由于目前國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)對礦區(qū)資源的需求，礦山的開采進(jìn)度及深度在不斷增加，從而使礦井風(fēng)量也隨之增大，但由于風(fēng)機在聯(lián)合使用時，風(fēng)機之間會有相互影響的作用，從而導(dǎo)致風(fēng)機的工作狀態(tài)不穩(wěn)定，如何合理采用風(fēng)機變頻器對風(fēng)機進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免風(fēng)機之間的影響，是保持風(fēng)機可持續(xù)運行的基本技術(shù)。
1通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀
礦山深部礦床60線以南正在開采，礦體最低開采中段為-850m，60線以北-790m水平至-100m水平的處于開拓階段。冬瓜山銅礦深部礦段通風(fēng)系統(tǒng)目前采用多機站通風(fēng)方式，以冬瓜山副井、團山副井和進(jìn)風(fēng)井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)井回風(fēng)。-850m水平為回風(fēng)水平，共設(shè)置2個回風(fēng)機站，風(fēng)機均配備變頻器。具體風(fēng)機布置及風(fēng)機參數(shù)見表1。
2通風(fēng)現(xiàn)狀分析
冬瓜山銅礦深部礦段2017年生產(chǎn)計劃60線以南資源已不能維持10000t/d產(chǎn)量要求，60線北產(chǎn)量任務(wù)重，安全生產(chǎn)壓力大。根據(jù)2017年初步設(shè)計要求在-850m水平60線北安裝1臺DK62-8-№26風(fēng)機，增加60線北回風(fēng)量。-850m回風(fēng)水平共2個回風(fēng)機站3臺風(fēng)機串、并聯(lián)設(shè)置，具體布置圖見圖1。
2.1檢測數(shù)據(jù)
風(fēng)機安裝試運行后，對通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測。檢測數(shù)據(jù)見表2。
2.2存在問題
DK62-8-№26、K45-6-№19作為不同型號風(fēng)機，其各自的性能曲線各不相同，風(fēng)機性能曲線分別為Ⅰ和Ⅱ，風(fēng)機工況點為N，曲線圖見圖2。在風(fēng)機運行頻率相同的情況下，并聯(lián)運行會導(dǎo)致風(fēng)機風(fēng)壓不平衡等問題。由圖2可知，風(fēng)機在滿負(fù)荷運行下DK62-8-№26風(fēng)機在風(fēng)機性能曲線內(nèi)運行，對K45-6-№19風(fēng)機形成通風(fēng)阻力，造成K45-6-№19風(fēng)機運行不正常，風(fēng)機工況在性能曲線以外運行。更換-850m水平60線南200kW風(fēng)機來滿足2×355kW風(fēng)機風(fēng)壓平衡要求，工程成本較高且風(fēng)機更換過程中影響冬瓜山深部礦段正常通風(fēng)需求。
3多風(fēng)機運行變頻技術(shù)研究
3.1多風(fēng)機運行影響分析
回風(fēng)機站風(fēng)機運行主要采用串、并聯(lián)結(jié)合方式。多風(fēng)機運行不同于單臺風(fēng)機運行，風(fēng)機之間存在風(fēng)壓、風(fēng)量平衡等因素。在3臺風(fēng)機運行的基礎(chǔ)上分析多風(fēng)機串、并聯(lián)運行的實際性能曲線和效果，保證多風(fēng)機能夠在穩(wěn)定、高效和經(jīng)濟的基礎(chǔ)上運行。風(fēng)機串聯(lián)工況分析。1#回風(fēng)機站串聯(lián)2臺K45-6-№19風(fēng)機為同型號風(fēng)機，風(fēng)機曲線Ⅱ，Ⅲ為合成特性曲線，R為通風(fēng)阻力曲線。N和N’為風(fēng)機串聯(lián)工況點和單臺風(fēng)機工況點，曲線圖見圖3。風(fēng)機串聯(lián)運行時風(fēng)量不變，風(fēng)壓等于2臺風(fēng)機風(fēng)壓之和。計算可以得到串聯(lián)2臺K45-6-№19風(fēng)機的合成風(fēng)壓及風(fēng)量范圍見表3。風(fēng)機并聯(lián)工況分析。串聯(lián)2臺K45-6-№19和1臺DK62-8-№26風(fēng)機并聯(lián)設(shè)置。K45-6-№19曲線為Ⅰ，DK62-8-№26曲線為Ⅱ，Ⅲ為風(fēng)機并聯(lián)合成性能曲線。N1、N2和N為單臺風(fēng)機工況點和并聯(lián)工況點。曲線圖見圖4，由圖4可知，當(dāng)ΔQ=Q-Q2>0時,即工況點N位于DK62-8-№26風(fēng)機曲線和合成曲線之間，并聯(lián)有效。當(dāng)ΔQ=Q-Q2<0時，合成曲線已在DK62-8-№26風(fēng)機曲線下方，則小功率風(fēng)機反風(fēng)，未起到并聯(lián)效果。風(fēng)機并聯(lián)運行時合成風(fēng)壓取小值，風(fēng)量為2臺風(fēng)機風(fēng)量相加。計算可以得到風(fēng)機并聯(lián)的合成風(fēng)壓及風(fēng)量范圍見表4.
3.2變頻技術(shù)研究
(1)變頻技術(shù)原理。風(fēng)機風(fēng)量及風(fēng)壓控制過去多采用調(diào)節(jié)風(fēng)機葉片角度來實現(xiàn)，這種控制方法需在風(fēng)機檢修狀態(tài)下進(jìn)行，影響正常生產(chǎn)且操作復(fù)雜，經(jīng)濟性差。依據(jù)現(xiàn)有風(fēng)機的工作性能，采用變頻技術(shù)對風(fēng)機調(diào)速來控制風(fēng)量及風(fēng)壓是目前最常用的技術(shù)[4]。(2)多風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)分析。根據(jù)變頻技術(shù)原理可知，風(fēng)機變頻后風(fēng)機性能曲線也會隨之變化，風(fēng)機滿頻性能曲線為Ⅰ，變頻后風(fēng)機性能曲線為Ⅱ。變化曲線圖見圖5。
3.3現(xiàn)場實際應(yīng)用
通過風(fēng)機變頻技術(shù)控制研究，計算得出DK62-8-№26風(fēng)機最大運行頻率為46.99Hz，結(jié)合現(xiàn)場實際通風(fēng)及頻率運行情況，將冬瓜山銅礦-850m水平60線北DK62-8-№26風(fēng)機運行頻率調(diào)低至46Hz,風(fēng)機正常運行后對風(fēng)機進(jìn)行檢測，檢測數(shù)據(jù)見表5.根據(jù)表2、表5可知，-850m60線南、北不同型號風(fēng)機進(jìn)行串、并聯(lián)設(shè)置，滿負(fù)荷運行實耗功率達(dá)到935.2kW，總風(fēng)量為140.4m3/s，風(fēng)機性能偏低。通過變頻技術(shù)控制研究將DK62-8-№26風(fēng)機頻率調(diào)至46Hz，風(fēng)機總實耗功率降低至847.1kW，總風(fēng)量提高到166.5m3/s，風(fēng)機均在性能曲線范圍內(nèi)運行，風(fēng)機效率得到較大提升。
結(jié)論
由于各風(fēng)機的性能曲線不同，使風(fēng)機性能曲線進(jìn)行合成，保證多風(fēng)機合成一同曲線，以防風(fēng)機在曲線外運費，是提高礦井風(fēng)量，降低功率，保持風(fēng)機運行的關(guān)鍵。
