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多风机风压平衡变频技术分析

来源:中国职称论文咨询网作者:kaiting时间:2018-07-03 11:49

  这篇科技论文投稿发表了矿产资源开采中多风机风压平衡技术分析,因为煤矿的开采一般是在地下进行, 所以如果没有一个良好的通风系统就会产生很多有害气体排不出去, 这样有害气体既会伤害矿井工作人员, 又对安全生产带来威胁。变频技术调节风压平衡具有操作方便、安全可靠。

  关键词:科技论文投稿,多风机;联合运行;相互影响;变频控制;风压平衡

安徽科技

  随着国外内经济建设对矿产资源的需求量增加,矿山开采深度及规模不断增加,使矿井总需风量也随之增大,采用多机站串、并联回风的矿井也越来越多[1]。目前,冬瓜山铜矿矿井采用多机站通风方式,多机站风机串、并联运行能够解决矿井逐步增大的总需风量问题[2],但随着风机串、并联数量的增加,风机联合运行时,各风机之间相互影响,造成风机工况点不正常,出现风机不稳定运转等问题[3]。因此,如何分析风机性能曲线、合理利用变频技术控制对多风机联合运行进行有效调节,避免风机相互干扰的问题不仅能够有效地降低矿山通风能耗,也是矿山保持可持续发展的基本技术。

  1通风系统现状

  冬瓜山深部矿床60线以南正在开采,矿体最低开采中段为-850m,60线以北-790m水平至-100m水平的处于开拓阶段。冬瓜山铜矿深部矿段通风系统目前采用多机站通风方式,以冬瓜山副井、团山副井和进风井进风,回风井回风。-850m水平为回风水平,共设置2个回风机站,风机均配备变频器。具体风机布置及风机参数见表1。

  2通风现状分析

  冬瓜山铜矿深部矿段2017年生产计划60线以南资源已不能维持10000t/d产量要求,60线北产量任务重,安全生产压力大。根据2017年初步设计要求在-850m水平60线北安装1台DK62-8-№26风机,增加60线北回风量。-850m回风水平共2个回风机站3台风机串、并联设置,具体布置图见图1。

  2.1检测数据

  风机安装试运行后,对通风系统进行检测。检测数据见表2。

  2.2存在问题

  DK62-8-№26、K45-6-№19作为不同型号风机,其各自的性能曲线各不相同,风机性能曲线分别为Ⅰ和Ⅱ,风机工况点为N,曲线图见图2。在风机运行频率相同的情况下,并联运行会导致风机风压不平衡等问题。由图2可知,风机在满负荷运行下DK62-8-№26风机在风机性能曲线内运行,对K45-6-№19风机形成通风阻力,造成K45-6-№19风机运行不正常,风机工况在性能曲线以外运行。更换-850m水平60线南200kW风机来满足2×355kW风机风压平衡要求,工程成本较高且风机更换过程中影响冬瓜山深部矿段正常通风需求。

  3多风机运行变频技术研究

  3.1多风机运行影响分析

  回风机站风机运行主要采用串、并联结合方式。多风机运行不同于单台风机运行,风机之间存在风压、风量平衡等因素。在3台风机运行的基础上分析多风机串、并联运行的实际性能曲线和效果,保证多风机能够在稳定、高效和经济的基础上运行。风机串联工况分析。1#回风机站串联2台K45-6-№19风机为同型号风机,风机曲线Ⅱ,Ⅲ为合成特性曲线,R为通风阻力曲线。

  N和N’为风机串联工况点和单台风机工况点,曲线图见图3。风机串联运行时风量不变,风压等于2台风机风压之和。计算可以得到串联2台K45-6-№19风机的合成风压及风量范围见表3。风机并联工况分析。串联2台K45-6-№19和1台DK62-8-№26风机并联设置。K45-6-№19曲线为Ⅰ,DK62-8-№26曲线为Ⅱ,Ⅲ为风机并联合成性能曲线。N1、N2和N为单台风机工况点和并联工况点。曲线图见图4,由图4可知,当ΔQ=Q-Q2>0时,即工况点N位于DK62-8-№26风机曲线和合成曲线之间,并联有效。当ΔQ=Q-Q2<0时,合成曲线已在DK62-8-№26风机曲线下方,则小功率风机反风,未起到并联效果。风机并联运行时合成风压取小值,风量为2台风机风量相加。计算可以得到风机并联的合成风压及风量范围见表4.

  3.2变频技术研究

  (1)变频技术原理。风机风量及风压控制过去多采用调节风机叶片角度来实现,这种控制方法需在风机检修状态下进行,影响正常生产且操作复杂,经济性差。依据现有风机的工作性能,采用变频技术对风机调速来控制风量及风压是目前最常用的技术[4]。(2)多风机变频调节分析。根据变频技术原理可知,风机变频后风机性能曲线也会随之变化,风机满频性能曲线为Ⅰ,变频后风机性能曲线为Ⅱ。变化曲线图见图5。

  3.3现场实际应用

  通过风机变频技术控制研究,计算得出DK62-8-№26风机最大运行频率为46.99Hz,结合现场实际通风及频率运行情况,将冬瓜山铜矿-850m水平60线北DK62-8-№26风机运行频率调低至46Hz,风机正常运行后对风机进行检测,检测数据见表5.根据表2、表5可知,-850m60线南、北不同型号风机进行串、并联设置,满负荷运行实耗功率达到935.2kW,总风量为140.4m3/s,风机性能偏低。通过变频技术控制研究将DK62-8-№26风机频率调至46Hz,风机总实耗功率降低至847.1kW,总风量提高到166.5m3/s,风机均在性能曲线范围内运行,风机效率得到较大提升。

  4结论

  (1)多风机串、并联设置时由于风机性能曲线不同,在联合运行时应对各风机性能曲线进行合成,确定多风机合成性能曲线,避免风机在性能曲线范围外运行,既能提高矿井总风量,又能降低总实耗功率,保证了多风机高效、稳定运行。

  (2)结合冬瓜山铜矿多机站通风系统情况,风机均配备变频器,通过变频器调节频率降低转速的技术,利用流体力学风压、风量与频率之间的关系,间接调节风压的公式简单易懂,为现场通风技术人员调节风量和风压平衡提供了理论性知识。

  (3)风压平衡变频技术研究通过调节风机频率达到降低风压的方法,改变了通过调节风机叶片角度、更换风机等降低风压的传统方法,该方法能够快速、有效地调节风压平衡,确保通风系统多风机联合运行时风机性能能够相互匹配,不造成相互干扰等问题。

  (4)冬瓜山铜矿随着矿山企业的深部开采和扩能需要,采用多风机联合运行布置时存在新旧风机型号不匹配、风机性能降低等问题,在通风系统优化研究时通过该技术调节风机性能,既能降低通风系统技术研究的难度,也为企业节省了工程及设备等费用,对企业未来发展起到至关重要的作用。

  作者:居伟伟 单位:中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 金属矿山安全与健康国家重点实验室 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司

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