鼓风机风量控制

鼓风机风量控制（共4篇）

鼓风机风量控制 篇1

0前言

高炉生产是为了获得优质、低耗和低成本的生铁。高炉要求比较稳定的供风, 以满足冶炼所需要的氧量。同时为了托住炉内料柱和克服料柱的气阻, 要求有一定的风压。高炉原料的化学、物理特性的变化, 以及环境气象条件的变化, 都对鼓风量、风压有影响, 这就要求鼓风机有一定的风量、风压的调节余度。高炉正常生产要求定风量操作, 因为稳定的供风量是高炉炉温、炉内煤气稳定和炉子顺行的必要条件, 风量的波动将直接影响下料速度, 进而破坏到炉缸的热制度, 直接影响到高炉的日产量。可见高炉鼓风机的运行不仅是多工况的, 而且运行方式是动态的。

1 静叶调节系统介绍

全静叶可调式轴流压缩机的叶片由多级旋转叶片 (称为动叶) 和若干级静止叶片 (称为静叶) 组成。静叶与动叶之间的夹角称为静叶角度, 静叶可调是指静叶角度可以通过控制系统来调整。AV100-17全静叶可调式轴流压缩机的静叶角度在15°-75°之间可调。静叶角度越小, 压缩机的出口风量、风压越小, 拖动压缩机的主电机的负载越轻。根据工艺系统对轴流式压缩机流量或者压力调节要求, 全静叶可调轴流式压缩机是通过静叶调节系统实现的, 这是静叶可调式轴流式压缩机最突出的特点。

风机系统中为了满足高炉生产负荷变化的要求, 为此, 设置了静叶定位调节系统, 它是通过调整风机的动静叶片, 从而实现冷风风量和压力的调节。轴流压缩机在转速恒定时, 利用改变静叶开度达到调节排气流量和压力, 为了灵活操作, 在PLC内部设置了流量/压力选择开关, 可以按高炉实际生产工况的需要选择回路为定风量调节或定风压调节。

2 定风量控制分析

定风量控制以希望风量为控制目标, 通过自动的控制静叶角度以保证风机的吸入风量为所需值。如果操作人员通过计算机操作界面选择了定风量控制方式, 则操作人员必须在计算机的控制画面中给定希望风量。控制希望值设定之后, 计算机将按照设定的希望值逐渐提升或降低风机静叶角度以满足希望风量。

高炉生产常采用定风量操作, 即向高炉输送稳定的风量。定风量控制的被调量是吸入风量或吐出风量, 操作量是风机静叶片角度, 静叶角越小, 则风机出口风量越小, 相反静叶角越大, 则风机出口风量越大, 因此通过改变风机静叶角大小来改变风机的吸入状态, 以补偿因高炉炉况变化所引起管网阻力的变化, 从而使风机的风量维持在设定值。

理论上还可以采用:调节转速、调节吸入端的节流阀或调节放风阀来对风量进行调节。对于轴流式风机, 定风量控制采用驱动风机静叶片角度是合适的。而且正常的高炉炉况, 只允许风量在小范围内波动。这就要求操作端灵敏、反映快。从这一点看调节吸入端节流阀和调节放风阀就不能满足要求了。当然也可以采用转速作为操作量, 当采用转速作为操作量时, 风机的电动机的转速要可调速。由于首钢京唐高炉鼓风机采用的是同步电动机驱动的全静叶可调轴流式鼓风机, 所以采用的是风机静叶角度作为操作量。

3 定风压控制分析

定风压控制以希望的风机出口风压为控制目标, 通过控制风机的静叶角度以保证风机的出口风压为所需值。定风压控制的原理和实现方法与定风量控制类似。

当热风炉换炉时, 要进行定风压操作, 若此时采用定风量操作, 则风压降低将引起炉况不稳。为了稳定炉况, 因此要采用定风压操作。此处定风压控制时, 被调量为风机排气风压。操作量仍然是风机静叶角度。其操作原理同定风量操作一样, 通过改变风机静叶角度大小来改变风机的吸入状态, 即补偿因高炉炉况变化所引起管网阻力的变化, 从而使风机的风压维持在设定值。

4 定风量/定风压之间关系

正常操作时, 虽然是定风量操作, 但有需要时根据炉况变化, 进行加风或者减风操作, 而所有影响高炉顺行的因素都会反应到风压的变化, 且反应很快。所以风压是判断高炉是否顺行的主要参数之一。当热风换炉时, 要进行充风操作, 要求同时向两座热风炉送风, 若此时按定风量操作, 则风压降低, 引起炉况不稳定, 故应采用定风压操作。热风炉换炉结束后, 再转入定风量操作。定风量/定风压之间的切换应该是稳定、无扰动的。

首钢京唐公司所使用的风机定风量/定风压之间的切换关系, 风机在定风量、定风压模式下工作时需要比较设定值与流量或压力的实际值来进行控制, 当流量或压力出现异常时 (如管网压力波动, 流量或压力信号出问题, 快速拨风等) , 若这时风机处于定风量、定压力工作模式时, 对于风机本身或对高炉的工况都是不利的, 这时需要把工作模式改为手动模式, 针对具体情况人工手动对压力和风量进行调节。

高炉在热风炉换炉时希望自动增加热风炉充压所需要的风量, 同时还要保持高炉的风压不变, 这种情况对高炉来说是比较理想的。风机使用定风量、定风压模式就可以实现, 高炉正常运行时, 风机运行在定风量模式下, 当高炉换炉时发给风机一个换炉信号, 控制系统自动的把控制模式由定风量转换到定风压, 当换炉完毕后, 换炉信号消失控制系统自动的把控制模式由定风压转换到定风量控制模式。

5 结束语

通过上面的分析可知, 静叶定位调节系统就是通过调整风机的动静叶片, 从而实现冷风风量和压力的调节, 而风量、风压是压缩机送风的重要指标, 是高炉稳产高产的重要条件。根据高炉的工艺要求, 选为定风量或定压力工作方式。控制器能实现手/自动无扰动切换。当机组满足自动操作条件后, 将流量调节器投到自动状态, 可以根据工艺需要设定和调整流量的设定值, 实现定流量的自动调节。在机组正常运行过程中, 如果风机处于旁路运行状态、风机急停信号激活、快速拨风阀关限位丢失、快速拨风阀打开条件满足等, 则机组控制系统自动将定风量调节切换为手动。避免机组由于自动运行造成静叶动作, 导致送风风量风压波动, 影响高炉的安全生产。

参考文献

[1]曼透平公司, MAN资料

[2]陈余平.吴士年《自动控制系统》机械工业出版社

[3]廖常初, 可编程序控制器应用技术, 重庆大学出版社

[4]胡寿松, 自动控制原理, 科学出版社

鼓风机风量控制 篇2

变频技术已经作为一种成熟的技术手段应用到生产过程中。在大多数工业现场应用中, 基本采用工频接触器工频或软启动器控制电机的运行。在看到变频技术的优点后, 电力设备基本采用变频器启动。助燃风机风量调节系统采用变频控制不仅可以调节转速, 而且还可以减少电能损耗节约能源。因此, 我们将从节能和调速两个方面对助燃风机采用变频控制进行分析。

2 变频器在节能方面的应用

2.1 变频器的节能原理

利用变频控制, 可以减少电机的启动电流, 吸收停机时的电能消耗, 改变电机的运行频率从而达到节能的目的。通过新旧两种方式的比较。在恒定转速及频率下, 要想使加热炉内进风量改变, 必须通过调节风开口度的方式。然而无论风量大小, 电机始终保持全速, 电量消耗极大。若采用变频器进行调速, 则电机随着设定风量的改变转速也相应改变, 进而电能消耗大幅降低。通过以上对比, 助燃风机在采用变频控制以后能够达到节能的效果。

2.2 变频器在助燃风机节能方面的应用

通过上诉节能原理, 我们将助燃风机采用变频器控制, 在炉膛进风口安装压力仪表反馈实时风压, 通过与设定的炉膛压力进行比较, 然后将压力值转化成相应的模拟量给变频器, 变频器根据接收到数值对频率进行调节。通过一个月的工频与变频的比较发现采用变频控制将会大大减少能源的消耗。另外, 使用变频控制还可以保护设备, 减少设备在使用过程中的损坏, 进而降低了维修所需的费用, 较少维修资金。并且随着自动化水平的不断提高, 我们也在不断完善变频系统的功能, 可以利用PLC总线系统及DCS仪控系统对整个系统进行监控和管理, 最大程度上减少事故的发生。并且利用计算机系统进行在线设置及修改参数以便于我们能更好的对系统进行控制。

3 变频技术在调速方面的应用

3.1 变频器在较大功率电机调速中的应用

对电机采用变频器控制是大多数工业企业所采用的主要方式。变频器使用可以对传动系统实现大规模、系统化、连续的控制。使用变频器控制可以方便地设定和改变时间及频率, 相对于传统的调速方式, 更方便, 更人性化。变频器可以通过本地操作面板和远程计算机两种方式对电机进行控制, 通过改变设定参数调节频率进而改变电机的转速。在实际应用中我们是通过两种方式改变电机频率。本地模式可以设定启动频率及运行的最大频率来调节电机运行转速。远程模式就是根据现场的实际需求来自动调节电机转速。变频器的应用, 不仅为我们带来了便利, 而且解决了很多设备应用难题。

3.2 变频技术应用于风机调速的环境因素

变频器的应用虽然给我们带来很多方便, 但是变频器运行环境是很严格的。首先变频器运行要有严格的环境温度湿度以及变频内部元器件的适宜的温度。其次, 变频器周围环境要尽量避免粉尘及腐蚀性气体。除此之外变频器柜体要保持相对的稳定性及抗震特性。

4 变频器使用的注意事项

4.1 加减速

在使用变频器对电机进行起停控制时, 要根据实际情况合理设定加减速时间。电机启动时, 加速时间过短会增加起动电流对电机的绝缘及轴承造成损坏, 影响电机寿命。加速时间过长会使电机本体造成损耗并且延缓电机启动影响生产浪费能源。电机停机时, 减速时间设定过短, 电网回馈较大对变频器造成冲击。减速时间过长会增加电耗, 影响控制精度。所以合理的设定加减速时间至关重要。因此, 在采用变频器控制时, 应根据现场控制流程及实际负载情况严格计算, 设定符合实际的加减速时间。

4.2 过载

过载故障在风机控制中出现的频率一般不是很多, 主要是风机启动时阀门没有关到位造成负载很大, 启动电流会随之升高超过设定范围, 导致变频保护性跳闸。过载一旦发生, 变频器将会采取保护动作, 但长时间以及经常性的过载将会影响设备的使用。在使用变频控制时, 尽量减少启动时的负载最好空载启动, 避免出现过载现象。在我们使用变频器时首先要根据负载及电机的容量, 来选用变频器的额定容量及应用范围, 确保变频器的容量略大于电机的容量, 这样采用在实际应用中达到事倍功半的效果。

4.3 散热与噪音

在变频器的使用过程中会产生热量及噪音。变频控制时, 偶尔会采用低频运行, 这就会影响风机的散热。散热系统出现故障会影响变频器的运行环境, 进而影响变频器的正常运行, 严重会导致机损坏变频器。因此, 在采用变频控制时, 要保证冷却风机的正常运行, 保证变频散热系统的良好运行。另外, 变频器使用过程中还可能会增加噪音, 因此安装必要的降噪设施将给我们的使用带来便捷。

4.4 通风冷却

机器在运转过程中做功会散发热量。如果热量不能及时排出, 内部元器件温度会升高, 影响元件的功能, 降低使用寿命, 甚至损坏器件。因此, 变频器通风冷却系统对变频器的正常使用至关重要。在实际应用中要通过变频器面板或计算机系统监控冷却风机的运行状况, 经常检查风扇的运行状况, 一旦发现异响及异常振动应立刻对其进行修复。

5 结束语

通过文章的分析论述, 变频器对电机的控制不仅可以调节转速, 还可以减少能源消耗, 节约能源。变频器在风机风量调节系统中的应用中改变了传统的控制方式, 减低了能源消耗, 节约生产成本, 给生产带来极大的便利。在变频器给我们带来便利的同时, 我们也应该合理使用, 并创造一个适合变频的运行环境, 按照标准及规范进行操作, 使变频技术应用到更广阔的范围。

摘要：近年变频技术在我国已经得到广泛的应用, 已渗入到各行各业当中。并且成为电力传动发展的一个重要方向, 变频调速技术的不断发展, 推动了电机的高效利用和节能。结合实际工作, 文章对变频技术在轧钢厂加热炉系统助燃风机节能设备中的应用做了简要探讨。

关键词：变频,节能,助燃风机

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用[M].第2版.北京:机械工业出版社, 2000.

[2]张宗桐.变频器及其装置的EMC要求[J].变频器世界, 2000 (9) :20-23.

鼓风机风量控制 篇3

1 煤矿主通风机风量测定方法现状

目前在进行通风机安全技术性能测定时,通风机风量的测定一直沿用MT 421-1996《煤矿在用主通风机现场性能参数测定方法》规定的流速和速压测定两种方法,而这两种方法对测试现场的条件要求较高,而测定准确度又低,难以满足煤矿主要通风机安全技术性能测定的要求。

1.1 等面积环平均速压测定法

采用等面积环平均速压测定法测定风量时,等面积环测点可以直接绑扎皮托管固定,或采用长皮托管从风筒外逐渐插入定点测定。限于条件,矿井通风机连接风筒(或风硐)一般没有足够长的整流段。风流进入风机前由于局部阻力,出现风流的扰动及旋转风速影响而出现涡流等不稳定因素。因此,风速分布无明显规律可循,直接测量速压有较大的误差。有时为了简化测定操作程序,测定时一般采用多点联合测定。在这种情况下,除上述误差之外,在计算方法上也存在误差——即以算术平均值代替几何平均值的计算误差。在测值分散度较大时(如作低风速测定)尤为明显。用皮托管插入定点法测定可以避免联合测定的计算误差,但也存在定点不准,测压端在风流冲击下摆动大,读数不稳定,现场有无测孔等问题。

1.2 流速测定法

流速测定法就是用智能多路风速测试仪测试风速或者人工测试风速,然后计算风量。

经长期实践发现用智能多路风速测试仪测试风速存在下列缺点:(1)该仪器风速传感器的安装条件比较严格,一般煤矿用通风机的条件都不能满足要求;(2)通风机测定过程中,风速传感器受到风流中小石籽的打击及易损坏,影响测试精度;(3)测试完毕后风速传感器的清洗工作比较费力,反复清洗容易影响测试精度,风速传感器校验比较频繁。(4)该方法测试时,需要矿井停产,在引风道内安装测试传感器,影响矿井生产,对高瓦斯矿井而言达到测试条件难度较大。

人工用风速表线路法或定点法测试风速仅适用于一些通风量不大的小型通风机;而通风量大的大型通风机,受断面高度和风流流场的制约不可能采用人工测试风速。

综上所述,采用流速或速压测定法测定风量难以满足各种现场条件下煤矿主要通风机安全技术性能测定的要求。因此,有必要研究适应各种现场条件、简单有效的风量测定方法。

2 静压差法测定风量

2.1 测风原理

根据流体力学原理,流体在通过变径管时,由于流速变化和阻力的影响,流体内部能量会发生相互转化,其转化量的大小与流体风量和变径管的几何尺寸及形状存在着相应的关系,所以找出上述关系即可以测定流体的风量。静压差法测定风量就是根据上述原理在通风机入口逐渐收缩段上,选择两个近距离(异径)断面(如图1所示),通过测定这两个近距离(异径)断面的静压差来计算风量。

A—静压孔;B—压差计;C—三通

列出1-1和2-2两断面上的伯努利方程:

undefined

式中:p1、p2——1-1和2-2断面上的静压,Pa;

ρ1、ρ2—— 1-1和2-2断面上的平均空气密度;

H1、H2—— 1-1和2-2断面的标高,m;

v1、v2—— 1-1和2-2断面的平均风速,m/s;

hr—— 1-1和2-2断面间的位能,Pa。

如果两断面相距很近,且标高相差不大时,则两断面间风流阻力可以忽略不计,即ρ1=ρ2=ρ,H1≈H2,hr ≈ 0,则可列出其理想流体能量方程:

undefined

上式表明两断面上的绝对压差即静压差Δp= p1-p2等于它们的速压差,而静压差Δp可通过差压传感器测得。设风量为Q,由空气流动连续性方程可列出:

undefined

式中:s1、s2——1-1和2-2断面的面积。

由式(2)、(3)可得:

undefined

用该方法测量风机风量在理论上是成熟的。但当两断面间的阻力不可忽略而将其忽略时,会导致所测风量偏大;可将两断面间的风阻值R,根据具体情况进行标定以进一步提高测量精确度,此时

undefined

其它影响测量精度的因素还有以下两个方面:一是差压传感器本身的精度和稳定性;二是两个测压断面尤其是小断面的测量精度。

2.2 静压差法测风的优点

与在风峒中布置多只风速传感器和安装皮托管测量风量相比,静压差测风具有准备工作简单、节约风表支架、安装工作量小、测定数据较为稳定、对风峒直线段矩离要求不太长等优点,特别适合于目前风机安装现场受限制的情况。

2.3 静压差法测风注意事项

(1)测压断面的选择:

选取测压断面时,应尽量减小s2/s1值,最好能在被测风机的引风道中找到两个相距不远且风流较稳定的测压断面,断面面积相差较大且便于引出静压管口即可。因为风量一定时,s2/s1愈小,则两断面静压差Δp就愈大;Δp愈大,愈易检测,精度也越高。一般地,s2/s1应小于0.75。

由式(4)可知,断面积s1、s2的测量和计算的准确与否对Q的影响甚大,尤其是断面积s2,必须予以充分重视,需反复进行测量和计算。

(2)静压测取:

测量静压时,其静压口最好直接从测压断面风道壁上引出;如不具备条件时,也可在该断面上安装1～2只毕托管来取静压。要注意毕托管的安装位置及方向,避免引进速压,造成测量误差,为此应采取适当措施或将引压口尽量贴近风洞壁。

(3)确保测压管路无漏气、无堵塞,测定时要防止人员踩踏胶管。

风洞中的胶管要作妥善固定,不能悬在风流中任其摆动和引出时被风门挤压。另外,两测风断面间不得有漏风。

2.4 两断面间的风阻值R的处理

影响风量的主要原因除了两断面面积s1、s2外,就是两断面间的风阻值R。s1、s2现场可以实测,R的确定主要可以用下述办法:

(1)测试完毕后,可以让通风机带网络运行。由于通风机带网络运行时各方面的参数都比较稳定,通过测试此时通风机在两断面上的静压和通风机的排风量(可以人工测试),可以推算出R值。

(2)条件具备时,在测试过程中可以用风速表测取通风机最大风量值、中间风量值、最小风量值,和每个测试点对应的压力值可以风别计算出不同的R值,取其平均值代入公式中可以计算出通风机各个测试点的风量值。该方法对于带S型引风道的风机尤其适用。

3 静压差法测定风量的应用与验证

根据上述理论,我们利用DZS-Ⅰ型标准风硐上高速段与低速段断面,采用静压差法与风硐标准皮托管速压法进行了风量测定比较验证,具体数据见表1。同时我们也分别在GAF型轴流式通风机和FBCDZ型对旋轴流式通风机上采用静压差法与皮托管速压法、人工风速表法进行了风量测定比较验证,其具体数据分别见表2、表3。

从表1中的测定数据可以看出,在DZS-Ⅰ型标准风硐上采用静压差法进行风量测定与风硐标准皮托管速压法进行风量测定,其最大相对误差仅为1.6%;从表二中的测定数据可以看出,在GAF型轴流式通风机上采用静压差法进行风量测定与皮托管速压法进行风量测定,其最大相对误差仅为1.2%;从表三中的测定数据可以看出,在FBCDZ型对旋轴流式通风机上采用静压差法进行风量测定与人工风速表法进行风量测定,其最大相对误差为2.7%。三种方法的最大相对误差均未超过5%,也就是说采用静压差法测定通风机的风量完全能满足检测检验工作的要求,也能满足矿井通风检测的要求。

静压差法测试通风机的风量在主要通风机性能参数在线连续检测方面也得到了广泛的应用,目前已有不少厂家在其产品出厂时就应煤矿企业的要求设置了静压环,使煤矿使用的主要通风机实现了风量、风压等性能参数的在线连续监测、监控,取得了良好的效果,为煤矿的安全生产提供了保障,得到了广大煤矿用户的认可。

综上所述,在通风机现场检测中采用静压差法测试通风机的风量是一种简便、可行而且测定结果准确的方法,应当将这一方法写入通风机性能检测标准中,并在通风机的现场检测检验中得到广泛的推广应用。

参考文献

[1]严俭祝.静压差法测定和监测扇风机风量的研究和实践.第十届矿井通风专业委员会学术年会论文.128~134

[2]余学文.测定矿井风机风量的静压差法.江西煤炭科技,2000(1):30~31

鼓风机风量控制 篇4

根据《煤矿安全规程》的要求, 新安装的主要通风机投入使用前, 必须进行1次通风机性能测定和试运转工作, 同时要求在使用过程中应定期对主要通风机进行性能测试[2], 以获得通风机装置的实际工作性能, 保证主要通风机的安全经济运行。而通风机的风量是性能测试的关键技术指标, 是矿井日常通风管理必不可少的重要参数, 是提高煤矿原煤产量的先决条件, 同时也是制约煤矿发展的一个极其重要的因素, 所以煤矿主要通风机风量的科学准确测量尤为重要。

《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》 (AQ1011—2005) 规定了风量的测试方法为皮托管测定法、全压管和附壁静压片测定法、风速测定法[3]。上述3种方法对现场测试条件要求较高, 准备工作量较大, 准确度不易控制。基于上述原因, 本文提出采用静压差法对GAF型主要通风机风量进行测试。

1 静压差法测试原理

根据流体力学原理, 流体在通过变径管道时, 由于流速的变化和阻力的影响, 流体内部能量会发生相对转化, 其能量的大小与流体的流量和变径管的几何尺寸及形状存在着相应的关系[4], 所以找出上述关系即可测定流体的流量。静压差法测试风机流量即基于上述流体力学原理, 在风机入口逐渐收缩段, 选择2个近距离断面, 通过测定这2个近距离断面的静压差来计算通风机风量。此类风机在入口处有一段平直的风道且断面收缩均匀, 满足静压差法测试风量的要求, 主要通风机装置布置如图1所示。

根据能量方程和1-1断面、2-2断面的能量转换关系, 可以列出1-1断面和2-2断面的伯努利方程和连续性方程:

式中, P1、P2分别为1-1断面和2-2断面的平均绝对静压;V1、V2分别为1-1断面和2-2断面的平均风速;H1、H2分别为1-1断面和2-2断面相对基准面的标高;S1、S2分别为1-1断面和2-2断面的过流面积;ζ为断面1-1和断面2-2的局部阻力系数。

由于断面1-1和断面2-2的间距较小, 标高相差不大, 同时流场稳定, 故可以忽略两断面间的流动损失, 即ρ1≈ρ2=ρ, H1≈H2, ζ=0。

联立 (1) 和 (2) 则可得通风机流量

对于给定的通风机断面1-1和2-2的过流面积S1和S2是常数, 因此从 (3) 式可以看出, 只需把断面1-1和2-2的差压ΔP=P1-P2和流体密度ρ测量出来, 即可计算出通风机的风量Q。由于流体密度ρ变化幅度较小, 对风量Q的计算结果影响不敏感, 但是差压ΔP对风量Q的计算结果具有决定性的影响, 属于关键测量参数。

1.1 差压ΔP的测量

1-1和2-2断面的差压ΔP采用YYT-2000B倾斜差压计进行测量, 根据相关理论推导出:

式中, ρ0为倾斜差压计工作液体密度, 一般用工业酒精和蒸馏水配制密度为0.81 kg/m3的工作液;L为测压管读数;K为校正系数, K=sinα+F1/F2 (α为测压管与水平线之间的夹角;F1为测压管内腔的截面积;F2为宽广容器内腔的截面积) 。

倾斜差压计的弧形支架上已标注相应刻度, 共分5档, 分别为0.2、0.3、0.4、0.6、0.8。根据现场测量情况选择适宜档位, 此档位所对应的数字即为该档位的校正系数K值, 此校正系数已包含了测压管倾角变化的影响因素。

差压ΔP在测量过程中需注意以下事项:

(1) 为了避免事先配制的工作液在储存过程中由于酒精挥发而导致密度改变, 需现场配制酒精工作液。可采用DA-130N密度计实测工作液密度, 如密度不满足0.81 kg/m3的要求, 根据偏离方向进一步调整酒精和蒸馏水的混合比例, 直至满足要求。

(2) 在1-1和2-2断面的每个外壳上均匀地布置至少4个测压孔, 测压管把每个测压孔并联起来, 最终经总管连入倾斜差压计的接口作为此断面的平均相对静压。需要保证测压孔的必要数量和均匀布置, 否则可能因为测压孔数量不足或分布不均而导致静压测量存在较大的偏差。

(3) 需检查测压孔和连接管通畅情况, 不能因异物阻塞气流的通路, 造成静压测量结果失真。

1.2 断面的测量

对于给定的通风机, 其1-1和2-2断面的断面积是常数, 只需要测量一次作为基础资料保存, 如果通风机未有结构上的实质性改变, 此参数可供长期使用。传统方法是采用钢卷尺在风道里两个人协作测量, 此方法一方面不方便操作, 另一方面测量结果误差大, 最终导致风量计算结果误差也较大。本文采用YHJ-200J (A) 手持式激光测距仪进行断面尺寸的测量, 不但可以由一个人手持便携激光测距仪轻易完成操作, 而且可以保证测量结果的最大误差不超过2 mm, 有效保证了计算风量的准确性。

测压断面的选择和测量注意事项:

(1) 选取测压断面1-1和2-2时, 应尽量减小S2/S1的比值, 因为在风量一定的情况下S2/S1的比值越小, 则两断面之间的差压ΔP越大。ΔP越大, 越易于被检测, 精度也越高。一般地S2/S1的比值应小于0.75[5];同时两断面之间距离应比较近 (一般1~2 m) 且风流比较稳定, 在此种条件下忽略断面1-1到2-2断面的阻力损失, 才是合理的[6], 并且对风量的测算结果不会产生实质性的影响。

(2) 2-2断面为环形结构, 在通风机外壳和中间体之间对称安装了筋板, 起到支撑轴承箱和叶轮或电机的作用, 由于筋板具有一定的横截面积, 因此在计算出环形截面积后需要扣除筋板的横截面积, 否则会导致2-2截面测量结果偏大。

(3) 由式 (3) 可知, 断面积S1和S2的测量和计算的准确与否对通风机风量Q的影响较大, 尤其是小断面2-2的截面积S2对Q的影响更加明显, 因此必须给予充分重视, 需反复进行测量和计算。

2 主要通风机风量测定校验

为了校验用静压差法测量主要通风机风量的可行性, 选择了某矿GAF型风机分别用皮托管压差计法和静压差计法进行了测试比对验证工作, 在通风机入口1-1断面用皮托管和倾斜差压计测点12个测点 (把1-1断面分割成3个等面积圆环, 在每个圆环内均匀布置4个测点, 共计12个测点) 的风流动压, 然后计算求出通风机风速和风量[7];同时采用静压差法直接测算通风机风量, 测算结果比对如下。

(1) 皮托管法。外环平均速压300.9 Pa, 中环平均速压328.5 Pa, 内环平均速压349.0 Pa, 1-1断面平均速压326.13 Pa, 1-1断面面积8.814 m2, 1-1断面平均风速23.29 m/s, 风量205.3 m3/s。

(2) 静压差法。皮托管测量的同时, 测定1-1和2-2断面之间的差压ΔP=421.0 Pa, 经式 (3) 计算得通风机风量Q=203.4 m3/s。

实测通风机1-1和2-2断面面积S1=8.814 m2, S2=5.672 m2, 风机入口风机空气密度ρ=1.202 5kg/m3。

测量误差:

式中, δ为2种不同方法测算风量结果的相对误差;Q1为皮托管法测算的风机风量;Q2为静压差法测算的风机风量;ΔQ为静压差法和皮托管法测算的风机风量绝对误差。

经计算δ=-0.9%。

3 结语

(1) 2种方法风量测算的相对误差计算结果表明, 采用静压差法测量上述结构型式风机的风量结果误差较小, 完全满足使用要求。由于静压差法现场准备工作量小, 测试速度快, 省去了传统方法绑扎风速传感器或皮托管的繁琐过程。因此煤矿在用主要通风机的现场检测中采用静压差法测算风量是一种简便、可行且结果准确可靠的方法。

(2) 对于和GAF型通风机具有相似机构的BDK和ANN系列风机, 同样可以采用静压差法测试风量, 提高测试工作的效率和准确度。

(3) 建议把静压差法写入《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》, 作为一种标准测量风机风量的方法推广应用。

摘要：风量是煤矿主要通风机性能的关键技术指标之一, 也是煤矿日常通风管理的重要参数。提出了静压差法测试煤矿GAF型主要通风机风量的方法, 介绍了静压差法测试方法的原理和关键量测试的注意事项, 并验证了静压差法测试结果的可靠性。

关键词：风量,静压差法,GAF型通风机,主要通风机

参考文献

[1]张俊, 姚金林.GAF型矿用轴流式主要通风机现场性能测试[J].煤炭科学技术, 2005, 33 (3) :22.

[2]国家安全生产监督管理局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.

[3]国家安全生产监督管理局.AQ1011—2005煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范[S].北京:煤炭工业出版社, 2005.

[4]于励民, 仵自连.矿山固定设备选型使用手册 (上册) [M].北京:煤炭工业出版社, 2007.

[5]解启栋.静压差法在煤矿主要通风机风量测定中的应用[J].中国安全生产科学技术, 2008, 4 (4) :123-124.

[6]张国枢.通风安全学 (第二版) [M].徐州:中国矿业大学出版社, 2011.