礦井通風機的經濟運行和調節范文

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《內燃機與配件》2018年第6期

摘要：煤礦開采過程中，煤層中的一些有毒和易燃易爆氣體會大量涌出；工作面還會產生大量易燃、易爆煤塵；地熱和機電設備散出的熱量，使井下空氣溫度升高。這些有毒的氣體、過高的溫度以及容易引起爆炸的煤塵和瓦斯，嚴重影響井下工作人員的身體健康，并對礦井安全生產帶來嚴重威脅。利用礦井通風機向井下輸送新鮮空氣，保證人員呼吸和調節溫度、濕度，改善井下工作環境；同時降低有害氣體濃度，保證煤礦安全生產。

關鍵詞：瓦斯；礦井通風機；濃度；安全生產

0引言

礦井通風機在使用過程中，會根據現場生產情況改變通風機的風量。風量不同就會改變通風機的工況點，影響通風機高效運行，因此必須及時對通風機的工況點進行調節，既能保證安全生產又能經濟運行。由于通風機的工況點是由通風機和通風網路二者的特性曲線共同確定的，所以調節方法有兩種：一種是調節網路特性，另一種是調節通風機特性。

1調節網路特性

1.1出口端節流

調節通風機壓出管的閘門開度，使通風管路性能曲線發生改變，以達到調節風量的目的。這種調節方法簡單，應用廣泛。由于它是通過改變通風阻力來改變風量的，即減小風量是通過增加額外阻力實現的，勢必有能量損失。重點分析一下閘門全開和關到某一開度時這兩種情況的節流損失。當閘門全部打開時，管路性能曲線為1（如圖1），工作點位于D1，管路阻抗系數為S1，流量Q1處于最大位置，管路阻力損失S1Q12最小。當閘門調到某一開度時,此時管路性能曲線由1變為2，工作點從D1移動到D2，管路阻抗系數為S2，流量減小到Q2，阻力損失變為S2Q22，而風量Q2對應于原管路的阻力損失為S1Q22，增加部分（S2-S1）Q22就是節流的額外壓頭損失。出口端調節的方法簡單可靠、容易操作，不足之處就是出口閘門關得越小，能量損失越大，消耗的功率越多。這種調節方式是不經濟的，并且只能朝著減小風量的方向調節，一般用于中小功率通風機的調節。

1.2入口端節流

改變安裝在進口管路上的閘門開度，使輸出風量發生改變。關小通風機進口管路上的閘門時，管路性能曲線由原來的1變為2（如圖2），通風機的性能曲線也發生了改變，由3變為4。當進口管路閘門關小時，通風機入口管路的氣體壓強也降低，氣體密度ρ變小，即通風機性能曲線發生改變，節流后的工作點由原來D點移到D＇點，節流后的額外壓頭損失Δh2相應減小，即Δh2<Δh1，所以入口端節流比出口端節流的調節效果更好。

2調節通風機特性

2.1改變通風機轉速

通風機轉速發生變化時，特性曲線上任意一點的工況參數是按照比例定律的規律進行改變。如圖3所示，風機轉速為n1，網路特性H=bQ2時，工況點在1點，對應的風量為Q1、風壓為H1、功率為N1、效率為η1。當風機的轉速從n1降低為n2時，通風機的工況點相應從1移動到2，此時通風機對應的風量為Q2、風壓為H2、功率為N2、效率η2≈η1。由此可知通風機轉速降低后，效率基本保持不變，而通風機的風量、風壓和功率分別隨轉速的降低而減少。這種調節方法能夠保證通風機高效運轉，經濟性最好，應用廣泛，尤其是對離心式通風機的工況調節。改變通風機轉速的方法有：皮帶傳動的通風機，可以通過更換皮帶輪進行調速；聯軸器與電動機軸直接連接傳動的通風機，可通過更換電動機或使用多級電動機拖動，進行有級調速；現在普遍采用異步電動機可控硅串級調速和變頻調速。

2.2改變葉片安裝角

對于葉片安裝角可以改變的軸流式通風機，改變葉片安裝角的角度大小，可以使通風機的風量、風壓發生變化，從而改變通風機的工作特性。軸流式通風機的特性曲線如圖4所示，此時通風機葉片的安裝角為45°，網路特性為R，通風機的工況點為1點，通風機風量為Q1。如將風量減到Q2，只要把葉片的安裝角從45°調到35°，工況點由1移動到2，風壓由H1降到H2。改變通風機葉片安裝角的方法有：利用液壓或機械傳動的動葉調節機構，在不停機的情況下可以調節安裝角度，而且調節均勻。改變葉片安裝角的工況調節方法，可以在大風量范圍內對通風機特性進行調節，一般葉片安裝角的變化范圍在15°～45°。需要注意的是，葉片位于設計安裝角的位置時，通風機的效率是最高的，上調或下調安裝角效率都會降低。

2.3改變前導器葉片安裝角

由通風機的理論全壓方程可知，通風機的理論全壓與通風機入口氣流切向分速度c1u有關。改變前導器葉片的安裝角度，即改變通風機入口的切向分速度c1u，就可以改變通風機的特性，以達到調節通風機工況的目的。葉輪在設計時，通常а1=90°，即c1u=0，假如切向分速度c1u不為零，氣流在葉輪入口處就會產生沖擊，使通風機的效率降低。比如G4-73-11離心式通風機的前導器葉片角度可以在0°～60°范圍內調節，用來調節通風機特性。前導器葉片安裝角度增大，風量和風壓變小，效率下降。前導器結構簡單，葉片安裝角度調節起來方便，并且可以在不停機情況下調節，一般用于大、中型通風機的工況調節。

3結論

礦井通風機是保證井下人員和礦井安全的關鍵設備，功率大，耗電量多，根據礦井要求的風量和風壓，合理調節通風網路和通風機的轉速、葉片安裝角、前導器葉片安裝角等通風機特性，保證了通風機能夠安全高效運行。

參考文獻：

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[2]華玉斌，李燕忠.礦井通風機節能例解[J].煤炭工程，2015（2）：64-66.

[3]劉滬紅.離心通風機葉輪改變葉片出口安裝角的性能測試試驗研究[J].風機技術，2015（3）：28-30.

作者：李占勝 單位：河北能源職業技術學院