1、江西煤炭科技2011年第1期jiangxicoalsciencetechnologyno112011風(fēng)量調(diào)節(jié)在七臺河礦區(qū)的應(yīng)用與探究解貴生于輝華龍煤股份公司七臺河分公司通風(fēng)技術(shù)部黑龍江七臺河154600摘要:在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中礦井通風(fēng)的調(diào)節(jié)對煤礦安全生產(chǎn)非常重要通過通風(fēng)設(shè)施、主扇設(shè)備狀況進(jìn)行礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)使通風(fēng)系統(tǒng)更合理、穩(wěn)定、可靠保證安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:通風(fēng)設(shè)施主扇風(fēng)窗變頻調(diào)節(jié)中圖分類號:td722文獻(xiàn)標(biāo)識碼:b文章編號:1006-2572201101-0022-03probeintoapplicationofairvolumecontrolinqitaiheminingareaxieguishe

2、ngyuhuihuaventilationtechnologydeptqitaihebranchlongmaymininggroupco.ltdqitaiheheilongjiang154600abstract:inaccordancewiththeimportanceofventilationcontroltosafetyproductionintheventilationnetworkofminetheauthorspresentsthewayofairvolumecontrolaccordingtothestatusofventilationequipmentandmainfanwhic

3、hwouldrealizerationalstableandreliableventilationsystemandguaranteesafetyproduction.keywords:ventilationequipmentmainfanwindscreensfrequencyregulation.七臺河礦區(qū)是一個具有50多年開采歷史的礦區(qū)現(xiàn)有12個礦60對生產(chǎn)井口目前有高瓦斯礦井8對低瓦斯礦井52對隨著生產(chǎn)水平延深礦井的瓦斯涌出量明顯增大由于深部礦壓加大造成回風(fēng)巷道變形通風(fēng)斷面縮小通風(fēng)阻力加大給礦井通風(fēng)工作帶來一定難度。自2004年以來公司對各礦進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)改造進(jìn)行了通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化取得了

4、較好的效果實(shí)現(xiàn)了安全穩(wěn)定生產(chǎn)。隨著煤礦開采規(guī)模加大礦井延深、自然條件、地壓、地?zé)帷⑼咚褂砍龅纫蛩氐淖兓獪y礦井通風(fēng)需要及時調(diào)節(jié)降低通風(fēng)阻力提高通風(fēng)能力與經(jīng)濟(jì)效益是一項長期性的工作。礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)的措施多種多樣按其調(diào)節(jié)的范圍可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)與礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。從通風(fēng)能量的角度看可分為增能調(diào)節(jié)、耗能調(diào)節(jié)和節(jié)能調(diào)節(jié)。1局部風(fēng)量調(diào)節(jié)局部風(fēng)量調(diào)節(jié)是指在采區(qū)內(nèi)部各工作面間采區(qū)之間或生產(chǎn)水平之間的風(fēng)量調(diào)節(jié)。七臺河礦區(qū)主要應(yīng)用增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法和降低風(fēng)阻調(diào)節(jié)法。1.1增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法是以并聯(lián)網(wǎng)路中阻力較大的分支阻力值為依據(jù)在阻力較小的分支中增加一項局部阻力使并聯(lián)各分支阻力達(dá)到平衡。以保證風(fēng)量按需供應(yīng)。增

5、加風(fēng)阻調(diào)節(jié)是一種耗能調(diào)節(jié)法其中使用最多的是調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗由于其調(diào)整風(fēng)量大在生產(chǎn)過程中使用最多。增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法具有簡單、易行等優(yōu)點(diǎn)是采區(qū)內(nèi)巷道間的主要調(diào)風(fēng)措施。但增阻調(diào)節(jié)法會增加礦井總風(fēng)阻導(dǎo)致礦井總風(fēng)量下降否則就得改變主要風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線以彌補(bǔ)增阻后總風(fēng)量的減少。如圖1所示并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)如果網(wǎng)路2中風(fēng)量不足可在網(wǎng)路1中設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)窗調(diào)節(jié)風(fēng)窗產(chǎn)生的阻力r。圖1并聯(lián)網(wǎng)路增阻調(diào)節(jié)網(wǎng)路圖增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法對風(fēng)機(jī)工況的影響增阻調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)圖解示意圖如圖2所示。圖中f為風(fēng)機(jī)特性曲線r1-r4為阻力特性曲線。風(fēng)機(jī)特性曲線f克服分支3、4的阻力后其剩余或轉(zhuǎn)移特性曲線為f對并聯(lián)分支1、2工作。并聯(lián)阻力特性曲線r12與f的交點(diǎn)

6、為m風(fēng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)為n風(fēng)機(jī)風(fēng)量為q1、2分支分配的風(fēng)量分別為q1和q2。當(dāng)q2不能滿足需要時增加分支1中的風(fēng)阻至r1?22?1、2分支的并聯(lián)阻力特性曲線為r12它與f的交點(diǎn)為m風(fēng)機(jī)實(shí)際工況點(diǎn)為n風(fēng)機(jī)風(fēng)量為q1、2分支分配的風(fēng)量分別為q1和q2。由圖2可見1分支增阻后風(fēng)量減少q1q1-q12分支風(fēng)量增加q2q2-q2并且q2q1二者的差值等于風(fēng)機(jī)風(fēng)量在增阻調(diào)節(jié)前后的差值即q1-q2q-q。因此在主干風(fēng)路中增阻調(diào)節(jié)時必肟悸侵魍緇緦康謀浠裨蚩贍艸魷址緦坎荒藶閾枰那榭觥?增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)對風(fēng)機(jī)工況的影響七臺河分公司新富煤礦三井始建于1985年設(shè)計能力9萬t/a礦井共有67上、67、69三層煤使用fbcdz

7、-6no16號對旋主扇實(shí)際入風(fēng)量1618m3/min同時回采67、69右八片時67右八片采煤走向170m而69右八片采煤走向930m根據(jù)實(shí)際需要在67右八片采煤上巷施工調(diào)節(jié)風(fēng)窗增加阻力才能保證69右八片采煤風(fēng)量達(dá)到340m3/min實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。增阻調(diào)節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是簡便、經(jīng)濟(jì)、易行。但由于它增加了礦井總風(fēng)阻礦井總風(fēng)量要減少因此這種方法只適于服務(wù)年限不長調(diào)節(jié)區(qū)域的總風(fēng)阻占礦井總風(fēng)阻的比重不大的區(qū)范圍內(nèi)。對于礦井主要風(fēng)路特別是在阻力搭配不均的礦井兩翼調(diào)風(fēng)則盡量避免采用。否則不但不能達(dá)到預(yù)期效果還會使全礦通風(fēng)惡化。1.2降低風(fēng)阻調(diào)節(jié)法降低風(fēng)阻調(diào)節(jié)法與增加風(fēng)阻調(diào)節(jié)法相反。為了保證風(fēng)量的按需分配當(dāng)兩并聯(lián)巷

8、道的阻力不相等時以小阻力分支為依據(jù)。設(shè)法降低大阻力巷道的風(fēng)阻使風(fēng)網(wǎng)達(dá)到阻力平衡。降低通風(fēng)阻力的方法:1合理布局生產(chǎn)、使通風(fēng)系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)。通風(fēng)系統(tǒng)改選與其他生產(chǎn)環(huán)境改造相結(jié)合做到均衡生產(chǎn)簡化通風(fēng)系統(tǒng)2降低通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)阻力。如加強(qiáng)巷道維修采取經(jīng)濟(jì)斷面巷道對高阻力路線應(yīng)采用分區(qū)通風(fēng)、增加并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、改變流向、開掘新風(fēng)路、另打新風(fēng)井等到措施3提高風(fēng)機(jī)附屬裝置的綜合效率。摸清礦井主扇裝置存在的問題擴(kuò)散器、調(diào)節(jié)風(fēng)門的風(fēng)壓損耗以及漏風(fēng)情況然后對癥下藥進(jìn)行了治理。調(diào)節(jié)風(fēng)門盡量不用或少用。風(fēng)硐過長或過窄耗損風(fēng)壓嚴(yán)重的要采取措施擴(kuò)大抹圓拐彎安設(shè)導(dǎo)流板。擴(kuò)散器的擴(kuò)散處加大、加高4堵絕漏風(fēng)提高風(fēng)量利用率。對于井口、井底

9、車場、煤倉、通風(fēng)構(gòu)筑等地點(diǎn)的漏風(fēng)應(yīng)從設(shè)計、施工到管理上進(jìn)行了綜合治理。改進(jìn)巷道布置減少通風(fēng)構(gòu)筑物的數(shù)量。七臺河分公司建設(shè)煤礦一采區(qū)始建于1997年設(shè)計能力9萬t/a可采層煤11層煤層平均傾角54中央并列抽出通風(fēng)式使用fbcdzno18/1322對旋主扇實(shí)際入風(fēng)量3098m3/min由于同時生產(chǎn)3片、4片、5片3個片盤3采6掘特別4片既有3個掘進(jìn)需要回風(fēng)又有一個采煤入風(fēng)掘進(jìn)通過本煤層回風(fēng)上山回到3片到副井煤層傾角大不好維護(hù)經(jīng)常影響通風(fēng)出現(xiàn)過局扇循環(huán)風(fēng)經(jīng)分析研究在四片施工63m集中回風(fēng)石門使4片3組掘進(jìn)通過回風(fēng)石門直接回到副井保證通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定。同時取消各煤層的控風(fēng)設(shè)施大大降低了局部通風(fēng)阻力。降阻調(diào)

10、節(jié)法的優(yōu)點(diǎn)是減少礦井總風(fēng)阻增加了礦井總風(fēng)量。但實(shí)施工程量較大費(fèi)用高。因此這種方法多用于服務(wù)年限長年久失修造成風(fēng)阻很大的區(qū)域。2礦井總風(fēng)量的調(diào)節(jié)礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)主要是調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。采取的措施是:改變主通風(fēng)機(jī)的工作特性曲線或改變礦井風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻。2.1改變主通風(fēng)機(jī)工作特性改變主通風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)速、軸流式見機(jī)葉片安裝角度和離心式見機(jī)前導(dǎo)器葉片角度等可以改變通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性從而達(dá)到調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)所在系統(tǒng)總風(fēng)量的目的。2.2改變礦井總風(fēng)阻值1風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)法如果在風(fēng)機(jī)風(fēng)硐內(nèi)安設(shè)調(diào)節(jié)閘門通過改變閘門的開口大小可以改變風(fēng)機(jī)的總工作風(fēng)阻從而可調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量。圖3改變礦井總風(fēng)阻對于離心式風(fēng)機(jī)當(dāng)風(fēng)量過剩時用風(fēng)硐中

11、的閘門增加風(fēng)阻以降低風(fēng)量可減少電耗。這是因為離心式風(fēng)機(jī)的功率特性曲線隨風(fēng)量減少而降低。新富煤礦一井片盤斜井使用47211no16b離心主扇獨(dú)立回風(fēng)。開采初期礦井一井1采2掘所需風(fēng)量為950m3/min如圖3所示:新富煤礦開采初期的總風(fēng)阻為1120pa所需風(fēng)量為950?32?m3/minm為風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。如果這時q大于所需風(fēng)量過多可利用風(fēng)硐中的閘門使總風(fēng)阻增大到1640par風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)移至m風(fēng)量減少到950m3/minq同時風(fēng)機(jī)功率也由n降為n。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速也是改變離心式通風(fēng)機(jī)特性的主要方法可以通過改變傳動比或改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)以及更換電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)。軸流式通風(fēng)機(jī)特性曲線的改變主要決定于通風(fēng)機(jī)動輪葉

12、片安裝角度和通風(fēng)轉(zhuǎn)數(shù)的兩個因素。對于軸流式風(fēng)機(jī)由于其功率特性曲線隨風(fēng)量減小而上升因此一般不用增加風(fēng)阻的方法降低風(fēng)量。對旋式通風(fēng)機(jī)是近年來開發(fā)應(yīng)用的新型高效軸流式風(fēng)機(jī)可以調(diào)整風(fēng)機(jī)兩級動輪上的葉片安裝角也可以調(diào)整一級也可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)。由于對通風(fēng)機(jī)的兩級動輪分別由各自的電動機(jī)控制。在礦井投產(chǎn)初期可單級進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。2降低礦井總風(fēng)阻當(dāng)?shù)V井總風(fēng)量不足時如果能降低礦井總風(fēng)阻則不僅可增大礦井總風(fēng)量而且可以降低礦井總阻力。如圖3所示當(dāng)需要增大風(fēng)量時如果能使礦井總風(fēng)阻由r降低為r風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)移到m風(fēng)量就可增加為q。礦井總風(fēng)阻不僅與礦井最大阻力路線上的井巷的風(fēng)阻有關(guān)而且與井巷所構(gòu)成風(fēng)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此降低礦井總風(fēng)

13、阻一方面應(yīng)降低礦井最大阻力路線上穩(wěn)中有降井巷的風(fēng)阻另一方面應(yīng)改善風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)為此應(yīng)合理安排采掘接替和用風(fēng)地點(diǎn)配風(fēng)盡量縮短最大阻力路線的長度避免在主要風(fēng)路上安裝調(diào)節(jié)風(fēng)窗等等。七臺河分公司新建煤礦南翼風(fēng)井其南翼風(fēng)硐全長50余米5個直角轉(zhuǎn)彎端面小風(fēng)硐段的通風(fēng)阻力高達(dá)1098pa占系統(tǒng)通風(fēng)總阻力的28.19測定后決定進(jìn)行風(fēng)硐改建由總回風(fēng)斜巷井另開鑿一段長7m、斷面為8.4m的巷道直通風(fēng)機(jī)入口。風(fēng)硐改建后由風(fēng)機(jī)水柱計測算得該系統(tǒng)的通風(fēng)阻力減少了539pa風(fēng)量增加了405m3/min風(fēng)機(jī)輸入功率下降了28.5kw每年可節(jié)約電費(fèi)57000元而改建投資僅為3500元。2.3主扇變頻調(diào)節(jié)風(fēng)量主扇風(fēng)機(jī)是煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中

14、最重要的設(shè)備選型應(yīng)符合礦井生產(chǎn)服務(wù)年限內(nèi)最大風(fēng)量的要求礦井主扇風(fēng)機(jī)的功率都比較大風(fēng)機(jī)設(shè)計的余量特別大在需風(fēng)量較小時造成電力的浪費(fèi)。在相當(dāng)長的時間內(nèi)風(fēng)機(jī)一直處在較輕負(fù)載下運(yùn)行因此煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中存在著極為嚴(yán)重的大馬拉小車現(xiàn)象能源浪費(fèi)非常突出對長期運(yùn)行的主扇來說耗能是十分驚人的。故尋求可靠的調(diào)整風(fēng)量方法既滿足礦井風(fēng)量的要求又實(shí)現(xiàn)節(jié)能意義十分重大。所以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量。這種方法是調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來使風(fēng)機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行平移從而達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)的目的。這種方法不改變井巷的風(fēng)阻特性所以不增加額外的節(jié)流損失是節(jié)能效果最好的方法。由于變頻調(diào)速技術(shù)成熟可靠使用簡單不作任何機(jī)械改造而且實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速達(dá)到風(fēng)量無級調(diào)

15、節(jié)的效果所以變頻調(diào)速技術(shù)是目前煤礦主扇風(fēng)機(jī)節(jié)能的最實(shí)用技術(shù)之一。使用了變頻調(diào)速技術(shù)風(fēng)機(jī)啟停都可實(shí)現(xiàn)軟起軟停風(fēng)機(jī)基本上沒有沖擊可大大延長風(fēng)機(jī)的使用壽命。該系統(tǒng)可根據(jù)礦井實(shí)際用風(fēng)量調(diào)整風(fēng)機(jī)的風(fēng)量使風(fēng)機(jī)一直工作在最佳高效狀態(tài)。礦井生產(chǎn)初期風(fēng)量需求較小使用電能較小。具有非常客觀的節(jié)能效果。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低軸溫、噪音、振動大幅降低改善了工作環(huán)境。軟啟動對電網(wǎng)和相關(guān)機(jī)電設(shè)備的沖擊明顯減小風(fēng)機(jī)維護(hù)量減少大大延長設(shè)備壽命。2.4增減阻調(diào)節(jié)礦井風(fēng)量優(yōu)劣分析七臺河分公司建設(shè)煤礦二采區(qū)現(xiàn)有2采4掘礦井總回風(fēng)量2890m3/min屬于低瓦斯礦井。根據(jù)工作面實(shí)際風(fēng)量配備情況礦井總進(jìn)風(fēng)比高決定減少礦井總回風(fēng)量。設(shè)計時方案一是

16、增阻調(diào)風(fēng)當(dāng)風(fēng)量降到目標(biāo)值2420m3/min礦井總阻力增加到2059pa按照aq標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓與風(fēng)量值不匹配方案二是減少回風(fēng)路線的通風(fēng)設(shè)施實(shí)行調(diào)頻降風(fēng)的方法風(fēng)量降到目標(biāo)值2450m3/min礦井總阻力降低到1177pa年節(jié)約主扇電耗20萬元。通過對七臺河分公司建設(shè)煤礦主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際測試和分析煤礦主扇使用自動化節(jié)能控制裝置和減少回風(fēng)路線通風(fēng)設(shè)施具有明顯的節(jié)能效果。3結(jié)語在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中隨著生產(chǎn)的發(fā)展和變化工作面的推進(jìn)和更替巷道風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及所需的風(fēng)量均在不斷變化要求及時進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。它對礦井安全和節(jié)約通風(fēng)能耗都有重大的影響礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)必須滿足通風(fēng)系統(tǒng)的合理、可靠、穩(wěn)定性達(dá)到增減風(fēng)的目的同時要考慮降耗節(jié)能的因素因此需要統(tǒng)籌謀劃進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析經(jīng)近幾年的工作實(shí)踐證明擴(kuò)大主要通風(fēng)巷道斷面采用降阻調(diào)風(fēng)辦法有利于保障煤礦通風(fēng)系統(tǒng)安全長效機(jī)制的形成。合理利用變頻技術(shù)調(diào)整煤礦主扇風(fēng)機(jī)風(fēng)量實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量無級調(diào)節(jié)既滿足了安