矿用轴流式通风机高效区分布特性分析.pdf

第 2 8卷第 4期 2 O O 7年 4月 煤矿机械 C o a l Mi n e Ma e h i n e r v V 0 1 ． 2 8 N 0． 4 Ap t ． 2 0 07 矿 用轴流式通风机 高效 区分布特性分析 - 王维 山东新汶矿业集团 协庄煤矿，山东 新汶 2 7 1 2 2 1 摘要 通过对轴流式通风机高效区分布特性的研 究， 找 出了在转数和轮毂 比一定的条件下 其高效区域分布的规律 ， 从而发现 了通风机运行工况发生变化时高效工况点的情况， 为通风机的运 行平稳、 安全可靠、 工作效率的提 高提供 了理论依据 。 关键词 轴流式通风机；高效 区；轮毂 比 中图分类号 T H 4 3 2 ． 1 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 7 0 4 - 0 1 0 0 - 0 3 Ch a r a c t e r i s t i c Di s t r i b u t i o n o f M i n i n g Ax i a l flo w Fa n i n Hi g h Effi c i e n c y Op e r a t i n g Ra n g e Ⅵ -NG W e i X i e z h u a n g M i mn g o f S h a n d o n g X i n w e n M i n i n g G r o u p C o ． ， L t d ． ， X i n w e n 2 7 1 2 2 1 ，C h i n a Ab s t r a c t By r e s e ar c h o f a x i a lfl o w f a n c h a r a c t e ris t i c d i s t rib u t i o n i n h i g h e ff i c i e n c y o p e r a t i n g r a ng e，a d i s t il b u t i o n r u l e i s di s c o v e r e d o n t he d e fin i t e r o t a t i n g s p E 州a n d h u b r a t i o c o n d i t i o n，c o n s e q u e n tly c o n d i t i o n o f h i g h e ffic i e n c y o p e r a t i n g p o i n t i s e a s y t o b e f o u n d wh e n a x i a lfl o w f an o p e r a ti n g c 0 u I s e i s c h a n g e d．T h e r u l e i s the the o r y for a x i al flo w f an t o i n c r e a s e s t e a d y wo r k，rel i a b l e s a f e t y a n d the wo rk e ffic i e n c y． Ke y wo r d s a x i al flo w f a n；h i e ffic i e n c y o p e r a t i n g r a ng e；h ub r a t i o 0 引言 5 0 ％。所以， 为了保证轴流式主通风机 的安全 、 经济 在矿井 通风系统 中， 通风机与通风网路是一个 运行 ， 必须对风机高效区的分布特性进行分析。 密不可分的整体 ， 要想提高矿井通风的经济效益 ， 必 1 高效 区的分布特性 须全盘考虑， 统筹兼顾， 偏废其一都不能达到预期的 1 风机特性与网路特性不相匹配的原因 效果。但是 ， 目前我 国许 多风机的高效区特性却与 尽管在风机选型时人们是尽力将风机运行工况 通风网路的特性不相匹配 ， 致使许多高效风机工作 点置于轴流式风机的最高效率 区内， 但 由于通风网 在低效区， 白白浪费了大量的电能 ， 国有重点煤矿有 路阻力计算 的误差 以及通风网路阻力的变化 ， 当轴 1 1 3的风机属高耗低效 、 急需进行改造的设备 ， 一般 流式通风机与通风 网路连接而组成一个系统后 ， 大 风机 的效率只有 5 0 ％ ～ 6 0 ％， 系统运行 的效率不足 多数风机的实际运行工况点将偏离风 机 的高 效区。 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 4结语 研究表明， 汽车车架一般只需计算较低 的几阶 频率 ， 因为高阶振型对结构的动力特性影响很小 ， 所 以， 以上面的分析为基础 ， 在对车架 的设计时 ， 主要 考虑 1 使车架低阶频率高于悬架下结构的固有频 率 ， 而又低于发动机的运转频率 ， 以避免发生整体共 振现象。 2 车架弹性模态频率应尽可能避开发动机经 常工作的频率范围。 3 车架振型应尽可能光滑 ， 避免有突变。 4 扭转振动对车架强度的影响最大， 要提高车 架的扭转刚度。 ’ 5 车架的扭转振动主要受其横梁影响 ， 因此可 通过调整横梁的位置或改变横梁的截面形状及尺寸 来实现车架刚度的提高。 通过模态分析 ， 得到了车架的前 1 0阶固有频率 和振型图 ， 为做车架相应分析提供 了重要的模态参 数， 为改进和提高车架 的设计提供了理论依据 ， 为深 入研究振动 、 疲劳和噪声等问题奠定 了基础 ， 同时也 为实际试验提供了参考和依据。 参考文献 [ 1 ] 刘大维 ， 严天一 ， 等 ． 半 挂牵引车 车架模态 分析 [ J ] ．现代 设计技 术 ， 2 0 0 6 6 5 7 6 3 ． [ 2 ] 谢世坤， 程从 山．基于 A N S Y S的边 梁式车架有限元模态分析 [ J ] ． 机电产品开发与创新 ， 2 0 0 5 1 7 67 8 ． 『 3 ] 刘涛．精通 A N S Y S [ M] ． 北京 清华大学出版社 ， 2 0 0 2 ． 作者简介 牛跃文 1 9 7 6一 ， 河南洛阳人 ， 北京科技大学 车辆 工 程 系在读硕士研究生 ， 主要从事汽车底盘研究 ， 电话 0 1 0 6 2 3 4 9 2 1 7 ， 电子信箱 y w 6 0 6 1 6 3 ． ㈣ ． 一 1 0 0 一 收稿 日期 2 0 0 6 - 1 1 - 3 0 维普资讯 第 2 8卷第 4期 矿用轴流式通风机高效 区分布特性分析王维 V o 1 ． 2 8 N o ． 4 这种状况对于矿 山通风系统尤为严重 。据统计 ， 一 般大中型矿井的服务年限要 大于 2 0 a 。矿井通风网 路的通风阻力是随着生产 的发展 而逐渐加大的 前 期风阻较小 ， 后期风阻较 大。按照我国有关设计规 范 ， 所选择的轴流式通风机应满足整个服务年 限内 矿井通风网路的风压与风量的要求 。这就使得矿井 通风初期通风机的高效区特性与通风网路的阻力特 性不相匹配， 致使高效区风机也在低效区运行 。 2 影响高效区分布特性的因素 轴流式通风机 的主要结构参数有轮毂 比、 叶轮 ’ 外径 、 叶片数以及风叶级数。这些参数和风机转数 在一定程度上决定着风机最高效率的数值及高效区 域在 H 一Q 静压 一风量 坐标 图中的位置。 轮毂 比是设计轴流式通风机的重要参数。它对 风机的压力 、 流量 、 效率等都有影响。因而 ， 当通风 机的压力 、 流量和转速一定的情况下 ， 轮毂比的选取 将决定着效率的高低和高效 区的位置。 由气动力的基本方程式知 C r b 1 m | 7 t D 2u ，． C z 以 了 ， ∞ ， D ， t ， ∞m ， Ⅱ t 代人式 1 ， 经整理得 7 从式 2 可以看 出， 轮毂 比 v与效率 刁成反 比。 当轮毂 比过大， 叶片就会过短 ， 叶片流道中气体流动 损失增加 ， 使风机性能恶化 ， 效率降低 。 当轮毂比确定 以后 ， 叶轮外径 D． 的大小将直 接影响到风机的性能和结构 。对于同一轮毂比 v和 叶片 弦长 b而 言 ， 叶片 数 Z - 的增 加 ， 则 叶栅 稠度 r b ／ t 亦增加。这将 引起 叶栅升力 系数的下降 ， 并使得流道 内的流动损失迅速上升 。如果叶片数过 少 ， 将使每个 叶片的负荷 增大 ， 从 而使气动性能 变 坏 ， 导致风机全压 P降低。因此 ， 对于一定 的轮 毂 比和叶片弦长的风机 ， 存在一个最佳叶片数。 2 定毂比条件下高效区的位置分析 1 理论分析 叶栅的直径 、 转数与风机额定流量 、 额定静压组 成了 4个无因次参数 即静压系数 、 风量系数 Q、 直径 系数 和转数系数 。对以往大量不 同类型 的 高效轴流式通风机进行统计 ， 计算 出每种风机最高 效率点所对应的直径 系数 和转数系数 ， 然后绘 人对数坐标 系中， 如图 1 所示。图 中的阴影区域 即 是大量高效轴流式通风机的直径系数 和转数系 数 的分布范围。通过分析可知 ， 图中带形阴影区 域的横截线实际上代表着轮毂比相同而只有叶栅参 数不同时， 通风机最高效率点的变化范围。严格地 讲 ， 在对数坐标系 中， 阴影带 的等毂 比线是 二次 曲 线 ， 为便于分析研究 ， 等毂 比线 可近似用直线 来代 替 ， 其直线方程为 l o g Ml o g Ⅳ l ≤ ≤ 2 3 式中 、 Ⅳ 与等毂 比线位置有关 的常数 ； ． 、 阴影带上沿 横截线方 向 的变化 范 围 。 u Lu Lz L4 Lb L Z u 4 0 b ， 6 o p I 图 1 最佳直径 系数 和转数 系数 的分布 另外通风机 的压力系数 、 流量 系数 Q与风 机 的直径系数 、 转数 系数 有如下关系 H l ／ 2 4 一 Ql ／ 5 对某一确定 的轴流式通风机 ， 可根据其最高效 率点对应的流量系数 Q和压头系数 日 ， 计算出对 应的最佳直径系数和转数系数 ， 从而确定在 图 1中 阴影带上所处的位置。这样式 3 中的 、 Ⅳ、 ． 、 亦随之确定 。将式 3 所确定 的 、 值按式 4 、 式 5 映射到某一轴流式通风机的 QH 坐标图中即 得到一个相应的区域。该区域即是通风机转数和轮 毂比不变而仅当叶栅结构参数变化时 ， 通风机 高效 点的变化范围。 2 应用实例 用上述方法对协庄矿使用的矿用 2 K 6 0系列 通 风机进行 了高效 区分布特性的计算。对于 2 K 6 0系 列风机 ， 式 3 变为 l o g 1 ． 5 5 7 1 o g 一0 ． 3 5 8 6 其 中 1 ． 3 5 8 1 ． 9 6 根据式 4 、 式 5 和 式 6 计 算 得 到对 应 于 2 K 6 0系列通风机高效 区分布区域的压力系数和流 量系数 ， 如表 1 注 2 K 6 0风机为两级叶轮 ， 求 出的压 力系数应乘以 2 。 根据求 得 的压 力系数 和流量 系数 Q 的数 值 ， 在 2 K 6 0系列通风机无 因次性能曲线图中绘制曲 线 ， 见图 2 。图中自右上至左下的曲线即是 2 K 6 0系 一 l 0l 一 ● ● n n n n 0 0 8 6 4 3 2 5 0 8 6 4 2 l 吾 b 维普资讯 第 2 8 卷第 4期 2 O O 7年 4月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e 1 V0 J ． 2 8 No ． 4 Ap r ．20 07 迟滞误差对应变传感器精度 影晌韵研究 王旭 ，付亚平 呼伦贝尔学院 工程分院，内蒙古 呼伦贝尔 0 2 1 0 0 8 摘要 作为传感器的重要特性参数之一 ， 迟滞性误差的改善直接影响传感器的整体误差， 要 想能够准确控制必须先 了解哪些因素起到 了影响作用。从迟滞性对传感器的精度影响 出发， 分析 了影响传感器迟滞性的因素。 关键词 传感器；迟滞性 ；因素 ；控制 中图分类号 T P 2 1 2 ． 9 文献标志码 A文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 7 0 4 0 1 0 2 0 3 Re s e a r c h o f Ch a n g i ng Ty p e S e n s o r Pr e c i s i o n I n f l u e n c e o f S t r e s s o f S l u g gis h E r r o r W ANG Xu，FU YaP ing H u l u n D u i r I n s t i t u t e o f I n n e r M o n g o l P r o j t B r a n c h ， H u l u n b u i r 021 0 0 8 。 C h i n a Ab s t r a c t As o n e o ft h e i mp o r t a n t c h a r a c t e r i s t i c p a r d me t e rs o ft h e t r a n s d u c e r ，the i mp r o v e me n t o fthe s l u g g i s h e r r o r i n flu e n c e s the wh o l e e r r o r o f the t r a n s d u c e r di r e c t l y，wa n t t o c o n t r o l an d u n d e r s t a n d fi rst wh i c h f a c t o r s p l a y e d t o i nfl u e n c e f u n c t i o n a c c u r a t e l y．I n flu e n c es a n d s e t s o u t f r o m the s l u g g i s h p r e c i s i o n t o the t r a n sdu c e r ， h a s an a l y z e d tha t i nfl u e n c e s the s l u g gi s h f a c t o r o f the t r a n s d u c er ． Ke y wo r d s sen s o r ；s l u g g i s h；f a c t o r ；c o n t r o l 1 迟滞性的定义及意义 随着机电行业的发展 ， 煤矿企业中所用传感器 列通风机当轮毂 比和转数不变 ， 只有 叶栅参数改变 时高效点的分布状况。 表 1 2 K 6 0系列风机高效区的压力系数和流量系数 图 2 2 K 6 0系列通风 机高效点分布 由于图 1 是对大量的高效轴流式通风机进行统 计得到的结果 ， 因此 ， 变形叶栅高效点实际上应位于 图 2中斜 向曲线上及其两侧 的邻近 区域 。若 2 K 6 0 风机的实际运行工况点偏 离最高效率点 ， 则在上述 斜向曲线上选择一个与实际工况最接近的点作为设 计工况 ， 对动叶进行气动力设计。采用上述过程可 将 2 K 6 0风机的高效区从原来位置移到所需位置， 从 而使风机高效区特性与通风网路特性相吻合。 3结语 通过上述的理论分析和计算实例可 以得到以下 结论 1 轴流式通风机在转数和轮毂 比一定 的条件 下其高效率区域的位置并非唯一， 当叶栅参数改变 时， 其高效率区的位置将相应地发生变化， 在流量 一 压头坐标图中， 高效点 的位置分布在一条斜 向线及 其邻近区域上 。 2 若风机的实际运行工况点偏离最高效率点 ， 则在上述斜 向线上选择一个与实际工况最接近的点 作为设计工况 ， 对动叶进行气动力设计 。采用上述 方法可将风机的高效区从原来位置移到所需位置 ， 从而使风机高效区特性 与通风网路特性相吻合 。 3 上述斜 向线上的点对应的压头流量数值可 作为其他新叶栅的设计参数， 进行叶栅设计 ， 从而得 到一系列的变形叶栅 ， 而这些变形叶栅 同样具有优 良的空气动力性能。 参考文献 [ 1 ] 张永键 ， 陈庆光 ． 矿用 2 K 6 0系列风机安全运行的模态分析试验研 究 [ 】 ] ． 山东矿业学 院学 报 ， 1 9 9 9 3 ． [ 2 ] 白铭声 ， 陈东苏 ． 流体机械 [ M] ． 北京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 8 6． 、[ 3 ] 调频叶片设计上的应用 [ J ] ． 动力工程， 2 0 0 3 ． 作者 筒介 王维 1 9 7 1一 ， 山东 蒙阴人 ， 硕 士 ， 高工 ， 现为协 庄 矿机电矿长 ， 主要从事机电技术管理 工作 ， 电话 0 5 3 8 7 8 3 4 3 4 8 ， 电子 信箱 w j z 9 8 1 1 0 5 s i n a ． c o in ． 一 1 0 2一 收稿 日期 2 0 0 6 - 1 2 ． 2 4 7 一 一 ● ● 0 O 一 哺 一 ● 0 O 5 一 珧 一 ● m 一 4 一 一 謇 } 拐 一 ● 一 硒 螂 艟 蕊 一 ● 0 O 2 一 劢 们 獬 一 ● 0 0 0 一 。 一 脚 船 鹇 一 维普资讯