GAF型矿用轴流式主通风机现场性能测试

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,GAF型矿用轴流式主通风机 现场性能测试,1,1、引言,GAF主通风机是上海鼓风机厂引进德国TLT公司先进技术生产的适合矿山使用的高效风机，其风机叶片角度调节方便，调节范围大，具有高负压、大风量、运行效率高等特点，在我国矿山应用较为广泛的一种通风机。矿井主通风机是矿山大型固定设备之一，它担负着向井下输送充足的新鲜空气、确保矿井安全生产的重任，同时由于它连续不间断运行，它也是矿井的能耗大户。煤矿安全规程规定：矿井必须按实际供风量核定矿井产量，矿井主通风机每5年必须进行一次性能鉴定。因此，为实现矿井主通风机安全、经济运行，保证矿井的安全高效生产，必须掌握主通风机的实际运行性能曲线。,2,主通风机性能测试是日常通风管理的一个重要环节，掌握矿井主通风机的实际运行性能是实现矿井安全管理和风机经济运行的关键。测试方法的选择对掌握主通风机的实际性能是十分重要的；不同类型主通风机的布置是有差异的，应根据矿井主通风机的布置来优化选择矿井主通风机的测试方案。,3,2、GAF主通风机的结构及其装置布置特征,图1是生产矿井GAF主通风机典型的安装布置示意图。对生产矿井来说，GAF型轴流式主通风机具有以下特点：,（1）按设计要求，风机入口整流部件（也称集流器，断面至导流叶片）的全长大于1倍的动轮直径，集流器为椭圆锥形，入口断面为空心圆，平直段断面为圆环形，两断面断面积变化较大，且距离较短（小于3m）。在风流稳定前提条件下，可以利用两断面静压力变化测量风机的过风量1，2。,4,（2）GAF型风机采用调整风机动叶片角（R调至116124）来实现反风的（见图2），一般在叶片角124时，反风量约为70%；在反风角度范围内，反风量随R的增大而减小，随R的减小而增大，因而反风量总是可以达到60%以至更大，只受到电机功率的限制3。反风量在设计风量60%以下时，电动机的功率一般不会过载。由于采用调整叶片角反风，无需增加任何机构。这也决定了该类型风机布置不具备不停产测试条件，只能在矿井停产检修时进行性能测试。,（3）按设计要求，进风立闸门前设置5倍叶轮直径的直线段风硐，而对进风立闸门后段的直线段长度未作要求4，实际使用中的GAF型风机该平直段长度均小于2倍风道直径。故设置在测度风机立闸门与风机入口之间的静压测点只有当该立闸门全开时才能采集到可靠稳定的数据。,5,3.1 测试内容,测试1号主通风机-10、-5、0、+5和2号主通风机-10、-5、0、+2.5不同角度条件下风机的风压-风量、功率-风量和效率-风量曲线。,测定的主要参数有不同工况条件下：(1) 主通风机的风量；(2) 主通风机装置静压；(3) 电动机的输入功率；(4) 大气参数；(5) 风机的运行效率。,6,3.2 工况调节方法选择,矿井通风机的性能测定,是通过调节通风机工作风阻的方法来获得通风机的不同工况点,然后根据各工况点的参数绘制其特性曲线。其要求是测定从低负压至风机最高负压段的完整风机性能曲线。因此,工况调节方法的选取和调节位置的确定是保证测定工作能否顺利进行的关键。,根据风井主通风机风机装置及风峒布置形式（见图1），由于风门C的入风断面只有0.8m2，风门D的入风断面0.5 m2，地面无其它入风口，故考虑大风量工况打开备用风机立闸门，利用备用风机扩散器进风；为了测定小风量工况，在风机测试前，在矿井总回风道预先设置调节门框，并备好风门，,待风机测试前停风机并将地面风门全打开（防止风机在驼峰不稳定区运行）时安装该风门,，控制井下通风网络的风量，确保风机运行安全并能测试完整风机特性曲线。经研究改变测定风机工作风阻的方法为：,7,1号风机测定时（2号风机停开）：,轴流式风机采用全开启动，即测试开始时，全部打开1号风机前的立闸门A，2号风机前的立闸门B打开1/31/2(控制扩散器的进风风速不至于过大)，打开风硐公共段的风门C1、C2及东风井的安全出口风门D，风流由东风井安全出口风门D、侧风门C1、C2，井下通风系统，备用风机的扩散器进入备用风机，分三条路线进入风硐1号测试风机立闸门A1号风机1号风机扩散器地面大气。,1号风机启动后，先测一个工况，然后根据测试速算结果确定下一工况调节位置，依次调节东风井安全出口风门D和侧风门C1、C2（关闭）、2 号风机前的立闸门B，改变测定风机的工作风阻，以达到调节工况点的目的；当风机进入不稳定的驼峰区时，立即退回，以确保风机的安全，以达到测定风机的全程曲线。每一角度条件下的曲线测试810个工况点。,用类似的工况调节方法对2号风机进行测定。,8,3.3 测风、测压断面选择图3 GAF26.6-15.84-1主通风机实测,性能曲线（n=1000r/min）-10-50+2.5风机综合效率,/ %风机装置静压Hsd10/Pa电机输入功率P/kW-10-50+2.5风机风量Q/m3.s-1风机风量Q/m3.s-1,选择测风、测压位置的基本要求是，在所有工况点条件下，断面上的速度场分布基本均匀且较稳定。在采用上述工况调节方案调节工况时，由于工况调节断面距测试风机入口的距离相当长，因此确定在风机入口内一级动轮之前的过流断面上布置测静压传感器，测定该断面处风流的相对静压，根据风机风量测算风机的静压；,9,根据风机风量测算风机的静压；由GAF风机的结构特征，在本工况调节条件下，风机入口前、过流断面上速度场分布较均匀，且风速较大，断面断面积S15.5543m2，断面断面积S13.5487m2，两断面间距（1.5m）小且断面变化大，根据空气流动的动力学理论，可利用两断面静压变化测定法测算风机风量1,2，因此在、断面上布置压差传感器。风量的计算公式为：,10,11,12,4 测试结果及分析,表1是某矿GAF26.6-15.84-1轴流式主通风机在风机叶片安装角0条件下（转速n=1000r/min）运行时主通风机性能测试的实测结果。,图3是根据实测结果换算成标准状态下的GAF26.6-15.84-1主通风机（n=1000 r/min）在0条件下的主通风机性能曲线。表1中的综合效率是指通风机的装置效率，它包括电机效率、传动效率和风机的空气效率。,13,表1 2号风机(,GAF26.6-15.84-1,)性能测定参数汇总表（叶片角0）,测 定,工 况,断 面静 压,Pa,风机,转速,rpm,空 气,密 度,kg/m,3,、静压 差,Pa,风 机 风 量,m,3,/s,断面,动 压,Pa,风机装置静压,Pa,静 压,功 率,kW,电 机,功 率,kW,综 合,效 率,%,1,2950,1001,1.1972,1416,213.22,900,2050,437.1,902.6,48.4,2,3400,1001,1.1972,1336,207.11,849,2551,528.3,952.7,55.4,3,3950,1000,1.1972,1188,195.30,755,3195,624.0,982.0,63.5,4,4300,1000,1.1972,1080,186.21,687,3613,672.9,1007.0,66.8,5,4580,1001,1.1972,984,177.75,626,3954,702.9,1030.5,68.2,6,4840,1001,1.1972,888,168.85,564,4276,721.9,1042.8,69.2,7,5140,1001,1.1972,762,156.42,484,4656,728.2,1042.7,69.8,14,本次实测的最高值为69.8%，由于风机采用直接传动，其传动效率可视为100%，而电机效率与其负荷率相关，若认为风机运行时其平均值为90%，则风机效率的最高值为77.6%。实测结果表明：本风机由于经十多年运行，风机的运行性能较出厂性能有了一定的下降，主通风机的运行效率也明显降低。,实测结果表明：在本工况调节方案条件下，风机入风口、过流断面上速度场分布较均匀，测试数据稳定；在叶片角0状态时，实测、断面静压差 ，静压差数值较大，测定仪表本身造成误差小，测定结果可靠；避免了等面积环多支皮托管分测数据不同步的情况，也便于用差压传感器实施数据的自动采集，实现风机性能测试的自动化；同时其具有测定速度快之特点，适合于生产矿井停产检修时间紧情形下的风机性能测试。,15,5、主要结论与建议,4.1 由于工况调节方案、测风测压断面和测试方法选择合理，测点分布合理，测定结果准确可靠，实测曲线可供现场管理使用。,4.2 对风机入口具有集流器且集流器存在相邻两断面过风面积相差较大时，可以利用测定两断面静压差来测算风机风量，其具有测试数据稳定，测定方法简单，测定结果准确等特点，也可以作为日常通风管理风机风量的测试方法。,4.3 风机房水柱计安装断面应布置在风机入口断面较大的断面上，减少风流动压的影响，风机房水柱计示值可近似真实地反映矿井通风阻力的状况,。,16,4.4 本文提出的测试方案在实施中应注意：井下总回调节一定要在风机停开并打开地面风道风门后进行，严禁在风机运行时过度调节，造成风机长时间在驼峰区运行；风机测试前必须对扩散器中的消音器进行加固处理，并对风道中的杂物进行完全清理，严禁风机测试时杂物进入风道而造成风机的损坏。,4.5 GAF型矿用主通风机在设计和安装时，未考虑给今后矿井主通风机性能测试提供合适的测试条件，建议厂家在风机设计制造时，进风立闸门后段的直线段长度应不小于5倍风道直径，便于风机测试时用测试风机的立闸门进行工况调节。,17,