提高煤矿主通风机效率的途径及措施.pdf

提高煤矿主通风机效率的速径及措施 提高煤矿主通风机效率的途径及措施 Th e W a y a n d Me a s u r e f o r I mp r o v i n g E ff i c i e n c y o f t he Mai n Fa n i n Co a I M i n e 郑孝东 华北矿专机电系 【 ■ 耍】 分析了煤矿主通风机效率低的原因， 提出了 提高风机本体的工作性 能、 改造 附属设备、 合理选 择驱动电机机型度提高安装质量、 及 时检修等四 项措施 。 关■词 主通风机效率措施 Ab s t r a c t Th e c a u 8 e o fl O W e f fi c i e n c y o f r n a i i f a ni n c o a l mi n e i s a a a l y z e d． Th e f o u r me a s u r e s o f r i s i n g t h e f a n wo r k i n g p e rfo r ma n c e ， i mp r o v i n g i t s a u ． 6 1 i a r [ e s 。 r e a s o n a b l y s e l e c t g t h e t y p e o f d i ving ff , o t o r ， ri s i n g t h e mo u n t i ng q u a l i t y a n d o v e r h a u l i n t ime e t c a r e p u t f o wa r d ． Ke y wo r d s Ma i n f a n E f f i i an e y Me a s u r e 一 、前言 煤矿主通风机是各种机电设备中耗 电量 最大 的设 备之 一 ， 其 耗 电量一 般 占矿井 总耗 电量 的 2 o ％～3 O ％。如果 能把 其耗 电量降低 几个百 分 点 ， 节能效益将是非 常可观 的。造 成主通风机耗 电量大的一个主要因素就是风机整体效率低。据 有关部门对 3 O个矿务局使 用老式 轴流式风机的 1 0 0 个 风井 调查表 明 效率 低于 5 O ％的风机 占风 机总数的 4 9 ％。另据煤矿通风报表统计 ， l 9 8 6年 国有重点煤矿 1 0 8 6台主通风机， 平均运转效率仅 为 5 2 ． 7 9 ％。因此提高风机效率 ． 降低电耗势在必 行 。 二、 主通风机效率低的原因分析 1 ． 风机本身性能不好 2 Q 0 t年 1月 l 8日懂事 l 河北省三河市0 6 5 2 0 t 据统计 ， 目前我国在用的通风机 中 鲫 ％以上 是 7 O B ， 、 2 B Y等轴流式通风机和 95 7 、 46 2等 离心通风机。这些风机普遍存在着性能差 、 效率 低的问题 ， 已被 国家列 为淘 汰产 品。其 中 95 7 型风机的最高效率低于 6 5 ％， 而 7 0 蟹 b风机的最高 静压效率也仅为 7 o ％。据山西省对六大国有重点 矿务局 3 6对通风机运行情况调查表明 ， 6 4台主通 风机的平均效率仅为 5 4 ． 1 ％。 1 风机进风口部件不齐全或结构不合理 轴流式通风机进风 口是由集流器和流线罩 围 成的一段断面逐渐缩小 的圆环形通道。它可使气 流 最小的阻力损失均匀地进入 叶轮。如果进风 口部件不齐全或结构不合理就会增加进风 口处 的 冲击和涡流损失， 使风机效率降低。 2 风机 内间隙过大 轴流式通风机的径向间隙过大也是普 遍存在 的造成效率下降的一个原因。风机的径向间隙增 大后 ， 会使风机内部的涡流损失增加。有人认为 ， 径向问隙每超过叶片长度的 1 ％， 风机效率就下降 2 ． 8 ％， 风机产生的压力要下降 l O ％左右。目前现 场不少风机的径间隙就 过大， 径 向阃隙有 的达到 3 0 mm左右， 致使风机效率下降。 3 整流器导叶不齐全或被锈蚀 整流器的作用是改变气流 在风机内部的旋转 速度和方向， 减少涡流损失 ， 提高风机效率。当风 机整流器的导叶不齐全或被锈蚀 时， 就会影 响整 流器的性能。此 时虽有 整流器 ， 但风机效率仍较 低。 另外诸如前导器不合格、 风机外壳强度不够 或有破洞等 因素也能导 致风机本体 性能变差 ， 影 响风机效率的提高。 一 5 3 维普资讯 口使用维护 风机技术 2 0 0 1 年第5 期 2 ． 通风机 附属装置的影响 通风机附属装 置性能好坏对风机效率的影响 主要表现在以下几个方面。 1 扩散器结构不合理 通风机扩散器的主要 作用是把风机出 口的一 部分动压转化为静压 ， 以提高风机效率。但是 有 的矿并安装的扩散器结构 不合理 ， 或壁面粗糙 ， 或 扩散器内障碍物太多 ， 从而使扩散器阻力增大 ， 效 率下降。窑街矿务局某矿 47 2 N o 2 0通风机 ， 由 于立式扩散器 出人 口面积比偏小 1 8倍 ， 敞角偏 大 1 6 ， 有 1 13 0 P a能量消耗在扩散器出 口； 且出 口 处有 部 分 回流 出 现， 回 流 区面 积 达 4 0 0 x 9 0 0 i 1 - 11 2 ， 回流深度达 1 ． 5 m。 2 通风机引风道结构不台理 引风道是指抽出式通风矿 井的风峒和风机进 风口之间的一般过渡风道。为了保证减少阻力和 风流均匀稳定地进入风机 ， 要求引风道成流线形， 且曲率半 径要和坡 度适台 ， 其 内无 局部 障碍 物。 如果引风道结构不合理 ， 就会加大风机人 口的风 流紊乱程度 ， 甚至可能使叶片共振而受损 。 3 ． 驱动电机的 负荷率低 矿并在设计时 ， 主通风机及其驱动电机大 都 是按投产后通风容易时期和 困难时期的最大需要 风量及负压选 型的， 而在投产初期有 的矿受地质 条件的影响， 实际产量与设计 产量相差较大 ， 造成 了“ 大马拉小车” 的局面。由于电机的效率 口和功 率因数 c o s 是随着负 荷率的变化而变 化的 ， 负荷 率下降， r／ 和 c a s e 也下降， 而且在负荷率低于0 ． 5 时， 口和 c o 6 下降速度增大。据对全国 3 0 个矿务 局使用轴流式通风机 的 1 0 0个 回风并调查表 明 3 9 ％的驱动电机负荷率低于 5 0 ％。另据沈 阳煤研 所对东北、 华北 3 4个矿务局的 3 1 1台主通风机负 荷率 的调查表 明 6 5 ％ 以上 的电机 ， 负荷率 低于 6 5 ％。因此驱动电机负荷率低 也是导致风机总体 效率低 的一个原因。 4 ． 安装质量不高、 维修不及时 有些矿井主通风机效率低 是由于安装质量不 符合要求 ， 或 在长期运转 中严重锈蚀而检修不及 时造成的。某矿 在一 台 7 0 ] ] 2 一N o 2 8风机 运转 5 年后进行 了检修 ， 检修后风 机效率 比检修前有较 大的提高。 三、 提高主通风机效率的措施 1 提 高风机本体的工作性能 5 4 1 将不扭曲叶片变为扭曲叶片 当矿井风阻较小时， 可用扭曲叶片代替 7 0 B 2 系列风机的直叶片， 并相应调整动叶和导叶数量 及导叶角度 ， 以提高风机的效率。 2 采用新型高效低耗风机替换老式风机 有些老式风机效率低， 修修补补也解决不了 根本问题 ， 这时采用新型 高效 风机是提高这 类风 机效率 的一个 有效 措 施。例 如 ， 北 京矿 务 局 用 2 K 6 0 4 一N Q 2 4风机替换 了 0 7 2 1 一№2 4风机， 电机仍 用原来 4 7 5 k w 的 J S Q1 5 1 08型 电机， 风 机效率从原 风机 的 2 9 ． 7 3 ％提高 至 5 7 ． 1 6 ％。再 如龙 口北 皂矿西 风并 用 1 K5 8一№2 4风机替 换 7 0 B 2 一№2 4风机 ， 同 时 用 N 3 2 0 k W ， 1 0 0 0 r ／ mi n的电机替换原先 5 7 0 k W、 7 5 0 r ／ rai n的电机后 ， 效率从 4 6 ％提高到 7 9 ％。 3 采用台理的进风结构 改进进风 口的结构 ， 可使进风 口处褥风和涡 流通渠道损失降低 ， 提高了风机效率 ， 如阜新局改 造一台 C q “ Ⅱ一5 7型风机的进风结构后 ， 风机效率 明显提高。 4 调节导叶角度 7 0 岛、 B Y等老式轴流通风机和 2 K6 0新型通 风机的高效 区都在高压区。如矿井的通 风网络阻 力小， 就会使风机长期在低效区运行。北京矿务 局经研究发现 ， 中压、 低、 中等风量 的轴流式通 风 机， 可以通过调节导叶角度 的方法来改善 风机 的 性能 ， 提高风机效率， 但 风机动 叶与导叶间 ， 必须 有一个最佳的匹配角度。 2 ． 改造 附属设备， 提 高风机效率 1 改造扩散器 减小扩散器的内外转角。减小扩散器的内外 转角可缩小 扩散器出 口回流吸风 口范围 ， 降低排 风阻力 。对于卧式扩散器来说 ， 其 内转角应为 5 0 * -- 6 0 * ， 外转角应为 4 5 * 0这样做可减少扩散器 内的 回流损失 。 减小立式外接扩散器的敞角。减小立式外接 扩散器的敞角可以缩小 回流吸风区的面积 。一般 此类扩散器的敞角以8 * --l O 为 宜。 本溪彩屯矿将 K47 3 №3 2通风机 的扩散器 外转角由5 砷戎 为 4 5 * ， 内转角由 7 喊 为 5 0*， 并调整 了其它尺寸 ， 收到了明显效果 ①消除了扩散器出 口的回流 区； ② 风量为 2 5 0 0 m3 ／ mi n时， 风机 排风 侧阻 力减 少 了 9 3 P a ， 扩 散 器 出 口动 压 减 少 了 维普资讯 提 高煤矿主通风机效率的逢径殛措施 5 4 ． 3 P a ； ③在等风量情况下 ， 风机静压提高了 2 0 0 ～ 5 0 0 P a ； 而在全压相 同情况下 ， 风机风量 增加了 1 0 0 o ～3 O 0 0 Ⅱ l 3 ／ n 。由此可见改造扩散器可达到 改善风机性能的 目的。 2 改造引风道结构 改造引风道应注意 以下几点 ①引风道要是 流线形 ； ②其曲率半径 和坡度要适合； ③ 内部不能 有障碍物 ； ④此风道断面最好是圆形 ， 也可以是方 形 ， 但其长、 宽及直径应和风机人 口直径相匹配。 3 合理选择机型， 提高电机负荷率 对于新上马或改造项 目， 要 注意 风机型 号的 选择 ， 尽量 避免“ 大马拉小车” 。电机负荷率提 高 后可提高电机的效率和功率因数， 减少 电能损耗 如北京矿务局某矿一 台 2 B Y№1 8通风机 ， 原驱动 电机为 J R QI 一8型， 负荷率 为 2 1 ％， 电机效率 较低。采用 ∞ 01 5 88型电机后 ， 负荷率 提高 了 1 4 ％， 电机效率提 高 了 1 0 ％， 节 电效果较 明显 。 4 ． 提 高安装质量。 覆时检修 1 减小风机径向间隙 在安装 风机时 ， 应 注意不能使径向间隙过大 ， 径向间隙不要超过叶片长度的 1 ％。不少矿井将 径向间隙减小后， 取得 了较好 的效果。如淮北局 上接 第 3 7页 袁庄矿采用环氧树脂等混合涂料涂隙的办法处理 了一 台 7 0 一2 1 1 8型通风机后 ， 使风机效率提 高 了 5 ％左右 。 电机输人减少 1 0 ． 3 k w。 2 调整叶片安装角偏差 安装叶片时 。 如各 叶片 的安装 角度 不能保 持 一 致， 就会引起翼栅间距不等 ， 增大 叶片间的气流 阻力， 增大冲击和涡流损失 ， 降低风机效率。因此 必须调整 叶片 安装角 的偏 差。 以提 高风机效率。 井径一矿对一台 7 0 岛 一2 1 №2 4通风机 的性能测 定表明， 纠正叶片安装角偏差 2 ． ～2 ． 5 旨， 风机 效 率 比调 整 前 提 高 了 3 ． 5 ％， 年 节 电 达 1 2万 k W h 。 3 及时检修 及时对风机进行检修可 以使风机保持 良好的 工作性能， 避免 因构件受 损而影 响风机 的效率。 如井径局某矿对一 台 7 0 一№2 8通风 机检修 前 后 的性能所做 的鉴定结果表 明， 检修后 比检修 前 的风机静压效率提高了 3 4 ％。 参考文献 1 方襻章等编著 矿井遗风幕坑技木改造 蠼炭工业出麓社． 1 9 舛 2 方襻章 矿 井主崩风机其装置 存在的同篡． 地方蠼 矿 ． 1 螂 { 9 提供技术依据。可进行 当前趋 势分析 。 日趋 势分 析 ， 月趋势分析， 年趋势分析。 4 神经网络子系统 利用存储 的峰 一峰值和有效值 ， 常规分析结 果等 ， 神经 网络故障诊 断子系统可以进行一定层 次的故障诊断。对于不同 的输人来源， 分设多个 子网络， 各子网络再综合为一个主网络 ， 产生诊断 结果。每个子网络算法各不相 同， 并根据学 习的 收敛速度柞 了优化。 使 整体算法准确快捷。 目前， 因学习案例有限， 诊断结果只供维修辅助决策。 3 ． 数据库管理 维护数据 库数据的完整性和一致性 ， 作 为后 台程序运行 ， 对用 户保 持透明。生成和输出用户 所需的原始数据报表 ， 常规分析报表， 各时程趋势 分析报表及神经网络诊断结 果报 表， 并 负责报表 的管理。 四、 结束语 基于手持式数据采集器的设备预维护系统可 以弥补在线监测系统 的不足 ， 扩大设备维 护人 员 的监测视野， 让设备维护人员更加 准确 了解设备 运行工况。 参考文赫 1 袁宏义． 牛明忠． 设备振动诊断技术基础 国防工业出版社 1 9 9 1 2 藏朝平 旋转机械监测、 诊断理论与方法的研究 东南大学 1 99 4 5 5 维普资讯