第14章 风机
14.2风机风压类型

风机全压曲线和静压曲线均输入到风机数据库时,Ventsim会自动选择风机全压曲线进行模拟计算。该方法将自动选择模拟曲线,主要取决于风机库中的风机曲线类型。

没有全压曲线时Ventsim会使用静压曲线进行模拟。

14.2.1 模拟出口动压损失

速压损失出现在风路或风机连接到地表大气的排风口处。考虑风机压力必要条件时,出口速压损失与矿井系统阻力风压损失一并考虑来计算风机全压。因此风机必须足够的全压来克服矿井阻力及出口动压损失。

如果在模拟中只使用风机静压曲线,出口动压损失忽略不计。

如果部分风机只有静压曲线而其它部分风机有风机全压曲线,Ventsim系统会采用混合压力法,这时除了地表有全压曲线的主通风风机外其它所有风机的动压均被忽略。

  全压法 使用风机全压法(风机静压和动压)被认为是模拟风流的正确技术方法,因为动压和静压都有助于风流通过地下矿井。Ventsim可以使用风机数据库编辑器来推测风机的全压曲线。

      风机全压法假定风机全部风压可用于矿井空气‘压入或抽出’。该方法考虑了系统到地面大气的速压损失(如回风井)并把它作为模拟内容的一部分。

      风机全压法基于用户准确考虑了风机出口损失相关的扩散器的合理尺寸、局部阻力系数和阻力,但全压风机不会达到理想状态的地下风流全压。

      在风机曲线数据中,如果没有考虑风机出口构造、出口风流方向改变、含有扩散器(提高静压性能,降低出口动压损失)

      或其它诸如风机调节阀门的出口装置,那么使用全压法模拟时就需要通过风机出口配置来考虑这些因素,否则模拟的风压和风量值将大于实际值。

      使用风机全压法,确保所有的风机具备全压曲线。如果有的风机只有静压曲线,那么在模拟时系统会自动采用静压曲线法。

  静压法 静压法是一种传统普遍被采用的方法,这种方法假定风机动压全部损失,并不给系统提供通风动力。

      这从技术上来说是不正确的,该假定不考虑定义精确的出口损失,当出口损失不能被忽略时,模拟得到的风压和风量将会相对保守。

      静压法也忽略了系统出口动压损失。对于一个靠地面主风机驱动的单级通风网络系统,静压法和全压法的区别是可以忽略的(因为全压法将动压损失作为系统风压的一部分),

      但是当井下存在局部通风机给风流提供动力时,这两种方法模拟结果的差异将会显著增加。

      采用风机静压法,风机数据库中的风机曲线必须包含静压曲线,如果只有全压曲线, Ventsim系统在风机数据编辑器中提供工具可根据现有风机全压曲线估算出风机静压曲线。

混合压力法 混合压力法保持了与Ventsim系统早期版本3.9的兼容性,采用这种方法,风网中风机可以使用两种风压类型(静压和全压)。

      混合压力法类似于静压法,这种方法没有考虑系统出口动压损失。通风网络中不同位置的风机可以分别指定风压类型。

      当一些风机没有同时提供两种风压曲线,而又不希望估算另外一种风压曲线时,这种方法非常有用。

      混合压力法是一种兼容性较差的方法,应该尽少采用。尤其当地面主风机使用风机全压时,由于没有考虑系统动压损失将过高估计风机性能。

      从Ventsim 3.9版本导入通风网络时,系统将默认采用“混合压力法”导入。Ventsim 3会自动根据风机数据库中的风机曲线选择风机风压曲线类型的模拟方法,采用模拟方法在‘运行-总结’中有相关叙述。

辅助通风局部通风机

除非人为考虑出口损失,风筒通风风压及风流计算只考虑采用风机静压曲线,风筒出口速压按照损失考虑。

鉴于以上因素,风筒中安装局部通风机时,Ventsim仅使用风机静压曲线。如果只有风机全压曲线可用,系统会根据风机直径、面积或风机安装风筒尺寸计算静压曲线。

应该使用全压混还是静压?  

大部分厂商提供一种或两种曲线。Ventsim不同于旧版本,全压(FTP)、静压(FSP)、 合压力三种曲线都可以使用。

使用风机静压曲线(FSP)将忽略风网模型中的动压损伤部分,但同时还要忽略整个模型系统到地表的动压损失。

使用风机全压曲线包括动压(FVP)部分,但同时还要包括整个模型风压总损失中的动压损失。

风机静压模拟案例

从技术上来说,对安装的风机采用全压曲线进行模拟是正确的。但是由于风机安装配置相关的出口损失,风机全压并不全都转化为有效的通风动力。

Ventsim早期版本也鼓励用户采用静压法建模(尽管全压曲线建模也已经作为可选项)。使用静压曲线建模时,风机曲线的动压部分将不被考虑(并假定不对整个通风网络风压做出贡献)。

为部分抵消未考虑风机动压部分的影响,Ventsim 早期版本在计算系统总风压时也忽略了系统的出口动压损失。

这两个因素相互抵消了一部分,但如果对风机出口(局部)损失对静压法和全压法都同样进行了建模的情况下,对井下局扇采用静压法建模时,所得的系统风压和风量将相对保守。

当进行通风设计时,风网设计的灵活性是非常重要的。此外,使用静压曲线对风机出口损失精确建模的依赖较小,并为设计通风网络提供更大的可操作性。总的来说,静压法建模对缺乏经验的用户来说更加合适。

风机全压模拟案例

全压法建模时,Ventsim系统将使用风机全压曲线作为风网系统风压。考虑风机安装和出口风流方向来考虑风机出口损失,这种方法能提供更加正确的结果。

另外,当使用全压建模时,Ventsim系统将考虑系统出口动压,可通过调整风机出口直径、回风井地表断面尺寸和扩散器尺寸来模拟对地表出风井和矿井系统压力的影响。

提示:在Ventsi系统中,增大井下安装风机的直径或者增加扩散器对风网模拟计算结果不会有影响,因为这些调整不会改变地表出口的动压损失。

但这些操作能减小风机出口的局部损失,在Ventsim系统中减小局部损失能提升风机性能。

扩散器提示:采用全压法时,扩散器尺寸对地表出风井的影响很容易被观测到。

只要单击地表回风风路,选中扩散器并输入尺寸,尺寸必须比原风路断面尺寸要大,同样在风井连接地表处设置一条放大的短风路也可以产生和扩散器一样的效果。

小结

大部分情况下,如果风机出口局部损失采用同样的参数建模,全压法得到的模拟计算结果将更准确。