摘要：云南省田壩煤礦四號井是低瓦斯礦井，其主要通風(fēng)機型號是4-72-11NO16B離心通風(fēng)機。隨著礦井開采的發(fā)展，其通風(fēng)能力已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要。如何提高通風(fēng)能力？本文通過幾個方案的論證比較和計算，選擇了最優(yōu)方案。并且按照所選定的方案進行了改造，既達到了提高通風(fēng)能力的目的，又節(jié)約了可觀的改造工程費用。

　　關(guān)鍵詞：主要通風(fēng)機   改造   方案論證

　　云南省田壩煤礦四號井在上世紀七十年代建設(shè)投產(chǎn)，是低瓦斯礦井，其主要通風(fēng)機型號是4-72-11NO16B離心通風(fēng)機，相關(guān)技術(shù)參數(shù)分別是：

　　額定流量  Q=57100～67200 m³/h（實測流量為 64560 m³/h）；

　　額定風(fēng)壓  H=960～910  Pa；

　　額定主軸轉(zhuǎn)速  n＝500  r/min；

　　配套電動機容量；22kW。

　　但是，實際在用電動機型號是JO2-91-6，其技術(shù)參數(shù)是：

　　額定功率為  55 kW；

　　額定轉(zhuǎn)速為  980 r/min(實測994 r/min)；

　　額定電壓為380V；

　　額定電流為103.8A（實測工作電流為57.5A）。

　　另外，三角皮帶傳動，根數(shù)為6根。實測電動機皮帶輪直徑為432 mm，通風(fēng)機皮帶輪直徑為650 mm。

　　隨著礦井開采的發(fā)展，現(xiàn)有通風(fēng)能力已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，必須提高通風(fēng)能力。那么，怎樣才能把通風(fēng)能力提高？具體要求達到84000 m³/h（即1400 m³/min）以上？

　　根據(jù)流體力學(xué)基本原理：影響通風(fēng)能力的因素主要有兩個方面：一是井巷網(wǎng)路系統(tǒng)的斷面及長度，它與通風(fēng)機否是匹配合理；二是通風(fēng)機的額定參數(shù)選擇是否符合實際需要的具體數(shù)據(jù)。

　　通過對四號井通風(fēng)系統(tǒng)認真進行實際測量和分析：井巷網(wǎng)路系統(tǒng)不是造成通風(fēng)能力不足的根本原因，而導(dǎo)致通風(fēng)能力不足的主要原因是通風(fēng)機本身的額定參數(shù)過小。因此，必須對主要通風(fēng)機進行改造，從而提高通風(fēng)能力。

　　如何進行改造提高通風(fēng)能力？這里有四個改造方案，那么，哪一個方案最優(yōu)可行？下面逐一進行分析。

　　方案一：只更換電動機皮帶輪（增大電動機的皮帶輪直徑），從而提高通風(fēng)機的主軸轉(zhuǎn)速來增加通風(fēng)能力。

　　這里對方案一進行理論計算。

　　根據(jù)改造后的風(fēng)量要求，按84000 m³/h計算；

　　（84000-64560）÷64560=30%

　　也就是說，要求在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上增加30%的通風(fēng)能力。

　　1．電動機皮帶輪的驗算

　　根據(jù)傳動原理的公式  計算：

　　在更換之前，通風(fēng)機主軸的轉(zhuǎn)速為：

　　n₂=（432×994）÷650=663 r/min

　　因此，改造前通風(fēng)機主軸的實際轉(zhuǎn)速與其額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系是：

　　663÷500=1.3

　　說明改造前通風(fēng)機主軸的實際轉(zhuǎn)速已經(jīng)是廠家標定的額定轉(zhuǎn)速的1.3倍。

　　又根據(jù)流體力學(xué)原理的比例定律  計算：

　　為了在現(xiàn)在的再增加30%的流量，風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)增加為：

　　n₁=663×1.3=862 r/min

　　862÷500=1.7

　　說明要增加30% 的流量，通風(fēng)機主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)增加到額定轉(zhuǎn)速的1.7倍。

　　再根據(jù)主動輪和從動輪的傳動原理公式  計算：

　　D₃=(650×862)÷994=564 mm  ＞＞  420mm

　　因此，要求電動機皮帶輪直徑為564 mm，遠遠大于55 kW電動機允許配置的皮帶輪直徑420 mm。

　　2.電動機功率驗算

　　因為實測電動機電流為57.5 A，計算出更換前電動機的實際功率是30.5 kW。根據(jù)比例定律公式 3  計算：

　　30.5×1.33=67 kW ＞ 55 kW，

　　而現(xiàn)在在用電動機的額定功率55 kw，因此，超過額定功率的22%。

　　根據(jù)上面的計算說明，增大電動機皮帶輪后，一是通風(fēng)機的轉(zhuǎn)速超過了額定轉(zhuǎn)速；二是電動機功率滿足不了。所以，結(jié)論是：只更換電動機皮帶輪增加通風(fēng)能力的方案不可行，說明方案一不可行。

　　方案二：把4-72-11NO16B主要通風(fēng)機更換為4-72-11NO20B型號的主要通風(fēng)機，達到提高通風(fēng)能力的目的。

　　雖然它們同屬于一個系列（離心式）的通風(fēng)機，但是，由于把16B型號更換為20B型號，因此，該方案存在下列問題：

　　1.需要對整個通風(fēng)機房的土建基礎(chǔ)進行重新改造和建設(shè)；

　　2.需要投入4-72-11NO20B型號的主要通風(fēng)機；

　　3.需要重新征用土地。如果仍然使用原來的機房位置，那么在整個施工期間將影響井下通風(fēng)，導(dǎo)致井下不能生產(chǎn)；

　　4.整個工程需要的費用昂貴。

　　由于上述四個方面問題都難于解決，因此結(jié)論是：該方案不可行。

　　方案三：把現(xiàn)在的主要通風(fēng)機更新為對旋軸流式的主要通風(fēng)機，達到提高通風(fēng)能力的目的。

　　雖然對旋軸流式通風(fēng)機的效率較高，技術(shù)性能先進，但是，如果進行更換，仍然有下列幾方面問題：

　　1.需要對整個通風(fēng)機房的土建基礎(chǔ)進行重新改造建設(shè)；

　　2.需要投入BD-II-8-NO系列對旋軸流式的主要通風(fēng)機及其相關(guān)設(shè)備；

　　3.需要重新征用土地。否則在施工期間將影響井下通風(fēng)，導(dǎo)致井下不能生產(chǎn)；

　　4.整個工程需要的費用昂貴。

　　由于上述四個方面問題都難于解決，因此結(jié)論是：該方案不可行。

　　方案四：在現(xiàn)在的設(shè)備條件下，只更換通風(fēng)機的主軸和葉輪，同時配套相應(yīng)的電動機，達到提高通風(fēng)能力的目的。

　　該方案有幾個方面的特點：一是不需要進行機房土建和基礎(chǔ)的任何工程；二是不需要大量投入新設(shè)備；三是不需要重新征用土地；四是施工期間不會影響井下通風(fēng)。因此它是較經(jīng)濟的方案，如果該方案技術(shù)上可行，那么將是最優(yōu)方案。

　　下面對方案四的技術(shù)數(shù)據(jù)進行選擇和電動機的功率進行計算。

　　根據(jù)風(fēng)量的需要，查《礦山固定設(shè)備選型使用手冊》，擬選4-72-11NO16B通風(fēng)機改造后技術(shù)參數(shù)如下：

　　額定流量：    Q=81100～116900 m³/h=1351～1948 m³/min

　　額定風(fēng)壓：    H=1930～1530 Pa =212～171 mmH₂O

　　額定主軸轉(zhuǎn)速：n＝710  r/min

　　皮帶根數(shù)：7根

　　根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，進行電動機功率的驗算：

　　（1）、最大風(fēng)量時:Qmax=116900 m³/h , Hmax=1530 Pa，經(jīng)過換算為：

　　Qmax=32.47 m³/s , Hmax=1530×0.101974+15=171 mmH₂O，

　　根據(jù)計算公式    計算如下：

　　此時，電動機容量為：Nd=1.2×63.6=76.4kw

　　（2）、最小風(fēng)量時:Qmin=81100 m³/h,Hmin=1930  Pa, 經(jīng)過換算為：Qmax=22.53 m³/s,Hmax=1930×0.101974+15=212 mmH₂O，

　　根據(jù)計算公式    計算如下：

　　此時電動機實際容量為：N_d=1.2×54.8=65.8kw

　　所以，確定選擇額定功率為75kw、額定轉(zhuǎn)速為950~980 r/min（6極）的低壓電動機。

　　根據(jù)上述分析和計算，說明該方案在技術(shù)上可行。

　　綜合起來比較，方案四是最合理的一個方案。為了更加一目了然的比較各方案的優(yōu)缺點，下面列出了方案比較表（見附表）。

　　附表      方案比較表

　　通過上述四個方案的比較分析后，決定按照方案四實施。具體步驟是：首先向原生產(chǎn)廠家（北京通風(fēng)機廠）購買了通風(fēng)機的葉輪和主軸等配件；然后，在不影響正常通風(fēng)的情況下，在2010年末改造了第一臺（備用）通風(fēng)機，運行正常；最后，在2011年2月份，改造了第二臺通風(fēng)機，運行正常。

　　由于按照方案四實施改造，因此，在整個施工期間，沒有影響礦井的正常通風(fēng)。另外，既達到了提高通風(fēng)能力的目的，又節(jié)約了至少50萬元的工程費用。

　　參考文獻：《煤礦安全規(guī)程》、《煤礦電工手冊》、《礦山固定設(shè)備選型使用手冊》、《礦山流體機械》。