矿井主要通风机选型设计

矿井主要通风机选型设计矿井主要通风机选型设计

矿井主要通风机是煤矿⽣产中的重要固定设备，它担负着向井下输送新鲜空⽓、排除有害有毒⽓体、创造良好⽣产环境，确保矿井安全⽣产的重任。选型设计当否，对保证矿井正常通风，确保矿井安全⽣产，具有决定性意义。选型设计的主要任务，就是根据给定的原始资料，在已有的风机系列产品中，选择适合矿井需要的风机类别及型号，以及与之配套的电动机。主通风机功率⼤，耗能多，除要求其可靠之外，还应有较⾼的经济性。⼀、原始资料

1.通风系统：边界式（进风井位于井⽥，出风井位于井⽥上部边界）。2.通风⽅式：抽出式。3.矿井所需风量Q= m3/s 。4.矿井通风阻⼒h:

初期（投产时）最⼩负压：h min =2650 Pa。末期（达产时）最⼤负压：h mox =3650 Pa。5.沼⽓等级：低诏⽓矿井。

6.供电电压：6000V.（或1140V、660V、380V）。7.服务年限：50年。

8.进出风井⼝标⾼基本相同，⾃然风压忽略不计。9.风井不作提升之⽤。⼆、设计步骤

选型设计时，按照如下步骤，进⾏各⽅案计算；1.计算通风机必须产⽣的风量和负压；2.选择通风机的类型和型号；3.求实际⼯况点及⼯况参数；

4.计算电动机的必须容量并选择电动机；5.计算耗电量；6.筛选并确定⽅案。

三、计算风源必须产⽣的风量和负压

原始资料仅提供矿井通风的风量和负压，并不包括通风设备中风源以外的风道及装置漏风和阻⼒损失。因此，应求出风源必须产⽣的风量和负压。1.风源必须产⽣的风量

风源必须产⽣的风量按下式计算：Q y=KQ=1.1×=102.35 m3/s式中：Q－矿井所需风量（m3/s）

K－设备漏风系数。风井不作提升⽤途，K取1.15；2.风源必须产⽣的负压

在通风容易时期：H′y.st=h min+∑'?h=2800Pa在通风困难时期：H″y.st=h max+∑\"?h=3800Pa

式中：h min和h max－通风容易时期和通风困难时期矿井负压（Pa）；∑'?h和∑\"?h－通风设备中，除风源以外的风道和辅助装置中风压损失。作为估计，∑'?h、∑\"?h都取150Pa 。四、选择风机型号及台数

根据计算得到的通风机必须产⽣的风量，以及通风容易时期和通风困难时期的风压，在通风机产品样本中选择合适的通风机。利⽤风源个别特性进⾏选型时，仅需根据前⾯计算的设计⼯况K′(Q y, H′y.st)和K″（Q y, H″y.st）直接在特性曲线中查找即可。查找时，必须遵循以下两条原则：

①两个设计⼯况点K′（通风容易时期的⼯况点）和K″（通风困难时期的⼯况点）均应落在⼯业利⽤区内，即效率≥70％，通风困难时期的最⼤静压H″y st应⼩于风源装置最⼤静压H y st max的90％；②通风困难时期使⽤的叶⽚安装⾓应⽐叶⽚的最⼤安装⾓⼩3°～5°。新型矿井优先选择轴流式通风机，并根据以上原则，确定两种风机选择⽅案：

⽅案⼀：选⽤2K60-4-№24轴流通风机2台，1台⼯作，1台备⽤，风机转速为750r/min。⽅案⼆：选⽤FBCDZ-8-№26C 轴流通风机2台，1台⼯作，1台备⽤。风机转速为740r/min四、求实际⼯况点及⼯况参数

实际⼯况点为等效⽹路静压特性曲线与风机装置静压特性曲线的交点。风机装置静压特性曲线是风机⼚家提供的特性曲线，是已知曲线。等效⽹路静压特性曲线是根据矿井的通风参数需要求作的曲线，求作⽅法如下：1.计算等效⽹路静压阻⼒系数R R=.2y sty H Q

式中: H y.st －矿井负压，在两曲线的交点处，等于风源必须产⽣的静压（Pa ）；

Q y －⽹路风量，在两曲线的交点处，等于风源必须产⽣的风量（m 3/s ）。

将通风容易时期和通风困难时期的静压和风量分别代⼊，即可得出不同时期的等效⽹路阻⼒系数R′和R″。R′=2800/102.352=0.2673 R″=3800/102.352=0.36272.求等效⽹路静压特性⽅程等效⽹路静压特性⽅程如下：

通风容易时期：h′=R′Q 2Y =0.2673 Q 2Y (Pa)；通风困难时期：h″=R″Q 2y = 0.3627Q 2Y (Pa)。3.作等效⽹路静压特性曲线

以适当的Q y 值分别代⼊上⼆式，将h′=R′Q 2Y 和h″=R″Q 2y 曲线绘于上述两⽅案的风机特性曲线图上，1M 和2M 分别为通风容易时期

和通风困难时期的⼯况点，求出等效⽹路静压特性曲线上各坐标的参数，然后求点描迹，即可求出通风容易时期和通风困难时期的等效⽹路静压特性曲线。⼯况点曲线图绘制说明：

根据公式h′=R′Q 2Y 和h″=R″Q 2y 分别取不同风量作为通风⽹路特

性曲线1h 、2h 。

通风容易时期：''2y h R Q =11h -=0.2673×402=427.68Pa12h -=0.2673×602=962Pa13h -=0.2673×802=1710Pa14h -=0.2673×102.352=2800Pa15h -=0.2673×1202=3849Pa16h -=0.2673×1402=5239Pa通风困难时期：''''2y h R Q =21h -=0.3627×402=580Pa22h -=0.3627×602=1306Pa23h -=0.3627×802=2321Pa24h -=0.3627×102.352=3800Pa

25h -=0.3627×1202=5223Pa 26h -=0.3627×1402=7108Pa

该两条曲线与风机静压特性曲的交点，即为实际⼯况点，该点所对应的参数即为实际⼯况点参数。上述两⽅案的⼯况点都位于⼯业利⽤区内，选型都是正确的。五、确定调节⽅法

对轴流式通风机，均采⽤改变叶⽚安装⾓度的⽅法对⼯况进⾏调节。初期安装⾓运⾏⼀定时期后，随着井下巷道的延伸，通风阻⼒会逐渐增⼤，风量会逐渐减⼩，当风量减⼩到不能满⾜通风要求时，就必须将风机叶⽚的⾓度向⼤⼀挡的⽅向调整。FBCDZ 系列，初期安装⾓若为“0”度，则应调⾄“＋3°”，对2K60系列，初期安装⾓若为25°，则应调⾄30°。六、选择电动机

在通风容易时期和通风困难时期，电动机必须输出的功率分别为：通风容易时期：N′＝cst y st

y y H Q ηη''..1000.（kW ） 通风困难时期：N″＝c st y st

y y H Q ηη\"\".1000..（kW ） 式中：η′y.st 和η″y.st －通风容易时期和通风困难时期的风机效率；ηc－电机与风机之间的传动效率;FBCDZ系列为直接传动，ηc＝1；其余系列均为联轴器传动. ηc＝0.98。⽅案⼀⼯况参数表如下：)s102.35

⽅案⼆⼯况参数表如下：s)

102.35

⽅案⼀电机选择：

N d=1.2N″=1.2×481.6=578kW

根据计算选⽤主通风机配套电机型号为：TB350S2-8，功率为：2×355kW⽅案⼆电机选择：

N d=1.2N″=1.2×457.6=559kW

根据计算选⽤主通风机配套电机型号为：YBFe450M2-8，功率为：2×315kW七．平均年电耗

由于通风⽹路阻⼒系数随着开采⼯作的推移⽽变化，⼯况点和电耗也随之⽽变。因此，难以⾮常精确地计算能耗。对于通风⽹路阻⼒系数变化不⼤，⽽且中期⽆需进⾏调节的通风机，可按下式计算电耗：E=wd N N ηη2\"'+﹒r ﹒T (kW ﹒h)

式中：ηd －电机效率；取0.95.ηw －电⽹效率；取0.85.r －每天⼯作⼩时数；取24.T －每年⼯作昼夜数。取365⽅案⼀平均年电耗： E=wd N N ηη2\"

'+﹒r ﹒T=4380×（367＋481.6）/(0.95×0.85)=4602932.5 kW ﹒h⽅案⼆平均年电耗： E=wd N N ηη2\"

'+﹒r ﹒T=4380×（345＋457.6）/(0.95×0.85)=4353421.7 kW ﹒h⼋、⽅案的⽐较与确定

进⾏⽅案⽐较时，可从安全可靠和经济性两⽅⾯进⾏⽐较，安全

可靠的主要指标是⾓度余量和风压余量，即在通风困难时期使⽤的叶⽚安装⾓度是否满⾜⽐最⼤安装⾓⼩3°～5°和使⽤的风压是否⼩于最⼤风压的90％。经济性的主要指标是平均效率，最低效率和平均年电耗。显⽽易见：在保证安全可靠的前提下，效率越⾼，年电耗越⼩，⽅案就越合理。

经过上述两⽅案的安全可靠性、效率、年平均电耗分析⽐较后，确定⽅案⼆为最佳⽅案。九、风机及配套电机数量的确定

选⽤FBCDZ-8-№26C轴流通风机2台，1台⼯作，1台备⽤。风机转速为740r/min，主通风机配套电机型号为：YBFe450M2-8，功率为：2×315kW。参考资料：

1.《煤炭⼯业设备⼿册》上册，中国矿业⼤学出版社1992。2.《采矿设计⼿册》4，矿⼭机械篇，中国建筑⼯业出版社，1986

3.《机械设计⼿册》第五册，化学⼯业出版社，第三版2001，第四版20024.《煤矿电⼯⼿册》第⼀分册，（新版精装）5. FBCDZ、2K60系列风机特性曲线图汇编等效⽹路静压特性曲线图附图如下：⽅案⼀：2K60矿⽤轴流式通风机特性曲线图

⽅案⼆：FBCDZ-8-№26C轴流式通风机特性曲线图