济宁二矿主通风机性能测试方案剖析

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济二煤矿GAF31.5-15.8主要通风机性能测试方案

济二煤矿风井地面风机房安装两台GAF31.5-15.8-1型轴流式风机，两台风机均配备TD1600-8/1180同步电机，电机额定功率1600kw，额定转速750r/min。目前运行1#风机，风机叶片角+3°，风井排风量约18000m3/min，风机房水柱计读值为2000pa。济二煤矿风井主要通风机装置及风硐布置如图1所示。根据GAF主通风机布置形式，本风机具备不停产测试条件。为了全面掌握不同叶片安装角时的风机性能，经研究确定，共测试两台风机七个叶片安装角的风机实际运行性能曲线。本鉴定对济二煤矿矿井通风系统调整、矿井生产能力核定和主通风机运行节能有重要的现实意义。

一、测定方案

１、 测试内容

1.1、1号主通风机+3°、+5°、+8°、10°角度条件下主通风机风压、功率和效率曲线。

1.2、2号主通风机+5°、+8°、+10°角度条件下主通风机风压、功率和效率曲线。 测定的主要参数有： (1) 主要通风机的风量； (2) 主要通风机装置静压；

(3) 电动机的输入功率、风机的转速；

(4) 大气参数；

(5) 风机的运行效率。 二、工况调节方法选择

矿井主要通风机的性能测定,是通过调节主要通风机工作风阻的方法来获得主要通风机的不同工况点，然后根据各工况点的参数绘制其特性曲线。因此，工况调节方法的选取和调节位置的确定是保证测定工作能否顺利进行的关键。

济二煤矿风井主要通风机风机装置及风硐布置如图1所示。试验风门为圆形，直径3.15m，进风面积S=7.8m2，进风断面满足主要通风机性能鉴定的要求。根据GAF主通风机布置形式，本风机具备不停产测定条件。为保证能测定较完整的风机特性曲线和测试精度， 1号主通风机测定时，2号主通风机担负井下正常通风。在此前提条件下，确定改变测定风机工作风阻的方法为：

1号风机测定时：2号主通风机担负井下正常通风，1号风机的隔离风门A置风井一侧，隔断两风机之间的相互影响；1号风机试验风门全开，全开启动1号通风机，测

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定1个工况点，然后逐渐关闭试验风门，利用改变试验风门的进风面积改变测定风机的工作风阻，测定6～8个工况点。每条曲线测定7～9个工况点。

利用类似的工况调节方法进行2号主通风机性能测试。

试验风门

1－电机 2－扩散器 Ⅱ Ⅰ Ⅱ-Ⅱ断面 SⅡ＝5.8295m2 Ⅰ-Ⅰ断面 SⅠ＝7.7892m2 1 2 1号风机 ⅡⅠ 风井 1 2 2号风机 Ⅱ Ⅰ 图1 兖州煤业股份公司济二煤矿风机测试布置示意图 三、测风、测压断面选择

选择测风、测压位置的基本要求是，在所有工况点条件下，断面上的速度场分布基本均匀、且较稳定。在采用以上工况调节方案调节工况时，由于工况调节断面距测试风

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机入口有一定的距离(16m)，因此确定在风机入口内、一级动轮之前的Ⅰ─Ⅰ过流断面上布置测静压传感器，测定该断面处风流的相对静压，根据风机风量测算风机的静压；风机入口前Ⅰ─Ⅰ、Ⅱ─Ⅱ过流断面上速度场分布较均匀，且风速较大，Ⅰ断面断面积S1＝7.7892m2，Ⅱ断面断面积SⅡ＝5.8295m2，Ⅰ、Ⅱ两断面间距（2.6m）小且断面变化大，根据空气流动的动力学理论，可利用两断面静压变化测定法测算风机风量，因此在Ⅰ、Ⅱ断面上布置压差传感器。在Ⅰ－Ⅰ断面周边上布置6个静压传感器，在Ⅱ－Ⅱ断面周边上布置6个静压传感器，用胶皮管和三通分别把每一断面各测点的静压端口并联在一起，分别通过胶皮管连接至YYT-200B型单管倾斜压差计上，测定不同工况点时两断面的静压差，进而测算风机风量。

???S2 Q02g?hs?i(1?k)2(1)

式中 ?---考虑摩擦等的热功耗散系数，由模型试验确定，?=0.95～0.98；

△hs─某一工况时Ⅰ、Ⅱ断面的静压差，dapa； ρi─-某一工况时的空气密度，kg／m3；

S k ─-断面变化系数，k?(2)2；

S1 S1、S2─-分别为Ⅰ、Ⅱ断面的断面积，m2。可利用两断面静压差测定法测算风机风量，因此在Ⅰ、Ⅱ断面上布置压差传感器。

四、工况调节

1号风机测定时：

1号风机测定时：2号主通风机担负井下正常通风，1号风机的隔离风门A置风井一侧，隔断两风机之间的相互影响；采用全开启动，1号风机试验风门全开，全开启动1号通风机，测定1个工况点，然后逐渐关闭试验风门，利用改变试验风门的进风面积改变测定风机的工作风阻，通过速算确定试验风门的调节位置，测试6～8个工况点。每条曲线测定7～9个工况点。

用类似的工况调节方法对2号主通风机进行测定。

五、风机性能参数测定

(1)风量测定：如图１所示，在Ｉ－Ｉ断面周边上按等弧长原则布置6个静压管，在Ⅱ－Ⅱ断面周边上布置6个静压管，用胶皮管和三通分别把每一断面各测点的静压端口并联在一起，分别通过胶皮管连接至YYT－200B型单管倾斜压差计上，测定不同工况点时两断面的静压差，进而测算风机风量。

(2)静压测定： 利用胶皮管和三通将Ⅰ－Ⅰ断面上各静压管口并联后，连接到U型水柱计上，以测定不同工况时该断面上的风流平均相对静压，以测算风机装置静压。 (3)电机功率及转速测定： 电动机输入功率采用上海隆昌仪表厂生产的SPDC－1000

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型电能综合分析测定仪测定。因风机与电机直接传动，故电机转速即为风机转速。电机转速采用日本生产的HT-446型红外线转速计测定。

(4)大气参数的测定：采用美国生产的TSI多参数测定仪测定风流的温度、压力和相对湿度，求算空气密度。

以上所用测风测压仪器在测定前均进行了校正。

六 、测定数据处理与结果

1) 现场测定速算

为了保证测定参数准确可靠，并为调节工况点提供依据，在测定过程中对每一工况点所测定参数进行速算、汇总、并绘制Ｈ─Ｑ曲线草图，对结果进行分析，判断其是否可靠。确认数据基本可靠后，再调节下一个工况点。从而保证了这次通风机性能测定工作的快速准确地完成。

2) 数据处理与结果

现场速算只是草算，测定结束后对所有数据按规定进行整理，计算出测定条件下风机装置的性能参数。

为与厂方提供的风机特性曲线对比，将实测数椐换算到标准状态下(标准转速

n0=750r/min，空气密度ρ0=1.2kg/m3)风机装置的性能参数。资料整理使用的计算公式：

(1) 主要通风机测试风量Q01

对采用静压差法测定时：

Q0 ???S2 式中

2g?hs

?i(1?k2)?---考虑摩擦等的热功耗散系数，由模型试验确定，?=0.95～0.98；

?hs─某一工况时Ⅰ、Ⅱ断面的静压差，dapa； ?i─某一工况时的空气密度，kg／m3； k ─断面变化系数，k?(S22)； S1S1、S2 ─分别为Ⅰ、Ⅱ断面的断面积，m2。

(2) 主要通风机装置静压 Hsd1：

Hsd1?hS1?hV1

式中 Hsd1─某一工况时主要通风机装置静压，dapa；

hs1─某一工况时Ⅰ断面上风流的相对静压，dapa； hv1─某一工况时Ⅰ断面上风流的平均动压，dapa。 (3) 主要通风机输出静压功率Psd与效率?sd Htd?Q01100

P?td?tdPePtd?中国科学技术大学 兖州煤业公司济二煤矿

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式中 Pe─某一工况时电机输入功率实测值，kw。

(4) 通风机转数校正系数 Kn

n0 ni式中 ni─某一工况时实测通风机转数，r/min； Kn?n0─风机标准转数，r/min。

(5) 空气密度校正系数

1.2 K??

?i式中 ?i─某一工况时实测的空气密度，kg/m3。

(6) 校正后的通风机风量Q0

Q0?Q01?Kn 式中 Ｑ01─通风机实测风量，kg/m3。

(7) 校正后的通风机装置静压Htd0

2Hsd0?Hsd?K??Kn

式中 Hsd─实测通风机装置静压，dapa。

(8) 校正后的电动机输入功率Peo和通风机输出静压功率Ptd0

3Pe0?Pe?K??KnPsd0?Psd?K??K sd3n

Hsd?Q0 P?100 P?sd?sd Pe式中 Pe─某一工况时电机输入功率实测值，kw。

七、测试组织

为保证测试工作安全、准确、快速进行，测试前设置总指挥和各测试小组，各小组各负其责，听众总指挥领导和安排。

测试总指挥： 张卫东 总工程师 测试副总指挥：车总、邱总、卢 平 (1) 工况调节组 组长：（机电工区） 组员：

职责：负责风机测试时，调节试验风门，利用改变试验风门的进风面积改变测定风机的工作风阻，测定6～8个工况点。调节工况人员要按照事先规定好的程序进行，风机工况调节人员要保证自身的安全和调节工况木板不发生折断和掉入风机风硐。

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(2) 风机叶片角调节组 组长：（机电工区） 组员：

职责：负责风机测试过程中风机叶片角的调整。要求按预定的方案调节风机叶片角，确保风机叶片角调节准确。

(3) 风机启动和运行维护组 组长：（机电工区） 组员：

职责：负责风机测试过程中风机的启动和运行维护。要求按总指挥的指令启动和停止风机的运行，风机司机要坚守岗位，做到及时开启风机和停止风机运行。

(4) 风机电机运行参数测试组

组长：（中国科大负责，机电工区协助） 组员：

职责：负责风机测试过程中电机参数的测试（电流、电压、功率因素、电机输入功率和转速等）。

(5) 风机运行参数测试和速算组

组长：（中国科大负责，通风工区协助） 组员：

职责：负责风机测试过程中风机运行参数的测试（风机风量、风压、风机房水柱计读值、空气密度测算等），根据测试参数及时速算风机的运行工况点，确定测试工况的准确性和可靠性，并作为风机运行工况调节的指导。

(6) 安全组

组长：（通防办、安监处） 组员：

职责：负责风机测试过程中设备和人员安全监察。 (7) 信息联络组 组长： 组员：

职责：负责风机测试过程中信号和数据的联络。

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表1 济二煤矿1号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表 (风机叶片角 °) 测定日期:2005年 月 日

测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

表2 济二煤矿1号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表

(风机叶片角 °) 测定日期:2005年9月 日 测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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表3 济二煤矿1号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表 (风机叶片角- °) 测定日期:2005年 月 日

测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

表4 济二煤矿1号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表

(风机叶片角- °) 测定日期:2005年9月 日 测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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表5 济二煤矿2号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表 (风机叶片角- °) 测定日期:2005年 9 月 日

测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

表6 济二煤矿2号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表

(风机叶片角- °) 测定日期:2005年9月 日 测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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表7 济二煤矿2号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表 (风机叶片角- °) 测定日期:2005年 月 日

测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

表8 济二煤矿2号风机(GAF-31.5-15.8-1)性能测定参数汇总表

(风机叶片角- °) 测定日期:2005年9月 日 测定 工况 (dapa) (dapa) 静 压 静压差 风 量 M3/S 动 压 (dapa) 静 压 (dapa) 功 率 KW 功 率 KW 效 率 % (rpm) Ⅰ断面 Ⅰ、Ⅱ断面 风 机 Ⅰ断面 风机装置 静 压 电 机 综 合 转速 密 度 (kg/m3) 空 气 1 2 3 4 5 6 7 8 9

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