通风机的技术改造及工程应用效果.pdf

优化改造andNo.7,2023DevelopmentManagementMechanical2023年第7 期Total243机械管理开发总第2 4 3 期D0I:10.16525/14-1134/th.2023.07.061通风机的技术改造及工程应用效果黄汉斌（山煤集团煤业管理有限公司晋东南分公司，山西长子046699)摘要：为解决随着生产的推进综采工作面风量不足、风阻增大的问题，在对东翼采区通风现状分析的基础上，对采煤、掘进工作面，室以及其他巷道的实际需风量重新核算，重新完成通风机的选型设计，并根据所选型的通风机配套相匹配的变频器。通过工程应用验证了通风机技术改造的效果，达到预期目的。关键词：通风机；变频改造；需风量；控制系统中图分类号：TD441文献标识码：A文章编号：10 0 3-7 7 3 X(2023)07-0153-020弓引言通风机为煤矿生产中通风系统的关键设备，其承担着改善工作面现场瓦斯浓度、粉尘浓度以及温湿度指标的关键任务，为工作面工作人员和设备提供一个相对稳定、安全且舒适的工作环境。随着工作面开采的不断深入和开采效率的不断提升，通风系统的老化导致工作面通风系统无法满足其实际生产需求，主要表现为风量不足和风阻增大等问题。同时，通风机的转速无法根据需风量实时自适应控制所导致的能耗增大问题,也是当前急需解决的问题 1-5 。本文将结合实际生产从上述两个层面对通风机进行技术改造，并对改造实施效果进行评估。1通风机现状分析工作面所配套通风机需要与其瓦斯涌出、生产能力等情况相匹配。本文所研究煤矿瓦斯的相对涌出量为12.9 2 m/t，瓦斯的绝对涌出量为4 6.7 3 m/t。根据相关标准，可以判定为该煤矿属于高瓦斯矿井。目前，该煤矿共配置有两个掘进工作面、一个综放采煤工作面和一个开拓工况；该煤矿当前采用两翼对角抽出式通风方式，共配套有2 个通风机，分别位于东风井和北风井。其中,北风井的通风机主要负责煤矿中部区域和西翼采区的通风任务；东风井的通风机主要负责煤矿东翼采区的通风任务。本文重点对东风井的通风机进行技术改造，东风井当前所配套通风机的具体参数如表1所示。由于种种原因，该型通风机在实际生产中的实际表1东风井通风机具体参数参数名称参数值通风机型号G4.73-11.25D通风机电机装机功率/kW315通风机全压范围/Pa1200.4200理论供风量/m/s）90额定转速/(r/min）730供风量仅为7 4 m/s，对应的负压为2 3 2 0 Pa。目前，东风井通风机运行现状总结如下：1)通风机的实际供风量小于工作面的实际需风量，而且对应的风流速度也低于煤炭安全规程的标准，导致工作面瓦斯浓度、粉尘浓度以及温湿度等指标超限，不仅影响工作人员的身体健康，而且严重威胁工作面的安全生产。2)目前，通风机采用直接启动的方式进行控制，不仅故障率高，而且在实际应用中存在不稳定的情况和电能浪费严重的问题。鉴于此,本文对东风井通风机从增大通风量和改善控制方式两个方面对其进行技术改造，并对工程应用效果进行验证。2通风机的技术改造针对工作面现场需风量大于供风量的问题，对工作面的风量进行重新核算并配套相匹配的通风机；针对改善控制方面，拟采用变频调速技术对其进行改造。2.1通风机的重新选型通风机选型的主要依据为工作面的实际需风量、通风阻力以及风量的分配原则等。2.1.1工作面需风量的核算东翼采区包括采煤工作面、掘进工作面、碉室以及其他等几方面。为保证所选型的通风机能够满足工作面的通风量要求，需要对上述所有方面的需风量进行核算。以采煤工作面为例，其需风量包括采煤机开采本身所需的风量、涌出瓦斯所需的风量以及工作人员所需风量三部分，分别核算如下：2.1.1.1采煤开采的需风量核算采煤机开采时为降低工作面的粉尘浓度且保证其温湿度指标满足要求,其需风量O,计算如式(1)所示Qi=60v,S1.(1)式中:Ui为采煤工作面所规定的风速，取2 m/s;S,为采煤工作面的有效通风断面面积,取10 m。收稿日期：2 0 2 2-0 5-0 7作者简介：黄汉斌（19 9 4 一），男，山西晋城人，毕业于江西理工大学安全工程专业，本科学士，助理工程师，从事矿井安全监管、“一通三防”管理工作。下转第15 7 页:154第3 8 卷机械管理开发将上述参数代人式（1）中，得出采煤工作面的需风量为6 0 0 m/min；东翼采区共有两个采煤工作面，得出东翼采区采煤工作面需风量为12 0 0 m/min。2.1.1.2工作面瓦斯涌出的需风量核算东翼采区共有一个综放工作面，其对应瓦斯涌出的需风量0 2 计算如式（2）所示。Q2=100q2K2.(2)式中：q2为综放工作面的瓦斯绝对涌出量，设定工作面瓦斯的抽放效率为3 5%，取2 0.2 m/min75%=15.15m/min;K为综放工作面瓦斯涌出的不均匀系数，取值为1.2。将上述参数代人式（2），得出综放工作面瓦斯涌出量的需风量为15 7 6.6 m/min。2.1.1.3按照工作面人员数量的需风量核算根据标准，要求工作面每位工作人员的通风量不少于4 m/min；结合实际生产，工作面每次最多工作人员的数量为5 0 人。则，得出按照工作人员的总需风量为 4 m/min50=200m/min。2.1.1.4综合需风量在上述三种计算原则下，工作面的需风量应按照瓦斯涌出量核算。得出：采煤工作面的需风量暂定为1600m/min；备用工作面的需风量按照采煤工作面的5 0%核算，则采煤工作面的实际需风量为16 0 0m/min+1 600 m/min 50%=2 400 m/min。同理，得出掘进工作面、碉室以及其他巷道的需风量如表2 所示。表2东翼采区各工作面巷道的需风量统计采煤工掘进工参数岩巷掘进碉室其他巷道作面作面需风量！2.4001600600360500(m/min)综合计算得出：考虑到1.1倍的余量，得出东翼采区的实际需风量为10 0.1m/s。2.1.2通风机的选型结果根据上述工作面的通风量需求，为东翼采区重新配套通风机，具体型号为FBCDZ-8-No.27；配套数量为两台,采用一用一备的使用原则。FBCDZ-8-No.27型通风机具体参数如表3 所示，表3 FBCDZ-8-No.27通风机关键参数参数名称参数值额定风量/（m/s）220静压/Pa19004.500额定电压/kV6额定功率/k2.450额定转速/（r/min）7402.2通风机变频调速技术改造变频调速是当前重点解决煤矿生产中“大马拉小车”造成电能严重浪费问题的关键技术。该技术已经相对成熟，本节重点根据所配套的通风机完成变频器的选型，所选型变频器的关键参数如表4 所示。表4变频器关键参数参数名称参数值变频器型号HIVERT额定容量/kVA639额定频率/Hz50/60频率输出范围/Hz0 120额定效率/%963二工程应用效果将重新选型的通风机在东翼采区实施后，对工作面的风量改善情况进行分析。对改造前后各个工作面的风速、瓦斯浓度以及温度等指标进行对比，对比结果如表5 所示。表5通风机技术改造前后效果对比风速/(m/s)瓦斯体积分数1%温度/工作面改造前改造后改造前改造后改造前 改造后采煤工作面1.422.100.860.512623掘进工作面0.781.010.620.452522开拓工作面0.420.610.320.212421由表5 可知，对通风机进行重新选型后，各个工作面的风速均得到提升，瓦斯浓度得到明显降低，温度更适应工作人员工作。4结语通风机为煤矿综采工作面通风系统的关键设备，随着工作面的不断深人和通风系统的老化，工作面通风系统主要面临风量不足、控制方式落后的问题。为解决上述问题，本文结合实践生产对东翼采区通风机进行重新选型，并提出采用变频调速技术对其控制系统进行改造。实践表明：通风机技术改造后，现场的风速、瓦斯浓度以及温度均优于改造前的对应指标，达到了改造效果。参考文献1李飞.辐射供冷供热与风机盘管加新风系统在工程中的联合应用J.暖通空调，2 0 16,4 6(7):2 3-2 5;9 8.2孙传余，肖林京，孙慧，等.煤矿通风机变频控制系统的开发与应用 J.工矿自动化，2 0 0 9(11)：7 2-7 5.3张宏钦，任子晖.混合组网模式在煤矿通风机在线监测系统联网中的应用 J.工矿自动化，2 0 0 7(3）：3 8-4 0.4刘文达.煤矿通风机故障诊断和异常度预警应用研究 J.煤炭工程,2 0 19,5 1(S1):155-158.5韩静.变频器在煤矿通风机节能降耗上的应用 J.煤炭技术，2 0 16(3):266-268.（编辑：李俊慧）S上接第15 4 页编辑：柴晓峰）上接第15 2 页）（编辑：李俊慧）157.徐江涛：车用传动轴的优化设计研究2023年第7 期一现象的根本原因是传动轴自身具有一定的重力，对于中间支承处的Y和Z方向的受力不同。并且，当中间支承结构的刚度达到8 0 0 N/mm、15 0 0 N/m m、2 0 0 0N/mm时,与之对应的转速在 12 0 0 r/min、16 0 0 r/m i n、2000r/min时这两个方向上的振幅出现的波动较为明显，所以在对最优刚度进行选择时应首先避开这些区域。当刚度在18 0 0 2 0 0 0 N/mm之间时，无论哪种条件下的转速,其相应的振幅都比较平缓,基本稳定。最后取稳定区刚度的中间值，即理想刚度K=1900N/mm,这与之前计算的刚度理论值十分接近,故满足此次优化设计的要求。4结语为了改善汽车传动轴系统的振动问题，使汽车在运行的过程中更加舒适，本文展开了车用传动轴的优化设计研究。在分析了传动轴系统的结构组成以及工作原理后，采用理论计算以及试验测试相结合的手段，对传动轴的中间支承刚度进行了设计优化，并最终确定其最佳刚度为19 0 0 N/mm。此次研究通过对中间支承刚度进行优化，进而也改善了汽车传动轴系统的振动问题，为将来从事该方向的专家及学者提供了一定的理论基础。参考文献1刘宏谦.车用传动轴的可靠性优化设计 J.科技情报开发与经济,2 0 0 5(13):2 9 1-2 9 2.2王恺.重载车辆传动轴优化设计J.农业装备与车辆工程，2021,59(5):95-98;111.3臧献国，于德介，姚凌云.汽车前轴动态特性的可靠性优化设计J.中国机械工程,2 0 11,2 2(1)：10 2-10 5.Study on the Optimal Design of Automotive Drive ShaftsXu Jiangtao(Henan Institute of Transportation Technology,Zhumadian Henan 463000,China)Abstract:In order to further improve the smoothness of the drive shaft system during operation and reduce its vibration amplitude,thedrive shaft system inside a heavy-duty dump truck is taken as the research object,and the design of the drive shaft system is optimizedthrough theoretical research and experimental analysis to effectively alleviate the vibration problem.Key words:drive shaft;vibration test;vibration amplitude;simulation;smoothness不足，定能使我国的垃圾发电技术逐渐成熟。只有发展完善了我们的垃圾发电技术，并大力推广应用，才能将我国巨大的垃圾资源，转换为潜力无限的新兴补充能源，保护环境，造福人类。参考文献1董梅，岳孟柯“双碳”目标背景下垃圾焚烧发电的法律问题与对策 J.新疆社科论坛，2 0 2 2(2)：9 0-9 6;10 6.2张永梅.余热锅炉安装的控制要点研究分析 J.科技创新与应用,2 0 17(7):110.Study on Coal Saver HangingDevice of Waste-to-Energy BoilerChen Ling,Liu Peng,Chen Fengli(Dongfang Electric Group Dongfang Boiler Co.,Ltd.,Chengdu Sichuan 611731,China)Abstract:Boiler installation is a difficult project,and the traditional design of the horizontal coal economizer structure of waste heat boilershas many disadvantages for installation,maintenance and repair.By introducing a new type of hanging device for the horizontal coaleconomizer of waste-to-energy boilers,a reference and reference for the design of the horizontal coal economizer structure ofwaste-to-energy boilers in the future is provided to improve the efficiency of on-site installation and promote the technological progress ofChina in the field of waste-to-energy generation.Key words:waste-to-energy boiler;coal economizer;hanging deviceechnical Transformation of Ventilation Fans and the Effect of Engineering ApplicationHuang HanbinShanxi Coal Group Coal Management Co.Ltd.,Jindongnan Branch,Zhangzi Shanxi 046699,ChinaAbstract:In order to solve the problem of insufficient air volume and increased wind resistance at the comprehensive mining workings asproduction progresses,the actual air demand at the coal mining and excavation workings,chambers and other roadways was re-accountedfor on the basis of an analysis of the current ventilation situation in the East Wing mining area,and the design of the ventilator selectionwas completed again.The design of the new ventilation fan is based on the design of the new frequency converter.Key words:ventilation fan;frequency conversion;air demand;control system