毕业设计（论文）-离心通风机设计精选.doc

第一章 绪 论 矿用通风机行业概况 世界各主要产煤国对矿井通风机需求逐年增加。原苏联主要产品Bц15型离心式通风机和BOд—18型轴流式通风机,离心式通风机直径达3.12～4.17m,效率84%～86%,轴流式通风机直径达1.18～4m,效率80%。美国矿井用的通风机以轴流式通风机为主,因为其调节范围宽,加速性能、动态性能和运行效率优于离心式通风机。其叶轮最大直径达4.127m,最大功率7600kW,最高转速3600r/min,动叶单独可调。近70年来,通风机在采矿工程中的应用方式不断变迁。从1922年J·R·罗宾逊所写的“实用矿井通风”技术手册时起,预示通风的控制由自然方式进入了机械方式。而此时所使用的大型、机械驱动的风机就是离心式的。当时的离心式风机运行速度低,大约300r/min,而且大部分是由蒸汽机驱动。20年代末至30年代初,矿井规模的扩大,要求增大风机的压力和流量。由电机驱动的高速(700～800r/min)轴流式风机应运而生。它体积小且安装费用低,在矿井通风的应用中占了统治地位。然而,由于开采方式的变更,矿井通风静压的需求逐步提高,离心式风机又成为矿井通风的一种较理想选择。70年代,后退长壁开采方式被普遍采用。早期的长壁工作面宽90～120m,长1200～1800m。90年代的超大型工作面宽达275m,长达4440m。在国外即使采空区塌落而形成废石充填区,但由于开采工艺要求,气流还需流通该区。塌落区的空气阻力系数明显高于开阔的风道,所以矿井主风扇还必须提高其压力以满足通风的需要。一些矿井曾尝试采用高转速的轴流风机(甚至为2级叶轮, 1.5m直径,运行转速1780r/min)。但该类风机噪音大,普遍存在叶片及轴承的故障。 1.2 通风机在矿上的应用 为了冲淡和排除井下的有害气体和粉尘,为井下各巷道及采、掘工作面提供新鲜风流,保证井下工作人员有足够数量、符合要求的空气供呼吸,确保井下工作人员的人身安全,改善井下工作环境,在煤矿生产中必须不间断地向井下供给大量的新鲜空气。煤矿用主通风机就是向井下输送空气的设备,通常情况井下每采1t煤炭就要向井下输送4～6t新鲜空气,矿井主通风机的电耗平均约占煤矿电耗的8%～15%,它是煤矿井下通风不可缺少的安全设备,也是矿井的关键设备。在通风设备的选择设计时,对其可靠性必须予以足够的重视。随着世界范围内能源短缺和经济增长对能源需求的增加,迫切要求人们节约能源和保护环境。而矿井主通风机每天都必须运行,选择节电、低噪型通风机就显得非常重要。20世纪80年代后,由于采用了新技术、新工艺,通风机的效率提高了5%～10%,扩大了调节范围,提高变负荷条件下通风机的运行效率,是通风机运行的重要方面。有的国家还应用电脑优化控制调节,成为代表世界科技进步的趋势之一。随着社会的不断发展,矿井主通风机会更加具备安全可靠、高效节能、低噪、自动化程度高和安装简便等特点,矿井理想的主通风设备会越来越多。 通风机选型对经济运转的影响 矿用通风机包括离心式和轴流式两类。一般说,离心式通风机较之流式通风机的额定效率高,但效率曲线陡,高效区窄,平均效率低。所以这类风机与网路的适应性差,一旦网路特性发生变化,工况效率则必大幅下降。因此,离心式通风机较适合在整个运转期间,网路阻力变化不大的矿井。而轴流式通风机虽最高效率不及离心机,但它的等效率曲线与网路特性曲线夹角很小,近似平行,故当网路特性发生变化时,工况效率的变化比离心式要小,所以运转期间的平均效率较高。尤其是90年代初,我国开始生产的2K56、KZS型轴流式通风机,不仅最高效率比80年代生产的2K60要高,而且高效区普遍向低压区移动,如表1所示,因而也就更适合我国矿井负压普遍较低的实际。 矿井通风机使用情况 从我国的矿业发展过程看,五六十年代的中小矿井也大多采用离心式风机,随着矿井规模不断扩大,轴流式风机的采用逐渐增多,而且显示出流量大、风量调节简单、返风方便的优点。今后会不会向国外那样发展呢?根据我国矿井的开采工艺和有关规范规定分析认为: (1)虽然后退式长壁采煤方法在我国已普遍采用,但国内的采空区和塌陷区一般不需进行通风,而采取与工作面隔离的方式,因此矿井阻力不会大幅度增加;(2)目前我国矿井的采深普遍在600m以内, 随着矿井的开拓延深,工作面距离越来越远,通风阻力也会不断增加,在一定程度上选择高静压的离心式风机要好于轴流式风机。例如,河南省某矿井开采深度大于500m时,最小负压1143Pa,最大负压2928Pa,风量,选择G4-73-11No.28型离心式风机或BDK65A-10-No.28型轴流式风机都能满足要求。当开采深度在700m水平时,采区工作面距离井口约7km,负压将达到4020Pa,风量,这时如果仍利用原风井风机通风,轴流风机的静压就不