浅谈煤矿在用主通风机性能主要参数检测技术

浅谈 煤矿在用主通风机 性能主要参数 检测技术

曹雄兵

摘要：煤矿主通风机是煤矿企业生命呼吸的喉咙,它正常运转决定着整个矿井正常生产,在矿山安全生产中占据重要的地位。通风机长期运行中，其通风部件与气流相互作用而产生磨损，井下气体中的固体煤尘介质及水蒸气混合使通风部件积尘、积垢，上述这些情况都会导致通风机性能参数发生变化。为了提高煤矿在用主通风机系统安全检测检验结果的科学性、准确性,结合多年来的现场检测工作实践经验，本文主要对通风机性能主要参数：风量(风速)、风压、功率的测定方法进行了介绍和分析,对煤矿在用主通风机系统安全检测检验工作的技术能力提高有一定的促进作用。

关键词：主通风机性能 检测技术 风量(风速) 风压 功率 固定设备

引言：主通风机是煤矿四大固定设备之一,担负着向井下输送新鲜空气,排出有毒有害气流的重任,实际掌握性能运行参数是关键。如性能主要参数测试不准确，不能满足矿井通风实际要求,会造成井下风量不足,严重时会发生井下人员窒息、瓦斯爆炸、火灾等重大安全生产事故。因此，测试参数准确性、方法的正确选择正确性是非常关键、重要的步骤。

1、主通风机性能检测条件要求

（1）、人员要求

检测工作负责人应由在测试技术方面有丰富经验的技术人员担任，一般检测人员应由具有一定检测专业知识并能够对矿井主通风机检验进行熟练操作的人员担任。

（2）、检测条件要求

在通风机至风量和风压测量面之间的通风道没有明显的内、外漏风现象。通风机进、出口之间不得存在未规定的气体循环。为保证实验操作人员安全及机器免受损坏所采取的措施，不应对通风机的气动性能有任何影响。

2、通风机主要参数测定

（1）、测风断面选择

风量测定是否准确精度高低主要取决于测风断面上的风流速度分布是否稳定。通常轴流式风机，测风断面一般选择在集风器与一级叶片之间机体的平直段的环形断面上，该断面风流属于稳流层，风流稳定、风速较大且分布比较均匀。在风机入风侧确实没有合适的测风断面，也可选择在出风侧，测风断面可布置在环形扩散器出口断面。注意距风机出口保持较大的距离。有外接扩散器出口断面，一般风流不稳定，不宜测风。

（2）、风量测量方法

目前常用方法有：风杯法、测量静压差法、测量动压法。本文重点介绍前两种方法。

风 杯法：根据选定测风断面形状大小和风速分布情况布置风杯位置（以圆形断面为例），对圆形截面，以圆心画同心圆，其平均直径应等于测量截面上至少三条直径（其夹角大致相等）测量值的算术平均值。测试点布置不得少于24点，测试点应至少分布在3条直径上，且各半径上分布不得少于3个测试点。如图1，测各点风速，求断面的平均风速，然后根据相应公式求算风量。

测 量静压差法：此方法适用于风机入口有一段平直的风道，且断面收缩均匀的通风机。具有这类条件的风机主要有FBCDZ、BDK等系列的风机装置。如图2是FBCDZ主要通风机装置布置图。风机入口有一段15-25m的平直引风 道，在I、Ⅱ断面的风机外壳均匀地布置了若干个静压管，并用环型钢管连接在一起。两个断面相距1m～2m。

其测量风量的原理是：若I、Ⅱ两断面相距很近且在同一水平，根据能量方程和I、Ⅱ两断面的能量转换关系，I、Ⅱ两断面间的通风阻力忽略不计，则得出主要通风机的风量计测公式为：

(1)

式中 —1、2两断面间的静压差，Pa；

—系数，根据现场标定，也可以通过下式近似计算

(2)

—空气密度，kg/m³

—I、Ⅱ两断面的面积，m²；

k—因断面变化而产生的压力损失系数，可近似取为0.99。

通过以上可见，只要测得I、Ⅱ两断面积和I、Ⅱ两断面的静压差，根据（5）式即可求算出风机的风量。

（3）

式中： -总风阻

-自然风压

（3）、风压测定

通风机通风方式为抽出式通风时，在工况调节装置的下风侧、靠近风机的入口处，选择风流稳定的断面测定的相对静压 ，则通风机装置静压 :

= （4）

式中 —测压断面的平均动压，通常按断面平均风速计算得出。

通风机装置全压 ，为 （5）

式中 —为扩散器出口断面动压，按风量和扩散器出口断面计算得出。

为了通风管理使用方便，抽出式通风机矿井做主要通风鉴定时，习惯绘制通风机装置静压曲线，只要测得 和 就可由曲线查知风机工况。

（4）、功率测定

用功率表测出电动机输入功率 ，按下式求通风机轴功率

（6）

式中 —电动机效率值，根据电动机曲线查得；性能曲线没法查询时，在0.8-0.99间选取，功率较大电动机取大值。

—传动效率

也可以用电动机参数测试仪测出电动机的电流I和电压V和功率因数 ，通过式 求电动机输入功率。

3、结束语

煤矿生产企业按时进行通风机设备技术的测试目的，是在于取得通风机实际运行曲线，以检验通风机设备性能是否良好。煤矿生产主要是井下作业，由于井下煤尘岩粉飞扬，瓦斯、硫化氢气体涌出及炮烟、运输设备尾气排放等气体的扩散影响，使有毒、有害气体不断增加，同时由于生产工作面的不断推进延深，井下工作面温度也随之增高，因此对井下工作人员的健康带来一定危害。特别是当瓦斯和煤尘的含量超限时，还有可能造成严重的瓦斯、煤尘爆炸事故。《煤矿安全规程》规定,对使用中,新安装投运前,技术改造或更换叶片后的主通风机必须进行性能测定,目的是及时发现并排除主通风机存在的安全隐患,掌握主通风机各运行角度下及电动机实际使用频率转速下的特性曲线运行参数,为煤矿企业主通风机选择安全经济运行角度提供技术依据。因而煤矿业主应按时定期委托具有相应资质的检测机构对通风机性能进行技术测试，及时发现故障，消除隐患，减少事故的发生，节约维护费用。

参考文献：

[1]张国枢. 通风安全学 2008.1

[2]梁国红. 煤矿主通风机检测风险防范探讨[J]. 内蒙古煤炭经济, 2018(23):2.

[3]焦东升. 煤矿在用主通风机系统安全检测检验实践[J]. 内蒙古煤炭经济, 2015(7):3.