主通风机检验作业指导书.docx
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主通风机检验作业指导书
煤矿在用主通风机系统安全检测检验作业指导书
1.范围
本指导书规定了煤矿在用主通风机安全检测检验的检验用仪表、检验要求、检验条件、检验项目和方法、结果判定和检测记录。
本指导书适用于煤矿在用主通风机定期和不定期现场检验。
2.引用标准
AQ1011-2005《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》
GB/T2888—1991风机和罗茨鼓风机噪声测量方法
GBl0178—1988通风机现场试验
JB/T8689—1998通风机振动检测及其限值
《煤矿安全规程》2004版
3.检测检验原理
将通风机(装置)性能曲线与相应的通风网路性能曲线绘在同一座标图中,通风网路性能曲线与通风机(装置)风压特性曲线的交点即通风机装置运行工况点。
在一定转速下人为地改变通风网路的阻力就可使通风网路具有不同的阻力系数和不同的通风网路特性曲线,测定计算出每一个工况的风量qv、静压ps(全压Pt)、轴功率pa、静压效率ηs(全压效率ηt)等通风机的基本参数,然后绘制出以qv为横座标,以psf(或ptf)、Pa(轴功率)、ηsf(或ηtf)为纵座标的性能曲线图,即为通风机装置的全性能曲线。
在通风机装置带井下网路正常运行后检测检验运行工况点各参数,根据通风机的类型计算出通风网路阻力(比例)系数和特性方程式:
ps=R·qv2(或pt=b·qv2)绘制通风网路性能曲线。
4.专用术语
4.1轴流式通风机
通常将轴流式通风机集流器进口和后导叶出口(无后导叶时则为最末一级叶轮出口)之间的部分称为通风机,将通风机集流器进口断面称为通风机进口,将后导叶出口断面(无后导叶时则为最末一级叶轮出口)作为通风机出口。
图2轴流式通风机
4.2离心式通风机
对于离心式通风机,其前导器进口(若无前导器则为集流器进口,若有进风箱装置则为进风箱装置进口)与蜗壳出口之间的部分称为通风机,以上两个断面分别称为通风机的进口和出口。
图3离心式通风机
4.3通风机装置:
通风机连同与其相配的扩散器一起被称为通风机装置。
通风机装置的进口即是通风机的进口,而扩散器出口断面则为通风机装置的出口。
通风机的性能是以通风机的进、出口作为边界给出的,通风机装置的性能是以通风机装置进、出口作为边界给出的。
通风机安装到矿井现场后是以通风机装置性能为矿井进行通风服务的,因此我们检测检验的应是通风机装置的性能曲线。
4.4通风系统
通风设备和它对之工作的网路组成的系统。
4.5通风类型
矿井进风井和出风井的布置方式。
4.6通风方式
抽出式和压入式。
4.7性能曲线
通风机装置的性能曲线用来表明通风机装置的风压(全压或静压)、轴功率以及效率同通风机装置的风量之间的变化关系,包括风量——风压曲线、风量——轴功率曲线、风量——效率曲线三部分。
根据通风机结构形式的不同,其性能曲线的形状也不同。
4.8网络性能曲线:
通风网路性能曲线就是表示在一定的通风网路阻力下通过该网路的风量和风压之间的关系曲线。
是一条通过座标原点的抛物线:
当通风网路的阻力增大时,该曲线变陡;当通风网路的阻力减小时,该曲线就变缓。
在矿井通风中,由于通风机的出口和风峒之间的高差很小,因此矿井通风网路性能曲线方程式为:
全压特性方程式:
pt=b·qv2
静压特性方程式:
ps=R·qv2
式中:
b——通风网路比例系数,Pa·s2/m6;
R——通风网路阻力系数,Pa·s2/m6。
5.工况调节方法
工况调节方法有板阻法和闸门(平闸门或立闸门)法两种。
闸门法是利用改变风峒中原有的调节闸门或反风平闸门(从地面短路吸风)的开度大小改变风阻,达到调节工况的目的。
采用此法,须检查提拉钢丝绳的强度,以防止在检测检验过程中发生断绳事故。
板阻法是在风峒或地面的进风口上安设框架,采用预先准备好的木板进行工况调节。
采用此法要求木板的宽度应有多种规格,以满足不同调节幅度的要求;木板要有足够的强度,以免在检测检验过程中木板断裂,造成通风机及检测检验仪表的损坏。
工况调节方法与位置的选择应与测风、测压断面的选择结合起来,因地制宜,综合考虑,既能达到调阻要求,又能满足测风需要。
6.检测检验步骤
6.1查看现场制定检验方案
接到受检单位委托后,到现场查看、根据矿井生产情况、通风机现场安装情况以及安全检测检验要求,提出合理的检测检验方案。
6.1.1组成一个包含通风机装置在内的可以改变阻力的通风网路。
一般情况下对备用通风机进行技术性能检测检验,利用备用通风机装置和通风机入口前风峒组成通风网路。
若备用通风机条件不具备,则必须在矿井停产下进行,通风机抽取回风井短路风或井下通风网路风流。
6.1.2确定工况调节的方法。
根据现场情况确定采用板阻法还是闸门法,根据通风机类型选择是增阻调节还是减阻调节。
6.1.3确定合理的测点位置,其中最关键的是风量的检测检验位置。
6.1.4制定现场检测检验必要的安全措施,要求矿方制定出在检测检验前、中、后的安全措施。
6.2检测检验前的准备工作
6.2.1检测检验人员的组织:
为保证检测检验工作安全顺利进行,对参加检测人员进行组织分工和明确责任,使所有参加检测人员了解检测检验的目的、检测检验方法和各自的任务并能各负其责。
一般可分为以下几个小组。
a.领导指挥组:
由矿井机电和通风部门的主管或技术负责人与检测机构负责人组成。
负责检测检验指挥工作,协调各工作小组之间的关系。
b阻力调节组:
由矿方通风技术人员和通风维修工组成。
负责检测检验时的工况调节。
c检验组:
由检验单位技术人员组成。
负责检测仪表的安装、使用及检测检验数据记录、整理。
d电气组:
由矿方机电部门管理人员、维护电工、司机组成,负责检测检验仪表的电源及接线,通风机倒运行并监视通风机、电机的运行状态。
6.2.2选择检测检验仪表布置测点
应根据检测检验方案选择适宜的检测检验仪表,在各测点安装布置检测仪器和设备。
仪器名称
测量范围
准确度
数量只(台)
所测参数
空盒气压计
800~1060hPa
±200Pa
1
大气压力
TF-3通风综合测试仪
1
大气压力、静压、风流温度
温度计
0~50℃
0.4℃
2
温度
皮托管
/
系数
±0.998~1.004
≥16
静压、动压
U型压差计
0~6000Pa
±10Pa
≥4
静压、全压
电动机经济运行测试仪
/
1级
1
电气参数
转速表
/
0.5级
1
转速
声级计
/
0.5dB
1
噪声
振动仪
/
/
1
振动
高速风表
1~30m/s
/
1
风速
中速风表
1~10m/s
/
1
风速
微速风表
0.1~5m/s
/
1
风速
干湿温度计
-25~+50℃
0.2℃
1
干、湿温度
注:
在进行通风机装置性能测定时,可根据测定方法选用合适的测量仪表,所选仪表应完好,并在检定周期内,以保证所测数据的可信度和准确度。
6.2.3采集有关基础资料:
为整理检测检验数据、进行检测检验分析,应预先掌握通风机设备及其布置的基本情况,主要包括如下内容:
a通风机装置的原有特性曲线。
b通风机进口尺寸、扩散器进出口尺寸及排风峒出口尺寸。
c测风、测压断面的尺寸。
d风峒中断面发生突然变化的部位及其形状尺寸。
e通风机设备的铭牌参数,检测检验方案的布置简图。
6.2.4准备好检测检验数据记录表格:
每次检测检验前都必须准备好检测检验数据记录表格,以便于记录并防止遗漏检测检验项目和数据。
6.2.5检测检验方案的可靠性检查:
为保证检测检验工作的安全顺利进行,检测检验前必须进行检测检验方案的可靠性检查,主要包括以下几项:
a检查工况调节设备是否可靠;
b测风、测压仪器的支撑框架是否具有足够的强度以能承受气流的冲击;仪表的安装应牢固可靠,以免脱落被吸入通风机;尤其对设置在第一级叶轮前的检测检验装置更应给予特别注意。
c对备用通风机进行检测检验时,应检查通风机设备的电源部分,以防止因备用通风机启动时造成顶闸、停电,影响主通风机的正常运行。
d认真检查并妥善处理检测检验系统中的漏风问题。
6.3进行检测检验
6.3.1启动风机前的检查:
启动风机前检测检验人员应按事先分工进入现场就位,并对各自使用的检测检验仪表进行检查,待一切准备就绪后,指挥下令启动被检风机。
6.3.2.启动风机:
通风机必须按照安全的启动程度启动。
通常轴流式通风机应在小风阻条件下启动(全开启动),离心式通风机应在大风阻条件下启动(全封闭启动)
6.3.3.工况调节:
根据检测检验方案进行增阻或减阻法调节。
6.3.4.调节工况参数检测检验:
通风机启动运行正常后进行一次参数检测检验,然后每调节一次工况进行一次检测检验。
6.3.5.运行工况点参数的检测检验:
在通风机装置带井下网路正常运行后进行运行工况点各参数的检测检验。
6.3.6.检测检验技术要求及注意事项
待一切准备工作就绪后,即可开始检测检验。
检测检验时应注意以下几点要求:
6.3.6.1通风机投入运行,且机械运转和全部仪表工作正常后,方可进行各个工况参数的检测检验;
6.3.6.2检测检验时应随时监视电动机的负荷和各部件的温升,尤其是轴流式通风机驼峰点附近更应特别注意,一旦发现超负荷或异常现象必须立即停机。
通风部门应密切注意井下瓦斯变化情况(对多风井通风系统还应注意风流方向的变化情况),以保证矿井安全生产。
6.3.6.3工况调节的幅度以工况点分布均匀,能获得完整且能反映通风机装置的真实性能的曲线为原则。
在性能曲线斜率变化较大的区间(如轴流式风机的驼峰点附近),工况点可适当分布密些;斜率变化小的区间,工况点可分布稀疏些。
6.3.6.4工况调节的方法由通风机设备性能确定:
轴流式通风机应从最大流量到最小流量,离心式通风机宜采用最小流量到最大流量。
6.3.6.5每调节一次工况,必须留有足够的时间以待压力、风量和温度稳定,方可测取各个参数。
检测检验数据波动较大时,应每隔5s读1次,连续读3个数值,然后取其平均值;同时读取最大值与最小值,供分析时用。
6.3.6.6对于轴流式通风机一般应测出喘振点,性能曲线上喘振点以左部分一般不再进行检测检验。
当工况点处于驼峰区时,风压、风量极不稳定且波幅较大,通风机有可能出现喘振现象、发出异常声音,检测检验人员应抓紧时间,快速操作,以防止损坏通风机和电机;当有异常时应立即停机停止检测检验。
6.3.6.7、对新安装的通风机应进行全面的性能检测检验:
轴流式通风机应检测检验其服务期间内可运行的几种风叶安装角度的性能曲线,带有前导器的离心式通风机也应检测检验多种前导器角度的风机装置性能曲线。
这种检测检验带有验收鉴定的性质,应多用些时间,严格、认真地进行。
其检测检验结果为投产后矿井通风机管理的依据和以后定期检测检验提供参考。
6.4检测检验数据的整理与检测检验结果分析:
按照AQ1011-2005《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》的有关规定进行检测检验数据整理并绘制性能曲线,然后对检测检验结果进行分析、提出问题和建议。
7.检验项目、方法及计算
7.1证件审查:
在现场通过查看主通风机系统证件档案进行。
通风机的产品说明书、安全标志准用证、防爆合格证、摩擦火花安全性检验合格证。
7.2外观质量检测:
用目测法进行。
现场检查通风机、电动机各零部件应齐全,主通风机各连接部位的紧固件应牢固;刹车装置应灵活可靠;润滑系统应工作正常;主通风机外壳或内部结构不应有异常变形或损伤;主通风机铭牌、转向标志、风流标志。
7.3安全防护及设施
要求符合《煤矿安全规程》第一百二十二条:
生产矿井必须装有反风设施,并能在十分钟改变巷道中的风流方向。
判断反风装置及操作系统是否完善。
第一百二十三条:
主要通风机房必须安装水注计、电流电压表,轴承温度计。
并有反风操,作系统图、司机岗位责任制和操作规程。
必须有直通矿调度室的电话判断负压检测装置安装是否合理。
第四百四十条:
矿井应有两回路电源线路,年产6万吨以下的矿井采用单回路供电时,必须有备用电源。
两回路电源线上都不得分接任何负荷。
7.4通风机功率、效率的测定
电动机输入功率采用TF-3综合测试仪或电动机经济运行仪测试(同步电动机还应检验其励磁电压、励磁电流,计算出励磁功率,其计入电动机输入功率)。
电动机的效率ηm可能从电动机特性曲线图上查取。
7.4.1通风机轴功率计算
Pa=ηtrηmPe………………………………………………(12)
式中:
Pa—通风机轴功率,kW;
ηtr—机械传动效率;
ηm一电动机效率;
Pe--电动机输入功率,kW。
7.4.2通风机输出功率计算
7.4.2.1通风机全压功率:
Ptqvi
Pt=ptqvi/1000……………………………………………(13)
式中:
Pt—通风机全压功率,kW;
Pt—通风机全压,Pa;
qvi—通过通风机风量,m3/s
7.4.2.2通风机静压功率
Ps=psqvf/1000……………………………………………(14)
式中:
Ps—通风机静压功率,kW;
Ps—通风机静压,Pa;
qvf—通过通风机风量,m3/s
7.4.3通风机效率计算
7.4.3.1通风机全压效率
ηt=Pt/Pa×100…………………………………………………(15)
式中:
ηt一通风机全压效率,%:
Pt、Pa—通风机全压功率、轴功率,kW
7.4.3.2通风机静压效率
ηs=Ps/Pa×100………………………………………………(16)
式中:
ηs—通风机静压效率,%
Ps、Pa—通风机静压功率、轴功率,kW
转速测定
用多功能转速表检测检验,先将反光片粘贴在风机主轴的圆周面上,然后用转速表的传感器垂直对准轴的圆周面上,测取转速n;通风机与电动机直接传动时,只测电动机转速;若以其他方式传动时,应分别测量通风机、电动机的转速。
每调一个工况点测3次,取其算术平均值。
传动效率
类别
传动方式
效率η
联轴器
浮动联轴器
0.98
齿轮联轴器
0.99
弹性联轴器
0.99
万向联轴器(a≤3°)
0.97
万向联轴器(a>3°)
0.95
梅花接轴
0.97
液力联轴器(在设计点)
0.93
带式传动
平带无压紧轮的开式传动
0.98
平带有压紧轮的开式传动
0.97
平带交叉传动
0.90
三角带传动
0.96
7.5空气密度测定
在距风压测点20m内的巷道中,用用矿井通风参数检测仪(气压计)测量绝对静压,用干、湿温度计测量干、湿温度测定干、湿温度风流温度和大气压力参数。
ρ=
……………
(1)
式中:
p0——测量时当地的大气压,Pa
t——测点的空气温度,℃
φ——空气相对湿度,%
psat——温度为t℃时空气绝对饱和水蒸汽压力,Pa
7.6风量测定
7.6.1.风量的计算qv=V·A……………………………
(2)
式中:
V——被测断面的平均风速,m/s
A——被测断面面积,m2
7.6.2.风速测点位置和测定断面的选择
按GB/T10178选择风量测定断面。
a进风道应有较长距离的平直地段,其长度应为测风断面宽度的5~8倍;
b风流比较稳定,流场分布比较规则;
c通过测风断面的风量应是通过通风机装置的风量,也就是说测风断面与通风机之间基本上无漏风。
7.6.2.1圆形巷道断面
按GB/T10178中6.4.3.1条的要求布置。
7.6.2.2矩形巷道断面
按GB/T10178中6.4.3.3条的要求布置。
7.6.2.3扩散器环形断面
按GB/T10178中6.4.3.2条的要求布置。
7.6.2.4其他形状的巷道断面;
a.面积测定在同一断面上划分成若干个矩形、三角形、半圆形等小块,计算总面积。
b.测点布置用全压管测风量,将全压测点布置在每个小面积块的重心上。
静压测点,根据巷道断面的近似布置在巷道壁上。
c.不同断面形状的重心按附录A计算。
7.6.2.2现场条件不能满足5.5.2.1要求时可按下列的要求选择;
a.轴流式通风机可选在集风器入口;
b.离心式通风机可选在通风机入风口附近。
7.6.3检测方法
7.6.3.1TF-3通风综合测试仪
a.测风断面一般应选择在通风机入口侧具有稳定风流的风峒中,如扩散器平直段足够长时也可在此选择测风断面。
b.为准确定位,一般用固定支架将风速传感器按要求的位置固定;
c.风杯的轴线于风的方向垂直,风杯应迎着风的方向位于支架前后。
d.各风速传感器通过接线插座由多芯电缆将信号传至地面主机。
7.6.3.2风速表(风速计)测风
如条件不具备,不能用TF-3通风机综合测试仪,可用风表进行检测检验。
风速表测风的方法分为线路法和分格定点法。
a测风断面尽可能选择在风峒的平直段稳定风流中,必要时也可选择在扩散器的出口断面上。
测风断面的风流要尽可能稳定,风速分布比较均匀。
b测风时检测检验人员侧身或迎面站立,和风表处于同一断面上,测试结果乘以校正系数k即为实际风速,k值可用下式计算:
k=(A-Ab)/A……………………………………………(3)
式中:
A——测风断面积,m2;
Ab——测风人员的身体断面积,一般为0.3~0.4m2。
V=k·vv——风表校正曲线校正后的风速。
c检测检验前先将风速表的指针回零,风速表迎风转动0.5~1min后,再同时打开风速表和秒表的开关进行检测检验,检测检验结束后同时关闭风速表和秒表开关。
e检测检验时风速表的移动速度不宜过快(一般不应超过0.3m/s),风速低时更应如此。
f检测检验时风速表的轴线尽可能与风流流线保持平行。
g同一断面连续检测检验3次,每次检测检验值与平均值的误差不大于5%,否则应重测,断面平均风速为3次测值的平均值。
无论是用智能多路电子风速仪TF-3通负综合测试仪还是用皮托管测风,都应将接口连线或连接氧气带或胶管固定在支架上,以防检测检验过程中摆动;对于胶管还应防止漏气与打折堵塞。
7.6.4测定误差
在同一工况用同一方法在两个(或多个)断面上所测定的风量,其算术平均值与最大值或最小值的相对差值应不大于2.5%,若大于2.5%,应重新测试或重新审定测试方案。
7.7风压测定
风压可用TF-3通风机综合测试仪,也可用皮托管来检测检验。
测取相对静压Psx,如矿上原有的测压装置符合检测检验要求,也可利用该装置。
对于压入式通风,测压断面应选在扩散器出口断面上,测取该断面的全压Pt值。
7.7.1选择测定断面的条件
7.7.1.1轴流式通风机
a抽出式通风测压断面应选定在集风器入口,图2所示l-I断面处;
b压入式通风(无引风道)测压断面应选定在扩散器出口,图2所示Ⅱ-II断面处;
c抽压式通风(含专门引风道的压入式通风),测压断面应选定在集风器入口和扩散器出口,图二所示I—I、Ⅱ—Ⅱ断面处。
图2轴流式通风机测压断面位置图
7.7.1.2离心式通风机
测压断面应选定在控制闸门后尽可能靠近通风机入口。
如图3所示1-1断面处;
图3离心式通风机测压断面位置图
7.7.1.3根据煤矿生产的实际情况,,亦可在其他适宜的位置选定测压断面,测定结果仅供生产使用。
7.7.2.静压测点的布置
a环形空间(见图1a),测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁和芯筒外缘的交点a、b、c、d、e、f、g、h处;
b圆形断面(见图1b),测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁的交点a、b、c、d处;
c矩形断面(见图1c),测定布置在高、宽中线与硐壁的交点a、b、c、d处。
7.7.3风压计算
7.7.3.1通风机静压计算
a皮托管测定法:
抽出式通风:
Ps=Psi-
ρ
……………………………………(7)
式中:
Ps—通风机静压,Pa;
Psi—第i测点测得相对静压,Pa
qv—第i测点风量;m3/s
A1—测点断面;m2。
ρ—测点气体密度;kg/m3
b全压管测定法:
抽出式通风机的计算同(7)式。
7.7.3.2通风机全压计算:
a抽出式通风:
Pt=Ps+Pd2……………………………………………………(8)
Pd2=
……………………………………………(9)
b压入式通风
……………………………………………………(10)
式中:
Pt—通风机全压,Pa;
Ps—通风机静压,Pa;
Pd2—通风机扩散器出口测算的速压,Pa;
ρ2—通风机扩散器出口空气密度,kg/m3;
qv2—通风机扩散器出口通过风量,m3/s;
A2—通风机扩散器出口断面积,㎡;
7.8测定数值换算
将测定数值换算成标准通风状况和通风机额定转速条件下的数值。
7.8.1换算系数计算
a空气密度换算系数
kρ=1.2/ρ1i………………………………………………(17)
式中:
kρ—密度换算系数;
ρ1i—某一工况点实测空气密度,kg/m3.
b通风机转速换算系数
kn=N0/Ni………………………………………………(18)
式中:
kn—转速换算系数;
N0—通风机额定转速,r/min;
Ni—某一工况点实测转速,r/min。
7.8.2通风机风量换算
qvf=kn×qv…………………………………………(19)
式中:
qvf—换算后的通风量,m3/s。
7.8.3通风机风压换算
a全压换算
Ptf=kρ·k2n·pt……………………………………(20)
b静压换算
Psf=kρ·k2n·ps……………………………………(21)
式中:
pft—换算后的通风机全压,Pa
psf—换算后的通风机静压,Pa
7.8.4通风机功率换算
a.轴功率换算
Paf=kρ·k3n·p………………………………………………(22)
b.输出全压功率换算
Ptf=ρkρ·k3n·p…………………………………………………(23)
c输出静压功率换算
Psf=kp·k3n·Ps………………………………………………(24)
式中:
Paf—换算后的通风机轴功率,kW;
Ptf—换算后的通风机全压功率,kW。
Psf—换算后的通风机静压功率,kW。
7.8.5通风机效率计算
a全压效率
ηtf=Ptf/Pa×100%……………………………………………(25)
b静压效率
ηst=Psf/Paf×100%………………………………………(26)
c通风机机组效率
ηfm=Ptf/Pe×100%………………………………………(27)
式中:
ηtf、ηst、ηfm—换算后的全压、静压和机组效率,%。
7.9振动测试
7.9.1对于叶轮直接安装在风机轴上的通风机:
应在电动机两端轴承部位测量其水平、垂直、轴向三个方向上的振动值,当电动机有风扇罩时,轴向振动可不于测量。
7.9.2对于双支撑有两个轴承体的通风机,测量每个轴承的水平、垂直、轴向三个方向上的振动值
7.9.3当两个轴承都装在同一个轴承箱内时,在轴承箱体轴承部位测量其振动值。
7.10噪声测量
7.10.1对现场通风机进行噪声测定时,只测定运行条件下的噪声。
7.10.2若测试
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