矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其装置制造方法及图纸

矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其装置，通过应用变频调节的方法，获取多变频率矿用通风机的变频运行特性；通过应用节流调节的方法，获取工频与节流矿用通风机的运行特性或变频与节流矿用通风机的运行特性；通过应用调节风机叶片角，结合工频与节流或变频与节流的调节手段，获取多变叶片角耦合多变频率的矿用通风机的运行特性；采用沿程布置静压环器件的方法，实施节流措施，获取管道沿程流动参数，捕捉多变叶片角、多变频率的矿用通风机特性参数在沿程管道上的数值显现特征，其系统装置包括动力装置I，管道装置II，电气控制装置III，传感变送装置IV，自动测量装置V，实现矿用通风机运行曲线族与动态通风管道阻力之间的耦合特性的模拟。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其装置，通过应用变频调节的方法，获取多变频率矿用通风机的变频运行特性；通过应用节流调节的方法，获取工频与节流矿用通风机的运行特性或变频与节流矿用通风机的运行特性；通过应用调节风机叶片角，结合工频与节流或变频与节流的调节手段，获取多变叶片角耦合多变频率的矿用通风机的运行特性；采用沿程布置静压环器件的方法，实施节流措施，获取管道沿程流动参数，捕捉多变叶片角、多变频率的矿用通风机特性参数在沿程管道上的数值显现特征，其系统装置包括动力装置I，管道装置II，电气控制装置III，传感变送装置IV，自动测量装置V，实现矿用通风机运行曲线族与动态通风管道阻力之间的耦合特性的模拟。【专利说明】矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其装置
本专利技术属于矿井通风及其动力装备测试技术研究领域，具体涉及矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其装置。技术背景对于煤矿而言，矿井通风及其装备就是其“呼吸系统”和“肺脏器官”。矿井主要通风机不断供给新鲜风，排出污风，是保障煤矿安全生产的“呼吸装备”。采掘的接续，煤矿需风量和通风阻力会变化，地面气候的四季变化，地面地下间的自然通风动力值也会变化，采准班次的轮换，采掘工作面实际需风量也会随之变化。此外，采区地质条件变化了，则采掘面的生产需风也可能随之变化；矿井开采深度的不同，上述变化量在通风系统中的显现也存在差异，矿井通风具有动态变化特征。动态变化的矿井通风系统，需要配备能动态调节的矿井主要通风机。就目前的技术水平而言，矿井主要通风机的运行调节方式主要可分为变叶片角度、变频调速和被动自适应。其中，随着井巷延伸，矿井通风阻力会增大，需风量可能也会增大，根据流体力学及流体机械的基本原理，矿井主要通风机运行工况点则自动滑移到供给的静压等于矿井通风阻力，这就是矿井主要通风机的被动自适应；被动自适应运行下的矿井主要通风机，经常出现矿井阻力能被有效克服，但是供风量则小于矿井需风量，但是，矿井却处于不安全通风状态；随着采掘的继续，二者供需之间的矛盾会越来越突出，矿井通风的安全保障功能几乎丧失，“小马拉着大车”；则只能通过改变矿用通风机的叶片角度，调节其运行工况点，但是又可能出现供风量满足需要量，而供给的静压大于矿井通风阻力，则矿用通风机的运行静压效率下降，矿用通风机浪费着电能运行，“大马拉着小车”。从现有的文献报道和现场调研来看，从矿用通风机运行的角度看，“大马拉着小车”和“小马拉着大车”交替出现。“大马拉着小车”只是浪费的电能，虽然数据非常可观，但还能充分发挥矿井安全生产的保障功能；而“小马拉着大车”，则供风量小于需风量，危害则严重得多，不能保障矿井的安全生产，极易诱发因供风量不足而导致的生产事故，危及作业人员的生命、井下的设备及原煤资源。因此，调节风机叶片角度和被动自适应的矿用通风机，无法解决上述矿井通风与矿用通风机之间经常出现的供需失衡问题。变频调速技术可能是减缓或者解决上述供需失衡问题的技术途径，但是对矿用通风机具有多变叶片角度的特点，如何确定多角度与某一角度、工频与变频，以及多变角度与多变频率联动下矿用通风机的多变性能曲线之间的关系；这些问题，涉及到了矿井通风及其装备运行动态调节的耦合运行特性及其规律。多变叶片角和多变频率的矿用通风机运行性能，与动态变化的矿井风网阻力特性，二者高度耦合。因此，开展矿用通风机多变频率和多变叶片角下的运行性能耦合管网阻力特性的实验研究，有助于矿井通风低耗高效，对采区通风安全，保障煤矿的安全高效生产，是非常有意义的。目前，在通风机性能实验方法及其设备方面，胡亚非针对煤矿现场主要通风机性能测试技术条件难以满足需要的实际情况，提出了一种便携式通风机性能综合测定仪；孙明锋、王鹏和袁绪针对节流调节方法测定通风机性能易产生滞后和操作不便的问题，采用变频器带动辅助风机的调节方法代替以前的节流阀装置，提出了通风机性能测试系统及其测试方法。此外，Oswald N、Kruglov Y V、周心权、谭允祯、蒋曙光等国内外学者，则侧重于矿用主通风机特性及其调节，或侧重于矿井通风系统特性及其调节方面的研究。这些学者对二者耦合特性研究得较少，很少讨论多变叶片角和多变频率的矿用通风机运行性能，对角度和频率联动变化对其运行性能的影响，以及工频运行特性与变频运行特性之间的关系，尤其是与多变矿井通风阻力特性之间的耦合关系，研究很少，相关实验方法及其设备更是鲜见。为此，本专利技术提出矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法及其系统装置，能够开展工频矿用通风机运行性能的实验、多变频率矿用通风机运行性能的实验、多变叶片角与多变频率耦合的矿用通风机的实验，有助于建立矿用通风机工频运行性能与变频运行性能之间的映射关系，有助于解耦多变叶片角变频矿用通风机性能与矿井通风阻力特性。
技术实现思路
本专利技术提出一种煤矿采空区微流动实验方法及其系统装置，能够模拟采空区内外压差产生的驱动效应耦合了采空区内部浓度差效应对采空区内部微流动场，结合微尺度流体力学和矿井气体动力学可定量揭示采区动态通风对采空区内部气体浓度场的吞吐效应和在浓度差效应的驱动下采空区内部气体浓度非稳态演变过程，及其二者耦合作用对采空区内部气体浓度场的影响规律。实现本专利技术的技术方案如下:矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法，步骤I通过应用变频调节的方法，获取多变频率矿用通风机的变频运行特性；步骤2通过应用节流调节的方法，获取工频与节流矿用通风机的运行特性或变频与节流矿用通风机的运行特性；步骤3通过应用调节风机叶片角，结合工频与节流或变频与节流的调节手段，获取多变叶片角耦合多变频率的矿用通风机的运行特性；步骤4采用沿程布置静压环器件的方法，实施节流措施，获取管道沿程流动参数，捕捉多变叶片角、多变频率的矿用通风机特性参数在沿程管道上的数值显现特征，步骤5结合多变叶片角、多变频率的矿用通风机运行特性，实现矿用通风机运行曲线族与动态通风管道阻力之间的耦合特性的模拟。矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法的装置，包括动力装置，管道装置，电气控制装置，传感变送装置，自动测量装置。上述所述的矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法的装置，所述动力装置，包括集流口、集流口开口处安装了集流口节流调节器件，集流口节流调节器件，由空心锥体为主体构成，可自由进退于集流口，集流口为锥形，后端安装了矿用通风机。上述矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法的装置，所述动力装置通过过渡段与管道装置连接，管道装置包括多孔整流器件，厚壁不锈钢管道，标准化管道流动测定段，静压环器件，连接法兰，已标定的流量测定段，出流段，空心圆锥体流量调节段，多孔整流器件连接过渡段与厚壁不锈钢管道，标准化管道流动测定段由至少五段标准化管道流动测定段构成，每段的结构相同，长度均为2000_，两者之间用连接法兰连接，连接法兰也是其他功能管段之间的连接措施；在标准化管道流动测定段中均布置了静压环器件，已标定的流量测定段安装在静压环器件后，通过出流段与空心圆锥体流量调节段连接。上述矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法的装置，所述矿用通风机为单旋矿用通风机或对旋风机。上述矿用通风机变频调节与变阻力耦合特性实验方法的装置，所述传感变送子装置由本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿用通风机耦合管网运行特性的实验方法，其特征在于：步骤1通过应用变频调节的方法，获取多变频率矿用通风机的变频运行特性；步骤2通过应用节流调节的方法，获取工频与节流矿用通风机的运行特性或变频与节流矿用通风机的运行特性；步骤3通过应用调节风机叶片角，结合工频与节流或变频与节流的调节手段，获取多变叶片角耦合多变频率的矿用通风机的运行特性；步骤4采用沿程布置静压环器件的方法，实施节流措施，获取管道沿程流动参数，捕捉多变叶片角、多变频率的矿用通风机特性参数在沿程管道上的数值显现特征，步骤5结合多变叶片角、多变频率的矿用通风机运行特性，实现矿用通风机运行曲线族与动态通风管道阻力之间的耦合特性的模拟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世强，王海桥，李轶群，赵伏军，成剑林，贾腾，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43