尹繼貴

【摘 ?要】風(fēng)機(jī)運(yùn)行靠葉片對(duì)空氣做功，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際工況點(diǎn)除與葉片角度有直接關(guān)系外，還與轉(zhuǎn)速、安裝方式、礦井阻力有直接關(guān)系，本文通過(guò)對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，為礦井通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整提出改進(jìn)思路及辦法，不斷提升通風(fēng)設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和高效性。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)壓風(fēng)量特性;轉(zhuǎn)速;工況點(diǎn)

一、主回風(fēng)道實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及礦井風(fēng)阻特性計(jì)算

主回風(fēng)平硐實(shí)測(cè)總回風(fēng)量240m3/秒，實(shí)測(cè)風(fēng)機(jī)工作壓力970（Pa），折算到標(biāo)態(tài)工作壓力為1386（Pa），根據(jù)公式H=RQ2，可推算出北部回風(fēng)道風(fēng)阻R的值為0.01684。同理，南回風(fēng)井實(shí)測(cè)總回風(fēng)量374.2m3/秒，實(shí)測(cè)風(fēng)機(jī)工作壓力650（Pa），折算到標(biāo)態(tài)工作壓力為929（Pa），根據(jù)公式H=RQ2，可推算出北部回風(fēng)道風(fēng)阻R的值為0.004642。并通過(guò)壓力和風(fēng)量關(guān)系，推算出今后增加風(fēng)量所需要的風(fēng)機(jī)工作壓力。

二、風(fēng)機(jī)實(shí)際工況分析

從單機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)來(lái)看，同一機(jī)站并聯(lián)運(yùn)行的風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)偏差較大，特別是北回風(fēng)平硐1號(hào)機(jī)，工況點(diǎn)已經(jīng)嚴(yán)重偏離風(fēng)機(jī)的合理區(qū)域，這樣的風(fēng)機(jī)不具備并聯(lián)運(yùn)行的基本條件。由于在檢測(cè)前我們已經(jīng)兩次對(duì)風(fēng)機(jī)葉片角度進(jìn)行過(guò)精確調(diào)校，葉片角度基本是統(tǒng)一的，因此可以判定工況偏離合理區(qū)域?qū)儆陲L(fēng)機(jī)機(jī)本身質(zhì)量不達(dá)標(biāo)所致，從我們對(duì)風(fēng)機(jī)外觀檢查過(guò)程中可以看出，葉片長(zhǎng)短不一，葉片頂端到機(jī)殼的間隙最小14mm，最大23mm（規(guī)程要求是小于葉輪直徑的千分之2，一般不大于5mm），葉片根部到輪轂的間隙達(dá)6mm（規(guī)程規(guī)定是0），葉片制造工藝粗糙，達(dá)不到基本的質(zhì)量要求，風(fēng)機(jī)所表現(xiàn)出的風(fēng)壓風(fēng)量特性與廠家出廠標(biāo)稱(chēng)值完全不一致，即存在虛標(biāo)，以次充好情況。

三、存在問(wèn)題

首先，由于主扇質(zhì)量問(wèn)題，風(fēng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，總回風(fēng)量?jī)H為614.2m3/秒。

其次是采場(chǎng)輔扇分風(fēng)的問(wèn)題，初步設(shè)計(jì)、安全專(zhuān)篇對(duì)輔扇型號(hào)選擇不合理，造成輔扇工作風(fēng)量之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于礦井總風(fēng)量，造成廢風(fēng)循環(huán)污染、工作壓力增加，大部分風(fēng)機(jī)容易進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)，容易出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，調(diào)控困難。因此，為確保安全，輔扇型號(hào)變更勢(shì)在必行。

最后，風(fēng)機(jī)安裝存在諸多問(wèn)題，主扇風(fēng)機(jī)安裝檢修不便，排水不暢，漏風(fēng)嚴(yán)重，效率低下等問(wèn)題。輔扇回風(fēng)小井有效通風(fēng)斷面不足，上井口設(shè)計(jì)存在缺陷，造成礦渣、水等容易進(jìn)入回風(fēng)小井，造成隱患，甚至堵塞回風(fēng)井。

四、調(diào)節(jié)思路和辦法

主扇和礦井的關(guān)系好比車(chē)和道路的關(guān)系，車(chē)子能跑多快首先是車(chē)子能力決定，但到底跑多快最終是路決定的，因此恰當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)選型是礦井通風(fēng)安全的基礎(chǔ)。目前主扇的質(zhì)量問(wèn)題可以硬解決。即通過(guò)整機(jī)更換（徹底解決）或更換風(fēng)機(jī)的核心部件葉輪（有風(fēng)險(xiǎn)，有可能不徹底，因部分主扇機(jī)殼存在橢圓情況）解決，整機(jī)更換對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)影響較大，時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響較大，更換葉輪工作量小，影響時(shí)間短，但缺點(diǎn)是有可能解決問(wèn)題不徹底。

還有一種辦法是軟解決即通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到改變風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使之盡可能滿(mǎn)足需要（有前提條件，前提是風(fēng)機(jī)負(fù)荷有安全余量），優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須更換風(fēng)機(jī)，對(duì)生產(chǎn)幾乎無(wú)影響。即利用相似性定律改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在這里我們是增加轉(zhuǎn)速。由于風(fēng)機(jī)的工作壓力是礦井阻力決定的，風(fēng)機(jī)的工作壓力是要克服礦井阻力并形成出口動(dòng)壓損失。因此，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是最可行，最有效的辦法。

由風(fēng)機(jī)常識(shí)，我們可以知道，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速呈一次方關(guān)系，壓力與轉(zhuǎn)速呈平方關(guān)系，功率與轉(zhuǎn)速呈三次方關(guān)系，再通過(guò)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率關(guān)系，我們可以得出不同頻率風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率之間的關(guān)系（見(jiàn)下表）。

三相異步電動(dòng)機(jī)在不同頻率下的轉(zhuǎn)速與風(fēng)量、壓力、功率關(guān)系計(jì)算，根據(jù)以上定律，分別對(duì)不同頻率的6極、8極電機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)量、壓力、功率進(jìn)行了計(jì)算（見(jiàn)下表）。

從實(shí)測(cè)我們發(fā)現(xiàn)，主扇風(fēng)機(jī)運(yùn)行在50HZ時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率最高的僅為170KW，最低的為120KW。由于風(fēng)機(jī)配用電機(jī)額定功率為250KW，電動(dòng)機(jī)功率還有富余量。由于電動(dòng)機(jī)為變頻電機(jī)，通過(guò)調(diào)頻使電機(jī)負(fù)荷提高到220KW均屬于電動(dòng)機(jī)正常負(fù)荷范圍?？傊?，通過(guò)單機(jī)調(diào)試，以能力最差的風(fēng)機(jī)作參照，讓所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行在一個(gè)安全，穩(wěn)定高效的工況點(diǎn)上，使之在不更換硬件的前提下滿(mǎn)足風(fēng)壓風(fēng)量要求。

對(duì)于輔扇的型號(hào)問(wèn)題，需要確定合理的風(fēng)量和壓力。最終保證所有輔扇的工作風(fēng)量不超過(guò)總風(fēng)量。由于采礦方法所限，我們最小回風(fēng)單元為出礦穿脈，每條穿脈對(duì)應(yīng)兩只回風(fēng)小井，分別安裝兩臺(tái)輔扇按需分風(fēng)，出礦穿脈斷面為15平米，設(shè)計(jì)風(fēng)速0.4m/s，再考慮漏風(fēng)及風(fēng)量備用，每臺(tái)輔扇工作風(fēng)量12-15 m3/秒就基本足夠了，工作壓力可以考慮大一點(diǎn)，適應(yīng)范圍廣一點(diǎn)，工作能力就強(qiáng)一點(diǎn)，在其中某一級(jí)機(jī)站工作不正常時(shí)它也能安全穩(wěn)定運(yùn)行，不至于稍不慎就進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)。從這點(diǎn)上講，初步設(shè)計(jì)選型的K40-6NO15輔扇是不合理的。風(fēng)機(jī)選型并不是越大越好，加之風(fēng)機(jī)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，現(xiàn)在18臺(tái)并聯(lián)，所有風(fēng)機(jī)葉片都調(diào)整為20度，稍不慎就出現(xiàn)喘振，并且造成廢風(fēng)循環(huán)污染的問(wèn)題非常嚴(yán)重。

對(duì)于風(fēng)機(jī)安裝的問(wèn)題，在前段時(shí)間已經(jīng)就安裝設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)者進(jìn)行過(guò)溝通。通過(guò)安裝U型排水管、改變風(fēng)機(jī)墻位置，增設(shè)雙安全門(mén)解決風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中人員安全通過(guò)的問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況構(gòu)筑變頻控制柜防爆破沖擊波硐室，在回風(fēng)小井上口設(shè)置豎向格篩，鎖口高度大于1.2米，并設(shè)置水平安全格篩，保障回風(fēng)小井有效通風(fēng)斷面大于2平方米等，下一步將根據(jù)情況進(jìn)行整改。

結(jié)語(yǔ)：風(fēng)機(jī)運(yùn)行靠葉片對(duì)空氣做功，風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)際工況點(diǎn)除與葉片角度有直接關(guān)系外，還與轉(zhuǎn)速、安裝方式、礦井阻力有直接關(guān)系。由于礦井主扇在設(shè)計(jì)選型時(shí)一般會(huì)偏大，與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)存在不吻合的情況。在生產(chǎn)中可根據(jù)需要先實(shí)測(cè)出礦井的風(fēng)阻特性，再根據(jù)風(fēng)阻特性來(lái)確定主扇風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，通過(guò)葉片角、轉(zhuǎn)速、安裝方式調(diào)整，使礦井主扇運(yùn)行在安全、高效、穩(wěn)定的工況點(diǎn)上，保障礦井通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行安全。

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[3]何延山.礦井通風(fēng)與安全，高等教育出版社，2009

（作者單位：云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司（生產(chǎn)技術(shù)部））