GAF型礦用軸流式主通風(fēng)機現(xiàn)場性能測試

1、GAF型礦用軸流式主通風(fēng)機 現(xiàn)場性能測試11、引言 GAF主通風(fēng)機是上海鼓風(fēng)機廠引進德國TLT公司先進技術(shù)生產(chǎn)的適合礦山使用的高效風(fēng)機，其風(fēng)機葉片角度調(diào)節(jié)方便，調(diào)節(jié)范圍大，具有高負壓、大風(fēng)量、運行效率高等特點，在我國礦山應(yīng)用較為廣泛的一種通風(fēng)機。礦井主通風(fēng)機是礦山大型固定設(shè)備之一，它擔(dān)負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，同時由于它連續(xù)不間斷運行，它也是礦井的能耗大戶。煤礦安全規(guī)程規(guī)定：礦井必須按實際供風(fēng)量核定礦井產(chǎn)量，礦井主通風(fēng)機每5年必須進行一次性能鑒定。因此，為實現(xiàn)礦井主通風(fēng)機安全、經(jīng)濟運行，保證礦井的安全高效生產(chǎn)，必須掌握主通風(fēng)機的實際運行性能曲線。2 主通風(fēng)機性能測試

2、是日常通風(fēng)管理的一個重要環(huán)節(jié)，掌握礦井主通風(fēng)機的實際運行性能是實現(xiàn)礦井安全管理和風(fēng)機經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。測試方法的選擇對掌握主通風(fēng)機的實際性能是十分重要的；不同類型主通風(fēng)機的布置是有差異的，應(yīng)根據(jù)礦井主通風(fēng)機的布置來優(yōu)化選擇礦井主通風(fēng)機的測試方案。32、GAF主通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)及其裝置布置特征圖1是生產(chǎn)礦井GAF主通風(fēng)機典型的安裝布置示意圖。對生產(chǎn)礦井來說，GAF型軸流式主通風(fēng)機具有以下特點：（1）按設(shè)計要求，風(fēng)機入口整流部件（也稱集流器，斷面至導(dǎo)流葉片）的全長大于1倍的動輪直徑，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量風(fēng)機的過風(fēng)量1，2。4 （2）GAF型風(fēng)機采用調(diào)整風(fēng)機動葉片角（R調(diào)至116124）來實現(xiàn)反風(fēng)的（見圖2），一般在葉片角124時，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)量總是可以達到60%以至更大，只受到電機功率的限制3。反風(fēng)量在設(shè)計風(fēng)量60%以下時，電動機的功率一般不會過載。由于采用調(diào)整葉片角反風(fēng)，無需增加任何機構(gòu)。這也決定了該類型風(fēng)機布置不具備不停產(chǎn)測試條件，只能在礦井停產(chǎn)檢修時進行性能測試。（3）按設(shè)計要求，進風(fēng)立閘門前設(shè)置5倍葉輪直徑的直線段風(fēng)硐，而對進風(fēng)立閘門后段的直線段長度未作要求4，實際使用中的GAF型

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

5、壓至風(fēng)機最高負壓段的完整風(fēng)機性能曲線。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定工作能否順利進行的關(guān)鍵。 根據(jù)風(fēng)井主通風(fēng)機風(fēng)機裝置及風(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)機立閘門，利用備用風(fēng)機擴散器進風(fēng)；為了測定小風(fēng)量工況，在風(fēng)機測試前，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)機測試前停風(fēng)機并將地面風(fēng)門全打開（防止風(fēng)機在駝峰不穩(wěn)定區(qū)運行）時安裝該風(fēng)門，控制井下通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量，確保風(fēng)機運行安全并能測試完整風(fēng)機特性曲線。經(jīng)研究改變測定風(fēng)機工作風(fēng)阻的方法為：7 1號風(fēng)機測定時（2號風(fēng)機停開

6、）： 軸流式風(fēng)機采用全開啟動，即測試開始時，全部打開1號風(fēng)機前的立閘門A，2號風(fēng)機前的立閘門B打開1/31/2(控制擴散器的進風(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)機的擴散器進入備用風(fēng)機，分三條路線進入風(fēng)硐1號測試風(fēng)機立閘門A1號風(fēng)機1號風(fēng)機擴散器地面大氣。 1號風(fēng)機啟動后，先測一個工況，然后根據(jù)測試速算結(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 號風(fēng)機前的立閘門B，改變測定風(fēng)機的工作風(fēng)阻，以達到調(diào)節(jié)工況點的目的；當(dāng)風(fēng)機進入不穩(wěn)定的駝峰區(qū)時，立即退回

7、，以確保風(fēng)機的安全，以達到測定風(fēng)機的全程曲線。每一角度條件下的曲線測試810個工況點。 用類似的工況調(diào)節(jié)方法對2號風(fēng)機進行測定。83.3 測風(fēng)、測壓斷面選擇圖3 GAF26.6-15.84-1主通風(fēng)機實測 性能曲線（n=1000r/min）-10-50+2.5風(fēng)機綜合效率/ %風(fēng)機裝置靜壓Hsd10/Pa電機輸入功率P/kW-10-50+2.5風(fēng)機風(fēng)量Q/m3.s-1風(fēng)機風(fēng)量Q/m3.s-1 選擇測風(fēng)、測壓位置的基本要求是，在所有工況點條件下，斷面上的速度場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，由于工況調(diào)節(jié)斷面距測試風(fēng)機入口的距離相當(dāng)長，因此確定在風(fēng)機入口內(nèi)一級動輪之前的過流

8、斷面上布置測靜壓傳感器，測定該斷面處風(fēng)流的相對靜壓，根據(jù)風(fēng)機風(fēng)量測算風(fēng)機的靜壓；9 根據(jù)風(fēng)機風(fēng)量測算風(fēng)機的靜壓；由GAF風(fēng)機的結(jié)構(gòu)特征，在本工況調(diào)節(jié)條件下，風(fēng)機入口前、過流斷面上速度場分布較均勻，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)空氣流動的動力學(xué)理論，可利用兩斷面靜壓變化測定法測算風(fēng)機風(fēng)量1,2，因此在、斷面上布置壓差傳感器。風(fēng)量的計算公式為：1011124 測試結(jié)果及分析 表1是某礦GAF26.6-15.84-1軸流式主通風(fēng)機在風(fēng)機葉片安裝角0條件下（轉(zhuǎn)速n=1000r/min）運行時主通風(fēng)機性能測試的實測結(jié)

9、果。 圖3是根據(jù)實測結(jié)果換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的GAF26.6-15.84-1主通風(fēng)機（n=1000 r/min）在0條件下的主通風(fēng)機性能曲線。表1中的綜合效率是指通風(fēng)機的裝置效率，它包括電機效率、傳動效率和風(fēng)機的空氣效率。13表1 2號風(fēng)機(GAF26.6-15.84-1)性能測定參數(shù)匯總表（葉片角0）測 定工 況斷 面靜 壓Pa風(fēng)機轉(zhuǎn)速 rpm空 氣密 度kg/m3、靜壓 差Pa風(fēng) 機 風(fēng) 量m3/s斷面 動 壓Pa風(fēng)機裝置靜壓Pa靜 壓 功 率kW電 機功 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本次實測的最高值為69.8%，由于風(fēng)機采用直接傳動，其傳動效率可視

11、為100%，而電機效率與其負荷率相關(guān)，若認為風(fēng)機運行時其平均值為90%，則風(fēng)機效率的最高值為77.6%。實測結(jié)果表明：本風(fēng)機由于經(jīng)十多年運行，風(fēng)機的運行性能較出廠性能有了一定的下降，主通風(fēng)機的運行效率也明顯降低。實測結(jié)果表明：在本工況調(diào)節(jié)方案條件下，風(fēng)機入風(fēng)口、過流斷面上速度場分布較均勻，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定；在葉片角0狀態(tài)時，實測、斷面靜壓差 ，靜壓差數(shù)值較大，測定儀表本身造成誤差小，測定結(jié)果可靠；避免了等面積環(huán)多支皮托管分測數(shù)據(jù)不同步的情況，也便于用差壓傳感器實施數(shù)據(jù)的自動采集，實現(xiàn)風(fēng)機性能測試的自動化；同時其具有測定速度快之特點，適合于生產(chǎn)礦井停產(chǎn)檢修時間緊情形下的風(fēng)機性能測試。 155、主要結(jié)論與建議4.1 由于工況調(diào)節(jié)方案、測風(fēng)測壓斷面和測試方法選擇合理，測點分布合理，測定結(jié)果準(zhǔn)確可靠，實測曲線可供現(xiàn)場管理使用。4.2 對風(fēng)機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，可以利用測定兩斷面靜壓差來測算風(fēng)機風(fēng)量，其具有測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定，測定方法簡單，測定結(jié)果準(zhǔn)確等特點，也可以作為日常通風(fēng)管理風(fēng)機風(fēng)量的測試方法。4.3 風(fēng)機房水柱計安裝斷面應(yīng)布置在風(fēng)機入口斷面較大的斷面上，減少風(fēng)流動壓的影響，風(fēng)機房水柱計示值可近似真實地反映礦井通風(fēng)阻力的狀況。164.4 本文提出的測試方案在實施中應(yīng)注意：井下總回調(diào)節(jié)一定要在風(fēng)機停開并打開地面風(fēng)道風(fēng)門后進行，嚴禁在風(fēng)機運行時過