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利用性能曲线监测通风管路故障

2016-08-08 11:24:00 来源: 点击:56

问题的提出

在矿山及隧道工程中,通风是防尘防毒的主要措施,而通风系统最常见的故障是工作面缺少新鲜空气,致使尘毒浓度超标、环境恶化,达不到劳动卫生要求。

造成这种故障的原因可能是风管漏风太多,风路阻力太大,也可能是风机运转不正常。但究竟是何种原因,现场工程技术人员难以判别。一般来讲,需通过对风管及风压的测量确定,多数施工单位没有这套专门的仪表,无法了解风机工况,就是通风专业人员进行测量,也非易事。为满足掌子面新鲜空气的需要,往往盲目地串联或并联风机,但由于没有找出症结,造成动力增加,能源浪费,风机处于有害运转状态。因此,每当出现此类故障时,工程技术人员十分迫切地想了解风机的运行工况。

笔者在京广复线大瑶山隧道出口端施工时,采用了U型管结合风机性能曲线监测通风管路的方法,收到良好的效果。隧道出口端是压入式独头通风,独头距离最长达2700m,风管用直径1.2m铁皮风管,风机为日本产MFA100p2—SC3型风机,风量;1000m3/min,全压5000Pa其特性曲线见图1

管内各断面平均动压、静压测值         1

风机工况

气象条件

气压

kPa

干温

(C)

湿度

(C)

动压

Pa

静压

Pa

动压

Pa

静压

Pa

动压

Pa

静压

Pa

动压

Pa

静压

Pa

2×MFA100P2SC3

分散串联

100.04

16.0

14.2

220.80

1240

 

 

 

 

230.24

-870.0

2×MFA100P2SC3

分散串联

100.38

11.6

1.0

 

 

170.75

2260.5

170.38

1940.5

 

 

分散串联洞外—台运转,洞内一台停运

100.06

11.4

10.8

 

 

180.05

2250

 

 

130.43

1210.5

2×MFA100P2SC3

分散串联

分散串联洞内一台

只开一个马达

100.15

11.0

10.6

 

 

200.27

1480

 

 

160.52

250

当供风距离在1060m时,因风管漏风使掌子面风量不足,在缺少测量数据的情况下,误认为是风管阻力增大,串入了一台型号相同的风机,风管出口的风速增加,但工作环境未得到改善。其原因是串入风机后,漏风改为污风循环。表1是当时的测量记录,从中可以看出洞内风机停止运转,第Ⅱ测点的静压还不足风机全压的一半,显然应从治理漏风入手解决风量不足的问题。

监测方法

通过对表1的几次测量,逐渐摸索一个用风机曲线监测通风管路的方法,具体步骤介绍如下:

(一)离通风机L1(约60D)的距离,在风管上装一静压嘴,再用Φ6mm的胶皮管与U型管联结,见图2

(二)找出风机特性曲线(国产风机按GB123685《通风机空气性能试验方法》给出特性曲线,旧风机需近期测定的性能曲线)。

(三)从U型管上读得静压值P1,先假设P1是特性曲线纵坐标上的全压,便可从横坐标上查得对应的风量Q1,见图3

由于P1L2一段静压,它小于此时风机工作点的全压H0,又因为轴流风机的性能曲线为递减函数,可判定P1所对应的Q1大于风机此时工作点的风量Q0

Q1>Q0

(一) 将Q1代入全压计算式,计算出风量Q1产生的全压H2

                     (1)

式中  l——风管摩阻力系数

d——风管当量直径,m

γ——空气容重,Kg/m3

g——重力加速度,m/s2

z——局部阻力系数

F——风管断面积m2

其他符号同前。

利用H2在曲线中查得Q2,同样因为风机特性曲线是递减函数,可以判定:

Q2<Q0

结合前次的判断,就可以找出H0Q0所在区间:

Q1>Q0>Q2

H2>H0>P1

(二) 用平均风量Q1+Q2/2代入全压计算式(1

                     2

 

用计算的H0查得对应的Q0,此时的误差小于实际工作点5%,作为现场了解风机工况精度是满足的。

举例可进一步把这一方法阐述清楚,现用表1中的数据,验证它的准确性。

已知:(a)I—I断面静压P1=1240Pa

(b) I—I断面至风机入口局部阻力系数之和为3.17(栅格、渐扩、渐缩、90o拐弯)

求:风机工作点H0Q0

解:(1)风阻(R)计算,

(2)P1=1240Pa时从图1 中查得Q1=1440m3/min,代入全压计算式(1

从图1查得H2对应的风量Q2=1290m3/min再用Q1Q2的平均值计算H0

从图中可查香Q0=1300m3 /min

误差公析如下:(实测Q0=1309 m3 /min,H0=2400Pa

式中  δH——表示全压误差

δQ——表示风量误差

故障判断

当工作面新鲜空气不足时,首先用上述方法找出工作点,对照表2查找故障原因。

U型管的读数随风管的增长而有规律地增加,一旦压力突变,应立即停机,从电源、风机、管路几方面进行检查。

 

 

2故障原因对照

工作面风量足

风机工作点偏高

1. 电源电压偏高

2. 风管直径偏小

3. 风管局部被堵

风机工作点偏低

1. 电源电压偏低

2. 风管漏风太大

3。   风管断路

结束语

在实际应用中,静电孔可以开到靠近机出口的位置,这样不但能简化计算,还能免除局部阻力系数不易取准的困难。

风机曲线一般在实验室测得,条件好、精度高、工地的动压值不易测准,有的风机特性曲线已给出静电曲线,同样可用本法进行计算,其原理相同。

利用U型管对通风管路进行监测,发挥了风机特性曲线的潜在作用,使通风管理进一步科学化,成本仅几十元人民币,而且易于推广掌握。其它通风空调管路故障监测,原理相同。

 

注:此文表于《风机技术》1994年第6期。

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