在不断加大煤炭安全生产管理力度的新形势下,切实做好矿井主轴流通风机(以下简称主扇)的选型和更新改造,是一项刻不容缓的重要技术举措。
煤矿通风网络所需的流量、压力较大;前后期采掘阶段相隔周期较长,每个采掘阶段的流量、压力调节频度较低;加之,根据我国煤矿通风实际,主扇必须得满足反风要求和考虑节能。因此,国内目前选用的主扇型式有:
单级:叶轮+后导叶(R+S级),简称1K;
双级:叶轮+后导叶+叶轮+后导叶(R+S+R+S级),简称2K;
叶轮+叶轮(Rr+RII级),简称对旋。
九洲风机厂在文献中,从理论分析、设计举例和试验对比等方面,对2K和对旋主扇的效率进行了剖析。为了全面了解上述3种主扇,特别是对2K和对旋主扇做出切实评价,本文将从压力特性、单级运行、反转反风、性能曲线以及电机内置与外置等诸多方面进一步阐述3种主扇的特点,供主扇选型和更新改造参考。
二、关于压力特性
这里主要对3种主扇的叶轮静压、级的全压和反作用度进行理论分析与评述。
(1)1K主扇的压力特性级的型式如图1,速度三角形如图2。
从图2看到,气流流经叶轮R的出口时,绝对速度矢量C2产生旋流分量Cy2。由于设置后导叶S,气流流经后导叶,经扩压、整流,消除Cy2再轴向排出,使风机级的效率得到提高。
(2)2K主扇的压力特性
级的型式和速度三角形如图3和图4所示。
三、关于单机(级)运行
九州风机运行工况点为风机气动性能曲线与管网特性曲线的交点。在管网阻力损失一定的情况下,当风机叶轮直径与工作转速给定时,1K、2K和对旋主扇通常采用调节叶片安装角的方式调节风机性能(曲线),以达到调节运行工况的目的。
所谓单级运行是指2K或对旋主扇中的一个(级)叶轮的单独运行,并以此调节流量、压力。
对于目前国内使用的2K主扇,由于两级叶轮大都通过长轴与一台外置电机相连接,因而无法实施单级运行。对旋主扇的两个互为反向转动的叶轮与两台电机各自连接,因而可实施单机运行。
那么,对旋主扇单级运行的效果如何?是否像有的生产商或产品使用说明书上宣称的那样,在煤矿开采初期可以单开一级风机运行呢?
四、关于反风性能
我国煤矿的反风要求为Q反≥0.60正。
矿井轴流主扇有多种反风方式,文献已作叙述。这里着重阐述简便、经济、实用的,只改变叶轮旋转方向的反转反风。
当主扇叶轮反转反风时,构造叶片的翼型的前后缘发生颠倒,即正风时的翼型前缘变为反风时的后缘、后缘则变成前缘。在这种状态下运行的叶轮,其翼型必定发生气流分离失速。反风性能无法进行理论计算,只能通过试验测定。
轴流通风机的压力与翼型的升力密切相关。轴流通风机压力随流量的变化本质上体现的是翼型升力系数随攻角的变化。也就是说,轴流通风机的流量从大向小变化的过程正是气流攻角由小向大,从而升力系数由小向大,进而压力由小向大变化的过程。翼型正常工作时如此,反向工作情况如何?为进一步分析反转反风性能。
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