GAF型礦用軸流式主通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試

1、GAF型礦用軸流式主通風(fēng)機(jī) 現(xiàn)場(chǎng)性能測(cè)試11、引言 GAF主通風(fēng)機(jī)是上海鼓風(fēng)機(jī)廠引進(jìn)德國(guó)TLT公司先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的適合礦山使用的高效風(fēng)機(jī)，其風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)范圍大，具有高負(fù)壓、大風(fēng)量、運(yùn)行效率高等特點(diǎn)，在我國(guó)礦山應(yīng)用較為廣泛的一種通風(fēng)機(jī)。礦井主通風(fēng)機(jī)是礦山大型固定設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著向井下輸送充足的新鮮空氣、確保礦井安全生產(chǎn)的重任，同時(shí)由于它連續(xù)不間斷運(yùn)行，它也是礦井的能耗大戶。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：礦井必須按實(shí)際供風(fēng)量核定礦井產(chǎn)量，礦井主通風(fēng)機(jī)每5年必須進(jìn)行一次性能鑒定。因此，為實(shí)現(xiàn)礦井主通風(fēng)機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證礦井的安全高效生產(chǎn)，必須掌握主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行性能曲線。2 主通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試

2、是日常通風(fēng)管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，掌握礦井主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行性能是實(shí)現(xiàn)礦井安全管理和風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。測(cè)試方法的選擇對(duì)掌握主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能是十分重要的；不同類型主通風(fēng)機(jī)的布置是有差異的，應(yīng)根據(jù)礦井主通風(fēng)機(jī)的布置來優(yōu)化選擇礦井主通風(fēng)機(jī)的測(cè)試方案。32、GAF主通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及其裝置布置特征圖1是生產(chǎn)礦井GAF主通風(fēng)機(jī)典型的安裝布置示意圖。對(duì)生產(chǎn)礦井來說，GAF型軸流式主通風(fēng)機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）按設(shè)計(jì)要求，風(fēng)機(jī)入口整流部件（也稱集流器，斷面至導(dǎo)流葉片）的全長(zhǎng)大于1倍的動(dòng)輪直徑，集流器為橢圓錐形，入口斷面為空心圓，平直段斷面為圓環(huán)形，兩斷面斷面積變化較大，且距離較短（小于3m）。在風(fēng)流穩(wěn)定前提條件下

3、，可以利用兩斷面靜壓力變化測(cè)量風(fēng)機(jī)的過風(fēng)量1，2。4 （2）GAF型風(fēng)機(jī)采用調(diào)整風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片角（R調(diào)至116124）來實(shí)現(xiàn)反風(fēng)的（見圖2），一般在葉片角124時(shí)，反風(fēng)量約為70%；在反風(fēng)角度范圍內(nèi)，反風(fēng)量隨R的增大而減小，隨R的減小而增大，因而反風(fēng)量總是可以達(dá)到60%以至更大，只受到電機(jī)功率的限制3。反風(fēng)量在設(shè)計(jì)風(fēng)量60%以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率一般不會(huì)過載。由于采用調(diào)整葉片角反風(fēng)，無需增加任何機(jī)構(gòu)。這也決定了該類型風(fēng)機(jī)布置不具備不停產(chǎn)測(cè)試條件，只能在礦井停產(chǎn)檢修時(shí)進(jìn)行性能測(cè)試。（3）按設(shè)計(jì)要求，進(jìn)風(fēng)立閘門前設(shè)置5倍葉輪直徑的直線段風(fēng)硐，而對(duì)進(jìn)風(fēng)立閘門后段的直線段長(zhǎng)度未作要求4，實(shí)際使用中的GAF型

4、風(fēng)機(jī)該平直段長(zhǎng)度均小于2倍風(fēng)道直徑。故設(shè)置在測(cè)度風(fēng)機(jī)立閘門與風(fēng)機(jī)入口之間的靜壓測(cè)點(diǎn)只有當(dāng)該立閘門全開時(shí)才能采集到可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。53.1 測(cè)試內(nèi)容 測(cè)試1號(hào)主通風(fēng)機(jī)-10、-5、0、+5和2號(hào)主通風(fēng)機(jī)-10、-5、0、+2.5不同角度條件下風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓-風(fēng)量、功率-風(fēng)量和效率-風(fēng)量曲線。 測(cè)定的主要參數(shù)有不同工況條件下：(1) 主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量；(2) 主通風(fēng)機(jī)裝置靜壓；(3) 電動(dòng)機(jī)的輸入功率；(4) 大氣參數(shù)；(5) 風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。63.2 工況調(diào)節(jié)方法選擇 礦井通風(fēng)機(jī)的性能測(cè)定,是通過調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻的方法來獲得通風(fēng)機(jī)的不同工況點(diǎn),然后根據(jù)各工況點(diǎn)的參數(shù)繪制其特性曲線。其要求是測(cè)定從低負(fù)

5、壓至風(fēng)機(jī)最高負(fù)壓段的完整風(fēng)機(jī)性能曲線。因此,工況調(diào)節(jié)方法的選取和調(diào)節(jié)位置的確定是保證測(cè)定工作能否順利進(jìn)行的關(guān)鍵。 根據(jù)風(fēng)井主通風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)裝置及風(fēng)峒布置形式（見圖1），由于風(fēng)門C的入風(fēng)斷面只有0.8m2，風(fēng)門D的入風(fēng)斷面0.5 m2，地面無其它入風(fēng)口，故考慮大風(fēng)量工況打開備用風(fēng)機(jī)立閘門，利用備用風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器進(jìn)風(fēng)；為了測(cè)定小風(fēng)量工況，在風(fēng)機(jī)測(cè)試前，在礦井總回風(fēng)道預(yù)先設(shè)置調(diào)節(jié)門框，并備好風(fēng)門，待風(fēng)機(jī)測(cè)試前停風(fēng)機(jī)并將地面風(fēng)門全打開（防止風(fēng)機(jī)在駝峰不穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行）時(shí)安裝該風(fēng)門，控制井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量，確保風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全并能測(cè)試完整風(fēng)機(jī)特性曲線。經(jīng)研究改變測(cè)定風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻的方法為：7 1號(hào)風(fēng)機(jī)測(cè)定時(shí)（2號(hào)風(fēng)機(jī)停開

6、）： 軸流式風(fēng)機(jī)采用全開啟動(dòng)，即測(cè)試開始時(shí)，全部打開1號(hào)風(fēng)機(jī)前的立閘門A，2號(hào)風(fēng)機(jī)前的立閘門B打開1/31/2(控制擴(kuò)散器的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速不至于過大)，打開風(fēng)硐公共段的風(fēng)門C1、C2及東風(fēng)井的安全出口風(fēng)門D，風(fēng)流由東風(fēng)井安全出口風(fēng)門D、側(cè)風(fēng)門C1、C2，井下通風(fēng)系統(tǒng)，備用風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器進(jìn)入備用風(fēng)機(jī)，分三條路線進(jìn)入風(fēng)硐1號(hào)測(cè)試風(fēng)機(jī)立閘門A1號(hào)風(fēng)機(jī)1號(hào)風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器地面大氣。 1號(hào)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，先測(cè)一個(gè)工況，然后根據(jù)測(cè)試速算結(jié)果確定下一工況調(diào)節(jié)位置，依次調(diào)節(jié)東風(fēng)井安全出口風(fēng)門D和側(cè)風(fēng)門C1、C2（關(guān)閉）、2 號(hào)風(fēng)機(jī)前的立閘門B，改變測(cè)定風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，以達(dá)到調(diào)節(jié)工況點(diǎn)的目的；當(dāng)風(fēng)機(jī)進(jìn)入不穩(wěn)定的駝峰區(qū)時(shí)，立即退回

7、，以確保風(fēng)機(jī)的安全，以達(dá)到測(cè)定風(fēng)機(jī)的全程曲線。每一角度條件下的曲線測(cè)試810個(gè)工況點(diǎn)。 用類似的工況調(diào)節(jié)方法對(duì)2號(hào)風(fēng)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。83.3 測(cè)風(fēng)、測(cè)壓斷面選擇圖3 GAF26.6-15.84-1主通風(fēng)機(jī)實(shí)測(cè) 性能曲線（n=1000r/min）-10-50+2.5風(fēng)機(jī)綜合效率/ %風(fēng)機(jī)裝置靜壓Hsd10/Pa電機(jī)輸入功率P/kW-10-50+2.5風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q/m3.s-1風(fēng)機(jī)風(fēng)量Q/m3.s-1 選擇測(cè)風(fēng)、測(cè)壓位置的基本要求是，在所有工況點(diǎn)條件下，斷面上的速度場(chǎng)分布基本均勻且較穩(wěn)定。在采用上述工況調(diào)節(jié)方案調(diào)節(jié)工況時(shí)，由于工況調(diào)節(jié)斷面距測(cè)試風(fēng)機(jī)入口的距離相當(dāng)長(zhǎng)，因此確定在風(fēng)機(jī)入口內(nèi)一級(jí)動(dòng)輪之前的過流

8、斷面上布置測(cè)靜壓傳感器，測(cè)定該斷面處風(fēng)流的相對(duì)靜壓，根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)算風(fēng)機(jī)的靜壓；9 根據(jù)風(fēng)機(jī)風(fēng)量測(cè)算風(fēng)機(jī)的靜壓；由GAF風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，在本工況調(diào)節(jié)條件下，風(fēng)機(jī)入口前、過流斷面上速度場(chǎng)分布較均勻，且風(fēng)速較大，斷面斷面積S15.5543m2，斷面斷面積S13.5487m2，兩斷面間距（1.5m）小且斷面變化大，根據(jù)空氣流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)理論，可利用兩斷面靜壓變化測(cè)定法測(cè)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量1,2，因此在、斷面上布置壓差傳感器。風(fēng)量的計(jì)算公式為：1011124 測(cè)試結(jié)果及分析 表1是某礦GAF26.6-15.84-1軸流式主通風(fēng)機(jī)在風(fēng)機(jī)葉片安裝角0條件下（轉(zhuǎn)速n=1000r/min）運(yùn)行時(shí)主通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試的實(shí)測(cè)結(jié)

9、果。 圖3是根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的GAF26.6-15.84-1主通風(fēng)機(jī)（n=1000 r/min）在0條件下的主通風(fēng)機(jī)性能曲線。表1中的綜合效率是指通風(fēng)機(jī)的裝置效率，它包括電機(jī)效率、傳動(dòng)效率和風(fēng)機(jī)的空氣效率。13表1 2號(hào)風(fēng)機(jī)(GAF26.6-15.84-1)性能測(cè)定參數(shù)匯總表（葉片角0）測(cè) 定工 況斷 面靜 壓Pa風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 rpm空 氣密 度kg/m3、靜壓 差Pa風(fēng) 機(jī) 風(fēng) 量m3/s斷面 動(dòng) 壓Pa風(fēng)機(jī)裝置靜壓Pa靜 壓 功 率kW電 機(jī)功 率kW綜 合 效 率%1295010011.19721416213.229002050437.1902.648.42340010011.1

10、9721336207.118492551528.3952.755.43395010001.19721188195.307553195624.0982.063.54430010001.19721080186.216873613672.91007.066.85458010011.1972984177.756263954702.91030.568.26484010011.1972888168.855644276721.91042.869.27514010011.1972762156.424844656728.21042.769.814本次實(shí)測(cè)的最高值為69.8%，由于風(fēng)機(jī)采用直接傳動(dòng)，其傳動(dòng)效率可視

11、為100%，而電機(jī)效率與其負(fù)荷率相關(guān)，若認(rèn)為風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)其平均值為90%，則風(fēng)機(jī)效率的最高值為77.6%。實(shí)測(cè)結(jié)果表明：本風(fēng)機(jī)由于經(jīng)十多年運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行性能較出廠性能有了一定的下降，主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率也明顯降低。實(shí)測(cè)結(jié)果表明：在本工況調(diào)節(jié)方案條件下，風(fēng)機(jī)入風(fēng)口、過流斷面上速度場(chǎng)分布較均勻，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定；在葉片角0狀態(tài)時(shí)，實(shí)測(cè)、斷面靜壓差 ，靜壓差數(shù)值較大，測(cè)定儀表本身造成誤差小，測(cè)定結(jié)果可靠；避免了等面積環(huán)多支皮托管分測(cè)數(shù)據(jù)不同步的情況，也便于用差壓傳感器實(shí)施數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)性能測(cè)試的自動(dòng)化；同時(shí)其具有測(cè)定速度快之特點(diǎn)，適合于生產(chǎn)礦井停產(chǎn)檢修時(shí)間緊情形下的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試。 155、主要結(jié)論與建議4.1 由于工況調(diào)節(jié)方案、測(cè)風(fēng)測(cè)壓斷面和測(cè)試方法選擇合理，測(cè)點(diǎn)分布合理，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，實(shí)測(cè)曲線可供現(xiàn)場(chǎng)管理使用。4.2 對(duì)風(fēng)機(jī)入口具有集流器且集流器存在相鄰兩斷面過風(fēng)面積相差較大時(shí)，可以利用測(cè)定兩斷面靜壓差來測(cè)算風(fēng)機(jī)風(fēng)量，其具有測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測(cè)定方法簡(jiǎn)單，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)，也可以作為日常通風(fēng)管理風(fēng)機(jī)風(fēng)量的測(cè)試方法。4.3 風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)安裝斷面應(yīng)布置在風(fēng)機(jī)入口斷面較大的斷面上，減少風(fēng)流動(dòng)壓的影響，風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值可近似真實(shí)地反映礦井通風(fēng)阻力的狀況。164.4 本文提出的測(cè)試方案在實(shí)施中應(yīng)注意：井下總回調(diào)節(jié)一定要在風(fēng)機(jī)停開并打開地面風(fēng)道風(fēng)門后進(jìn)行，嚴(yán)禁在風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)過