矿上机电设计之风机选型

2024-07-28 作者:

根据风量、风压计算，一回风井选用BK40－6－№15型风机2台，一台工作，一台备用。该风机风量范围22～49m3/s，负压范围110～710Pa，配套电机37KW，电机转速980r/min，额定电压380/660V。

第一节 通风设备

根据矿井采掘布置，矿井一共布置三个回风井，矿井各个风井所需要风量表见

6-1-1

表6-1-1

风井

东一回风井

困难时期

东二回风井

困难时期

容易时期

东三回风井

困难时期

容易时期

西风井

418.517 33.0

容易时期

318.137

305.625

27.5

33.0

项目

容易时期

矿井负压（Pa）

131.920

风量（m3/s）

30.1

263.289

741.396

189.819

189.819

30.1

35.2

23.6

23.6

困难时期

一、主要通风机选型计算

1、矿井一风井主要通风机选型计算

1）风机必须产生的最大风量

通风机必须产生的风量：Q`KQ＝30.1×1.05＝31.6m3/s；

Q`KQ＝27.5×1.05＝28.9m/s；

3

式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；

2）风机必须产生的负压

H风机HhHn

式中：H风机—风机产生的最大负压；

H—矿井通风的负压；

h—通风设备阻力，Pa；

Hn—自然通风负压，Pa；

东一回风井：通风设备阻力取100 Pa，进、回风井高程差未超过150m，采

深不到400m，自然风压较小，忽略不计，则

通风容易时期：H容易＝h，摩＋h＝231.920Pa

通风困难时期：H困难＝h，摩＋h＝418.137Pa

3）初选通风机

根据风机静压和风量计算结果，东一回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-2。

表6-1-2 FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表

风机型号

FBCZ-6-№15A

4、确定风机工况点

1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。

⑴通风容易时期

通风等效网络风阻

RH231.92028

＝0.232334（N·S）/m

22Q31.6静压（pa）

110～710Pa

风22～49m3/s

量电动机功率37KW

则通风等效网络特性方程式为

hRQ20.232334Q2

⑵通风困难时期

通风等效网络风阻

RH418.13728

＝0.501671（N·S）/m

22Q28.9则通风等效网络特性方程式为

hRQ20.501671Q2

2）作工况图

将通风容易与困难时期hRQ2曲线分别绘制在FBCZ-6-№15A通风机特性曲线图上，得东一风井通风机工况见图6－1－1。

Pst(Pa)0.0.75500通风困难时期实际工矿点400300通风困难时期理论工矿点0.800.650.60通风容易时期实际工矿点通风容易时期理论工矿点4045505560Q(m3/s)

插图 东一风井通风机性能曲线图

根据“插图 矿井东一风井 FBCZ-6-№15A 通风机性能曲线”可知东一风井通风机通风容易时期工作在23°，其工况点参数为Q1＝33.1m3/S，H1＝235.2Pa，η1＝75％；通风困难时期工作在23°，其工况点参数为Q2＝29.5m3/S，H2＝452.3Pa，η2＝80％。

5）校核电机功率

通风容易时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1533.1235.2＝13KW＜37KW

10000.750.98式中：Kf——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取Kf＝1.15；

——通风机工况点效率；

m——机械传动效率，联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。

通风困难时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1529.5452.3＝20KW＜37KW

10000.800.98经以上计算可知东一风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。

2、矿井东二风井主要通风机选型计算

1）风机必须产生的最大风量

通风机必须产生的风量：Q`KQ＝33.0×1.05＝34.7m3/s；

Q`KQ＝33.0×1.05＝34.7m3/s

式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；

2）风机必须产生的负压

H风机HhHn

式中：H风机—风机产生的最大负压；

H—矿井通风的负压；

h—通风设备阻力，Pa；

Hn—自然通风负压，Pa；

东二回风井：通风设备阻力取100 Pa，进回风井高程差超过150m，需计算自然风压，则根据公式：h自=（P0Hg/R）·(1/T1-1/T2)·(1+H/10000)

式中：P0—地面井口大气压力，98097Pa；

H—进风井与出风井高差，主平硐+567.71m，东二回风井+800m，高程差为232.29m；

T1—进风侧平均温度，冬季10℃,夏季30℃；

T2—出风侧平均温度，20℃；

R—矿井空气常数，不考虑水蒸气水柱压力，取干空气的常数287J/（kg.K）。

△h易=（98097×232.29×9.8/287）×[1/10-1/20]×(1+232.29/10000)≈40（Pa）

△h难=（98097×232.29×9.8/287）×[1/30-1/20]×(1+232.29/10000)≈-20（Pa）

通风容易时期：H容易＝h，摩＋h+ Hn＝445.625Pa

通风困难时期：H困难＝h，摩＋h+ Hn＝496.07Pa

3）初选通风机

根据风机静压和风量计算结果，东二回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-3。

表6-1- 3 FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表

风机型号

FBCZ-6-№15A

4）确定风机工况点

1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。

⑴通风容易时期

通风等效网络风阻

RH445.62528

＝0.369573（N·S）/m 22Q34.7静压（pa）

110～710Pa

风22～49m3/s

量电动机功率37KW

则通风等效网络特性方程式为

hRQ2 0.369573Q2

⑵通风困难时期

通风等效网络风阻

RH496.0728

＝0.395319（N·S）/m

Q234.72则通风等效网络特性方程式为

hRQ20.395319Q2

2）作工况图

将通风容易与困难时期hRQ2曲线分别绘制在FBCZ-6-№15A通风机特性曲线图上，得东二风井通风机工况见图6－1－1。

Pst(Pa)0.0.75通风困难时期实际工矿点0100通风容易时期实际工矿点通风困难时期理论工矿点通风容易时期理论工矿点0.0Q(m3/s)

插图6-1-1 二风井通风机性能曲线图

根据“插图6－1－1 矿井东二风井FBCZ-6-№15A 通风机性能曲线”可知二风井通风机通风容易时期工作在29°，其工况点参数为Q1＝36.0 H1=505.12Pa，η1＝78％；通风困难时期工作在29°，其工况点参数为Q2＝35，5m3/S，H2＝510.36Pa，η2＝78％。

5）校核电机功率

通风容易时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1536.0505.12＝27KW＜37KW

10000.780.98式中：Kf——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取Kf＝1.15；

——通风机工况点效率；

联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。 m——机械传动效率，通风困难时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1535.5510.36＝27KW＜37KW

10000.780.98经以上计算可知东二风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。

2、矿井东三风井主要通风机选型计算

1）风机必须产生的最大风量

通风机必须产生的风量：Q`KQ＝30.1×1.05＝31.6m3/s；

Q`KQ＝30.1×1.05＝31.6m3/s

式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；

2）风机必须产生的负压

H风机HhHn

式中：H风机—风机产生的最大负压；

H—矿井通风的负压；

h—通风设备阻力，Pa；

Hn—自然通风负压，Pa；

东二回风井：通风设备阻力取100 Pa，进回风井高程差超过150m，需计算自然风压，则根据公式：h自=（P0Hg/R）·(1/T1-1/T2)·(1+H/10000)

式中：P0—地面井口大气压力，98097Pa；

H—进风井与出风井高差，主平硐+567.71m，东二回风井+800m，高程差为232.29m；

T1—进风侧平均温度，冬季10℃,夏季30℃；

T2—出风侧平均温度，20℃；

R—矿井空气常数，不考虑水蒸气水柱压力，取干空气的常数287J/（kg.K）。

△h易=（98097×232.29×9.8/287）×[1/10-1/20]×(1+232.29/10000)≈40（Pa）

△h难=（98097×232.29×9.8/287）×[1/30-1/+20]×(1+232.29/10000)≈

-20（Pa）

通风容易时期：H容易＝h，摩＋h+ Hn=403.269Pa

通风困难时期：H困难＝h，摩＋h+ Hn＝546.933Pa

3）初选通风机

根据风机静压和风量计算结果，东三回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-4。

表6-1- 4 FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表

风机型号

FBCZ-6-№15A

4）确定风机工况点

1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。

⑴通风容易时期

通风等效网络风阻

RH403.26928

＝0.403581（N·S）/m

Q231.62静压（pa）

110～710Pa

风22～49m3/s

量电动机功率37KW

则通风等效网络特性方程式为

hRQ2 0.403581Q2

⑵通风困难时期

通风等效网络风阻

RH546.93328

＝0.573089（N·S）/m 22Q31.6则通风等效网络特性方程式为

hRQ20.573089Q2

2）作工况图

将通风容易与困难时期hRQ2曲线分别绘制在FBCZ-4-№13A通风机特性曲线图上，得一风井通风机工况见图6－1－1。

Pst(Pa)1200.750.75800困难时期理论工况点0.80困难时期实际工况点0.706004000.65容易时期实际工况点容易时期理论工况点0.0455055Qm3s

插图6-1-1 二风井通风机性能曲线图

根据“插图6－1－1 矿井东二风井 FBCZ-4-№13A 通风机性能曲线”可知一

风井通风机通风容易时期工作在26°，其工况点参数为Q1＝34.1m/S，H1

＝610.12Pa，η1＝78％；通风困难时期工作在26°，其工况点参数为Q2＝

3

33.7m3/S，H2＝698.31Pa，η2＝80％。

5）校核电机功率

通风容易时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1534.1610.12＝31.3KW＜55KW

10000.780.98式中：Kf——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取Kf＝1.15；

——通风机工况点效率；

联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。 m——机械传动效率，通风困难时期风机所需功率

NKfQH1000m＝

1.1533.7698.31＝34.06KW＜55KW

10000.800.98经以上计算可知东二风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。

3、矿井西风井主要通风机选型计算

西风井风机选择，依照前面同样计算，选用FBCZ-4-№13A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率55kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-4。

表6-1-4 FBCZ-4-№13A型矿用防爆轴流通风机性能表

风机型号 静压（pa） 风量电动机功率18.5 FBCZ-6-№13A 100～550 22～46

根据以上计算知：风井所选风机满足要求。

设计东一，东二前期回风平硐和后期回风平硐均选用FBCZ-4-№13A型矿用防爆抽出式轴流通风机，配套电机功率55kW，YBFe250M-4。设计西风井前期和后期均选用FBCZ-6-№13A型矿用防爆抽出式轴流通风机，配套电机功率18.5kW。电机型号为选用的电机能满足矿井主要通风机的要求，一台运转，一台备用。

7）主要通风机选择结果

根据主要通风机的性能参数和性能曲线图反映，矿井选用的FBCZ-4-№13A、

FBCZ-6-№13A型矿用防爆抽出式轴流通风机均能够满足矿井不同时期的通风要求，它具有机房修建简单、风机效率高、风量稳定、反风方便快捷等优点。

矿井投产后根据风机实际运行情况对风机实际工况点进行测定，再根据风机的实际工况点进行风机叶片安装角度的调整。

选用矿用防爆轴流式主要通风机具有利用电机反转反风的性能，且符合《规程》的要求，不需设单独的反风道，投产前必须按《煤矿安全规程》的规定进行风机性能的测定、试运转和反风演习。出风井口必须安装防爆门并设安全行人通道，机房内必须安设消防设施、安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计，还必须有直通矿调度室的电话、反风操作图、岗位责任制、操作规程等。

3、反风措施

所选用通风机均具有电机反转反风的性能，满足《煤矿安全规程》的要求。因此本设计采用风机电机直接反转进行反风。

二、局部通风机选型计算

1、选型依据

1）矿井正常生产时单巷掘进最大距离为246m，断面积为7.86m2。

2）根据计算，该矿掘进工作面需风量为5.1m3/s，实际配风5.5m3/s，局部通风机吸入风量按5.5m/s进行设计。

2、风筒的选择

设计矿井选用阻燃、抗静电胶质风筒，根椐掘进巷道相关参数选定风筒直径Φ＝500mm。

3、局部通风机工作风量

Qa＝PqQh

式中Qa—局部通风机工作风量；

Pq—漏风系数，查表取1.20

Qh—掘进工作面需风量，m3/s。

Qa＝1.20×5.1＝6.412(m3/s)

4、局部通风机工作风压

hft＝L×Rp×Qa2

式中 hft—局部通风机全风压，Pa；

3

L—掘进巷道长度，m；

Rp—压入式通风百米风筒的风阻，N•s2/m8。根据重庆研究所和开滦等矿实测的风筒百米风阻结果，φ500mm胶质风筒百米风阻值为18N•s2/m8。

hft＝246×18×6.122/100＝1659（Pa）

5、确定局部通风机

掘进工作面采用压入式通风。根椐以上计算结果选用FBD№5.0/2×5.5型局部通风机，其吸入风量为230-1100m3/min，风压380-2930Pa，电机功率2×5.5kW。选用Φ500mm阻燃、抗静电胶质风筒，其供风能力满足矿井掘进巷道掘进需求。局部通风机选用FBD№5.0/2×5.5型矿用防爆对旋轴流局部通风机。