GAF型矿用轴流式主通风机现场性能测试共18页
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GAF型矿用轴流式主通风机 现场性能测试Βιβλιοθήκη Baidu
皖北煤电集团公司任楼煤矿 姚金林
1、引言
GAF主通风机是上海鼓风机厂引进德国 TLT公司先进技术生产的适合矿山使用的高效风 机，其风机叶片角度调节方便，调节范围大， 具有高负压、大风量、运行效率高等特点，在 我国矿山应用较为广泛的一种通风机。矿井主 通风机是矿山大型固定设备之一，它担负着向 井下输送充足的新鲜空气、确保矿井安全生产 的重任，同时由于它连续不间断运行，它也是 矿井的能耗大户。《煤矿安全规程》规定：矿 井必须按实际供风量核定矿井产量，矿井主通 风机每5年必须进行一次性能鉴定。因此，为实 现矿井主通风机安全、经济运行，保证矿井的 安全高效生产，必须掌握主通风机的实际运行 性能曲线。
（2）GAF型风机采用调整风机动叶片角（αR调至 116°～124°）来实现反风的（见图2），一般在 叶片角124°时，反风量约为70%；在反风角度范 围内，反风量随αR的增大而减小，随αR的减小而 增大，因而反风量总是可以达到60%以至更大，只 受到电机功率的限制[3]。反风量在设计风量60%以 下时，电动机的功率一般不会过载。由于采用调整 叶片角反风，无需增加任何机构。这也决定了该类 型风机布置不具备不停产测试条件，只能在矿井停 产检修时进行性能测试。 （3）按设计要求，进风立闸门前设置5倍叶轮直径 的直线段风硐，而对进风立闸门后段的直线段长度 未作要求[4]，实际使用中的GAF型风机该平直段长 度均小于2倍风道直径。故设置在测度风机立闸门 与风机入口之间的静压测点只有当该立闸门全开时 才能采集到可靠稳定的数据。
3.2 工况调节方法选择
矿井通风机的性能测定,是通过调节通风机工作风 阻的方法来获得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。其要求是测定从低负压至 风机最高负压段的完整风机性能曲线。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。
根据风井主通风机风机装置及风峒布置形式（见 图1），由于风门C的入风断面只有0.8m2，风门D的 入风断面0.5 m2，地面无其它入风口，故考虑大风量 工况打开备用风机立闸门，利用备用风机扩散器进风； 为了测定小风量工况，在风机测试前，在矿井总回风 道预先设置调节门框，并备好风门，待风机测试前停 风机并将地面风门全打开（防止风机在驼峰不稳定区 运行）时安装该风门，控制井下通风网络的风量，确 保风机运行安全并能测试完整风机特性曲线。经研究 改变测定风机工作风阻的方法为：
4 测试结果及分析
表1是某矿GAF26.6-15.84-1轴流式主通风机在风机 叶片安装角0°条件下（转速n=1000r/min）运行时主 通风机性能测试的实测结果。
用类似的工况调节方法对2号风机进行测定。
3.3 测风、测压断面选择图3 GAF26.615.84-1主通风机实测
性能曲线（n=1000r/min）-10°-5°0°+2.5°风机 综合效率η/ %风机装置静压Hsd×10/Pa电机输入功率 P/kW-10°-5°0°+2.5°风机风量Q/m3.s-1风机风量 Q/m3.s-1
1号风机启动后，先测一个工况，然后根据测试速算 结果确定下一工况调节位置，依次调节东风井安全出口 风门D和侧风门C1、C2（关闭）、2 号风机前的立闸门 B，改变测定风机的工作风阻，以达到调节工况点的目 的；当风机进入不稳定的驼峰区时，立即退回，以确保 风机的安全，以达到测定风机的全程曲线。每一角度条 件下的曲线测试8～10个工况点。
1号风机测定时（2号风机停开）： 轴流式风机采用全开启动，即测试开始时，全部打
开1号风机前的立闸门A，2号风机前的立闸门B打开 1/3～1/2(控制扩散器的进风风速不至于过大)，打开风硐 公共段的风门C1、C2及东风井的安全出口风门D，风流 由①东风井安全出口风门D、侧风门C1、C2，②井下通 风系统，③备用风机的扩散器进入→备用风机，分三条 路线进入风硐→1号测试风机立闸门A→1号风机→1号风 机扩散器→地面大气。
图1是生产矿井GAF主通风机典型的安装布置示意 图。对生产矿井来说，GAF型轴流式主通风机具有 以下特点： （1）按设计要求，风机入口整流部件（也称集流 器，Ⅰ断面至导流叶片）的全长大于1倍的动轮直 径，集流器为椭圆锥形，入口Ⅰ断面为空心圆，平 直段Ⅱ断面为圆环形，两断面断面积变化较大，且 距离较短（小于3m）。在风流稳定前提条件下，可 以利用两断面静压力变化测量风机的过风量[1，2]。
根据风机风量测算风机的静压；由GAF风机的结构特 征，在本工况调节条件下，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＝5.5543m2，Ⅱ断面断面积S1＝ 3.5487m2，两断面间距（1.5m）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[1,2]，因此在Ⅰ、Ⅱ断面上布置 压差传感器。风量的计算公式为：
3.1 测试内容
测试1号主通风机-10°、-5°、0°、+5°和2 号主通风机-10°、-5°、0°、+2.5°不同角度条 件下风机的风压--风量、功率--风量和效率--风量曲 线。
测定的主要参数有不同工况条件下：(1) 主通风 机的风量；(2) 主通风机装置静压；(3) 电动机的输 入功率；(4) 大气参数；(5) 风机的运行效率。
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 用上述工况调节方案调节工况时，由于工况调节断面距 测试风机入口的距离相当长，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；
主通风机性能测试是日常通风管理的一个 重要环节，掌握矿井主通风机的实际运行性能 是实现矿井安全管理和风机经济运行的关键。 测试方法的选择对掌握主通风机的实际性能是 十分重要的；不同类型主通风机的布置是有差 异的，应根据矿井主通风机的布置来优化选择 矿井主通风机的测试方案。
2、GAF主通风机的结构及其 装置布置特征
皖北煤电集团公司任楼煤矿 姚金林
1、引言
GAF主通风机是上海鼓风机厂引进德国 TLT公司先进技术生产的适合矿山使用的高效风 机，其风机叶片角度调节方便，调节范围大， 具有高负压、大风量、运行效率高等特点，在 我国矿山应用较为广泛的一种通风机。矿井主 通风机是矿山大型固定设备之一，它担负着向 井下输送充足的新鲜空气、确保矿井安全生产 的重任，同时由于它连续不间断运行，它也是 矿井的能耗大户。《煤矿安全规程》规定：矿 井必须按实际供风量核定矿井产量，矿井主通 风机每5年必须进行一次性能鉴定。因此，为实 现矿井主通风机安全、经济运行，保证矿井的 安全高效生产，必须掌握主通风机的实际运行 性能曲线。
（2）GAF型风机采用调整风机动叶片角（αR调至 116°～124°）来实现反风的（见图2），一般在 叶片角124°时，反风量约为70%；在反风角度范 围内，反风量随αR的增大而减小，随αR的减小而 增大，因而反风量总是可以达到60%以至更大，只 受到电机功率的限制[3]。反风量在设计风量60%以 下时，电动机的功率一般不会过载。由于采用调整 叶片角反风，无需增加任何机构。这也决定了该类 型风机布置不具备不停产测试条件，只能在矿井停 产检修时进行性能测试。 （3）按设计要求，进风立闸门前设置5倍叶轮直径 的直线段风硐，而对进风立闸门后段的直线段长度 未作要求[4]，实际使用中的GAF型风机该平直段长 度均小于2倍风道直径。故设置在测度风机立闸门 与风机入口之间的静压测点只有当该立闸门全开时 才能采集到可靠稳定的数据。
3.2 工况调节方法选择
矿井通风机的性能测定,是通过调节通风机工作风 阻的方法来获得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。其要求是测定从低负压至 风机最高负压段的完整风机性能曲线。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。
根据风井主通风机风机装置及风峒布置形式（见 图1），由于风门C的入风断面只有0.8m2，风门D的 入风断面0.5 m2，地面无其它入风口，故考虑大风量 工况打开备用风机立闸门，利用备用风机扩散器进风； 为了测定小风量工况，在风机测试前，在矿井总回风 道预先设置调节门框，并备好风门，待风机测试前停 风机并将地面风门全打开（防止风机在驼峰不稳定区 运行）时安装该风门，控制井下通风网络的风量，确 保风机运行安全并能测试完整风机特性曲线。经研究 改变测定风机工作风阻的方法为：
4 测试结果及分析
表1是某矿GAF26.6-15.84-1轴流式主通风机在风机 叶片安装角0°条件下（转速n=1000r/min）运行时主 通风机性能测试的实测结果。
用类似的工况调节方法对2号风机进行测定。
3.3 测风、测压断面选择图3 GAF26.615.84-1主通风机实测
性能曲线（n=1000r/min）-10°-5°0°+2.5°风机 综合效率η/ %风机装置静压Hsd×10/Pa电机输入功率 P/kW-10°-5°0°+2.5°风机风量Q/m3.s-1风机风量 Q/m3.s-1
1号风机启动后，先测一个工况，然后根据测试速算 结果确定下一工况调节位置，依次调节东风井安全出口 风门D和侧风门C1、C2（关闭）、2 号风机前的立闸门 B，改变测定风机的工作风阻，以达到调节工况点的目 的；当风机进入不稳定的驼峰区时，立即退回，以确保 风机的安全，以达到测定风机的全程曲线。每一角度条 件下的曲线测试8～10个工况点。
1号风机测定时（2号风机停开）： 轴流式风机采用全开启动，即测试开始时，全部打
开1号风机前的立闸门A，2号风机前的立闸门B打开 1/3～1/2(控制扩散器的进风风速不至于过大)，打开风硐 公共段的风门C1、C2及东风井的安全出口风门D，风流 由①东风井安全出口风门D、侧风门C1、C2，②井下通 风系统，③备用风机的扩散器进入→备用风机，分三条 路线进入风硐→1号测试风机立闸门A→1号风机→1号风 机扩散器→地面大气。
图1是生产矿井GAF主通风机典型的安装布置示意 图。对生产矿井来说，GAF型轴流式主通风机具有 以下特点： （1）按设计要求，风机入口整流部件（也称集流 器，Ⅰ断面至导流叶片）的全长大于1倍的动轮直 径，集流器为椭圆锥形，入口Ⅰ断面为空心圆，平 直段Ⅱ断面为圆环形，两断面断面积变化较大，且 距离较短（小于3m）。在风流稳定前提条件下，可 以利用两断面静压力变化测量风机的过风量[1，2]。
根据风机风量测算风机的静压；由GAF风机的结构特 征，在本工况调节条件下，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＝5.5543m2，Ⅱ断面断面积S1＝ 3.5487m2，两断面间距（1.5m）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[1,2]，因此在Ⅰ、Ⅱ断面上布置 压差传感器。风量的计算公式为：
3.1 测试内容
测试1号主通风机-10°、-5°、0°、+5°和2 号主通风机-10°、-5°、0°、+2.5°不同角度条 件下风机的风压--风量、功率--风量和效率--风量曲 线。
测定的主要参数有不同工况条件下：(1) 主通风 机的风量；(2) 主通风机装置静压；(3) 电动机的输 入功率；(4) 大气参数；(5) 风机的运行效率。
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 用上述工况调节方案调节工况时，由于工况调节断面距 测试风机入口的距离相当长，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；
主通风机性能测试是日常通风管理的一个 重要环节，掌握矿井主通风机的实际运行性能 是实现矿井安全管理和风机经济运行的关键。 测试方法的选择对掌握主通风机的实际性能是 十分重要的；不同类型主通风机的布置是有差 异的，应根据矿井主通风机的布置来优化选择 矿井主通风机的测试方案。
2、GAF主通风机的结构及其 装置布置特征