矿用通风机安装角对风机运行特性影响的研究

为了进一步提升煤矿FBDNo.7.1/2×37型对旋式轴流风机运行全压及全压效率,利用正交优化的方案对风机不同叶轮转速、风机不同叶片安装角配合情况下的风机运行状态进行了研究。根据实际验证可知,风机在一级叶片安装角角度为65°、二级叶片安装角角度为40.5°、风机转速为560r/min时具有最佳的运行工况,极大地提升了矿井通风系统的运行可靠性。

轴流风机叶片的模态与动力学响应分析

以矿用轴流风机叶片为研究对象,通过SolidWorks建立叶片的三维模型,在ANSYS中对轴流风机的叶片进行模态和动力学响应分析。研究发现,振型位移的峰值出现在第11阶固有频率;叶片在运行过程中,应力集中发生在叶片、叶轮联接处,叶尖处易发生大变形。为轴流风机叶片的结构改进和优化提供理论基础。

煤矿对旋轴流通风机的振动响应特性分析

为进一步探究煤矿对旋轴流通风机设备可能的优化路径,从振动响应分析的角度着手,对煤矿轴流通风机流场进行仿真分析,通过分析压力-时间变化情况,探究不同轴向间隙和径向间隙对煤矿对旋轴流通风机的振动响应特征。并根据分析结果,确定了较为合理的轴向间隙与径向间隙取值范围,以期为后续的对旋轴流通风机优化设计提供更多参考借鉴。

叶顶间隙对压入式矿用对旋主通风机叶顶区域流动性的影响

为了研究叶顶间隙对压入式矿用对旋主通风机叶顶区域流动的影响,分别针对2mm、3mm和4mm三种叶顶间隙下风机全流道内的非定常流动进行数值模拟。结果表明:随着叶顶间隙的增大,在峰值效率工况下,叶顶区域的熵损失显著增大,后级叶顶区域的流动损失明显高于前级;在近失速工况下,前级叶顶区域出现了前缘溢流、尾缘反流现象,前级叶顶区域的流动损失比后级更大。在较大的叶顶间隙下,前级前缘叶顶泄漏流形成松散的涡系结构,诱导叶顶间隙的中部和尾缘区域的泄漏流形成回流和二次泄漏,堵塞叶顶区域的通道入口,引起“突尖型”失速起始扰动的发生。

轴流通风机叶片截面安装角的优化设计及性能分析

轴流通风机的叶片截面安装角是叶片设计使用的重要结构参数,对通风机的性能具有重要的影响。基于此,针对叶片的截面安装角进行优化设计,并采用CFD分析的方式建立通风机的模型,进行性能的仿真计算。结果表明,对叶片的截面安装角进行优化后,通风机的全压性能、静压性能及效率均有一定程度的提升,且叶片的压力面流线分布更加均匀,减小了扰动作用。

矿井通风机智能监控系统研究

为了解决矿井通风机通风效率低、电能消耗大的问题,设计了一款通风机智能监控系统。给出了系统的总体设计方案,并对PLC控制器、传感器、监控设备、变频器等进行了选型,同时对PLC控制器及风量调节程序进行了设计。对设计好的系统进行了应用研究,发现通风机电能消耗约降低18%,较好地实现了降本增效的目的,为提高矿井经济效益作出了一定的贡献。

轴流通风机翼型叶片厚度对风机性能的影响分析

翼型叶片的厚度对轴流通风机的性能具有重要的影响作用,依据叶片的厚度分布函数,选取四种不同相对厚度的翼型叶片进行离散元建模分析。结果表明,在通风机的额定流量以下工作时,以12%厚度的叶片通风机性能较好;在额定流量以上工作时,以6%厚度的叶片通风机性能较好。

动叶可调轴流式通风机出口流场的实验研究

对轴流式通风机在不同安装角时的流场变化进行了实验研究 ,得到了通风机的总性能曲线 ;并用固定在转子前、后测量平面的热线 ,测量了最高效率点处不同安装角时叶片通道进、出口轴向和切向速度的分布 ,从而能够清楚地了解到 ,通风机在安装角变化时 ,叶片通道进、出口截面流动结构的变化 .

穿孔扩张消声结构的声场传递矩阵研究

基于管道声学理论,分析了气流和声波同时通过穿孔孔径的穿孔管扩张消声结构的声传递基理,通过等效物理模型简化与单元划分,推导其声场传递矩阵,理论计算与实验结果对比表明,所建数学模型具有较高的预测精度。

矿用对旋式轴流通风机扩散器结构多目标优化设计

以矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用粒子群优化算法对其扩散器结构设计参数进行了优化。首先,应用实验设计方法研究了通风机扩散器结构设计参数与通风机全压及效率之间的关系。研究结果表明:随着扩散器芯筒尾部半径R1的增大,通风机全压会先降低而后增高;通风机全压随着扩散器出口截面半径R2的增大而减小,随扩散器长度L1的增大而增大。通风机效率随R1、L1的增大而增大,随R2的增大而减小,且L1对通风机效率的影响最为显著。然后,以通风机全压及效率为优化目标,以扩散器结构设计参数为设计变量,应用粒子群优化算法对其进行多目标优化。

矿用轴流通风机NACA翼型仿真试验

研究了NACA(美国国家航空咨询委员会)0012翼型在矿用轴流通风机上的应用,采用该翼型设计了一台矿用轴流通风机,运用Fluent软件对通风机整机内部流场进行仿真,模拟出叶轮上的静压力分布和整机流场流线分布。根据仿真结果得到:通风机反转后流场内压力参数变化不大,流场内旋流数目增加0.12,反风风量达到正常风量的64%,符合我国《煤矿安全规程》有关规定,证明了NACA0012翼型在矿用轴流通风机设计中的适用性。

矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数优化设计

以矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片为研究对象,应用响应面法(RSM)和三维流场分析对矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数进行优化设计。首先定义矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片弯掠参数,然后以矿用对旋式轴流通风机前后两级叶片的弯、掠角为设计变量,以通风机全压效率最大化为优化目标,建立前后两级叶片的弯、掠角与通风机全压效率的响应面模型,最后对各参数进行优化设计。结果表明,通风机全压效率提高了1.64%,通风机的气动性能得到进一步改善。

矿用对旋式轴流局部通风机噪声特性实验研究

对四种对旋式轴流局部通风机的噪声特性进行实验研究,获得了风机噪声频谱曲线和A声级随工况变化曲线,详细分析离散噪声的频谱特性,发现对旋风机Ⅰ级叶轮通过频率(BPF1)及两级叶片相互作用频率(BIF)对应噪声是对旋风机的主要离散噪声源。为对旋式轴流通风机的降噪提供有益参考。

CFD仿真在轴流式灭火风机流场优化设计中的应用

应用计算流体动力学的方法对轴流式灭火风机内的三维湍流流动进行了建模和基于N-S方程的仿真分析,仿真采用有限体积法FVM和k-ε双方程模型来模拟湍流流动,得到了轴流式灭火风机在设计工况下的内部流场三维流动形态,分析了轴流式灭火风机内部的气流流动规律、流速和压力分布,以三维湍流场的仿真结果为依据,对轴流式灭火风机的内部风道进行了有效的改进和优化设计。结果表明锥形射流风筒采用整流栅板可以有效地提高出口风速,改善内部流动,更好地满足设计要求。

PLC及组态王的掘进通风监控与报警系统研究

针对掘进通风瓦斯超限严重,监控能力薄弱的现状,在对掘进通风瓦斯超限的通风、地质等主要原因素进行了分析,建立了瓦斯超限的灾害模型;根据井上和井下实时监测实际需求,建立了基于PLC和组态王的掘进通风瓦斯超限实时检测、诊断、报警和控制井下井上一体化的总体解决方案,搭建了基于PLC的井下监控和报警系统硬件平台,开发了基于组态王的井上远程监控和报警软件系统。最后对软硬件原型系统进行了集成测试和完善,测试结果表明,系统运行可靠稳定,操作简单,灵敏度高,可以实现井下井上一体化的掘进通风监控和报警功能。

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构。首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据。然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简。最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义。

矿用大型圆弧板叶型对旋式局部通风机的研制

为满足煤矿对大风量、长距离局部通风的需求,研制了FBD-№7.5/2×55(叶轮直径0.75 m,额定转速2 970 r/min,2级,单级功率55 kW)矿用大型防爆对旋轴流局部通风机,该机的叶片采用圆弧板叶型,用普通热轧钢板模压成形,加工简易,材料成本低,无静电,不老化。研究采用理论分析和试验相结合的方法。通过有限元分析,采用局部加大叶片根部厚度的办法,解决了高速、大机号通风机圆弧板叶片易断裂的问题。经测试,该通风机的风量为15.83～10.66 m3/s,全压为1 331～7 454 Pa,全压效率达到82.64%,比A声级噪声13.92LSA(dB),其气动性能优于行业标准。现场应用表明:该通风机运行安全可靠,功能满足用户需求。

矿用轴流式通风机的“喘振”研究及防范措施

文章在对旋轴流式通风机进行分析时,主要是以山西某焦煤集团煤矿为例进行了相应的探讨。本文就该矿采用的对转轴流式通风机,存在的相关问题进行了探讨,主要包括喘振、喘振裕度不足等问题,除此之外还分析了该机械的工作效率以及能耗等现象,将具体的研究设计方案的适应性与安全、高效等因素相结合。本文在充分参考和借鉴航空发动机压气机的基本原理的基础上,对矿井对转轴流风机的叶轮系统进行了改进。实践证明,经过优化的设计和改进后,风扇的振动问题得到了完全的解决,叶片的厚度和机械质量得到了显著的降低。同时,风机能耗也有了较大幅度的降低,矿井机械通风质量和掘进作业效率都有了很大提高。

对旋式通风机叶片安装角的变化对气动性能的影响

通过试验研究阐述了对旋式通风机两级叶轮叶片安装角的变化对气动性能的影响。分析试验表明在风机Ⅰ、Ⅱ级叶轮匹配的条件下，Ⅰ级叶轮叶片安装角起改变风压作用，Ⅱ级叶轮起到改变流量作用。

非稳定工况下对旋风机噪声数值模拟及实验研究

风机是工程实践中应用广泛的叶轮机械之一,其内部流场的流动状况及由此产生的噪声问题对风机的性能和实际应用起到重要的作用。对型号为KDF-5的对旋式轴流风机进行实验研究,分析发现:噪声频谱的波峰幅值随流量的减小逐渐降低,波峰数逐渐减小;在小流量工况下,级间流动以涡流为主,气动噪声以涡流噪声为主,对该风机建模后进行数值分析,得出随着流量的减小,流场逐渐恶化且呈现涡流噪声特性,与实验分析相吻合。