風機在煤礦生產中的應用技術

1、201睥第9期串圍高新技術金業(yè)NO92010(總第144期)Ch；naHi—TechEnterpriseB(CumuladvetyNO144)風機在煤礦生產中的應用技術欒慶安(鶴崗礦業(yè)集團礦井建筑安裝工程公司，黑龍江鶴崗154100)摘要：風機是煤礦生產中叢不可少的通用機械設備。降低煤礦風機噪聲，進行噪聲控制并對風機進行節(jié)電改造是目前煤礦風機使用中面臨的兩個重要課題，文章針對風機噪聲控制問題的技術措施以及風機節(jié)電改造技術進行了論述。關鍵

2、詞：煤礦生產；風機噪聲；節(jié)電改造；調節(jié)方法；機械設備中圖分類號：TD534文獻標識碼：A文章編號：10092374(20lo)09—0089—02風機是煤礦生產中必不可少的通用機械設備。降低煤礦風機噪聲，進行噪聲控制并對風機進行節(jié)電改造是目前煤礦風機使用中面臨的兩個重要課題。以下針對具體的技術措施進行論述。一、風機噪聲的控制對通風機噪聲的控制，最根本的措施是從聲源上根治噪聲，即設計制造高性能、低噪聲的風機是控制風機噪聲的根本途徑。但是，

3、當前對噪聲較高的通風機進行合理的結構改造和安裝適當?shù)南曆b置是控制風機噪聲的最主要手段。(一)礦并通風機產生噪聲的原因通風機在—定工況下運轉時產生的噪聲，主要包括空氣動力產生的噪聲，機械振動產生的噪聲，以及氣體和固體彈性系統(tǒng)互相作用產生的噪聲，即耦合噪聲。其中氣動噪聲和耦合噪聲產生的機理尤為復雜，空氣動力性噪聲是風機的主要噪聲。它分成旋轉噪聲和渦流噪聲。1通風機內部流動分離產生的噪聲。葉輪高速旋轉時，葉輪機械內部流動分離形式是多樣的，產

4、生機理是復雜的。在通風機中，葉輪入口、葉輪內部和葉輪出口都存在氣流分離現(xiàn)象。氣流的分離將引起渦流，這些渦流由于粘性力的作用，又會分裂成一系列小渦流，渦流的移動和破裂，使氣流發(fā)生擾動，在氣流中形成壓縮和稀疏過程，由此產生噪聲。2氣固耦合噪聲產生的原因。通風機氣固耦合噪聲問題基本上屬于彈性結構體外部繞流的流動誘發(fā)振動，從而產生噪聲，也就是氣固耦合動力學問題，當葉片由于外界原因以某一固有頻率作初始微幅振動時，將會與周圍氣流發(fā)生能量交換，既可能

5、由于向氣流傳遞能量而使葉片振動衰減，也可能從氣流中吸取能量而使振動加劇。在通風機中，常見的是葉片顫振現(xiàn)象及其引起的噪聲。從流體力學角度來看，耦合噪聲基本上可分為兩類：一類可認為流動分離和邊界層效應對于噪聲發(fā)作沒有重要影響；另一類的噪聲發(fā)作機理與流動分離和旋渦密切相關。葉輪機械均以后一類更為常見。同時，轉子與靜子的氣動干擾、位于進口前方的整流板對轉子形成的非定常擾動進氣口流場畸變等都是噪聲產生的因素(二)煤礦通風機噪聲的控锫措施1在風機的

6、出氣口管道上安裝消聲器。在風機噪聲中，進、出氣口輻射的空氣動力性噪聲強度最大，所以，首先應將這部分噪聲降下來。在局扇進、出氣口安裝消聲器是抑制其噪聲的最有效措施。由于煤礦主風機在使用時為抽出式通風，噪聲的主要輻射部位在風機的出口，所以一般在出氣口安裝各類消聲器。目前應用的消聲器種類繁多，主要有：阻性消聲器、抗性消聲器、徼穿孔板消聲器和復合式消聲器。各類消聲器在消聲降噪上的特性和對風機氣動特性的影響是各個不相同的。目前對煤礦主風機實施降噪

7、時，通常采用阻性消聲器，阻性消聲器主要吸收中高頻噪聲，而且降噪效果好。2風機機組加裝隔聲罩。煤礦主風機機殼、電動機、基礎振動等部位輻射的噪聲也是主要噪聲源，需要采取綜合治理措施，最常用也是最有效的措施是加裝風機機組隔聲罩。采用加裝隔聲罩措施就是將整個風機機組用密閉的隔聲罩圍包起來。隔聲是利用隔聲結構將噪聲隔擋，減弱噪聲的傳遞。隔聲罩是按隔聲原理設制的，它由隔聲層阻尼村料、吸聲層和護面層組成。這樣使隔聲罩具有隔聲和吸聲雙重降噪效果，可大大

8、提高減噪效果。3采取改造風機房的綜合治理措施。如果有專門的風機機房，則可結合現(xiàn)場情況采取將風機房改造成隔聲間的降噪方法，即把風機機組封閉在風機房內使其噪聲傳不出去，這樣機房內的噪聲雖大，但外界噪聲則小多了。密封的風機房上要安裝進氣口消聲器，以供風機吸氣和電動機、機殼等散熱之需要。在冷卻風機出氣管路七也可再裝一個消聲器以減弱風機出氣噪聲。若要降低隔聲間內的噪聲，可在房間內表面采取吸氣處理或懸掛消聲體；對風機機殼和輸氣管采取阻尼措施，涂貼包

9、裹吸聲材料；為隔絕風機基礎振動，減弱固體聲的傳遞，可在風機下安裝減振器或設計專門的隔振基礎。二、煤礦通風機節(jié)電的措施煤礦通風機耗電量較大，該設備全年不停地運行，而且不一89—萬方數(shù)據(jù)卻10年第9期(總第1制期)申明島航線水φ班ChinaHiTechEnterprisesNO.9.2010(CumulativetyNO.l44)風機在煤礦生產中的應用技術來慶安(鶴崗礦業(yè)集團礦井建筑安裝工程公司，黑龍江鶴崗154100)摘望:風機是煤礦生產

10、中必不可少的通用機械設備。降低煤礦風機噪聲，進行噪聲拉制并對風機進行節(jié)也改造是目前煤礦風機使用中面臨的兩個重要課題，文章針對風機噪聲控制問題的技術措施以及風機節(jié)電改造技術進行了論述。關鍵詢:煤礦生產風機噪聲節(jié)也改造調節(jié)方法機械設備中圈分提號:TD534Jt獻標識碼:A文事捕號:10092374(2010)09008902風機是煤礦生產中必不可少的通用機械設備。降低煤礦風機噪聲，進行噪聲控制并時風機進行節(jié)電改造是目前煤礦風機使用中酣l怖的

11、兩個重要課題，以下針對具體的技術措施進行論潔。…、鳳機噪聲的控制對通風機噪聲的控制，最根本的措施是從聲棚上根前噪聲，即設計制造商性能、低唱聲的風機是控制風機噪聲的根本途徑。但是，當前對嗨聲校高的通風機進行合理的結構改造和安鞭適薯的悄聲裝置是控制風機噪聲的最主要手段。…礦井通鳳機產生噪聲的服因通風機在一定工況下運轉時產生的嘴聲，主要包括s!氣功力產生的噪聲，機械振動產生的噪聲，以及氣體和團體彈性系統(tǒng)互相作用產生的噪聲，即錮合崛聲。其中氣動

12、噪聲和鍋臺噪聲產生的機理允為復雜，空氣動力性噪聲是風機的克要噪聲。它分成旋轉噪聲和渦流噪聲。1.遇風機內部流動分離產生的噪聲c葉輪南速旋轉時，葉輪機械內部流動分離形式是多樣的，產~機理是復雜的。在通風機中，葉輪人口、葉輪內部和葉輪出口都存在氣流分離現(xiàn)象。氣流的分離將引起渦流，這些渦流由于粘性力的作用，又會分型成…系列小渦流，渦流的移動和破型，使氣流發(fā)生擾動，在氣流中形成壓縮和稀疏過程，由此產生噪聲。2.氣陰擱合噪聲產生的原因。通風機氣固

13、楠合噪聲問題基本上屬于彈性結構體外部燒流的流動誘發(fā)振動，從而產生噪聲，也就是氣固捕合動力學問題，當葉片由于外界原因以某一固有頻率作初始徽幅掘動時，將會與周圍氣流發(fā)生能最交換，既可能由于向氣流傳遞能量而使葉片振動衰脯，也可能從氣流中吸取能量而使振動加劇。在涌風機中，常見的是葉片顛振現(xiàn)象及其引起的噪聲。從流體力學角度來看，橢合噪聲基本上可分為兩類:一樊可認為流動分離和邊界層擻應對于噪聲發(fā)作沒有震要影響另類的噪聲發(fā)作機理與流功分離和旋渦密切相

14、關。葉輸機械均以后…類更為常見。間時，轉子與靜子的氣功干擾、位于進口前方的費流板對轉子形成的非定常擾動進氣口流場畸費等都是噪聲產生的因素二煤礦通鳳機囑聲的植制措施1.在風機的出氣口管道上安輯消聲器。在風機噪聲中，進、出噸口輻射的空氣動力性曝肉強度最大，所以，首先應將這部分噪聲降下來。在局扇進、出氣口安裝捎聲器是抑制其噪聲的最有效措施。由于煤礦1:風機在使用時為抽出式通風，曝聲的1:要輻射部位在風機的出口，所以一般在出氣口安裝各攬消聲器。

15、目前應用的消聲器種類繁多，主要有:隨性消商器、抗性渭南器、微穿孔板消聲器和集合武消商器。各類消聲器在消聲降崛上的特性和對風機氣動特性的影響是各個不相闊的。目前對煤礦主風機實施降蝶時，通常采用阻性捎聲楞，阻性消聲輯主要吸收中高頗噪聲，而且降崛效果好。2.風機機組加裝隅聲罩。煤礦主風機機殼、電動機、基礎振動等部位輔射的嗨聲也是主要噪聲掘，需要來取綜合治理措施，最常用也是最有效的措施是加費風機機組隅聲罩。采用加裝隔聲掣措施就是將整個風機機組用

16、密閉的隔聲盟圃包起來。隔聲是利用隔聲結構將嗨商隔擋，減弱曝聲的傳誦。隔聲罩是按隔聲原理設制的，它由陽聲層阻尼材料、吸聲層和護麗層組成。這樣使隔聲罩具有隔肉和喊聲班囊降噪放果，可大大提高喊噪嗷泉。3.采取改造風機房的綜合情理措施。如果有專門的風機機房，則可結合現(xiàn)場情況果取將風機房改讖成隔聲間的降噪方法，即把風機機組封閉在風機房內使其噪聲傳不出去，這樣機房內的噪聲雖大，但外界噪聲則小多了。密封的風機房上耍安裝進氣口消聲器，以供風機吸氣和電動

17、機、機殼等散熱之需要。在冷卻風機出氣管路上也可再提一個消聲器以減弱風機出氣噪聲。若要降低隔向間內的噪聲，可在房間內表麗采取腥氣處理或懸掛消聲體對風機機亮和輸氣管采取阻尼措施，涂貼包襄吸聲材料:為隔絕風機基礎攪動，減弱固體聲的傳遞，可在風機下安裝瞞掘器或設計專門的隔振基礎。二、煤礦端鳳機節(jié)電的措施煤礦通風機輯電量較大，詼設備企年不停地運行，而且不89…同時期對風量的要求又不相同，如節(jié)假日用風量較小，礦井建設初期用風量也較4、因此，選擇一種

18、好的調節(jié)風量的方法，完全可以降低噸煤電耗，而且可以提高風機的使用壽命，這樣就可以給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。(一)工作原理礦用通風機調節(jié)方法有多種形式，目前國內煤炭企業(yè)主要采用調節(jié)管網(wǎng)阻力法、調節(jié)轉速法、調節(jié)進口導流器葉片法、調節(jié)葉輪葉片法等形式。根據(jù)風機的軸功率變化特性曲線顯示，當風機的轉速改變時，軸功率與轉速的三次方成正比變化，可見，調節(jié)轉速是風機節(jié)能改造效果最明顯的技術途徑。(二)調節(jié)方法通風機常見的調速方法主要有：可控硅串級調速、

19、直流機組調速，交一交變頻調速、液力調速等幾種方式。1液力偶合器調速。(1)調節(jié)原理。電機輸出軸高速旋轉帶動液力偶合器泵輪旋轉，將液體介質以高速高壓流沖向液力偶合器渦輪葉片，使渦輪跟隨泵輪作同向旋轉并帶動風機；而傳動介質由渦輪外緣流向內側并減速減壓流向泵輪形成渦流循環(huán)，在這種循環(huán)中，通過導管系統(tǒng)直接改變傳動介質質量，可無級調節(jié)轉速并將電動機的機械能柔性傳遞至風機。(2)技術特點。1)由于調速型液力偶合器本身結構特點，可實現(xiàn)電動機空載起動，

20、可放棄原有的已老化的電動機控制系統(tǒng)，采用液力偶合器自身的簡單控制系統(tǒng)，并利用電動機可空載起動，提高其起動能力，減小對電網(wǎng)的沖擊；2)由于傳動介質為油液，可隔離扭振，減緩沖擊；3)結構簡單可靠，控制操作方便；4)除軸承之外，無機械磨損，效率高，節(jié)能效果顯著。2可控硅串級調節(jié)電機轉速。(1)調節(jié)原理。電網(wǎng)電能經(jīng)異步電動機氣隙傳遞到轉子的電磁功率P2，一部分為機械輸出功率Pm，另一部分為轉差功率Ps。它們之間的關系如下：P2=PmPsP2=M

21、colPro=(1—8)P2Ps=sP2=3122R式中：M——電動機的電磁轉矩；10，——同步角速度；12_—帶子每相電流；R——轉子電阻：8——轉差率。一90一原機組采用轉子電路串接附加電阻實現(xiàn)調速。顯然在低速運轉時，s升高，轉差功率Ps升高，此時，轉差功率Ps無法加以利用，只能白白消耗在外部附加電阻上，所以這是一種低效率的能耗調速方法。如在轉子回路代替附加電阻接入一套電器裝置，同樣能實現(xiàn)調速，并具有節(jié)能的顯著優(yōu)點。(2)技術特點。

22、調速系統(tǒng)為全數(shù)字化顯示，電控系統(tǒng)采用PLC技術取代模擬控制和有觸點電器傳動方案，提高系統(tǒng)可靠性。本方案控制的只是轉子轉差功率，系統(tǒng)設備投資少。尤其是采用雙閉環(huán)調節(jié)技術，可以做到平滑無級調速及較硬的機械特性。此方案是礦用風機節(jié)能調速的優(yōu)選技術方案之03直流機組調速。(1)調節(jié)原理直流電機采用激勵磁，定子電路采用固定直流供電，轉子電路采用可控硅變流器供電，改變可控硅導通角d，即改變轉子供電電壓，改變轉子電磁轉矩，實現(xiàn)調速目的；(2)技術特點

23、。調速范圍廣調速性能好，效率高，技術穩(wěn)定可靠。但常見的通風系統(tǒng)采用交流電機，需改換成直流電機，設備投資及直流電機維護量大，不代表電氣傳動的發(fā)展方向。因此。在風機l節(jié)能項目改造中應用較4、o4交一交變頻調速。(1)調節(jié)原理。交一交變頻器其主回路由2組并聯(lián)的變流器嗍和N組組成。P組和N組輪流向負載供電，則在負載上獲得交流輸出電壓U0。U。的幅值由變流器的控制角a決定。u。的頻率由2組變流器的切換頻率決定。如果變流器采用橋式接法，則三相負載需

24、要36個晶閘管元件；如果用零式接法，也需要18晶閘管元件，元件數(shù)量較多。另外，礦井供電電壓常見為雙路6kV，目前還沒有能直接在6kV電壓下的晶閘管元件。故系統(tǒng)采用高一低一高供電方案，需增加2套晶閘管用變壓器。(2)技術特點。調速范圍廣、高效、優(yōu)質調節(jié)。晶閘管元件數(shù)量多，需增加降壓、升壓變壓器，系統(tǒng)設備多，投資大。因此，在風機節(jié)能項目改造中應用較少。參考文獻【1】葛彥青淺談煤礦通風機產生噪聲的原因與控制U】黑龍江科教信息，2008，(36

25、)【2】劉錫昌，李吉煤礦風機噪聲控制U】能源環(huán)境保護，1993，(5)13】李允淺談煤礦通風機如何節(jié)電UI電氣開關，2004，42(2)萬方數(shù)據(jù)間時期對風量的要求又不相間，如節(jié)假日用風量較小，礦井建設初期用風量也較少，因此，選擇…種好的調節(jié)風量的方法，完全可以降低噸煤電輯，而且可以提高風機的使用海命，這樣就可以給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。…工作原理礦用通風機調節(jié)方法有多種形式，目前闊內煤筑企業(yè)主要采用調節(jié)管網(wǎng)阻力法、調節(jié)轉速法、調節(jié)進口導

26、流器葉片法、調節(jié)葉輪葉片法等形式。根據(jù)風機的軸功率變化特性曲絨服示，當風機的轉速改變時，軸功率與轉讖的二三7x方成正比變化，可見，調節(jié)轉速是風機節(jié)能改造效果最明顯的技術途徑。二)調節(jié)方法通風機常見的調速方法主要有:可控硅串級調遮、直流機組調速，交…交變頻調速、液力調速等幾種方式。1.椒力偶合器調壤。(1)調節(jié)原理。電機輸出軸高班旋轉帶動掖力偶合器裝輪旋轉，將液體介質以高速商店流沖向掖力偶合器渦輪葉片，使渦輪跟隨褻輪作同向旋轉并帶動風機而

27、傳動介質由渦輪外緣流向內側井減速減壓流向泵輪形成渦流循環(huán)，在這種循環(huán)中，通過導管系統(tǒng)直接改變傳動介質質撮，可無級調節(jié)轉速并將電動機的機械能柔性傳遞歪風機。(2)技術特點。1)由于調璃現(xiàn)液力偶合器本身結掏特點，可實現(xiàn)電動機空載起動，可放葬服有的日老化的電動機控制系統(tǒng)，采用液力偶合糖自身的簡單控制系統(tǒng)，并利用電動機可費載起動，提高其起功能力，礎小對電網(wǎng)的沖擊2)由于傳動介質為油攘，可隔離扭撮，減搜沖擊3)結構簡單可靠，控制操作方便叫)除軸承

28、之外，無機械膺掘，放率高，節(jié)能效果顯著。2.可控礁串級調節(jié)電機轉速。(1)調節(jié)原理。電網(wǎng)電能組異步電動機氣隙傳遞到轉子的電磁功率凹，一部分為機械輸出功率Pm，另一部分為轉整功率PSo它們之間的關系如下:P2==PmPsp2皿MωlPm口(ts)P2Ps=sP2==3I22R式中M一一電動機的電磁轉短ω1一一闊步角施肥12……轉予每相電流R一一桔子電服:s一一轉提惑。四“…原機組采用轉子電路串接附加電阻實現(xiàn)調瑰。踉然在低速運轉時，s升高，

29、特蓋功率陽升高，此時，特羞功率P目無法加以利用，只能自由消耗在外部附加電阻上，所以這是…種低敢率的能耗調施方法。如在轉子朋路代替附加電阻接入一套電器輩在置，間樣能實現(xiàn)調速，并具有節(jié)能的顯著優(yōu)點。(2)技術特點。調速系統(tǒng)為全數(shù)字化顯示，電控系統(tǒng)采用PLC技術取代模擬招制和有觸點電器傳動方案，提高系統(tǒng)E可靠性。本方提控制的只是轉子轉蓋功率，系統(tǒng)設備投資少。尤其是采用雙閉環(huán)調節(jié)技術，可以做到平滑無攝調速及較硬的機械特性。此方案是礦用風機節(jié)能調

30、速的優(yōu)端技術方案之一。3.直流機組調速。(1)調節(jié)原現(xiàn)直流電機果用激勵磁，定子電路采用翩起直流供電，輯于電路采用可控磁變流糯供電，改變可控硅導通角α，即改變轉子供電電壓，改變轉子電磁轉矩，實現(xiàn)調晦目的(2)技術特點。調速范圍廣，調速性能好，效率高，技術穩(wěn)定可靠。倒常見的通風系統(tǒng)采用交流電機，需改換成直流電機，設備投資及直流電機維護量大，不代表電氣傳動的發(fā)展方向。因此，在風機節(jié)能項目政選中應用較少與4.究一究提頗調迎。(1)調節(jié)居在理。交

31、一變變頻器其1:回路由2組并聯(lián)的變流推P組和N組組成。P組和N組輪流向負輯供電，則在負輯上獲得交流輸出電服.uooUo的帽債由變梳器的控制角α決定。磯的頻率由2組變流器的切換頻率決定。如果變流糖果用橋式接法，則三相負載需要要36個晶閘管元件如果用零或接沽，也需要18個晶閘管元件，元件數(shù)最較多。另外，礦井供電電壓常見為現(xiàn)蹄6kV，目前還設有能直接在6kV電服下的晶閘管元件。故系統(tǒng)采用高…低…商供電方案，需增加2套晶閘管用變服器。(2)技術