总第200期2019年第12期
机械管理开发
MECHANICAL M ANAGEM ENT AND DEVELOPMENT
Total 200
No.12, 2019
机械分析与设计DOI:10.16525/jki l4-1134/th.2019.12.039不同因素对矿用通风机效率的影响分析 刘晓庆
(山西潞安集团安全仪器测试中心，山西长治046204)
摘要：在分析通风机结构组成的基础上，建立了经简化的通风机仿真模型，分析了不同叶片数、不同轴向间隙对 通风机工作效率的影响，到了通风机工作效率的变化规律，并由此提出了提高通风机工作效率的措施和建议，这 对提高通风机效率及保障井下作业安全具有重要意义，也为后期进一步开展通风机的结构优化提供了参考u
关键词：煤矿通风机工作效率
中图分类号:T D724文献标识码：A文章编号：1003-773X(2019)12-0088-02
一氧化氮 笑气引言
矿用通风机作为保证井下作业的重要设备，其 通风性能的好坏影响着井下的作业效率和安全性。目前，由于井下环境的恶劣性，加上自身结构经常处 于长时间工作状态，导致通风机整体结构的通风效 率普遍较低，而通风机自身结构的设计则是影响通 风机工作效率的关键。因此，开展不同设计因素对通 风机工作效率的影响分析。
如何自制软玻璃1通风机结构组成
通风机结构主要由进出气部件、底座、整流罩、集流器、后级叶轮、风筒、电机、集流器等组成。而根 据矿用通风机结构类型，可将其分为离心式和对旋 式轴流通风机，按通风量的大小，可分为主通风机、辅助通风机和局部通风机。在通风机中，叶轮采用质 量轻、耐腐蚀性强的优质合金钢，可通过调节叶片角 度，实现对风机状况的调节。集流器采用圆锥型结 构，可均匀气流通过的通过速度，提 高风机的通风效 率和降低风机噪声。另外，目前煤矿中的大部分通风 机设置了两级电动机，通过第一级电动机将空气压 缩后送入到第二级电动机，由第二级电动机推出，提 高了通风机的通风效果和通风安全性。
2通风机模型的建立
2.1三维模型的建立
根据矿用通风机的结构组成特点，为进一步掌 握不同因素对通风机的通风效率的影响情况，需建 立通风机的结构模型。因此，采用Solidworks软件，结合通风机主要部件的结构尺寸，首先建立了通风 机叶片的三维模型。同时，在叶轮的前端建立了流线 罩和集流器部件，并将扩散器建立在通风机的第二 级叶轮后端；针对通风机中非关键部件及部件上的
收稿日期:2019-05-23
作者简介：刘晓庆（1981—)，男，本科，毕业于西南交通大学电气工程及其自动化专业，机电工程师，现从事煤矿大型设备安全检测的相关工作。非关键特征，采用了部件省略及模型简化的方式，由此，建立了简化版的相对完整的通风机三维模型，具 体三维模型如图1所示。opbi
级
图1通风机叶片三维模型图
2.2通仿真模型的建立
结合建立的通风机三维模型，采用A B Q U A S软 件，对模型进行了四面体网格划分。由于通风机流线 罩、集流器及扩散器在运行过程中，空气对其影响较 小，因此，为提高仿真精度，将该三部分的网格设置为 10 mm，而将一级叶轮、二级叶轮的网格大小设置为了 5 mm。同时，将流过通风机的空气温度设置为常温，并 将通风机中各部分之间均设置为混合面，最后，将通 风机一级、二级叶轮之间的流体旋转方向设置为相反 方向，而将其外壳和轴的旋转设置为相同方向，由此，建立了通风机的简化仿真模型，如图2所示。
3不同因素对通风机工作效率的影响分析
3.1叶片数的影响分析
下页图3为不同叶片数量对通风机通风效率的 影响曲线。由图3可知，随着第二级叶轮上叶片数量 的增加，通风机工作效率整体呈现先稳步上升再逐 渐下降的变化趋势，当第二级叶片数为11时，通风 机工作效率达到了最大值；同时，在相同第二级叶轮
图2通风机整体简化仿真模
型
2019年第12期刘晓庆：不同因素对矿用通风机效率的影响分析
■ 89 •
83.7583.5083.2583.0082.50
第二级叶轮叶片数,Z 2
图3不同叶片数对通风机工作效率影响曲线图
叶片数情况下，随着第一级叶轮叶片数的增加，通风 机工作效率呈先升高、再降低的变化趋势，即第一级 叶片数为12时效率最高，叶片数为11和13时通风 机效率逐渐降低，叶片数为14时，通风机效率最低。 分析其原因为叶片数量整体较少，虽在一定程度上 降低了叶轮与流体之间的摩擦损失，但也形成了当 量扩展角，加大了流道中的能量损失，最终导致通风 机工作效率降低。由此，掌握了不同叶片数对通风机 工作效率的影响规律，在设计时应重点关注。3.2轴向间隙的影响分析
图4为第一级叶轮和第二级叶轮之间的轴向间 隙对通风机工作效率的影响曲线图。由图4可知，随 着叶轮间轴向间隙的逐渐增加，通风机工作效率呈 现先快速降低、后缓慢降低、最终趋于稳定的变化趋 势；其中，轴向间隙从40%增加至50%过程中，通风 机工作效率变化幅度最大，整体降低了 2.8%。分析其 原因为在较小轴向间隙情况下，流体的流动速度存 在较大的不均匀性，但流体的能量损失较小，而随着 轴向间隙的逐渐增大，流体的流动速度趋向于均匀、 平稳，但由此也增加了通风机中流体的摩擦损失，造 成了通风机工作效率的降低。当轴向间隙增加至较 大值时，流体的流速基本趋于稳定，能量损失也基本 不变。由此，到了叶轮间的轴向间隙对通风机工作 效率的影响规律，可为后期优化改进设计提供参数。 4提高通风机效率的建议
1)根据理论计算，开展更多不同叶片数下的通
82
40 50 60 70 80
相对轴向间隙/%
图4
轴向间隙对通风机工作效率的影响曲线图
风机工作效率试验，并结合工程实际，到最佳的 通风机叶轮叶片数量，并在产生设计时，选择最优 的叶片数量结构设计，以保证通风机工作效率达到
最佳值。
2)开展理论计算、试验与实际相结合方式，设计 叶轮之间的不同轴向间隙，从不同角度分析轴向间 隙对通风机工作效率的影响情况，到最佳的轴向 间隙，并在设计过程中将其应用到实际产品中，以提 高通风机的工作效率。
3 )加大对通风机其他部件运行情况的维护保 养，定时对旋转部件添加润滑油，减少空气中的煤粒 杂质影响，针对有故障问题的零部件，需及时进行更 换，由此可大大提高通风机的丁作效率。
参考文献
电厂脱硫滤布
[1] 伊卫林，黄鸿雁，韩万金.轴流压气机叶片优化设计[J ].热能动
力工程,2006,21 (6): 140-144.[2] 刘开彬.矿用轴流式通风机叶片调节技术分析[J ].能源与环境,
2016(1)：41；44,[3] 周艳，李栋，孟国营，等.基于Geomagic Studio 的矿用轴流通风 机叶片模型重构[J ].煤炭工程，2014,46(5): 133-135.[4] 蒋春鹏.矿用轴流通风机叶片模态分析[J ].煤矿机械，2014,35(3)： 76-78.
[5]avalon总线
金永平，刘德顺，文泽军，等.矿用轴流通风机叶片三维几何模 型反求重构[J ].现代制造工程，2011 (11): 24-27.
[6] 何艳，蒋志军，覃志贤，等.矿用对旋轴流通风机改进设计[J ].燃
气涡轮试验与研究，2011，24( 2): 53-57.
(编辑：赵婧)
The Influence of Different Factors on the Efficiency of the Mine Fan
82.75Liu Xiaoqing
(Security Instrument Test Center of Shanxi L u ’an Group，Changzhi Shanxi 046204)
Abstract ： On the basis of the analysis of the structure of the ventilator , a simplified simulation model of the ventilator is established , the influence of the number of different blades and the different axial clearance on the working efficiency of the ventilator is analyzed , and the change law of the working efficiency of the ventilator under the influence parameters is found . The measures and suggestions for improving the working efficiency of the ventilator are put forward , which is of great significance for improving the efficiency of the ventilator and ensuring the safety of the underground operation , ventilator structure optimization improves the reference .Key words : coal mine ; ventilator ; working efficiency
84.(X )
S 6
5
8%引道结构图
/#
毅
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议