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1、礦井通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和調(diào)節(jié)
礦井通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和調(diào)節(jié)
2018/04/19
《內(nèi)燃機(jī)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(chǎn)生大量易燃、易爆煤塵;地?zé)岷蜋C(jī)電設(shè)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(yán)重影響井下工作人員的身體健康,并對礦井安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。利用礦井通風(fēng)機(jī)向井下輸送新鮮空氣,保證人員呼吸和調(diào)節(jié)溫度、濕度,改善井下工作環(huán)境
2、;同時降低有害氣體濃度,保證煤礦安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞:瓦斯;礦井通風(fēng)機(jī);濃度;安全生產(chǎn)
0引言
礦井通風(fēng)機(jī)在使用過程中,會根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)情況改變通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。風(fēng)量不同就會改變通風(fēng)機(jī)的工況點,影響通風(fēng)機(jī)高效運(yùn)行,因此必須及時對通風(fēng)機(jī)的工況點進(jìn)行調(diào)節(jié),既能保證安全生產(chǎn)又能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。由于通風(fēng)機(jī)的工況點是由通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)網(wǎng)路二者的特性曲線共同確定的,所以調(diào)節(jié)方法有兩種:一種是調(diào)節(jié)網(wǎng)路特性,另一種是調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)特性。
1調(diào)節(jié)網(wǎng)路特性
1.1出口端節(jié)流
調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)壓出管的閘門開度,使通風(fēng)管路性能曲線發(fā)生改變,以達(dá)到調(diào)節(jié)
3、風(fēng)量的目的。這種調(diào)節(jié)方法簡單,應(yīng)用廣泛。由于它是通過改變通風(fēng)阻力來改變風(fēng)量的,即減小風(fēng)量是通過增加額外阻力實現(xiàn)的,勢必有能量損失。重點分析一下閘門全開和關(guān)到某一開度時這兩種情況的節(jié)流損失。當(dāng)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(shù)為S1,流量Q1處于最大位置,管路阻力損失S1Q12最小。當(dāng)閘門調(diào)到某一開度時,此時管路性能曲線由1變?yōu)?,工作點從D1移動到D2,管路阻抗系數(shù)為S2,流量減小到Q2,阻力損失變?yōu)镾2Q22,而風(fēng)量Q2對應(yīng)于原管路的阻力損失為S1Q22,增加部分(S2-S1)Q22就是節(jié)流的額外壓頭損失。出口端調(diào)節(jié)的方法簡單可靠、容易操作,不足之處就是
4、出口閘門關(guān)得越小,能量損失越大,消耗的功率越多。這種調(diào)節(jié)方式是不經(jīng)濟(jì)的,并且只能朝著減小風(fēng)量的方向調(diào)節(jié),一般用于中小功率通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)。
1.2入口端節(jié)流
改變安裝在進(jìn)口管路上的閘門開度,使輸出風(fēng)量發(fā)生改變。關(guān)小通風(fēng)機(jī)進(jìn)口管路上的閘門時,管路性能曲線由原來的1變?yōu)?(如圖2),通風(fēng)機(jī)的性能曲線也發(fā)生了改變,由3變?yōu)?。當(dāng)進(jìn)口管路閘門關(guān)小時,通風(fēng)機(jī)入口管路的氣體壓強(qiáng)也降低,氣體密度ρ變小,即通風(fēng)機(jī)性能曲線發(fā)生改變,節(jié)流后的工作點由原來D點移到D'點,節(jié)流后的額外壓頭損失Δh2相應(yīng)減小,即Δh2
2調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)特性
2.1改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速
5、
通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時,特性曲線上任意一點的工況參數(shù)是按照比例定律的規(guī)律進(jìn)行改變。如圖3所示,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為n1,網(wǎng)路特性H=bQ2時,工況點在1點,對應(yīng)的風(fēng)量為Q1、風(fēng)壓為H1、功率為N1、效率為η1。當(dāng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速從n1降低為n2時,通風(fēng)機(jī)的工況點相應(yīng)從1移動到2,此時通風(fēng)機(jī)對應(yīng)的風(fēng)量為Q2、風(fēng)壓為H2、功率為N2、效率η2≈η1。由此可知通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低后,效率基本保持不變,而通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓和功率分別隨轉(zhuǎn)速的降低而減少。這種調(diào)節(jié)方法能夠保證通風(fēng)機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)濟(jì)性最好,應(yīng)用廣泛,尤其是對離心式通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有:皮帶傳動的通風(fēng)機(jī),可以通過更換皮帶輪進(jìn)行調(diào)速;聯(lián)軸器與電動
6、機(jī)軸直接連接傳動的通風(fēng)機(jī),可通過更換電動機(jī)或使用多級電動機(jī)拖動,進(jìn)行有級調(diào)速;現(xiàn)在普遍采用異步電動機(jī)可控硅串級調(diào)速和變頻調(diào)速。
2.2改變?nèi)~片安裝角
對于葉片安裝角可以改變的軸流式通風(fēng)機(jī),改變?nèi)~片安裝角的角度大小,可以使通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓發(fā)生變化,從而改變通風(fēng)機(jī)的工作特性。軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線如圖4所示,此時通風(fēng)機(jī)葉片的安裝角為45,網(wǎng)路特性為R,通風(fēng)機(jī)的工況點為1點,通風(fēng)機(jī)風(fēng)量為Q1。如將風(fēng)量減到Q2,只要把葉片的安裝角從45調(diào)到35,工況點由1移動到2,風(fēng)壓由H1降到H2。改變通風(fēng)機(jī)葉片安裝角的方法有:利用液壓或機(jī)械傳動的動葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),在不停機(jī)的情況下可以
7、調(diào)節(jié)安裝角度,而且調(diào)節(jié)均勻。改變?nèi)~片安裝角的工況調(diào)節(jié)方法,可以在大風(fēng)量范圍內(nèi)對通風(fēng)機(jī)特性進(jìn)行調(diào)節(jié),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(shè)計安裝角的位置時,通風(fēng)機(jī)的效率是最高的,上調(diào)或下調(diào)安裝角效率都會降低。
2.3改變前導(dǎo)器葉片安裝角
由通風(fēng)機(jī)的理論全壓方程可知,通風(fēng)機(jī)的理論全壓與通風(fēng)機(jī)入口氣流切向分速度c1u有關(guān)。改變前導(dǎo)器葉片的安裝角度,即改變通風(fēng)機(jī)入口的切向分速度c1u,就可以改變通風(fēng)機(jī)的特性,以達(dá)到調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)工況的目的。葉輪在設(shè)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(chǎn)生沖擊,使通風(fēng)機(jī)的
8、效率降低。比如G4-73-11離心式通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器葉片角度可以在0~60范圍內(nèi)調(diào)節(jié),用來調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)特性。前導(dǎo)器葉片安裝角度增大,風(fēng)量和風(fēng)壓變小,效率下降。前導(dǎo)器結(jié)構(gòu)簡單,葉片安裝角度調(diào)節(jié)起來方便,并且可以在不停機(jī)情況下調(diào)節(jié),一般用于大、中型通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)。
3結(jié)論
礦井通風(fēng)機(jī)是保證井下人員和礦井安全的關(guān)鍵設(shè)備,功率大,耗電量多,根據(jù)礦井要求的風(fēng)量和風(fēng)壓,合理調(diào)節(jié)通風(fēng)網(wǎng)路和通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、葉片安裝角、前導(dǎo)器葉片安裝角等通風(fēng)機(jī)特性,保證了通風(fēng)機(jī)能夠安全高效運(yùn)行。
參考文獻(xiàn):
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