定每一個(gè)工況點(diǎn)的全壓、風(fēng)速、電動(dòng)機(jī)的功率、通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和大氣參數(shù)等。

2制定測(cè)點(diǎn)布置方案

2.1通風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)的位置與方法

工況調(diào)節(jié)地點(diǎn)一般設(shè)在與風(fēng)井交接處的風(fēng)硐口的位置。其方法是在調(diào)節(jié)地點(diǎn)內(nèi)安設(shè)穩(wěn)固的框架（用工字鋼、木材均可），然后用寬度不等的木板改變進(jìn)風(fēng)面積（軸流式通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)要從全放到全閉，離心式通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)要從全閉到全放），也可利用調(diào)節(jié)閘門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)[1]。工況點(diǎn)設(shè)節(jié)的數(shù)目應(yīng)不少于7個(gè)，以保證測(cè)得的特性曲線(xiàn)光滑、連續(xù)。在軸流式通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線(xiàn)的“駝峰”區(qū)，測(cè)點(diǎn)密些，在穩(wěn)定區(qū)測(cè)點(diǎn)可疏些。

2.2靜壓的測(cè)定

靜壓測(cè)點(diǎn)的位置，應(yīng)在工況調(diào)節(jié)處與風(fēng)機(jī)入口之間約兩倍風(fēng)硐寬的直線(xiàn)風(fēng)硐內(nèi)的風(fēng)流穩(wěn)定區(qū)段，并盡量靠近通風(fēng)機(jī)。應(yīng)在通風(fēng)機(jī)集風(fēng)器口和擴(kuò)散器入口斷面處，分別設(shè)兩個(gè)測(cè)壓斷面，隨工況調(diào)節(jié)，同時(shí)測(cè)出該兩個(gè)測(cè)壓斷面的靜壓值。

2.3風(fēng)速的測(cè)定

（1）測(cè)量靜壓差法

通風(fēng)機(jī)裝置性能測(cè)定儀配備的靜壓差測(cè)風(fēng)法是運(yùn)用伯諾里方程推導(dǎo)出來(lái)的一種測(cè)風(fēng)方法。GAF通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)利用其整流罩導(dǎo)致的入風(fēng)側(cè)風(fēng)流斷面的面積差即可采用靜壓差原理測(cè)風(fēng)。其他類(lèi)型的通風(fēng)機(jī)，只要風(fēng)流較穩(wěn)定并能在入風(fēng)側(cè)找到兩個(gè)面積差較大、相距不太遠(yuǎn)的測(cè)風(fēng)（引壓）斷面，都能采用該方法測(cè)量。此方法測(cè)量通風(fēng)機(jī)風(fēng)量適用在通風(fēng)機(jī)入口有一段平直的風(fēng)道，并斷面收縮均勻。具備這類(lèi)條件的通風(fēng)機(jī)主要有GAF、BDK系列的通風(fēng)機(jī)裝置。

風(fēng)表測(cè)量法

選擇在通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前或出風(fēng)口風(fēng)流穩(wěn)定的直線(xiàn)段，使用多個(gè)風(fēng)速傳感器測(cè)定出風(fēng)流斷面的平均風(fēng)速。如KSC系列通風(fēng)機(jī)裝置性能測(cè)定儀，共配備16只杯式風(fēng)速傳感器，風(fēng)硐的斷面一般為矩形，要按測(cè)風(fēng)斷面大小把其分為3×3、3×4或4×4個(gè)等面積矩形，使每個(gè)矩形斷面的面積不超過(guò)1～1.5m2，并分別安裝九只、十二只或十六只風(fēng)速傳感器以測(cè)定此斷面的平均風(fēng)速。

（2）速（動(dòng)）壓測(cè)量法

這種方法即皮托管測(cè)量風(fēng)量法。按選定測(cè)風(fēng)斷面的大小和流速分布情況，將測(cè)風(fēng)斷面等分成幾個(gè)小面積塊（或環(huán)），在每個(gè)小面積塊（或環(huán)）的面積中心布置皮托管，測(cè)各點(diǎn)速壓，求斷面的平均風(fēng)速，算風(fēng)量。測(cè)定時(shí)要合理選擇測(cè)風(fēng)斷面。風(fēng)量測(cè)定精度的高低主要取決于測(cè)風(fēng)斷面上的速度分布穩(wěn)定狀況。在使用軸流式通風(fēng)機(jī)時(shí)，測(cè)風(fēng)斷面選擇在集風(fēng)器與一級(jí)葉片之間筒體的平直段的環(huán)形斷面上。此斷面風(fēng)流穩(wěn)定、風(fēng)速較大且分布均勻。

2.4其他測(cè)定

其他測(cè)定主要包括以下三個(gè)內(nèi)容：（1）通風(fēng)機(jī)軸功率的測(cè)定。電動(dòng)機(jī)的輸入功率，應(yīng)采用0.5級(jí)的電源表、電壓表、功率因素表來(lái)測(cè)量并加以計(jì)算，也可直接用瓦特表測(cè)得；（2）通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)定。通風(fēng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速可用轉(zhuǎn)速表或激光轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量?jī)x直接測(cè)量，也可采用閃影法測(cè)量；（3）大氣物理?xiàng)l件的測(cè)定大氣物理?xiàng)l件測(cè)定應(yīng)盡量在測(cè)定處測(cè)定，測(cè)量的主要參數(shù)有大氣壓力、溫度和濕度，以便計(jì)算空氣密度。

3主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定程序

3.1測(cè)定步驟

測(cè)定前的準(zhǔn)備。測(cè)定前，首先應(yīng)根據(jù)測(cè)定方案進(jìn)行組織分工和準(zhǔn)備儀表、工具、記錄表格及速算圖表等。登記通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)，并測(cè)量通風(fēng)機(jī)的有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸；測(cè)量測(cè)壓及測(cè)風(fēng)處的風(fēng)道斷面尺寸；在測(cè)壓地點(diǎn)安設(shè)測(cè)壓管、膠皮管和工況調(diào)節(jié)框架，并準(zhǔn)備足夠的用于調(diào)節(jié)工況的木板；校正各種儀表，并使測(cè)定人員熟悉有關(guān)儀表的使用方法；在電路中接人電工儀表；安裝通訊聯(lián)絡(luò)電話(huà)或電鈴；采取措施堵塞地面漏水；清除風(fēng)硐內(nèi)的碎石等雜物和積水；檢查通風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、閘門(mén)、絞車(chē)的各部件是否完整牢固；劃定各測(cè)試組位置[3]。

3.2組織分工

通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定工作由礦總工程師和礦務(wù)局測(cè)試組共同負(fù)責(zé)組織。礦通風(fēng)、機(jī)電和救護(hù)隊(duì)等部門(mén)參加，下設(shè)若干個(gè)小組：工況調(diào)節(jié)組負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)工況；測(cè)風(fēng)組負(fù)責(zé)用風(fēng)表測(cè)風(fēng)及測(cè)量大氣物理參數(shù)；測(cè)壓組負(fù)責(zé)測(cè)量靜壓與動(dòng)壓；電氣測(cè)量組負(fù)責(zé)測(cè)量電流、電壓、功率因數(shù)、功率和轉(zhuǎn)數(shù)；速算組負(fù)責(zé)利用事先準(zhǔn)備好的速算圖，根據(jù)測(cè)定的數(shù)值求出風(fēng)壓、風(fēng)量，并迅速繪制特性曲線(xiàn)草圖，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)補(bǔ)救；通訊聯(lián)絡(luò)組負(fù)責(zé)傳遞信號(hào)和測(cè)定數(shù)據(jù)；安全組配帶工具及安全設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)待機(jī)，負(fù)責(zé)處理可能發(fā)生的問(wèn)題。

3.3測(cè)定工作

一切準(zhǔn)備工作就緒后，指揮員下令啟動(dòng)通風(fēng)機(jī)，待通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定后（約啟動(dòng)5～10min后）就可正式測(cè)定。每測(cè)點(diǎn)至少測(cè)兩次，在每次測(cè)定中的讀數(shù)時(shí)間為：專(zhuān)用風(fēng)表測(cè)風(fēng)，每分鐘讀一次；測(cè)壓，每10s或20s讀一次；轉(zhuǎn)數(shù)和大氣物理參數(shù)，每分鐘讀一次；電氣參數(shù)，每10s或20s讀一次。要在各測(cè)量地點(diǎn)設(shè)置信號(hào)，通常采用電鈴作為測(cè)試信號(hào)。

4結(jié)語(yǔ)

礦井主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定是中介檢測(cè)機(jī)構(gòu)的一個(gè)技術(shù)和管理問(wèn)題。應(yīng)根據(jù)每一個(gè)礦井實(shí)際通風(fēng)系統(tǒng)狀況和風(fēng)硐布置條件，選擇更合理的測(cè)定斷面、更細(xì)致的測(cè)點(diǎn)布置以及更精確的測(cè)定方法.對(duì)運(yùn)行的主要通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性進(jìn)行測(cè)定，并在礦井通風(fēng)阻力測(cè)定基礎(chǔ)上分析研究，提供更準(zhǔn)確的主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定數(shù)據(jù)，為礦井主要通風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)提供更真實(shí)的依據(jù)，為實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、長(zhǎng)效安全生產(chǎn)和節(jié)能降耗的目的。

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