矿上机电设计之矿山通风设计

根据风量、风压计算，一回风井选用BK40－6－№15型风机2台，一台工作，一台备用。该风机风量范围22～49m3/s，负压范围110～710Pa，配套电机37KW，电机转速980r/min，额定电压380/660V。第一节通风设备根据矿井采掘布置，矿井一共布置三个回风井，矿井各个风井所需要风量表见6-1-1表6-1-1风井项目矿井负压（Pa）风量（m3/s）东一回风井容易时期131.92030.1困难时期318.13727.5东二回风井容易时期305.62533.0困难时期418.51733.0东三回风井容易时期263.28930.1困难时期741.39635.2西风井容易时期189.81923.6困难时期189.81923.6一、主要通风机选型计算1、矿井一风井主要通风机选型计算1）风机必须产生的最大风量通风机必须产生的风量：QKQ`＝30.1×1.05＝31.6m3/s；QKQ`＝27.5×1.05＝28.9m3/s；式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；2）风机必须产生的负压nHhHH风机式中：风机H—风机产生的最大负压；H—矿井通风的负压；h—通风设备阻力，Pa；Hn—自然通风负压，Pa；东一回风井：通风设备阻力取100Pa，进、回风井高程差未超过150m，采深不到400m，自然风压较小，忽略不计，则通风容易时期：H容易＝h，摩＋h＝231.920Pa通风困难时期：H困难＝h，摩＋h＝418.137Pa3）初选通风机根据风机静压和风量计算结果，东一回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-2。表6-1-2FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表风机型号静压（pa）风量（m3/s）电动机功率（kW）FBCZ-6-№15A110～710Pa22～49m3/s37KW4、确定风机工况点1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。⑴通风容易时期通风等效网络风阻226.31231.920QHR＝0.232334（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.2323342Q⑵通风困难时期通风等效网络风阻229.28418.137QHR＝0.501671（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.5016712Q2）作工况图将通风容易与困难时期2RQh曲线分别绘制在FBCZ-6-№15A通风机特性曲线图上，得东一风井通风机工况见图6－1－1。sPt()Pa(s/m3Q)0.650.700.750.650.600.800320292600232007006005004003002001001015202530354045505560通风容易时期理论工矿点通风容易时期实际工矿点通风困难时期理论工矿点通风困难时期实际工矿点插图东一风井通风机性能曲线图根据“插图矿井东一风井FBCZ-6-№15A通风机性能曲线”可知东一风井通风机通风容易时期工作在23°，其工况点参数为Q1＝33.1m3/S，H1＝235.2Pa，η1＝75％；通风困难时期工作在23°，其工况点参数为Q2＝29.5m3/S，H2＝452.3Pa，η2＝80％。5）校核电机功率通风容易时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.075.010002.2351.3315.1＝13KW＜37KW式中：fK——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取fK＝1.15；——通风机工况点效率；m——机械传动效率，联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。通风困难时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.080.01000452.329.515.1＝20KW＜37KW经以上计算可知东一风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。2、矿井东二风井主要通风机选型计算1）风机必须产生的最大风量通风机必须产生的风量：QKQ`＝33.0×1.05＝34.7m3/s；QKQ`＝33.0×1.05＝34.7m3/s式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；2）风机必须产生的负压nHhHH风机式中：风机H—风机产生的最大负压；H—矿井通风的负压；h—通风设备阻力，Pa；Hn—自然通风负压，Pa；东二回风井：通风设备阻力取100Pa，进回风井高程差超过150m，需计算自然风压，则根据公式：h自=（P0Hg/R）·(1/T1-1/T2)·(1+H/10000)式中：P0—地面井口大气压力，98097Pa；H—进风井与出风井高差，主平硐+567.71m，东二回风井+800m，高程差为232.29m；T1—进风侧平均温度，冬季10℃,夏季30℃；T2—出风侧平均温度，20℃；R—矿井空气常数，不考虑水蒸气水柱压力，取干空气的常数287J/（kg.K）。△h易=（98097×232.29×9.8/287）×[1/10-1/20]×(1+232.29/10000)≈40（Pa）△h难=（98097×232.29×9.8/287）×[1/30-1/20]×(1+232.29/10000)≈-20（Pa）通风容易时期：H容易＝h，摩＋h+Hn＝445.625Pa通风困难时期：H困难＝h，摩＋h+Hn＝496.07Pa3）初选通风机根据风机静压和风量计算结果，东二回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-3。表6-1-3FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表风机型号静压（pa）风量（m3/s）电动机功率（kW）FBCZ-6-№15A110～710Pa22～49m3/s37KW4）确定风机工况点1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。⑴通风容易时期通风等效网络风阻227.34445.625QHR＝0.369573（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.3695732Q⑵通风困难时期通风等效网络风阻227.34496.07QHR＝0.395319（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.3953192Q2）作工况图将通风容易与困难时期2RQh曲线分别绘制在FBCZ-6-№15A通风机特性曲线图上，得东二风井通风机工况见图6－1－1。sPt()Pa(s/m3Q)0.650.700.750.650.600.800320292600232007006005004003002001001015202530354045505560通风容易时期理论工矿点通风容易时期实际工矿点通风困难时期理论工矿点通风困难时期实际工矿点插图6-1-1二风井通风机性能曲线图根据“插图6－1－1矿井东二风井FBCZ-6-№15A通风机性能曲线”可知二风井通风机通风容易时期工作在29°，其工况点参数为Q1＝36.0H1=505.12Pa，η1＝78％；通风困难时期工作在29°，其工况点参数为Q2＝35，5m3/S，H2＝510.36Pa，η2＝78％。5）校核电机功率通风容易时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.078.0100012.0550.3615.1＝27KW＜37KW式中：fK——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取fK＝1.15；——通风机工况点效率；m——机械传动效率，联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。通风困难时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.078.01000510.365.3515.1＝27KW＜37KW经以上计算可知东二风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。2、矿井东三风井主要通风机选型计算1）风机必须产生的最大风量通风机必须产生的风量：QKQ`＝30.1×1.05＝31.6m3/s；QKQ`＝30.1×1.05＝31.6m3/s式中：K——设备漏风系数，设计取K＝1.05；2）风机必须产生的负压nHhHH风机式中：风机H—风机产生的最大负压；H—矿井通风的负压；h—通风设备阻力，Pa；Hn—自然通风负压，Pa；东二回风井：通风设备阻力取100Pa，进回风井高程差超过150m，需计算自然风压，则根据公式：h自=（P0Hg/R）·(1/T1-1/T2)·(1+H/10000)式中：P0—地面井口大气压力，98097Pa；H—进风井与出风井高差，主平硐+567.71m，东二回风井+800m，高程差为232.29m；T1—进风侧平均温度，冬季10℃,夏季30℃；T2—出风侧平均温度，20℃；R—矿井空气常数，不考虑水蒸气水柱压力，取干空气的常数287J/（kg.K）。△h易=（98097×232.29×9.8/287）×[1/10-1/20]×(1+232.29/10000)≈40（Pa）△h难=（98097×232.29×9.8/287）×[1/30-1/+20]×(1+232.29/10000)≈-20（Pa）通风容易时期：H容易＝h，摩＋h+Hn=403.269Pa通风困难时期：H困难＝h，摩＋h+Hn＝546.933Pa3）初选通风机根据风机静压和风量计算结果，东三回风平硐初选FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率37kW。安装2台，1台工作，1台备用。风机性能见表6-1-4。表6-1-4FBCZ-6-№15A型矿用防爆轴流通风机性能表风机型号静压（pa）风量（m3/s）电动机功率（kW）FBCZ-6-№15A110～710Pa22～49m3/s37KW4）确定风机工况点1）计算通风等效网络风阻和等效网络特性方程式。⑴通风容易时期通风等效网络风阻226.31403.269QHR＝0.403581（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.4035812Q⑵通风困难时期通风等效网络风阻226.31546.933QHR＝0.573089（N·S2）/m8则通风等效网络特性方程式为2RQh0.5730892Q2）作工况图将通风容易与困难时期2RQh曲线分别绘制在FBCZ-4-№13A通风机特性曲线图上，得一风井通风机工况见图6－1－1。55504540353025201510120010008006004002000.800.600.650.700.750.750.700.65290320026023020Q3msaP)(tPs困难时期实际工况点困难时期理论工况点容易时期实际工况点容易时期理论工况点插图6-1-1二风井通风机性能曲线图根据“插图6－1－1矿井东二风井FBCZ-4-№13A通风机性能曲线”可知一风井通风机通风容易时期工作在26°，其工况点参数为Q1＝34.1m3/S，H1＝610.12Pa，η1＝78％；通风困难时期工作在26°，其工况点参数为Q2＝33.7m3/S，H2＝698.31Pa，η2＝80％。5）校核电机功率通风容易时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.078.01000610.121.3415.1＝31.3KW＜55KW式中：fK——电机的容量富余系数，一般为1.1～1.2，设计取fK＝1.15；——通风机工况点效率；m——机械传动效率，联轴节取0.98，皮带传动取0.92；设计取m＝0.98。通风困难时期风机所需功率mfQHKN1000＝98.080.01000698.317.3315.1＝34.06KW＜55KW经以上计算可知东二风井通风机通风容易时期和通风困难时期所需电机功率均小于通风机配套电机功率，故所选风机电机功率满足矿井通风要求。3、矿井西风井主要通风机选型计算西风井风机选择，依照前面同样计算，选用FBCZ-4-№13A型矿用防爆轴流式通风机，配套电机功率55kW