礦用抽出式軸流風機性能曲線的現(xiàn)場測試研究

白偉良

摘要：文章以東寧縣東發(fā)煤礦有限責任公司2號礦用抽出式軸流風機現(xiàn)場性能測試為例，介紹了通風機性能測試的原理、主要性能參數(shù)的測量方法、測試方案確定的原則等，并對實際測試結(jié)果進行了分析，提出了測試過程中應(yīng)注意的問題。

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;通風機;性能測試;測試原理;測試方法

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

中圖分類號：TD441? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0198-02

0? 引言

煤礦通風機擔負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，煤礦通風機運行的安全、穩(wěn)定至關(guān)重要。所以，煤礦通風機運行狀態(tài)有變化時風機性能曲線的現(xiàn)場測試是非常必要的。

通過對東寧縣東發(fā)煤礦有限責任公司2號風機的現(xiàn)場測試，我們來探討一下礦用抽出式軸流風機性能曲線的現(xiàn)場測試的解決方案。

1? 風機基本參數(shù)概述

東寧縣東發(fā)煤礦有限責任公司為提高通風系統(tǒng)運行效率，對其在用的礦用抽出式軸流風機2號進行了通風機性能測試。風機的基本參數(shù)如下：風量為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? 礦用抽出式軸流風機性能測試原理及方法

2.1 礦用抽出式軸流風機性能測試原理[2]

通風機的效率、靜壓、風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。我們把通風機的效率、靜壓、風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，就形成了通風機性能曲線。

以上4個關(guān)鍵數(shù)據(jù)：通風機的靜壓、風量、軸功率和效率我們都可以通過實際測試的數(shù)據(jù)處理后獲得。

圖1為東寧縣東發(fā)煤礦有限責任公司礦用抽出式軸流風機性能測試布置簡圖，通風機葉片兩邊是聯(lián)通的，所以我們可以得到，通過截面1與截面2的風量是相等的，即：

其中：pt為風機的全壓;pst為風機的靜壓;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為通風機的體積流量;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為風機軸功率;Nd為風機電機輸入功率;ηd為電機的效率;ηc為傳動裝置的效率，由于抽出式軸流風機的葉輪與電機直聯(lián)，故ηc=1;η為風機的全壓效率;ηst為風機的靜壓效率。

通過解析以上6個方程式我們能得出這樣的結(jié)論：要得到風機的靜壓效率就必須得到，V2、p1、ρ、S1、S2、Nd、ηd等參數(shù)的準確值。

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機性能曲線所需要的數(shù)據(jù)，進而獲得通風機性能曲線圖。

2.2 礦用抽出式軸流風機流量的檢測方法

測量流量應(yīng)在緩變流截面上。礦用抽出式軸流風機流量的檢測方法有很多：①差壓法測量。此方法對流場的要求比較低，能夠利用風機自身的一些結(jié)構(gòu)檢測流量，但流量修正系數(shù)難以精準確定。②畢托管測量。此方法測量準確，設(shè)備簡單，就是繁鎖了些。③電子風表測量。該方法雖然靈活，但是價格昂貴。以上方法或多或少都有些不足之處，所以，在本次檢測中我們采用另外一種方法——通風機測試儀TF-3對流量進行檢測，直接準確。如圖1所示，在密閉處設(shè)置板阻，再將勺式風杯布置于擴散器遠離通風機一面平穩(wěn)風流中（其斷面面積為S2），將防爆門保持閉合狀態(tài)。這樣即可測得截面2處風速V2，根據(jù)V1S1=V2S2=Q得1處風量Q及風速V1=V2S2/S1。

2.3 礦用抽出式軸流風機靜壓的檢測方法

如圖1所示，由于礦用抽出式軸流風機的電機至于機體內(nèi)部，葉輪入風方向有很長的環(huán)形平直風道，是很好的緩變流區(qū)，風速高，在圖1中1處以該處圓周均勻布置3個測點（1處與葉輪之間保證L=（2～3）倍弦長的距離），應(yīng)用通風機測試儀TF-3的壓力傳感器，沿半徑方向測量氣體靜壓。氣體靜壓檢測時應(yīng)多點取樣，否則會產(chǎn)生較大誤差。只要檢測出截面1處的氣體靜壓p1，通過式（2）、（3）就能得到該風機的靜壓和全壓。

2.4 礦用抽出式軸流風機氣體密度[2]、軸功率以及轉(zhuǎn)速檢測

應(yīng)用電動機經(jīng)濟運行測試儀DJYC直接檢測電機運行參數(shù)，由式（4）求出該風機軸功率。

氣體密度由式（7）計算：

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

上式中：p0是大氣壓力;？準是空氣相對濕度;psat是溫度t°C時空氣絕對飽和水蒸氣壓力;t是空氣溫度;ρ是氣體密度。

因為礦用抽出式軸流風機的電機至于機體內(nèi)部，現(xiàn)場未檢測，所以認為風機的運行轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速。

3? 礦用抽出式軸流風機檢測技術(shù)措施及方案

經(jīng)相關(guān)方面商定如圖1所示，測試2號風機時，從回風井進風→密閉板阻→2號風機的切換風門→2號風機→大氣，利用板阻調(diào)節(jié)風阻，使風阻由從小變大逐漸調(diào)整，獲得5個測試點。

開始檢測，板阻全部開起（風機處于正常工作狀態(tài)），開啟風機，逐步增加板阻數(shù)量，提高風阻。本次測試取五個狀態(tài)點分別為：風道無閉合狀態(tài)→風道1/3閉合狀態(tài)→風道1/2閉合狀態(tài)→風道2/3閉合狀態(tài)→風道閉合狀態(tài)（由于巷道不規(guī)則，所以并未完全閉合），板阻到位后，靜待風流穩(wěn)定，然后記錄各組數(shù)據(jù)。對同一參數(shù)隨機記錄三個數(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? 礦用抽出式軸流風機檢測結(jié)果

把檢測數(shù)據(jù)輸入通風機測試儀TF-3的軟件分析系統(tǒng)進行分析，并生成風機的性能曲線，如圖2所示。

東寧縣東發(fā)煤礦有限責任公司的在用2號FBCZNO11/22防爆地面抽出式軸流風機，風量設(shè)計范圍是14.2-20m3/s，風壓設(shè)計范圍是595-1060Pa。

①根據(jù)礦井設(shè)計需風量為14.83m3/s;測試結(jié)果工況點風量為16.70m3/s，滿足要求。

②該風機的壓力設(shè)計范圍是595-1060Pa，測試結(jié)果工況點風壓678.54Pa，符合要求。

③通風機的運轉(zhuǎn)效率是62.80%符合要求。

5? 礦用抽出式軸流風機測試中應(yīng)注意的問題

現(xiàn)場精準進行礦用抽出式軸流風機性能測試并不容易，不但受環(huán)境以及現(xiàn)場條件的影響，而且，對操作人員的能力也有很高要求。下面幾個問題應(yīng)注意應(yīng)對：①與委托方充分溝通，必要時要進行現(xiàn)場測量，以求將準備工作做得精確到位（直接影響檢測結(jié)果）;②依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定風機的起止點，避免爭議;③由于通風機風量較大，人員實施板阻一定攜帶安全繩;④確保檢測儀器在其規(guī)定的使用環(huán)境范圍內(nèi)工作;⑤應(yīng)用電動機經(jīng)濟運行測試儀DJYC直接檢測電機運行參數(shù)，應(yīng)做好防護保證安全。

6? 結(jié)論

①本次測試起點為礦井通風機正常運行點。②文中所述礦用抽出式軸流風機測試使用儀器設(shè)備和方法及措施是符合要求的。③本次檢測結(jié)果是可靠的。④依據(jù)相關(guān)規(guī)定進行在用通風機性能檢測是有必要的。

參考文獻：

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