新窯煤礦主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定及分析研究

摘 要：根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》“每5年至少進(jìn)行1次風(fēng)機(jī)性能測(cè)定”的規(guī)定，系統(tǒng)介紹礦井主要通風(fēng)機(jī)的性能測(cè)定過(guò)程及方法，并以新窯煤礦的風(fēng)機(jī)測(cè)定為例，根據(jù)風(fēng)機(jī)安裝現(xiàn)有條件，在不停產(chǎn)的條件下，使用精密氣壓計(jì)等設(shè)備，采用了靜壓差法、動(dòng)壓差法對(duì)1#主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能鑒定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試出的數(shù)據(jù)，繪制出新窯煤礦1#風(fēng)機(jī)的輸出功率、風(fēng)壓、效率與風(fēng)量關(guān)系特性曲線。通過(guò)測(cè)定結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，表明1#主通風(fēng)機(jī)性能良好，并能滿足井下用風(fēng)要求。

關(guān)鍵詞：主要通風(fēng)機(jī)；性能測(cè)定；性能曲線；工況調(diào)節(jié)

0引言

《煤礦安全規(guī)程》2016版第一百五十八條規(guī)定“新安裝的主要通風(fēng)機(jī)投產(chǎn)前，必須進(jìn)行通風(fēng)機(jī)性能的測(cè)定和試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少進(jìn)行一次性能測(cè)定”，新窯煤礦采用中央分列抽出式的通風(fēng)方式，主斜井和副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)斜井回風(fēng)，主要通風(fēng)機(jī)安設(shè)在回風(fēng)斜井出口廣場(chǎng)處。礦井主要通風(fēng)機(jī)為BD-Ⅱ-6-No16型軸流式對(duì)旋通風(fēng)機(jī)；風(fēng)機(jī)銘牌風(fēng)量80～35m3/s，靜壓600～2500Pa；風(fēng)機(jī)運(yùn)行采用變頻調(diào)速控制方式?，F(xiàn)礦井運(yùn)行1#主要通風(fēng)機(jī)，葉片角度為0，輸入頻率為48Hz。

本次主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)定工作于2016年5月16日進(jìn)行，測(cè)定了1#風(fēng)機(jī)在葉片安裝角度為0（中間），輸入頻率為50Hz時(shí)的特性曲線。

1主要通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)定

1.1測(cè)試內(nèi)容

因在測(cè)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)1#、2#風(fēng)機(jī)輪轂上均沒(méi)有葉片角度的調(diào)節(jié)刻度，而無(wú)法調(diào)節(jié)葉片角度，因此不能進(jìn)行最大葉片角度的風(fēng)機(jī)性能測(cè)定工作。因此，本次風(fēng)機(jī)性能測(cè)定工作僅測(cè)定了1#風(fēng)機(jī)當(dāng)前（中間）葉片角度在工頻時(shí)的特性曲線。主要通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試內(nèi)容如下：

⑴葉片角度：0（中間）；

⑵輸入頻率：50Hz；

⑶風(fēng)機(jī)風(fēng)量；

⑷風(fēng)機(jī)相對(duì)靜壓；

⑸電動(dòng)機(jī)輸入功率；

⑹地面及風(fēng)機(jī)通過(guò)風(fēng)流大氣物理參數(shù)：大氣壓力、濕度、溫度。

2.2測(cè)試過(guò)程

2.2.1測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際安裝布置情況，風(fēng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)試的布置方式如圖1所示。工況增阻調(diào)節(jié)設(shè)在風(fēng)機(jī)閘門(mén)A-A處，風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)試設(shè)在C-C斷面處，風(fēng)機(jī)相對(duì)靜壓測(cè)定在B-B斷面處進(jìn)行。

根據(jù)礦井主要通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安裝布置情況，由于風(fēng)機(jī)閘門(mén)與相對(duì)靜壓測(cè)量處的距離較近（約0.5m），根據(jù)以往的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，如采用風(fēng)機(jī)閘門(mén)增阻，會(huì)使相對(duì)靜壓測(cè)量很不穩(wěn)定，波動(dòng)大，讀數(shù)非常困難。因此，風(fēng)機(jī)工況增阻位置設(shè)在引風(fēng)道處（圖1中A-A斷面），采用加貼木板的方法進(jìn)行增阻。

2.2.3工況調(diào)節(jié)

原擬定風(fēng)機(jī)每條特性曲線的性能測(cè)定均設(shè)置7個(gè)工況點(diǎn)以上，但實(shí)際測(cè)試時(shí)，在引風(fēng)道內(nèi)采用加貼木板到第6工況點(diǎn)即無(wú)法再增阻，據(jù)分析風(fēng)機(jī)已位于駝峰區(qū)處運(yùn)行，因此本次風(fēng)機(jī)性能測(cè)定僅設(shè)置了6個(gè)工況點(diǎn)。

2.2.4測(cè)定設(shè)備、儀器

主要通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)測(cè)定使用的設(shè)備、儀器見(jiàn)表1。

2.3測(cè)試參數(shù)

2.3.1風(fēng)量測(cè)定

主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)量采用畢托管方法進(jìn)行測(cè)量，即先用畢托管測(cè)量測(cè)點(diǎn)斷面處的動(dòng)壓，然后計(jì)算出測(cè)點(diǎn)斷面的平均風(fēng)流速度，最后求算出風(fēng)量。

根據(jù)礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置的安裝情況和測(cè)試要求，測(cè)風(fēng)斷面選擇在風(fēng)機(jī)出風(fēng)口（C-C斷面）處。風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)處為環(huán)形斷面，凈斷面積為2.98m2。風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)斷面處各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)流動(dòng)壓值使用風(fēng)量風(fēng)壓測(cè)量?jī)x（精度±1Pa）測(cè)量，每支畢托管在每個(gè)工況點(diǎn)時(shí)均讀取平均、最大、最小三個(gè)數(shù)值。

2.3.2相對(duì)靜壓測(cè)定

主要通風(fēng)機(jī)各工況點(diǎn)的相對(duì)靜壓值采用“U”型壓差計(jì)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)壓點(diǎn)布置在風(fēng)機(jī)入風(fēng)口（B-B斷面）處。風(fēng)機(jī)每個(gè)工況點(diǎn)的相對(duì)靜壓在風(fēng)流穩(wěn)定后測(cè)量，每次讀取3個(gè)讀數(shù)，每個(gè)讀數(shù)間隔時(shí)間約為3min，然后取三個(gè)讀數(shù)的算術(shù)平均值作為該工況點(diǎn)的相對(duì)靜壓值。

2.3.3電機(jī)輸入功率和轉(zhuǎn)速測(cè)定

主要通風(fēng)機(jī)電機(jī)輸入功率采用HSDZC型電能綜合測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)定。該儀器可直接讀取電機(jī)輸入電流、電壓、功率因素、輸入功率等參數(shù)。

電機(jī)輸入功率應(yīng)在工況調(diào)節(jié)完成且風(fēng)流穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)工況讀取3個(gè)讀數(shù)，間隔時(shí)間不小于3min，取三個(gè)讀數(shù)的平均值作為該工況點(diǎn)的輸入功率。

2.3.4風(fēng)流大氣參數(shù)測(cè)定

采用干濕溫度計(jì)分別測(cè)定每個(gè)工況點(diǎn)時(shí)的地面大氣和風(fēng)機(jī)風(fēng)流的干溫度和濕溫度。風(fēng)機(jī)風(fēng)流干、濕溫度測(cè)量設(shè)在主要通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器口內(nèi)，測(cè)定時(shí)，每個(gè)工況點(diǎn)間隔測(cè)量三個(gè)數(shù)，取平均值。

3測(cè)試數(shù)據(jù)整理

備注：（1）測(cè)風(fēng)處斷面積S風(fēng)=2.98m2；（2）測(cè)壓處斷面積S壓=2.54m2；（3）測(cè)定時(shí)平均空氣密度=1.030kg/m3。

根據(jù)表2、表3中計(jì)算所得數(shù)據(jù)，繪制出1#主通風(fēng)機(jī)輸出效率-風(fēng)量、功率-風(fēng)量、風(fēng)壓-風(fēng)量特性曲線，如圖2、3、4所示。

4測(cè)定結(jié)果分析

根據(jù)新窯煤礦主要通風(fēng)機(jī)性能鑒定情況、計(jì)算結(jié)果及性能曲線得出：

⑴從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及所繪制的特性曲線可看出，主要通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)鑒定方法符合要求，工況調(diào)節(jié)方案設(shè)計(jì)合理，風(fēng)量及風(fēng)壓測(cè)定斷面布置合理，測(cè)點(diǎn)分布均勻，曲線平滑，每個(gè)工況點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)都在擬合的特性曲線上或稍微偏離，測(cè)試結(jié)果較準(zhǔn)確，實(shí)測(cè)曲線可供現(xiàn)場(chǎng)管理使用；

⑵在目前運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，主通風(fēng)機(jī)與井下管網(wǎng)基本匹配，運(yùn)轉(zhuǎn)效率較高，達(dá)到70%以上。

5結(jié)論

⑴通過(guò)這次性能測(cè)定，測(cè)得了通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際性能參數(shù)和實(shí)際特性曲線，為保證其安全高效運(yùn)行和風(fēng)量調(diào)節(jié)提供了可靠的理論依據(jù)，不僅有助于熟悉礦井通風(fēng)管理現(xiàn)狀，科學(xué)管理礦井通風(fēng)；而且還可為今后為今后礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整、改造和各項(xiàng)安全技術(shù)措施的制定、實(shí)施提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

⑵鑒于該風(fēng)機(jī)出廠和安裝時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法獲得風(fēng)機(jī)出廠的性能曲線，缺乏與此次測(cè)定結(jié)果對(duì)比的資料，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)表明，風(fēng)機(jī)在當(dāng)前工況點(diǎn)運(yùn)行良好，可以滿足目前生產(chǎn)需要。

⑶對(duì)主要通風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，能夠確保通風(fēng)機(jī)安全、高效工作，可以在一定程度上為提升煤礦的工作效益、安全生產(chǎn)指標(biāo)等提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。可見(jiàn)，每5年進(jìn)行一次主要通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試，掌握主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)行性能是非常有必要的。

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作者簡(jiǎn)介

王立榮（1981.08-），性別：男，民族：漢，籍貫：甘肅省武威市，當(dāng)前職務(wù)：副部長(zhǎng)，當(dāng)前職稱(chēng)：中級(jí)，學(xué)歷：本科，研究方向：煤礦在用設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)。

（作者單位：甘肅科安礦山安全技術(shù)服務(wù)有限公司）