通风选型设计矿山机电毕业设计.docx

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通风选型设计矿山机电毕业设计

通风选型设计

矿山机电毕业设计

摘要

随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。

为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要，矿井通风就是其中的一个重要组成部分。

矿井通风的作用就是不断地向井下各个作业地点供给足够数量的新鲜空气，稀释并排出各种有害、有毒及放射性气体和粉尘。

调节井下空气的温度和湿度，使之保持在合适的状态，给井下工作人员创造一个良好的工作环境，以便劳动生产率的不断提高。

本次论文设计是基于阜矿五龙煤矿流体机械选型设计，完成煤矿主通风设备离心式风机的型及设计，通风机选型与设计和4-72和G4-73型离心式风机房的布置、降噪设计三大任务旨在提高设备利用效率，降低风机房的噪声，实现最大经济效益。

此况井年产量85万吨，矿井通风方式为抽出式，风量为2362m3/min，瓦斯浓度低，初期负压1025Pa，末期负压1654Pa。

经过对风量、负压的计算，绘制曲线图，选择风机，确定风机工况，用经济计算比对不同方案，并确定其中一组最适合的方案，进行核查计算。

根据《煤矿安全规程》和《煤炭工业设计规范》所规定的有关条款，本次设计以安全为主，经济为辅。

在安全生产的大环境下，如何做到经济损失最小化，能源利用的最大化，也是本次设计的研究方向。

关键词：

安全生产；通风机；选型；工况点

Abstract

Withthedevelopmentofcoalindustrysafetyhasbecomeanimportantpartofthem.Toensurethesafetyofcoalmineproductionminesafetydesignisveryimportantmineventilationisoneimportantcomponent.Theroleofventilationistokeepthevariousoperatinglocationstotheundergroundsupplysufficientquantitiesoffreshairdilutionanddischargeofharmfultoxicandradioactivegasesanddust.Regulateairtemperatureandhumidityundergroundsothatitremainsintherightstatetotheundergroundstafftocreateagoodworkingenvironmentforthecontinuousimprovementoflaborproductivity.

Thisdesignisbaseonthecoalminefluidmachinerychoosestypeanddesign,tocompletthreemaintask:

coal-mastercatchmentequipmentchosendesign,ventilatorbloserchosendesignand4-72andG4-73centrifugalfanvibrationrdductiondesign.Thelastpurposeistoimprovethefacilityefficiency,reducecentrifugalfanvibration,sowecancarryoutthebiggesteconomicbenefit.

Annualproductionof85milliontonsthiswellboreholediameterof4metersairflowis2362m3/mingasconcentrationislowtheinitialnegativepressure1025Pathelatenegative1654Pa.Aftertheairvolume,thecalculationofnegativepressuredrawinggraphsselectthefantodeterminethefanoperatingconditionswithdifferentoptionsthaneconomiccalculationsandtodeterminethemostsuitableoneofagroupofprogramsverificationofcalculations.

Accordingto“MineSafetyRegulations”and“CoalIndustryDesignSpecification”undertherelevantprovisionsofthisdesigntosafetyeconomicsupplement.Productioninasafeenvironmenthowtodotominimizeeconomiclossesmaximizeenergyusebutalsothedesignofthisresearch.

Keywords:

safetyfanselectionsaveenergy

0前言

通风机是一种高耗能的设备。

据有关资料介绍，风机年耗电量约占全国工业用电的24%，约占全国总用电量的四分之一。

因此，通风机运行效率，具有降低能耗的巨大潜力，对国民经济的发展有着重要的意义。

提高通风机的运行效率，设计阶段合理选型和采用新技术新设备便于运营管理是一个关键。

而且通风机选型是机房工程设计中的重要环节,选型合理与否,直接关系到泵站机房工程投资、建成后运行费用和机房的安全。

在矿山通风设备的实际使用中，除了会对它们本身的性能参数提出较高要求外，还要求具备高效节能、寿命长、成本低、维修管理方便等特点。

为了满足这些要求，除了须进行优良风力和结构设计，恰当选用通风设备的材质以及高质量加工制造外，还必需做好与现场使用条件相匹配的合理选型。

选型合理，可以充分发挥其性能，延长使用寿命，节省能源；而如果选型不当，在它们的运行中，将发生抽空、汽蚀、效率低、噪声大，寿命短（磨损快）等不良现象。

1离心式通风机

通风机作为空气动力机械，在通风除尘与气力输送系统中，都用来输送空气和粉尘或物料。

因而，合理地选择风机，对通风除尘与气力输送的效果有着很大的影响。

通风系统常见的风机有离心式通风机和轴流式通风两种，而在通风除尘和气力输送系统中大都有采用离心式通风机，另外，随着制粉技术的发展，配粉技术的广泛应用，作为正压输送的动力来源-罗茨鼓风机也受到重视。

因此，本章重点介绍离心式通风机，同时介绍罗茨鼓风机。

1.1离心式通风机的构造和工作原理

离心式通风机的构造如图所示。

它的主要部件是机壳、叶轮、机轴、吸气口、排气口。

此外还有轴承、底座等部件。

通风机的轴通过联轴器或皮带轮与电动机轴相连。

当电动机转动时，风机的叶轮随着转动。

叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出，空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中，由于速度慢，压力高，空气便从通风机出口排出流入管道。

当叶轮中的空气被排出后，就形成了负压，吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中。

因此，叶轮不断旋转，空气也就在通风机的作用下，在管道中不断流动。

图1-1离心式通风机结构示意图

图1-2离心式通风机的组成

通风机的各部件中，叶轮是最关键性的部件，特别是叶轮上叶片的形式很多，但基本上可分为前向式、径向式和后向式三种。

如图所示。

图1-2通风示意图

这三种不同形式的叶片是以叶片出口角β来区分的，所谓叶片出口角就是叶片的出口方向（出口端的切向方向）和叶轮的圆周方向（在叶片出口端的圆周切线方向）之间的夹角（β）。

这三种叶片形式各有特点。

后向式叶片的弯曲度较小，而且符合气体在离心力作用下的运动方向，空气与叶片之间的撞击很小。

因此能量损失和噪音较小，效率较高。

但后向式叶片只能使空气以较低的流速从叶轮甩出，空气所获得的动压较低。

前向式叶片与后向式不同，它的形状与空气在离心力作用下的运动方向完全相反，空气与叶片之间撞击剧烈。

因此能量损失和噪音都较大，故效率就低，但前向式叶片能使空气以较高的流速从叶轮中甩出，从而使空气在风机出口处获得较大的静压。

径向式叶轮的特点介入后向式和前向式之间。

机壳一般呈螺旋形，它的作用是吸集从叶轮中甩出的空气，并通过气流断面的渐扩作用，将空气的动压力转化为静压。

离心式通风机所产生的压力一般小于1500mmH2O。

压力小于100mmH2O的称为低压风机，一般用于空气调节系统。

压力小于300mmH2O的称为中压风机，一般用于通风除尘系统。

压力大于300mmH2O的称为高压风机，一般用于气力输送系统。

1.2离心式通风机的性能参数及性能曲线

离心式通风机有一定的参数表示它的性能和规格，为了合理地选择与使用风机，就必须分析了解这些参数以及其相互间的关系。

表示风机性能的主要参数有：

1.2.1风量

通风机每单位时间内所排送的空气体积，称为风量Q，又称送风量或流量，其单位为m3/s或m3/h，工程上常用单位是m3/h。

风机所产生的风量与风机叶轮直径、转速、叶片形式等有关，其三者之间的相互关系要用下式表示：

（2-1）

（2-2）

式中：

Q——通风机的风量，m3/s；

D2——通风机叶轮的外径，m；

V2——叶轮外周的圆周速度，m/s；

n——通风机的转速，r/min;；

——流量系数，与风机型号有关。

风机的风量一般用实验方法测得。

风量的大小与通风机的尺寸和转速成正比。

在管道系统中，风量可以通过闸门或改变通风机的转速来调节。

但通风机最大的转数不可超过性能选用表上规定的最高转数。

以叶轮外周的圆周速度表示，压力在300-1500mmH2O的风机，v2≤100m/s，压力在300mmH2O以下的风机v2≤70m/s。

1.2.2风压

通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压H，其单位为mmH2O。

风机所产生的风压与风机的叶轮直径、转速、空气密度及叶片形式有关，其关系可用下式表示：

                                            （2-3）

                 （2-4）

式中：

H——通风机全压，mmH2O；

ρ——空气的密度，kg/m3；通常取标准空气密度ρ=1.2kg/m3；

v2——叶轮外周的圆周速度，m/s；

——全压系数，根据实验确定，一般如下：

后向式：

H=0.4—0.6；径向式：

H=0.6—0.8；前向式：

H=0.8—1.1；

D2—风机叶轮的外径，m；

n—风机的转速，r/min。

风机的风压与转速的平方成正比，适当提高转速就能增大风压。

在管道系统中，风压也可用调节闸门来改变。

1.2.3功率

通风机在一定的风压下输送一定数量的空气时，需要消耗一定的能量，这个能量是由带动它的电机提供的。

单位时间内所消耗的能量称为功率N，功率的单位用千瓦来表示。

通风机的有效功率（Ny千瓦）即：

（2-5）

式中：

Q——通风机输送的风量，m3/s；

H——通风机产生的风压，mmH2O；

102——kwkg•m/s之间的换算关系系数，1kw=102kg•m/s。

实际上，消耗在通风机轴上的功率（轴功率）要大于有效功率，这是因为通风机在运转过程中轴承内部有磨擦损失和空气在通风机