公司报告2
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三、新型局扇特点及其气动性能测定分析(一)两种新型局扇的特点老厂分矿局部通风近年来普遍应用GJK系列高效节能局扇。
它是广东韶关冶金机械厂针对JF、JBT等老式局扇效率低、噪音高、体积大、很笨重等缺点,而与华中科技大学共同研制的新型轻型高效节能中风压局扇(如图17所示)。
其主要特点是:1.该机是按准三元流理论设计的子午加速型风机,与目前国内同类局扇相比,效率高、噪音低、体积小、重量轻、价格便宜。
2. 风量风压曲线平缓,高效区宽,风量调节范围大。
图17 GJK系列高效节能局扇去年以来,为满足新区1800大巷等长独头掘进的要求,老厂分矿又引进了湖南湘潭平安电气集团研制的2BKJ系列对旋式高风压局扇(如图18所示)。
图18 2BKJ系列对旋式高风压局扇2BKJ系列防爆型对旋轴流式局部通风机运用西北工业大学组合正交技术设计制造,是一种用途广泛的新型局部通风机。
该机具有结构紧凑,噪音低、风压高、效率高、反风性能好、在小风量区域运行稳定、高效应用范围宽等特点。
根据掘进工作面长度和巷道不同的通风要求,既可整机使用,又可分级使用,从而减少能耗,节约能源,是矿井中局部通风的理想设备。
该系列风机主要用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤矿井下作局部通风使用,也适用于金属矿山、化学矿山、隧道和其它应用风机的厂矿。
广泛适用于煤矿和隧道掘进作长距离、高风压通风,具有噪声低、送风距离远、风量大等特点。
(二)对局扇气动性能进行实测的重要意义局扇是长独头掘进通风系统的关键设备,是将掘进工作面污风从风筒中排出地表的动力源泉。
局扇本身空气动力性能的优劣程度,及其与风筒风阻特性曲线的匹配情况,关系到通风效果和通风电耗。
因此,必须根据实际要求认真选用。
然而,所有局扇生产厂家提供的气动性能曲线,均是根据一台模样机测试结果,按照风机性能“几何相似、运动相似、动力相似”三大规律,各种规格型号再根据不同直径、不同转速估算绘制的。
由于制造工艺与质量的影响,各台风机标称的气动性能曲线,必然与实际性能曲线有着一定差异。
通风技术人员都清楚,这一差异的大小决定了风机与风筒的配合状态,决定了通风效果的好坏、电耗的大小。
那么,老厂分矿目前采用的两种局扇气动性能差异究竟有多大呢?另外,由于2BKJ系列局扇是按照煤矿防爆要求设计制造的,价格自然偏高,加大了通风成本,如果大量采用是否值得的问题尚需论证。
因此,为了定性、定量地掌握GJK系列子午加速型局扇和2BJK系列对旋式高风压局扇的气动性能,探索新式风筒与新型风机的合理匹配模式,为老厂新区1800大巷快速掘进及其他长独头通风提供良好的服务,实行高效低耗的集约化通风,老厂分矿决定邀请昆明冶金高等专科学校协作,在完成各种风筒通风参数测定的基础上,进一步配套开展上述两型局扇气动性能的测定分析。
(三)新型局扇气动性能测试的组织实施新型局扇气动性能测定,遵循国家标准(GB1236-85) 《通风机气动性能试验方法》规定,采用风管式进气试验装置进行,试验装置制作要求如图19所示。
为了准确地测出两类局扇的实际气动性能,矿校联合课题组首先根据所测局扇几何尺寸对应的国家标准要求,精心设计并制作了一个测试专用风硐(制作施工图见附件,实物见图20)。
测定所用的压力计、气压计、温度计、功率计等仪表,均按要求进行统一校正,局扇气动性能测试过程严格按要求进行操作(如图21~23所示)。
图19 局扇性能风硐法测试示意图图20 专门制作的局扇性能测试风硐图21 局扇气动参数测试图22 局扇电气参数测试图23 局扇测试参数记录(四)局扇气动性能测试参数计算为便于今后灵活分级使用2BKJ 型两级局扇,按第一级、第二级独立工作和两级联合工作三种情况进行实测。
每一工况测量之前,均有足够的时间确保压力、风量等稳定,之后再同时记录各仪表读数。
测量的工况点均有12~13个点,远远超出要求的7个点。
测试结果根据国标要求计算:1. 空气密度(1)大气密度: ρa aaP RT kg m =,/3 式中:T t a a =+273(2)进气口空气密度: ρρ11=aaP P式中:P 1为风机进口法兰处全压。
当p Pa 1500≤时,ρρ1=a ,p 1为进气口全压。
(3)出气口空气密度: ρρ22=aaT T 式中:T t 22273=+,t 2—风机出口气流温度。
2. 风量Q d p n n n a n=1110721.αερρ∆式中:αn —集流器流量系数; εn —空气膨胀系数;圆弧形集流器适于当管道气流雷诺数Re .p ≥55104⨯时,其流量系数αn 为0.99,空气膨胀系数εn nap P =-1055.∆,当∆p Pa n ≤500时,εn =10. ; 锥形集流器适于Re p ≥2104⨯时,复合系数εαn n p =--10502.Re .,当管道气流雷诺Re p ≥3105⨯时其复合系数为0.96。
d n —集流器喉部直径,m ;∆p n —进口集流器的负压,Pa ;计算风量时,将进口集流器的负压视为正值。
3. 压力 (1) 动压 A .进口动压:p Q A d 11122=⎛⎝ ⎫⎭⎪ρ式中:A 1—风机进气口端横截面积,m 2。
B .出口动压当进口静压p Pa st 12500<时,出口动压:p Q A d 21222=⎛⎝ ⎫⎭⎪ρ 当进口静压p Pa st 12500≥时,出口动压:p Q A d 2112222=⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪ρρρ 式中:A 1—风机出气口端横截面积,m 2。
(2) 静压 A .进气口静压:p p p p st e st d P d 11111=+--,,∆式中:p Q A d P PP 1111122,,,=⋅⎛⎝ ⎫⎭⎪ρρρ,其中:ρ111,/P st P RT =;A P 1,为风机进口端截面积,m 2。
∆10025111=⎛⎝⎫⎭⎪p L D d P P ,,.,其中:D P 1,为风机进气口端风管的直径,m ;L 1为静压测量孔至风机进口法兰的长度,m 。
B .出气口静压:p st 20=。
(3) 全压A .进气口全压:p p p st d 111=+B .出气口全压:p p d 22=(4) 绝对静压A .进气口绝对静压:P P p st a st 11=+B .出气口绝对静压:P P st a 2=(5) 绝对全压A .进气口绝对全压:P P p a 11=+B .出气口绝对全压:P P p a 22=+6. 风机压力A .动压:p p d d =2B .静压:p p p st st d =--()11C .全压:p p p st d =+4. 功率(1) 内功率:f el in N W N -=ηλ式中:λW —电动机输入功率,kW ;ηel —电动机效率;N f —电动机的各种损失,kW 。
(2) 轴功率:el sh W N ηλ=5. 效率 (1) 内效率A .全压内效率:ηin p in QpK N =1000B .静压内效率:ηst in st pst inQp K N ,=1000(2) 效率A .全压效率:η=QpK N p sh1000 B .静压效率:ηst st pst shQp K N =10006. 无因次量 (1) 流量系数:ϕπ=QD u imp imp42(2) 压力系数 A .全压:ψρ=pK upimp12 B .静压:ψρst st pstimpp K u =12 C .动压:ψυd d pdimpp K u =12(3) 功率系数:λπρ=10004213N D u inimp imp7. 气体压缩性修正系数(1) 全压:K K K P p p P p K K =-+⎛⎝ ⎫⎭⎪-⎡⎣⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥-111111 (2) 静压:K K K P p P P pstst a K K =-⎛⎝ ⎫⎭⎪-⎡⎣⎢⎢⎢⎤⎦⎥⎥⎥-11111 (3) 动压:K pd =ρρ12当p Pa st ≤2500时,K p =1,K pst =1,K pd =1。
式中:K —空气绝热指数,K =14.。
8. 换算值(1) 风量:Q Q n n D D co Te co Te imp co imp Te =⎛⎝ ⎫⎭⎪⎛⎝ ⎫⎭⎪⎪,,3(2) 风机动压不考虑压缩性:p p nnDDd co d TecoTe coTeimp coimp Te,,,,, ,=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪ρρ1122考虑压缩性:p p nnDDKKd co d TecoTe coTeimp coimp Tepd copd Te,,,,,,,,=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪-ρρ11221(3) 风机静压不考虑压缩性:p p nnDDst co st TecoTe coTeimp coimp Te,,,,, ,=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪ρρ1122考虑压缩性:p p nnDDKKst co st TecoTe coTeimp coimp Tepst copst Te,,,,,,,,=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪-ρρ11221(4) 风机全压不考虑压缩性:p p nnDDco TecoTe coTeimp coimp Te=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪ρρ1122 ,,,,考虑压缩性:p p nnDDKKco TecoTe coTeimp coimp Tep cop Te=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪-ρρ11221 ,,,,,,(5) 内功率:N N nnDDin co in TecoTe coTeimp coimp Te,,,,, ,=⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎛⎝⎫⎭⎪⎪ρρ1135(6) 效率静压内效率:ηηinst co inst Te,,=全压内效率:ηηin co in Te,,=(五)两类局扇四种工况气动性能测试结果1. 测试数据计算:按照上述风机气动性能计算法则,分别将GKJ型正常工作,2BKJ 型局扇第一级、第二级独立工作和两级联合工作三种情况的气动性能实测参数计算结果列于表11~14。
2. 气动性能曲线绘制:以风量为横坐标,以风机全压、风机静压、轴功率、全压效率、静压效率为纵坐标,将换算得到各工况点的试验量,绘制在方格坐标纸上,分别将各测试点连接成圆滑的风机气动性能曲线(见图24~27)。
%80604020kW 3000240018001200600161284m /s3Pa 2BKJ-No6.0/30 风机性能曲线图(第一级工作)风量-功率曲线风量-全压曲线风量-静压曲线风量-全压效率曲线风量-静压效率曲线图24 2BKJ -№6.0/30kW 局扇第一级单独工作 气动性能实测曲线图80604020kW 86421500120090060030012345m /s3%Pa 2BKJ-No6.0/30 风机性能曲线图风量-功率曲线风量-全压曲线风量-静压曲线(第二级工作)风量-全压效率曲线风量-静压效率曲线图25 2BKJ -№6.0/30kW 局扇第二级单独工作气动性能实测曲线图80604020kW %350028002100140070001.534.567.56121824Pa 2BKJ-No6.0/30 风机性能曲线图m /s3风量-功率曲线风量-静压曲线风量-全压效率曲线风量-静压效率曲线风量-全压曲线图26 2BKJ -№6.0/30kW 局扇两级联合工作性 气动性能实测曲线图80604020kW 12963.8 1.6 2.4 3.242500200015001000500Pa %m /s3GKJ67-Z450 风机性能曲线图风量-功率曲线风量-全压曲线风量-静压曲线风量-全压效率曲线风量-静压效率曲线图27 GKJ67-Z455-Ⅱ-11kW 局扇气动性能实测曲线图。