广元荣山煤矿炭厂坡井主通风机使用的是我院生产的FBCDZ№18/2×132kW煤矿地面用防爆抽出式对旋轴流通风机,在使用过程中出现了风量、风压和电流大幅度波动,风机的振动增大,噪声增高的喘振现象,风机已经无法正常工作。为了减小对生产的影响,采取了一些临时性措施(如降低二级电机运行频率,或者分别调大一级、调小二级叶片安装角度),消除了喘振现象,但却降低了通风系统效率。
1风机喘振现象及原因分析
风机发生喘振的现象及特点:
(1)风机抽出的风量时大时小,产生的风压时高时低,系统内气体的压力和流量也发生很大的波动;
(2)风机二级电动机电流波动很大,最大波动值有50A左右;
(3)风机机体产生强烈的振动,风机房地面、墙壁以及房内空气都有明显的抖动;
(4)风机发出“呼噜、呼噜”的声音,使噪声剧增;
(5)风量、风压、电流、振动、噪声均发生周期性的明显变化,持续一个周期时间在8s左右。根据对轴流式通风机做的大量性能试验来看,轴流式通风机的p-Q性能曲线是一组带有驼峰形状的曲线[1](这是风机的固有特性,只是轴流式通风机相对比较敏感),如图1 所示。当工况点处于B点(临界点) 左侧B、C之间工作时,将会发生喘振,将这个区域划为非稳定区域。炭厂坡井主通风机发生喘振,说明其工况已落到B、C之间。通过对荣山煤矿实地调查分析得知:该矿矿井的通风方式采用的是两翼对角式抽风,如图2所示,该矿有一个进风口,两个回风口。两个回风口分别负责东、西两个大的采区工作面的通风,东面(二重岩)采用离心式抽风机抽风,西面(炭厂坡)采用我院生产的轴流式通风机抽风。显然公用风路上的风量是两台风机共同作用的结果,而每台风机又都单独承担了克服公用风路和其专用风路上的阻力,所以在公用风路上每台风机均多承担了一部分风压。若公用风路上的风阻越大,所通过的风量越多,则所消耗的风压亦越大,故每台风机所
多承担的风压也增多[2]。再加上该矿在风量分流处的管网布置错综复杂,矿井通风的正常状况也就很难得到保障,所以使安全生产受到严重的影响。而且随着通风管网的扩展,采区在增加,阻力也会增大,综合分析,得出这样的结论:炭厂坡井通风机喘振是由于系统阻力太大所致。
2喘振的判断与消除措施
3一般来说,影响通风机的喘振的因素很多,很难用理论计算方法准确地求出喘振点,风机厂家给出的风机说明书上的喘振点,是根据通风机性能试验的试验数据来确定的。在煤矿实际生产中,由于受到环境的影响,同时管网布置错综复杂,新巷道的不断扩展,旧巷道的不断废弃,导致巷道阻力经常发生变化,因此,出现喘振的可能性时时存在。这就要求时时提高警惕,做好预防和消除喘振的措施。
在生产过程中,可从5个方面判断通风机是否在喘振点附近运行。
(1)根据通风机运行声音来判断:通风机在稳定工况工作时,其噪声是平稳连续的;当接近喘振工况工作时,由于气体在通风机和管网之间发生周期性的气体脉动[3],而产生周期性“呼噜,呼噜”的声音,这时的噪声也明显增大。
(2)根据通风机进口压力来判断:通风机在稳定工况工作时,其通风机进口压力是稳定的;当接近喘振工况工作时,由于气流脉动,通风机进口压力会产生剧烈波动。
(3)根据通风机出口风量来判断:通风机在稳定工况工作时,其通风机出口风量是稳定的;当接近喘振工况工作时,由于气流脉动,通风机出口风量会产生剧烈波动。
(4)根据通风机电机电流来判断:通风机在稳定工况工作时,电机电流变化平稳,波动幅度很小;当接近喘振点工况工作时,电动机二级电流会产生剧烈波动,且波动幅度随着喘振强度增大而逐渐增加,但一级电流变化不是很明显。
(5)通过观察通风机的振动:通风机在稳定工况工作时,一般振动都在许可范围内;当接近喘振点工况工作时,由于气流脉动,整个机组和管网都会出现强烈振动[3],且振动强度随着喘振强度增大而逐渐增大。
因此,在生产过程中,当观察到上述现象之一时,就不要再增加管网阻力,以免加剧喘振,应立即查找原因,采取相应措施,及时消除隐患。