宋朝春

（晉城乾泰安全技術(shù)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048000）

1 概述

《煤礦安全規(guī)程》第一百五十八條“（七）新安裝的主要通風(fēng)機(jī)投入使用前，必須進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)和通風(fēng)機(jī)性能測定，以后每5年至少進(jìn)行1次性能測定”［1］。AQ 1011-2005標(biāo)準(zhǔn)還要求煤礦通風(fēng)機(jī)在技術(shù)改造前后、更換葉片、電動機(jī)、改變了動葉、導(dǎo)葉角度后應(yīng)進(jìn)行性能測定［2］。同時相關(guān)檢驗?zāi)夸涍€要求高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井每年進(jìn)行一次性能檢測，其他礦井每3年一次。

礦井主通風(fēng)機(jī)在交付使用時廠家會在說明書中提供風(fēng)葉在不同角度下的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)和特性曲線，嚴(yán)格來說，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)礦井通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線與說明書給的特性曲線常常有較大差異，因為風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)、裝配，以及隨后的運(yùn)輸和現(xiàn)場的安裝質(zhì)量，與之相連的風(fēng)硐及風(fēng)機(jī)附接的擴(kuò)散器結(jié)構(gòu)形態(tài)的差異性，都會對風(fēng)機(jī)的性能有一定影響，同時經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，由于零部件的磨損，以及風(fēng)機(jī)內(nèi)受煤塵和濕氣的影響，其性能也會慢慢的發(fā)生改變，所以需要對主要通風(fēng)機(jī)的性能進(jìn)行定期檢測，進(jìn)而保證安全生產(chǎn)。

2 檢測前準(zhǔn)備和確認(rèn)工作

1）主通風(fēng)機(jī)監(jiān)測監(jiān)控儀表齊全，安全設(shè)施和供電系統(tǒng)完好。能夠?qū)崿F(xiàn)雙回路供電，電網(wǎng)滿足主風(fēng)機(jī)檢測需要，整定合適，兩臺風(fēng)機(jī)同時運(yùn)行時，不致因過載而跳閘。

2）主通風(fēng)機(jī)主要運(yùn)轉(zhuǎn)和受力部件（風(fēng)葉和主軸）已進(jìn)行探傷檢驗合格，且其檢驗報告在有效期內(nèi)。

3）礦方應(yīng)在檢測前制定相應(yīng)的安全措施，最好在全礦停產(chǎn)情況下進(jìn)行檢測，如無法停產(chǎn)檢測，需采取必要措施，其中應(yīng)包括礦井停風(fēng)后無法及時開啟的應(yīng)急措施。同時，為保證檢測過程中人員安全及機(jī)器免受損壞所采取的措施，不應(yīng)對通風(fēng)機(jī)的各項參數(shù)和性能有任何影響。

4）測試期間如果兩臺風(fēng)機(jī)同時運(yùn)轉(zhuǎn)，正常工作風(fēng)機(jī)和被測風(fēng)機(jī)必須隔絕。通風(fēng)機(jī)進(jìn)口和出口之間不存在違反規(guī)定的循環(huán)風(fēng)。

3 性能測定的具體內(nèi)容和方案

通風(fēng)機(jī)性能檢測的是通過相關(guān)的儀器設(shè)備同時對主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率、轉(zhuǎn)速以及大氣相關(guān)參數(shù)等參數(shù)進(jìn)行測定，并計算通風(fēng)機(jī)的效率、功率，然后繪制通風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的特性曲線。

由于各個礦井的風(fēng)機(jī)來自于不同的廠家，即使相同的廠家，不同的風(fēng)葉角度和不同的安裝狀態(tài)，風(fēng)機(jī)的特性也是差異很大的，風(fēng)機(jī)測試的方式也是千差萬別的，因此測試方案的制定很有必要。

在檢測前，提前對主要通風(fēng)機(jī)安裝使用現(xiàn)場進(jìn)行勘查，對通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置和回風(fēng)井、風(fēng)硐作詳細(xì)的觀察測量，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，有針對性的選擇合理的測試方式和方案，保證測試的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。

3.1 檢測時通風(fēng)阻力的調(diào)節(jié)方式

（1）有檢測風(fēng)門

對于有檢測風(fēng)門、檢測風(fēng)道和檢測百葉窗的風(fēng)機(jī)，在隔離措施穩(wěn)固，電網(wǎng)容量滿足同時運(yùn)行要求，相關(guān)安全保證措施制定到位的前提下，檢測時可以在不影響井下通風(fēng)系統(tǒng)的情況下，對備用主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢測。

圖1 某礦帶檢測風(fēng)窗的主通風(fēng)機(jī)

圖2 某礦帶檢測百葉窗的主通風(fēng)機(jī)

根據(jù)AQ 1011-2005標(biāo)準(zhǔn)第4.3.4.2條款，通風(fēng)系統(tǒng)阻力不能改變時，為得到通風(fēng)機(jī)特性曲線的各個測點(diǎn)數(shù)據(jù)，可采用板阻法測量備用風(fēng)機(jī)，測點(diǎn)在全流量范圍內(nèi)不少于7個點(diǎn)［2］。

對于此類風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)阻力可以通過關(guān)閉檢測風(fēng)窗、關(guān)閉百葉窗角度、用木板逐步遮蓋檢測門等方式來實(shí)現(xiàn)。通過對各工況下的風(fēng)量、負(fù)壓、大氣參數(shù)以及功率和轉(zhuǎn)速的記錄，從而測得此風(fēng)機(jī)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

（2）無檢測風(fēng)門

對于風(fēng)機(jī)本身不帶檢測風(fēng)門，或安裝時未設(shè)置檢測風(fēng)道的風(fēng)機(jī)，檢測時必須通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)總阻力實(shí)現(xiàn)測試。此方案必須在全礦（或某采區(qū)）停產(chǎn)或者檢修期間井下制定相關(guān)安全保障措施的條件下進(jìn)行檢測，檢測完成后還需對井下進(jìn)行排放瓦斯、恢復(fù)送電、恢復(fù)正常通風(fēng)等工作。

具體的風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)阻力的方式匯總?cè)缦拢?/p>

a、可以在井下總回風(fēng)巷、分區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)搭建框架，調(diào)節(jié)風(fēng)阻通過在框架處搭接木板來實(shí)現(xiàn)，見圖3。

圖3 井下總回風(fēng)施工的框架

b、可以打開防爆門（蓋），同時將井下總回風(fēng)巷密閉，然后在防爆門（蓋）處覆蓋鋼絲網(wǎng)，調(diào)節(jié)風(fēng)阻通過在鋼絲網(wǎng)上分部覆蓋風(fēng)筒布或木板來實(shí)現(xiàn)，見圖4。

圖4 某礦通過在防爆蓋處正調(diào)節(jié)斷面大小來調(diào)節(jié)風(fēng)阻

c、可以通過同時打開井下主要進(jìn)風(fēng)和主要回風(fēng)的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的風(fēng)門，調(diào)節(jié)風(fēng)阻通過關(guān)閉風(fēng)門的角度或在風(fēng)門進(jìn)風(fēng)側(cè)搭建木板實(shí)現(xiàn)。

d、對于風(fēng)硐上有立閘門的，調(diào)節(jié)風(fēng)阻可以通過關(guān)閉立閘門的大小來實(shí)現(xiàn)。

（3）風(fēng)機(jī)有無檢測風(fēng)門的優(yōu)缺點(diǎn)對比

通過對風(fēng)機(jī)有無檢測風(fēng)門的優(yōu)缺點(diǎn)對比，可以看出雖然風(fēng)機(jī)自帶檢測風(fēng)門初期成本高，日常需加強(qiáng)維護(hù)，但與不帶檢測風(fēng)門的風(fēng)機(jī)相比，測試變得簡單，不需要影響全礦井下系統(tǒng)，測試變得更加安全、方便。因此，建議礦井在采購新風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)升級改造時，建議加裝測試風(fēng)門。

表1 風(fēng)機(jī)有無檢測風(fēng)門的優(yōu)缺點(diǎn)對比

3.2 相關(guān)參數(shù)的測定及具體檢測實(shí)踐

圖5為某礦風(fēng)機(jī)現(xiàn)場圖，風(fēng)機(jī)型號為FBCDZ№28，配用功率為2×500 kW，風(fēng)機(jī)測試葉片角度為礦方在用的44°/29°。風(fēng)阻調(diào)節(jié)通過控制風(fēng)機(jī)上面附帶的旁路蝶閥開口大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖5 某礦主通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場布置

（1）風(fēng)量的測定

風(fēng)量測量的位置應(yīng)選在至少距通風(fēng)機(jī)進(jìn)口1.5倍的風(fēng)機(jī)直徑處，在通風(fēng)機(jī)排風(fēng)側(cè)［3］，至少距通風(fēng)機(jī)出口為5倍的風(fēng)機(jī)直徑處。同時，通風(fēng)機(jī)至測量截面處無明顯漏風(fēng)。

現(xiàn)場可以選擇在風(fēng)硐內(nèi)或擴(kuò)散器處選擇合適的地點(diǎn)布設(shè)測風(fēng)傳感器。該礦測試選擇在擴(kuò)散器處安裝測風(fēng)傳感器。安裝前要認(rèn)真量取并計算出測風(fēng)斷面的大小，相應(yīng)選擇測風(fēng)傳感器數(shù)量，通過把測風(fēng)處等分為多個均等的區(qū)域，將測風(fēng)傳感器安放在這些均等區(qū)域的中心處，各測風(fēng)傳感器的平均值乘以測風(fēng)斷面積即通過該斷面的風(fēng)量，見圖6。

圖6 某礦擴(kuò)散器內(nèi)安設(shè)測風(fēng)傳感器的現(xiàn)場

（2）靜壓的測定

靜壓的測量的位置應(yīng)在前述3.1調(diào)節(jié)工況處和風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口中間的直線段上，至少距通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口為1.5倍的葉輪直徑以上的穩(wěn)定的風(fēng)流中。

在該礦風(fēng)機(jī)檢測時靜壓測試位置選擇在風(fēng)機(jī)上的環(huán)形靜壓管處連接壓差計。若條件方便也可通過在風(fēng)硐內(nèi)懸掛皮托管，通過軟膠管引出連接到壓差計上。

（3）大氣參數(shù)的測定

大氣溫濕度、大氣壓通過將傳感器固定在風(fēng)速傳感器的支架上進(jìn)行測得。

（4）電動機(jī)運(yùn)行功率的測定

由持有電工資格上崗證人員，在開關(guān)柜中接入電能綜合參數(shù)測試儀（380～660V一次側(cè)接；6000V以上高壓開關(guān)柜二次側(cè)接）測得。

（5）其他參數(shù)的測定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，還需要對風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、振動、風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器噪聲和機(jī)殼輻射噪聲、風(fēng)機(jī)葉片徑向間隙、電動機(jī)與軸承溫升、電動機(jī)絕緣電阻以及電動機(jī)接地電阻進(jìn)行測試。

3.3 檢測的注意事項

風(fēng)機(jī)性能測試期間，調(diào)節(jié)工況的次數(shù)不應(yīng)少于7次，進(jìn)而保證測出的風(fēng)機(jī)性能特性曲線連續(xù)而光滑。為嚴(yán)格掌握風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，軸流式通風(fēng)機(jī)在風(fēng)壓特性曲線的“駝峰”區(qū)，相關(guān)參數(shù)要多記錄，分布要密集，在相應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)域測點(diǎn)可分布間隔較大。

風(fēng)機(jī)的開啟方式：離心式通風(fēng)機(jī)要在閘門全關(guān)的情況下啟動，軸流式通風(fēng)機(jī)要在閘門全開的情況下打開，以使得啟動的負(fù)荷最低。

3.4 測試數(shù)據(jù)整理

表2為對該礦1#通風(fēng)機(jī)葉片角度44°/29°條件下檢測時獲得的原始數(shù)據(jù)。

3.5 通風(fēng)機(jī)個體特性曲線的繪制

通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線即通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、功率和效率隨風(fēng)量變化而變化的關(guān)系曲線。因此，每一臺主要通風(fēng)機(jī)，在一定風(fēng)葉角度下，就會呈現(xiàn)確定的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率和效率，風(fēng)量如果發(fā)生變化，其它相關(guān)參數(shù)也會隨之而動。

通過將測定的每個測點(diǎn)的風(fēng)量、靜壓、電機(jī)運(yùn)行功率和效率進(jìn)行整理、計算、換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)后，分別以風(fēng)量為橫坐標(biāo)，以靜壓和電動機(jī)運(yùn)行功率為縱坐標(biāo)，將各測定數(shù)據(jù)繪制于圖中，并將各測點(diǎn)連接起來的曲線即主通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。

通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)就是將礦井總風(fēng)阻曲線以同樣的比例繪制于通風(fēng)機(jī)個體特性曲線圖中，風(fēng)壓曲線與風(fēng)阻曲線的交匯點(diǎn)。圖7為通過對上述表2測試的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)后，繪制的通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。

表2 1#通風(fēng)機(jī)檢驗數(shù)據(jù)計算匯總

圖7 某礦1#通風(fēng)機(jī)實(shí)測個體特性曲線

通過礦井主通風(fēng)機(jī)性能測試方案的制定，實(shí)施以及相關(guān)參數(shù)的測定，根據(jù)檢測的結(jié)果參數(shù)繪制相應(yīng)主通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線，并標(biāo)注出現(xiàn)運(yùn)行的工況點(diǎn)，可以直觀的看出該風(fēng)機(jī)目前的運(yùn)行的狀況，以及該葉片角度下，風(fēng)機(jī)在靜壓、功率和風(fēng)量上還有多大的調(diào)節(jié)空間，進(jìn)一步以風(fēng)定產(chǎn)，指導(dǎo)礦山的安全生產(chǎn)。

4 結(jié)語

通過對礦井主通風(fēng)機(jī)的檢測周期、測試時應(yīng)具備的條件，具體測試期間所采取的增阻方式［4］，以及對某礦風(fēng)量、靜壓、功率、大氣壓力和溫濕度等相關(guān)參數(shù)的測定方法和位置進(jìn)行了研究，明確了不同風(fēng)機(jī)的增阻方式，同時對風(fēng)機(jī)有無檢測風(fēng)門進(jìn)行了對比，進(jìn)一步對礦井新安裝通風(fēng)機(jī)是否安裝檢測風(fēng)門提出了指導(dǎo)意見，同時羅列了檢測時的所采取的方式方法，為各礦井實(shí)施主通風(fēng)機(jī)性能檢測時提供了相關(guān)的技術(shù)參考，進(jìn)一步指導(dǎo)現(xiàn)場實(shí)踐，保證礦井主通風(fēng)機(jī)性能檢測的順利完成，進(jìn)而保障礦井的安全生產(chǎn)。