矿用抽出式轴流风机性能曲线的现场测试研究

白伟良

摘要：文章以东宁县东发煤矿有限责任公司2号矿用抽出式轴流风机现场性能测试为例，介绍了通风机性能测试的原理、主要性能参数的测量方法、测试方案确定的原则等，并对实际测试结果进行了分析，提出了测试过程中应注意的问题。

Abstract： This paper takes the field performance test of No. 2 mine pull-out axial fan of Dongning Dongfa Coal Mine Co.， Ltd. as an example， introduces the principle of ventilator performance test， the measurement method of main performance parameters， the principle of test plan determination， etc. The actual test results are analyzed and the problems that should be paid attention to during the test are put forward.

关键词：煤矿;通风机;性能测试;测试原理;测试方法

Key words： coal mine;ventilator;performance test;test principle;test method

中图分类号：TD441                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）28-0198-02

0  引言

煤矿通风机担负着向矿井下输送新鲜空气的重大职能，关系着井下工作人员的生命安全，煤矿通风机运行的安全、稳定至关重要。所以，煤矿通风机运行状态有变化时风机性能曲线的现场测试是非常必要的。

通过对东宁县东发煤矿有限责任公司2号风机的现场测试，我们来探讨一下矿用抽出式轴流风机性能曲线的现场测试的解决方案。

1  风机基本参数概述

东宁县东发煤矿有限責任公司为提高通风系统运行效率，对其在用的矿用抽出式轴流风机2号进行了通风机性能测试。风机的基本参数如下：风量为72000-51000m3/h，静压为595-1060Pa，转速为1470r/min。设备布置如图1所示。

2  矿用抽出式轴流风机性能测试原理及方法

2.1 矿用抽出式轴流风机性能测试原理[2]

通风机的效率、静压、风量以及轴功率之间是有着复杂的联系的，相互作用、相互影响。我们把通风机的效率、静压、风量以及轴功率之间的关系以曲线图形的形式表现出来，就形成了通风机性能曲线。

以上4个关键数据：通风机的静压、风量、轴功率和效率我们都可以通过实际测试的数据处理后获得。

图1为东宁县东发煤矿有限责任公司矿用抽出式轴流风机性能测试布置简图，通风机叶片两边是联通的，所以我们可以得到，通过截面1与截面2的风量是相等的，即：

其中：pt为风机的全压;pst为风机的静压;p1为截面1处的气体静压;S1、S2分别为截面1、2处的面积;ρ为气体密度;Q为通风机的体积流量;V1为截面1处的气体平均速度;V2为截面2处的气体平均速度;N为风机轴功率;Nd为风机电机输入功率;ηd为电机的效率;ηc为传动装置的效率，由于抽出式轴流风机的叶轮与电机直联，故ηc=1;η为风机的全压效率;ηst为风机的静压效率。

通过解析以上6个方程式我们能得出这样的结论：要得到风机的静压效率就必须得到，V2、p1、ρ、S1、S2、Nd、ηd等参数的准确值。

把以上所得到的数据一一换算到规定的状态及转速条件，便得到了绘制矿用抽出式轴流风机性能曲线所需要的数据，进而获得通风机性能曲线图。

2.2 矿用抽出式轴流风机流量的检测方法

测量流量应在缓变流截面上。矿用抽出式轴流风机流量的检测方法有很多：①差压法测量。此方法对流场的要求比较低，能够利用风机自身的一些结构检测流量，但流量修正系数难以精准确定。②毕托管测量。此方法测量准确，设备简单，就是繁锁了些。③电子风表测量。该方法虽然灵活，但是价格昂贵。以上方法或多或少都有些不足之处，所以，在本次检测中我们采用另外一种方法——通风机测试仪TF-3对流量进行检测，直接准确。如图1所示，在密闭处设置板阻，再将勺式风杯布置于扩散器远离通风机一面平稳风流中（其断面面积为S2），将防爆门保持闭合状态。这样即可测得截面2处风速V2，根据V1S1=V2S2=Q得1处风量Q及风速V1=V2S2/S1。

2.3 矿用抽出式轴流风机静压的检测方法

如图1所示，由于矿用抽出式轴流风机的电机至于机体内部，叶轮入风方向有很长的环形平直风道，是很好的缓变流区，风速高，在图1中1处以该处圆周均匀布置3个测点（1处与叶轮之间保证L=（2～3）倍弦长的距离），应用通风机测试仪TF-3的压力传感器，沿半径方向测量气体静压。气体静压检测时应多点取样，否则会产生较大误差。只要检测出截面1处的气体静压p1，通过式（2）、（3）就能得到该风机的静压和全压。

2.4 矿用抽出式轴流风机气体密度[2]、轴功率以及转速检测

应用电动机经济运行测试仪DJYC直接检测电机运行参数，由式（4）求出该风机轴功率。

气体密度由式（7）计算：

ρ=3.484×10-3（p0-0.3779×？准psat）/（273+t）     （7）

上式中：p0是大气压力;？准是空气相对湿度;psat是温度t°C时空气绝对饱和水蒸气压力;t是空气温度;ρ是气体密度。

因为矿用抽出式轴流风机的电机至于机体内部，现场未检测，所以认为风机的运行转速为额定转速。

3  矿用抽出式轴流风机检测技术措施及方案

经相关方面商定如图1所示，测试2号风机时，从回风井进风→密闭板阻→2号风机的切换风门→2号风机→大气，利用板阻调节风阻，使风阻由从小变大逐渐调整，获得5个测试点。

开始检测，板阻全部开起（风机处于正常工作状态），开启风机，逐步增加板阻数量，提高风阻。本次测试取五个状态点分别为：风道无闭合状态→风道1/3闭合状态→风道1/2闭合状态→风道2/3闭合状态→风道闭合状态（由于巷道不规则，所以并未完全闭合），板阻到位后，静待风流稳定，然后记录各组数据。对同一参数随机记录三个数据，则该参数的示值为记录数据的算术平均值。

4  矿用抽出式轴流风机检测结果

把检测数据输入通风机测试仪TF-3的软件分析系统进行分析，并生成风机的性能曲线，如图2所示。

东宁县东发煤矿有限责任公司的在用2号FBCZNO11/22防爆地面抽出式轴流风机，风量设计范围是14.2-20m3/s，风压设计范围是595-1060Pa。

①根据矿井设计需风量为14.83m3/s;测试结果工况点风量为16.70m3/s，满足要求。

②该风机的压力设计范围是595-1060Pa，测试结果工况点风压678.54Pa，符合要求。

③通风机的运转效率是62.80%符合要求。

5  矿用抽出式轴流风机测试中应注意的问题

現场精准进行矿用抽出式轴流风机性能测试并不容易，不但受环境以及现场条件的影响，而且，对操作人员的能力也有很高要求。下面几个问题应注意应对：①与委托方充分沟通，必要时要进行现场测量，以求将准备工作做得精确到位（直接影响检测结果）;②依据相关规范要求确定风机的起止点，避免争议;③由于通风机风量较大，人员实施板阻一定携带安全绳;④确保检测仪器在其规定的使用环境范围内工作;⑤应用电动机经济运行测试仪DJYC直接检测电机运行参数，应做好防护保证安全。

6  结论

①本次测试起点为矿井通风机正常运行点。②文中所述矿用抽出式轴流风机测试使用仪器设备和方法及措施是符合要求的。③本次检测结果是可靠的。④依据相关规定进行在用通风机性能检测是有必要的。

参考文献：

[1]高伟，彭担任，李世明.通风机装置性能测定综述[J].风机技术，2006.

[2]国家煤矿安全生产监察局.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.

[3]孙红桃.津西AV56-13轴流风机控制优化技术的应用[J].价值工程，2011，30（11）：43.