CN117868953A - 涡流控尘装置径轴向风量调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于控尘装置领域，涉及涡流控尘装置径轴向风量调控方法，针对涡流控尘装置径轴向风量分配问题，提出通过监控风机频率来调控径轴向风量的思路。实验室搭建了由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，在压入风机与涡流风机不同频率下，采用截面动压法测试得到径轴向风量分配规律：压入风量Q压和轴向风量Q轴与压入风机频率f1呈单调增的关系，与涡流风机频率f2呈单调减的关系。基于径轴向风量分配规律，建立了关于5f1‑f2的一次函数和关于f1/f2的二次函数风量调控模型，最后通过试验实测验证，模型计算值与实测值基本一致，调控模型的准确性较好。
Description
技术领域
本发明属于控尘装置领域，涉及涡流控尘装置径轴向风量调控方法。
背景技术
随着机械化程度的不断提高，综掘工作面的粉尘灾害愈发突出，长压短抽通风除尘是煤矿综掘工作面最常见的防尘方式之一，在压入风筒末端，采用附壁风筒或者涡流风筒等控尘装置，从轴向风流中分出部分风流由径向流出，阻止迎头粉尘向后扩散，研究表明，在径轴向风量分配合理的情况下，控尘装置具有较好的控尘效果。
当前，附壁风筒风量调控上，依赖于人力调节径向和轴向出风口大小，从而实现径向和轴向风量的分配，调节过程费时不便，难以满足综掘工作面多参数动态协同调控的防尘目标。涡流风筒风量调控上，改变涡流风机频率调节径轴向风量是一种可行的方式，但是涡流风机频率变化对径轴向风量的影响尚不清楚。因此，实现控尘装置径向和轴向风量的精准监测与调控，对综掘工作面持续高效除尘具有重要意义，同时也为综掘工作面智能化除尘奠定了关键参数监控基础。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种涡流控尘装置径轴向风量调控方法，实现控尘装置径向和轴向风量的精准监测与调控。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：涡流控尘装置径轴向风量调控方法，包括以下步骤：
S1，搭建由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，并配备有补偿式微压计与变频器，涡流控尘装置包括涡流风筒与涡流风机；
S2，在设置的频率下开启压入式风机，然后在设置的频率下开启涡流风机，待流场稳定后，采用补偿式微压计测试管道截面的动压，测试截面分别位于前后两节试验管道处，前端试验管道测试压入风量，后端试验管道测试轴向风量；
S3，采集不同频率下的压入风量与轴向风量，得出压入风量和轴向风量分别与频率之间具有一致的增减规律，压入风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关，同样，轴向风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关；
S4，选择压入风量Q压和轴向风量Q轴作为函数，建立与压入风机频率f1和涡流风机频率f2的数学关系，从而建立径轴向风量调控模型，即：
Q压＝1.68(5f1-f2)-143.66；
Q轴＝100.73(f1/f2)2-77.22(f1/f2)-16.67；
径向风量为压入风量Q压和轴向风量Q轴之差：
Q径＝Q压-Q轴＝1.68(5f1-f2)-100.73(f1/f2)2+77.22(f1/f2)-126.99；
S5，采用试验实测的方法对模型计算结果进行验证，对比模型计算值与实测值误差，验证了风量调控模型的准确性。
可选的，变频器设置有2台，一台控制压入式风机，一台控制涡流风机。
本发明的有益效果在于：本发明通过涡流控尘装置径轴向分风试验，研究得到涡流风机频率对径轴向风量的分配规律，进而建立径轴向风量调控模型，为综掘工作面智能除尘控风提供依据和支撑。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明为一种涡流控尘装置径轴向风量调控方法，包括以下步骤：
S1，搭建由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，并配备有补偿式微压计与变频器，涡流控尘装置包括涡流风筒与涡流风机；
在本实施例中，变频器设置有2台，一台控制压入式风机，一台控制涡流风机；
S2，在设置的频率下开启压入式风机，然后在设置的频率下开启涡流风机，待流场稳定后，采用补偿式微压计测试管道截面的动压，测试截面分别位于前后两节试验管道处，前端试验管道测试压入风量，后端试验管道测试轴向风量；
在本实施例中，压入式风机频率分别设置为50Hz、45Hz、40Hz，涡流风机频率分别设置为50Hz、45Hz、40Hz、35Hz、30Hz；
在本实施例中，测试时，每个测点测试3次，取算术平均值pdi作为该测点的动压值，截面的平均动压值按下式计算：
截面的风量按下式计算：
式中，Q，标准状况下通过风量，m3/h；Kp，皮托管校正系数；pd，测量截面处的平均动压，Pa；Ba，大气压力，kPa；环境温度，℃；/>平均静压，kPa；A，测点所在断面截面积，m2；
S3，根据不同频率下的压入风量与轴向风量，得出压入风量和轴向风量分别与频率之间具有一致的增减规律，压入风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关，同样，轴向风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关；
S4，而径向风量在压入风机45Hz和50Hz频率下单调递增，但不适用于压入风机40Hz频率，径轴向风量比在压入风机40Hz和45Hz频率下先增后减，但不适用于压入风机50Hz频率；故选择压入风量Q压和轴向风量Q轴作为函数，建立与压入风机频率f1和涡流风机频率f2的数学关系，从而建立径轴向风量调控模型，即：
以5f1-f2作为横坐标，以Q压作为纵坐标，建立一次函数Q压＝1.68(5f1-f2)-143.66，相关系数为0.89；
以f1/f2作为横坐标，以Q轴作为纵坐标，建立二次函数Q轴＝100.73(f1/f2)2-77.22(f1/f2)-16.67，相关系数0.98；
径向风量为压入风量Q压和轴向风量Q轴之差：
Q径＝Q压-Q轴＝1.68(5f1-f2)-100.73(f1/f2)2+77.22(f1/f2)-126.99；
S5，采用试验实测的方法对模型计算结果进行验证，对比模型计算值与实测值误差，验证了风量调控模型的准确性，见表1；
表1计算值与实测值对比
由表1计算可知，压入风量绝对误差最大为7.2m3/min，轴向风量绝对误差最大为3.5m3/min，径向风量绝对误差最大为4.2m3/min，准确性较高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.涡流控尘装置径轴向风量调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，搭建由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，并配备有补偿式微压计与变频器，涡流控尘装置包括涡流风筒与涡流风机；
S2，在设置的频率下开启压入式风机，然后在设置的频率下开启涡流风机，待流场稳定后，采用补偿式微压计测试管道截面的动压，测试截面分别位于前后两节试验管道处，前端试验管道测试压入风量，后端试验管道测试轴向风量；
S3，采集不同频率下的压入风量与轴向风量，得出压入风量和轴向风量分别与频率之间具有一致的增减规律，压入风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关，同样，轴向风量与压入风机频率呈正相关、与涡流风机频率呈负相关；
S4，选择压入风量Q压和轴向风量Q轴作为函数，建立与压入风机频率f1和涡流风机频率f2的数学关系，从而建立径轴向风量调控模型，即：
Q压＝1.68(5f1-f2)-143.66；
Q轴＝100.73(f1/f2)2-77.22(f1/f2)-16.67；
径向风量为压入风量Q压和轴向风量Q轴之差：
Q径＝Q压-Q轴＝1.68(5f1-f2)-100.73(f1/f2)2+77.22(f1/f2)-126.99；
S5，采用试验实测的方法对模型计算结果进行验证，对比模型计算值与实测值误差，验证了风量调控模型的准确性。
2.根据权利要求1所述的涡流控尘装置径轴向风量调控方法，其特征在于：变频器设置有2台，一台控制压入式风机，一台控制涡流风机。
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