阳煤一矿张花沟风井主扇风机改造

2015-03-19李维柱

机械管理开发 2015年2期

李维柱

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿，山西阳泉 045008）

引言

阳泉煤业（集团）有限责任公司（全文简称阳煤）一矿位于山西省阳泉市西北部和盂县东南部。其地理坐标：东经113°21′10″—113°31′11″，北纬37°53′17″—37°58′51″。东邻阳煤集团天兴公司，南邻阳煤集团三矿，西邻阳煤集团七元矿，北邻程庄井田及荫营煤矿。井田东西走向长约14.5km，南北宽约9.8km，面积约83.6km2。

该井田含煤地层主要为太原组、山西组，含煤6～15层，煤层总厚度为15.80m，含煤系数为8.8%。现阶段该矿主要开采15号煤层。

该矿共有12个进风井，分别为1号主斜井、2号主斜井、704皮带斜井、副立井、猴车斜井、南翼S2进风斜井、材料暗斜井、吴家掌进风立井、杨坡堰进风立井、四尺张华沟进风井、七尺张华沟进风井、高家沟进风井。5个回风井分别为吴家掌回风立井、杨坡堰回风立井、张华沟回风立井、高家沟回风立井、南翼回风立井，5个回风立井相对独立。本文主要介绍张花沟风井主扇的改造。

1 改造前存在的问题及改造方案

1.1 改造前矿井通风系统存在的问题

随着矿井产能的不断提升，矿井的需风量逐渐增加。张华沟风井主扇风机自1979年9月投运至今已有35a，型号：G4－73－11－No.28，风量：400 000m3／h，静压：653kg／m2，叶轮直径：2 800mm，主轴转速：750r／min，介质温度：20℃，生产厂家：沈阳鼓风机厂，出厂日期：1979年。

配套电机为同步电机，型号：TD1250－8／1430，额定功率：1 260kW，定子电压：6kV ，定子电流：140.7A，转子电压：52.4V，转子电流：246.8A ，额定转速：750r／min，功率因数：0.9。

风量调节方式，利用反风道（吸风侧设有调节风门装置，反风型式）以及闸板门吸风帽，反风门调节控制，电力驱动控制设备硅整流供转子直流电源同步运行。配套数量同等能力2部（一用一备）［1－3］。

目前，主扇风机存在如下运行隐患：

1）主电机及电控设备老化，电机定子线圈曾多次发生绕组短路击穿事故，绝缘老化，性能下降。

2）电机轴承为滑动轴承，曾多次发生超温溜瓦事故。

3）主扇风机主轴传动部位为轴承箱式油浸式自润滑方式，散热较差，运行温度较高。

4）阳煤一矿为高瓦斯矿井，在切换风机的时候，使用原有通风机会造成短暂的停风，容易造成瓦斯积聚。

5）备用风机处于冷备用状态，运行风机停转后再启动备用风机。如果备用风机突然无法启动，而运行风机停转，容易引发事故［4］。

6）原有通风风机使用时间长，主扇风机效率较低（1号主扇风机54.69%，2号主扇风机57.61%），且实际运行功率为960kW，耗电量大。1.2 通风系统优化设计改造方案

通过矿相关部门的多次讨论研究，认为设备陈旧，技术落后；安全性能低是形成主扇风机不能稳定运行的主要原因。由于存在以上运行隐患，主扇风机设备的可靠性和效能不能满足正常的生产要求，从而影响矿井的安全生产。实施张华沟主扇风机的改造，以确保该主扇风机负担区域的正常生产［5］。

2 通风系统改造项目的技术方案

2.1 通风风机服务范围及风量

张华沟通风风机服务的范围：北七、东二、东三、十采区系统巷、十一采区系统巷、十一采区扩区。

根据衔接部署，十一采区扩区回采工作结束后将衔接十采区的回采工作，张华沟区域配风量为5 800m3／min，此时通风距离变短，确定为容易时期。十一采区扩区的81104工作面生产期间，通风距离最远，张华沟区域配风量为8 500m3／min，确定为困难时期。

1）容易时期风量分布。张华沟区域总风量为5 800m3／min，一个回采工作面81005工作面1500m3／min，两个掘进工作面（81106进风750m3／min，81106尾巷750m3／min）。十一采区系图统300m3／min，81109系统200m3／min，81104系统300m3／min，西七系统300m3／min，十采区系统500m3／min，九采区乳化液泵房150m3／min，十一采区配电室70m3／min，81107系统600m3／min。

2）困难时期风量分布。张华沟区域总风量为8 500m3／min，一个回采工作面81104工作面风量为1 600m3／min，一个备用工作面81107工作面风量为800m3／min，五个掘进工作面（81106高抽巷750m3／min，81106回风800m3／min，81005进风800m3／min，十采区新补皮带巷800m3／min，东二新补皮带巷860m3／min）。81109系统风量200m3／min，西七系统300m3／min，北七系统150m3／min，十采区轨道巷系统240m3／min，十采区皮带、回风正前系统300m3／min，81107高抽下料巷系统150m3／min，81104高抽下料巷系统150m3／min，九采区乳化液泵房150m3／min，十一采区配电室70m3／min。

2.2 通风风机选型依据

矿井需要的总风量及通风阻力，通风容易时期：Q＝96.7m3／s，hmin＝2 285Pa；通风困难时期：Q＝141.7m3／s，hmin＝3 572Pa。通风机必须产生的风量Q，通风容易时期：Q＝Kl·Q＝1.05×96.7＝101.53m3／s，通风困难时期：Q＝Kl·Q＝1.05×141.7＝148.78m3／s，Kl为设备漏风系数，取1.05。通风机必须产生的静压Hs，通风容易时期：Hs，min＝hmin＋Δh＋hz＝2 285＋0＋245＝2 530Pa，通风困难时期：Hs，mix＝hmin＋Δh＋hz＝3 572＋245＝3 817Pa，式中：Δh为通风设备阻力损失，取245 Pa；hz为矿井自然风压，取0。通风容易时期：Q＝101.53m3／s，Hs，min＝2 530Pa，通风困难时期：Q扇＝148.78m3／s、Hs，min＝3 817Pa。综上述计算，张华沟回风井设备无法满足将来的衔接计划要求，初选BDK—8—No.29型防爆轴流通风风机，其性能曲线图见下页图1。困难时期风机工况点：Q＝148.78 m3／s，H＝3 817Pa，ηs＝83%，叶片安装角度为40°，容易时期风机工况点：Q＝106.34m3／s，H＝1 950Pa，ηs＝77%，叶片安装角度为30°［6－8］。

2.3 主扇风机改造后的效果

通风系统改造后，张华沟回风井安装2台BDK－8－No.29型对旋轴流通风机，电机功率为2×630kW，改造之前风机的运行功率为960kW，改造后在同等条件下风机的运行功率为810kW，有效的节约了电能。通风前、后期静压效率为81%、86%。能耗指标为0.34kW·h／（Mm3·Pa）和0.37kW·h／（Mm3·Pa）为高效节能风机。

此外在通风机入口处加装对隔板进行倒机控制系统，在开启备用通风机，关闭原运转通风机的风门，同时打开隔板，使原运转通风机处于空转，打开备用通风机，同时关闭隔板，是备用通风机处于正常转态，完成倒机。使用隔板进行倒风，提高了风路切换的安全性，在倒机的过程中能保证风量基本不变有效的避免了井下瓦斯的集聚，并且这种方法速度快［9，10］。