矿井通风设备选型.doc

第七节   矿井通风设备选型*
     矿井通风设备选型的主要任务是，根据通风设计参数在已有的风机系列产品中，选择适合风机型号、转速和与之相匹配的电机。所选的风机必需具有安全可靠，技术先进、经济技术指标良好等优点。
    根据“煤炭工业设计规范”等技术文件的有关规定，进行通风机设备选型时，应符合下列要求：
    1、风机的服务年限尽量满足第一水平通风要求，并适当照顾二水平通风；在风机的服务年限内其工况点应在合理的工作范围之内。
    2、当风机服务年限内通风阻力变化较大时，可考虑分期选择电机，但初装电机的使用年限不小于5年。
    3、风机的通风能力应留有一定富余量。在最大设计风量时，轴流式通风机的叶片安装角一般比允许使用最大值小5°；风机的转速不大于额定值90%。
    4、考虑风量调节时，应尽量避免使用风硐闸门调节。
    5、正常情况下，主要通风机不采用联合运转。
    选型必备的基础资料有：通风机的工作方式（是抽出式还是压入式）；矿井瓦斯等级；矿井不同时期的风量；通风机服务年限内的最大阻力和最小阻力以及风井是否作为提升用等。通风机选型按下列步骤进行：
    一、计算风机工作风量Qf 、最大和最小静压（抽流式）HSmax、Hsmin-或全压（离心式）Htmax、Htmin；
    二、初选风机
    根据Qf、Hsmax、Hsmin或Htmax、Htmin）在新型高效风机特性曲线上用直观法筛选出满足风量和风压要求的若干个通风机。
    三、求风机的实际工点
    因为根据Qf、Hsmax、Hsmin(或Htmax、Htmin）确定的工况点即设计工况点不一定恰好在所选择风机的特性曲线上，所以风机选择后必须确定实际工况点。
    1、计算风机的工作风阻
    用静压特性曲线时，最大静压工作风阻按下式计算
                                               4—7—4
    2、同理可算出最小工作静风阻Rsmin.。用全压特性曲线时，根据风机的最大和最小工作全压计算出最大和最小全压工作风阻Rtmax和Rtmin。
    在风机特性曲线上作工作风阻曲线，与风压特性曲线的交点即为实际工况点。
    四、确定风机的型号和转速
    根据实际工况点所确定的各个风机的轴功率大小，并考虑对风机调节性能的要求，进行经济、技术比较，最后确定风机的型号和转速。
    五、电机选择
    1、根据最后选择风机的实际工况点（H、Q、和h）按下式计算所匹配电机的功率：

                                        4—7—5
式中  Nmmax(Nmmin)--通风阻力最大（最小）时期所配电机功率，kW；
       Qfmax(Qfmin)-- 通风阻力最大（最小）时期风机工作风量，m3/s；
       Hmax(Hmin)--风机实际最大（最小）工作风压，Pa；
       h--通风机工作效率（用全压时为ht，用静压时为hs），%；
       htr--传动效率，直联传动时ht=1，皮带传动时htr=0.95～0.9，联轴器传动时htr=0.98;
          Km--电机容量备用系数，Km=1.1～1.2。
    2、电机种类及台数选择
    当电机功率Nmmax>500kW时，宜选用同步电机，其功率为Nmmax，其优点是在低负荷运转时，可用来改善电网功率因数，缺点是初期投资大，
    采用异步电机时，当 可选一台电机，功率为Nmmax；当时选两台电机，后期电机功率为Nmmax，初期电机功率可按下式计算：
                                            4—7—6
    根据计算的Nmmax和Nm和通风机要求的转数，在电机设备手册上选用合适的电机。
    例题  某矿为抽出式通风，高瓦斯矿井，矿井需风量为Qm=400m3/s，矿井投产后20年内最大和最小通风阻力分别为hmax=2551Pa和hmin=1668Pa，阻力最大和最小时自然风压分别为Hnop=49Pa和Hmin=147Pa，风井不作提升用，试选矿井主要通风机和主要电机。
    解 1、计算主要通风机的工作风量
                  Qf=KQm =40×1.15=46m3/s=16.56×104m3/h；
    2、计算风机工作风压
         取通风机装置各部分阻力Dh=196Pa，风机装置动压hvd=49Pa
                   HSmax=hmax+Dh+HNOP=2551+196+49=2796Pa
               HSmin=hmin+Dh+HNAS=1668+196-147+49=1717Pa；
    3、通风机的全压
                  Htmax=hmax+Dh+hvd+HNOP=2551+196+49+49=2845Pa
               Htmai=hmin+Dh+hvd+HNAS=1668+96+49-147=1766Pa
    4、根据设计工况点初选风机
    1）在4-72-11型离心式通风机性能曲线（图4-7-1）风量坐标Q=46m3/s点，作Q轴垂线，在风压坐标Ht=1766Pa和Ht=2845Pa点作Q轴平行线，三条线段分别相交于M1和M2两点，由图可见，能使两个时期工况点都在合理工作范围内的风机只有№20风机。
    2）在G4-73-11型离心式通风机性能曲线（图4-7-3）风量坐标Q=16.56×104m3/h点，作Q轴垂线，在风压坐标Ht=1766Pa和Ht=2845Pa点作Q轴平行线，三条线段分别相交于M2和M1两点，由图可见，能使两个时期要求的风机只有№20较好。
    3）观察2K-60系列轴流式通风机性能曲线（图4-7-2）可知，№18号风机基本可满足要求，在其风量坐标Q=46m3/s点，作Q轴垂线，在风压坐标Ht=1766Pa和Ht=2845Pa点作Q轴平行线，三条线段分别相交于M1和M2两点，由图可见，此两个工况点均在合理工作范围内，故初选№18（Z=7，Z=7）风机。

图4—7—1  4-72-11型离心式通风机性能曲线

图4—7—2  2K-60轴流式通风机性能曲线
№18，n=985r/min；№24，n=750r/min；№28，n=600r/min；

图4—7—3  G4-73-11型离心式通风机性能曲线
    5、求风机的实际工况点
    1）计算风机的工作风阻
    （1）离心式通风机的工作风阻
           Rtmax=Htmax/Qf2=2845/462=1.3445 N.s2/m8
           Rtmin=Htmin/Qf2=1766/462=0.8346 N.s2/m8
    （2）轴流式通风机工作风阻
           Rsmax=Hsmax/Qf2=2796/462=1.321N.s2/m8
           Rsmin=Hsmin/Qf2=1766/462=0.8114 N.s2/m8
2）根据风机的工作风阻，分别在初选的三台风机上作风阻曲线。由作图所得的三个初选风机的实际工况点M1’和M2’的坐标列入表4—7—1中。
    由表可见，从电耗大小考虑，2K60和4—72—11较小，从可调性上看，2K60风机较好，且可反转反风，故选择2K60—№18风机。
表4—7—1
风   机
实际风压
Pa
实际风量
m3/s
效  率
%
轴功率
kW

备   注
型   号
大
小
大
小
大
小
大
小

2K60-№18
2976
1717
47
47
0.78
0.70
164.9
111.2
风压大时θ=27º，小时θ=21º
4-72-11№20
2992
2129
47.8
50.2
0.92
0.93
154.5
115.0
风压大时n=710r/min,n=630r/min,
G4-73-11№20
3159
1785
48.3
46.7

240.0
115.0
风压大时n=710r/min,n=630r/min,
     (未考虑前导器调节)