矿山主通风机静压异常变化干扰源的分析

屈海峰

(铁法煤业集团有限责任公司，辽宁 调兵山 112700)

0 引言

大隆煤矿中央风井主通风设备采用上海鼓风机厂生产的GAF21.1-12.6-1型轴流式通风机，转速为1 000 r/min，功率为1 000 kW。正常生产情况下，根据矿井井下风量需求量，静压值调整为-2 400 Pa，风量为6 900 m3/min，主电动机运行电流为42 A，电动机运行功率410 kW，平时工作状态稳定。2017年7月10日，中央风井主扇1#主通风机出现了静压异常波动现象，仅半天时间，主要通风机静压值由-2 400 Pa逐渐减少至-2 350 Pa，数天过后减少至-1 980 Pa，风量逐步略有下降，如图1所示。为此，分析了矿井风阻、静压变化的影响因素[1]。

1 矿井通风管网特性分析

图1 矿井静压异常变化曲线图

由图1可知，矿井主通风机静压值由-2 400 Pa减少至-1 980 Pa才稳定，这说明矿井阻力系数即矿井风阻在逐步增加，矿井通风管网特性曲线由曲线L1变化至曲线L3，各曲线斜率逐渐增大，通风越来越困难,如图2所示。图2中L1的运行工况点A对应-2 400 Pa静压状态，L2的运行工况点B对应-2 200 Pa静压状态，L3的运行工况点C对应-1 980 Pa静压状态。A点、B点、C点通风阻力越来越大，即pA

1) 改变主要通风机转速;

2) 轴流式通风机改变动叶安装角;

3) 轴流式通风机改变动叶数目;

4) 轴流式通风机改变静叶角度;

5) 闸门调节效果;

6) 改变前导器叶片角度;

7) 静压检测环节出现问题，如检测管路不通畅，检测数字环节出现了偏差[2]。

图2 矿井通风管网特性曲线图

2 矿井通风网络阻力分析

当轴流主通风机叶片角度为+10°，在叶片角度不变的情况下，风量略有减小，负压减少明显。可以认为，井下调整综合机械化采煤采区、掘进工作面采区通风系统影响矿井总通风阻力，矿井总通风阻力增加，矿井通风管网特性曲线由L1变为L3，主通风机工况运行性能由正常工作状态QA偏移至QB，再偏移至QC，矿井风阻即矿井阻力系数增加了，影响造成主要通风机负压减少,影响风量减少，相当于闸门效应。若只是正常的小范围调风，不会有大的影响。可见通过调整矿井通风网络很难解决问题。

1) 主通风机动叶角度分析[3]。通过检查，1#主通风机的叶片角度没有偏离+10°，2#主通风机参数正常，静压为2 400 Pa，两台主通风机工作在同样的工况点，排除了叶片角度变化对通风性能的影响。

2) 动叶、静叶、前导器叶片等因素分析：轴流式通风机动叶数目成对设计，固定不变，静叶角度出厂固定不变，通风系统无调节闸门，风门处于常开常闭状态，没有异常。前导器叶片角度固定，轴流式通风机为转速r=1 000 r/min的同步电动机，速度没有变化。这都说明动叶、静叶、前导器叶片不是影响静压变化的因素，均可排除此种情况。

3) 调整动叶角度分析[4]。当风叶角度由+10°调整至+13°，其主通风机工况运行性能由+10°曲线移至+13°曲线，如图3所示。从静压-电流曲线分析，正常主扇运行状态为曲线III,主电动机电流为42 A，曲线III上的F点对应主电动机功率410 kW，PF静压值-2 400 Pa，满足矿井正常通风需要。静压值减少至曲线II上E点对应PE值为-2 000 Pa，功率基本不变，稳定在410 kW左右。连续间断移至曲线I的D点，由PF移至PE移至PD，并稳定在PD。增加叶片角度后，主扇静压-2 400 Pa，主通风机工况运行性能移至G点，主电动机电流53 A，功率530 kW，风量恢复正常，详见表1。

图3 静压电流曲线图

状态电流/A功率/kW风量/(m3·min-1)静压/Pa正常424106 900-2 400异常424106 600-1 980恢复正常535306 900-2 400

运转后，风量为6 900 m3/min，QF=QG，静压值为-2 400 Pa，风量、静压恢复正常值，但风叶角度增加了3°对主通风机静压减少量进行了角度增大补偿，同时主电动机电流由42 A增大至53 A，功率由PD410 kW增加至PG530 kW，即有120 kW能量无形中损失。可见，矿井通风阻力增加造成了机电设备功率损耗，叶片角度增大，功率损耗加大了120 kW，满足矿井通风系统要求，但能量消耗显著增加，增加了经济支出，通过增加动叶角度，问题仍然没有解决。

4) 主通风机出口矿井阻力系统、风阻分析。检查发现扩散塔消音器因年久失修，外壳铁皮腐蚀开裂，铁皮张裂靠在一起，增大了主要通风机出口风阻，阻碍了风流的流通，消音器故障影响了通风系统性能。消音器堵塞扩散塔风道相当于主通风机性能调节的闸门调节效能[5]。通风阻力系统增加了，造成风流慢，静压值变低，通风量变小。通过对消音器进行处理后，1#主要通风机动叶角度调回至+10°运行，即恢复了主通风机的正常参数状态。满足了矿井通风系统的需要。

3 结论

通过对主要通风机静压变化、通风量变化进行矿井通风阻力分析，从主要通风机转速、动叶安装角、动叶数目、静叶角度、矿井风阻调节、前导器叶片角度、扩散塔等影响干扰源进行辨识，通过逐步试验，分析查找问题的根源，消除了矿井通风阻力中干扰源阻力，使主通风机在最低功率下运行，具有节能效应，增加了主通风系统的稳定性。