通风降温工程改变叶轮转速调整离心通风机工作点的探讨应用“等减

在矿井开采过程中，随着并下巷道的掘进延伸及采区工作面数目的增加，通风网络阻力也将不断增加。并且随着产量的增加，矿井瓦斯涌出量也随着增加。为了适应这种变化，应当根据需要调整风机的工况点。

众所周知离心式通风机常用的调整工况点的方法有三种：改变叶轮转速调整法、前导器调整法。

闸门节流法一般在风机投入运行后进行，并且调节的幅度也很小，故效果不明显，目前在矿井运行的4－72系列通风机，大多数都没有设置前导器，故不能用前导器调整工作点。离心．通风机工作点调整的主要措施晕改变风机叶轮转速，在一般教［科书中，仅只笼统介绍离心式风机可采用更换皮带轮或电动机5的方法改变叶轮转速来达到调整工作点的目的，很少具体介绍g更换皮带轮或电动机的方法和原则。另外矿用电动机的制造成体较高，价格昂贵，盲目更换会给企业造成浪费或经济损失。所以，有必要对此加以研讨，以充分挖掘设备潜力、节约资。下面结合实例说明改变风机工作点的具体过程和效果。

在改变叶轮转速的操作之前，需要在理论上进行计算。

1.确定新工作点叶轮应有的转速

确定新工作点下风机叶轮转速的方法有两种·，一是在矿井经过网路特性测定之后，可将网路特性曲线绘制在通风机个体特性曲线上，根据风量、风压的要求确定新工作点时的转速。如果工作点位于两条转速线之间，可用内插法确定转速。其二，若没有条件测定网路特性曲线，可用比例定律估算。

2.更换皮带轮

确定叶轮转速后，接着应考虑更换电动机皮轮来满足要求。根据传动理论，应加大电动机皮带轮的直径，不得减小板动轮的直径。

3.验算电机的功率

在验算电机功率时，应按正在使用的电机进行，可先不虑备用系数，当验算结果显出电机稍有过负荷时，不要盲目技出更换电机，而应对电机运动数据进行分析，同时也应分析｝算数据和实际运行数据之间的误差因素，通过综合分析比较方可确定经济合理的方案。

实例：郑州煤炭集团公司某矿，由于原煤产量增加，急增加矿井风量（该矿井单翼生产，一个风并抽出式通风）。根瓦斯涌出量，确定矿井风量需增加到65m31s，全压力 1．47hP。该矿通风设备的有关技术数据如下表1。（l）根据以上条件，用比例定律估算转速

由n1/n2＝Q1/Q2 得n2=n1 Q2/Q1＝627．5 r/min

表 1
风机型号 4-72-11-NO.20B 电机型号 JS126-8
叶轮转速(r/min) 560 额定电压(V) 380
实测风量(m3/s) 58 额定电流(A) 210
实测全压(kPa) 1.176 额定功率(kw) 110
带轮直径(mm) D2=800 额定转速(r/min) 730

确定转速为 630r/min。

(2）计算加大后主动带轮的直径 D=D2n2/n＝690mm

(3)验算电动机的功率
根据调整后参数Q=65m3/s，全压1.47kP。，及通风机效率η＝0．82，传动效率ηc＝0．95，得电动机功率：
N＝HQ/(102ηηc）=123kw＞110kw

由此计算数据可知电机已过负荷，应更换电机。

（4）对通风机实际运动情况分析
根据实测：Q=58m3/s，H＝l·17kPa

(5)计算电机功率

N理=HQ/(120ηηc)=88kw

风机运行时电动机的电流I＝120A 电压U＝80v
功率因数 cosφ＝0．9

计算电动机的功率：Nλ＝ kw
由此，电动机的输人功率与计算功率之间存在着误差，其√3cosφUI=71kw

电动机的实际输人功率与计算出的功率的比值为：Nλ/N理=71/88x100%=81%

若按比例考虑，新工作点下电动机的输人NλxN理=99．6kw＜110kw，可知采用原电动机能满足要求不超负荷。

5.实际运行结果

综合上述分析，该矿仍采用原电动机，只是电机皮带轮由原先的 610mm更改为 690mm，更换皮带轮后风机运行状况良好。工作点调整后，通过实测风量比原来增加 500m’lmin，全压增加！ 96Pa满足了矿井的需要。

刘开锋 梁亚勋 李景银/西安交通大学流体机械研究所
贾江平/陕西鼓风机(集团)有限公司

摘要 ：应用等减速流型进行了 7-40 烧结鼓风机模型的效率法设计，并通过与常规设计的模型进行多次对比试验研究，得出了应用等减速流型进行设计和叶型绘制方法，结果表明：应用等减速流型设计在提高模型效率方面有明显的效果。
关键词：烧结鼓风机 等减速流型 叶型 效率
中图分类号：TH44 　　　文献标识码：B
文章编号：1006-8155（2007）03-0007-03
Test Research on Rising the Model Efficiency of sintering Blower Using “Equal Deceleration Fl ow Model”
Abstract ： The designed efficiency method of 7-40 sintering blower model using “Equal deceleration fl ow model” is carried out, and compare the model with conventional designed through test research many times, the method of design and draw profile using “Equal deceleration fl ow model” are obtained. The result shows: using the design of can raise the model efficiency obvious.
Key words: Sintering blower Equal deceleration fl ow model Profile Efficiency

0 引言

　　烧结风机是工业重要装备之一，同时正在向大型化发展，耗功率相对较高，研制高效的烧结模型有很重要的意义。笔者采用锥前盘焊接结构叶轮的形式，立足于仅改变叶片型线的思路，不考虑其它因素对叶轮效率的影响，设法提高模型效率。采用效率法设计了数种单圆弧形叶片，在同一个机壳里进行了多次对比性的试验研究和结果分析，选择其中一个单圆弧叶片，且其效率较高，保持其d1、d2、b2、β1A、β2A、前盘倾角θ不变，应用等减速流型进行叶型的设计和试验研究[1] ，达到了良好的效果，全压效率最高达到了82% 。从而验证了等减速流型的可靠性。同时笔者也得出了一种等减速叶片的绘制方法。

1 　等减速叶片提出的依据

　　叶轮内的流动损失主要发生在叶道内，而叶道内损失的大小主要与叶片进口后的平均相对速度的平方成正比，理想气体在叶片间任一断面上的相对速度沿流线垂直方向的变化率可表示为

　　

　　由此可知叶道内相邻叶片间相对速度近似于按直线规律变化。这样，在使叶轮当量扩张角θ在最佳 值附近的条件下，使叶轮内沿中心流线方向，相对速度W1也按线性规律变化到W2 ，以减小叶轮流道内的损失，进而用以提高叶轮的效率。

2 　一种等减速叶片型线的绘制的基本推导和绘制方法

　　用效率法进行模型设计时，在确定了合适的β1A、β2A后，可求出叶轮的进出口相对速度W1、W2，这样为画等减速叶片型线提供了前提基础，下面就绘制等减速叶片的相关公式进行推导。由任意半径处的速度三角形知：

　　

　　利用以上关系和根据速度三角形求知的W1、W2即可绘制叶片，见图2。

3.2　 试验方法

　　按照GB1236-85《通风机空气动力性能试验方法》中进气性能试验方法，采用进口集流器测量流量；采用平衡电机法测量功率；按照 GB/T2888-1991《风机和罗茨鼓风机噪声测量方法》进行噪声性能试验。
　　采用两种设计方法设计叶轮，相应的风机性能试验结果无因次性能曲线见图3。

　　等减速叶片叶轮设计点试验数据见表2。 为了在提高风机效率的同时进而提高压力， 在第一个叶轮几何及结构参数不变的情况下，将叶片设 计成 等减速叶片，进出口角度未变 , 仅改变叶片型线。经过试验后 结果表明：在设计点效率达到80.8% ，压力系数为0.65。风机高效区偏向大流量 且高效工况范围较大 ，在大流量区最高效率达

4 　结束语

　　影响模型效率的因素很多，若在其它因素相对较合理的情况下，利用等减速流型进行设计和简单的叶型绘制方法是一种很好的手段，对提高效率有明显的效果。但仍有很多问题要改进和优化设计，通过提高研发手段和研发能力，发挥CFD计算软件的作用和优点，对比分析试验积累的宝贵数据，从而开发出更先进的烧结鼓风机模型。

参 考 文 献

[1] 西安交通大学风机教研室 . 离心式通风机 . 风机大专班试用教材， 1999.12.

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