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矿井通风用MZX型旋叶式风门的设计与研究

供稿:和利时集团 2013/6/25 9:17:26

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  • 关键词: MZX型旋叶式风门;矿井通风;不停风倒机
  • 摘要:介绍了一种新型的矿井通风用旋叶式风门,该风门既可以作为主通风门使用,也可以用作辅助通风门。该风门在运行过程中可以利用风压实现自动密封,密封效果良好,与先进的电动执行机构和电控系统配套使用,具有操控简单、运行平稳、动作快、维护简便等优点,为煤矿安全生产提供了可靠的保障。

引言
矿井通风在矿井安全生产中具有至关重要的作用,矿井生产对井下通风有着十分严格的要求。局部瓦斯超限是制约矿井安全生产的主要安全隐患,这就需要通风机利用风门源源不断地向井下输送新鲜空气,实现井下空气的正常流通,达到稀释和排出井下有害气和粉尘,同时调节井下空气温度和湿度的目的[1]。目前,矿井通风希望在倒机过程中实现主扇的不停风倒机,即要求两个风道的风门实现联动,同时矿井通风中要求风门密闭性好、操控和维护方便、运行平稳。传统的闸板式风门并不能满足上述新的要求,不适应矿井通风现代化发展的需要。本文在研究现有矿井通风用风门的基础上,设计一种新型的操控方便、密闭性优良、能实现联动运行的MZX型旋叶式风门,该旋叶式风门可以实现现场控制、远程控制、手动控制、点动控制,通过联动运行可以实现主扇的不停风倒机。与传统的闸板式风门相比,MZX型旋叶式风门更适合现代矿井通风自动化的要求,通风效能也更好。
1 MZX型旋叶式风门的结构组成
MZX型旋叶式风门主要由框体、扇叶、传动构件、电动执行器、电控系统几部分组成,其结构如图1所示。
 


                                                      图1  MZX型旋叶式风门三维模型图
1.框体 2.扇叶 3.齿轮 4.齿条5.轴承室
(1)框体部分
框体部分主要由传动梁、从动梁、横梁、传动梁罩板、从动梁罩板、电机架等部件组成,框体部分用于支撑安装风门中其它部件,是整套旋叶式风门的“骨架”。其中,传动梁、从动梁和横梁均由整块HG70高强钢板弯折而成,保证其有足够的强度和力学性能。梁与梁的结合处夹塞泡沫密封板,横梁的侧板上要粘贴橡胶密封条,保证在工作中框体部分严格密封,无泄漏现象。
(2)扇叶部分
扇叶主要由不锈钢钢板、轴、支撑板、横向密封条(B型橡胶条)、纵向密封条(P型橡胶条)、挡风板等部件组成,其结构如图2所示。
 

                                                       图2  扇叶三维模型图
1.纵向密封条 2.不锈钢钢板 3.挡风板
4.横向密封条5.轴
扇叶由整块不锈钢钢板对称折弯而成,结合处采用焊接加铆接,扇叶外表依旧光滑平整,采用菱形流线型设计,将风流经过风门时的损耗降低到最小。不锈钢材质保证扇叶在矿井露天工作环境下具有防锈和防腐性能,可以长时间有效工作。扇叶采用硬度和强度适中的B型和P型橡胶条进行密封,密封效果良好,而且金属与橡胶接触噪音小,运行平稳可靠,密封条用冷凝胶粘贴在扇叶上,再通过不锈钢压条铆接固定。
(3)传动构件
MZX旋叶式风门采用齿轮齿条结构作为风门的传动机构,主要由齿轮、齿条、传动轴、托辊、轴承、轴承室等组成,其结构如图3所示。
 


                                                                   图3  传动构件三维模型图
1.齿条 2.轴承及轴承室 3.齿轮 4.传动轴
5.定位螺钉6.托辊
齿轮齿条配合作为传动件具有传动平稳性好、传递力的同步性好、容易调整初始位置等优点,这样可以保证风门开闭时运行平稳,振动和噪音较小,同时保证扇叶启闭时的同步动作,而且方便进行微调保证扇叶都关到位,避免泄露。
2 MZX型旋叶式风门的工作原理
MZX型旋叶式风门由电动执行机构提供动力,扇叶均匀地布置在框体内,每一片扇叶都有配套的传动构件相连接,电动执行器工作带动传动构件中的齿轮齿条进行同步运动,从而通过扇叶的同步转动实现风门的启闭,其现场工作状态如图4所示。
 

                                                         (a)MZX旋叶式风门打开状态
 

                                                           (b)MZX旋叶式风门关闭状态
                                                             图4  MZX旋叶式风门实物图
在主扇进行倒机更换通风风道时,当电动执行器带动MZX旋叶式风门运行一定的角度后,风门中的扇叶可以利用风压实现自动密闭,节省动力的同时,可以保证在风压作用下产生良好的密闭效果,MZX旋叶式风门主要依靠扇叶与框体之间的摩擦、扇叶之间的搭接,压迫橡胶密封条实现密封。
配合先进的电动执行器和电控系统,可以实现MZX旋叶式风门的远程控制、现场控制、点动控制和手动控制,既方便控制台对风门系统进行集中有效控制,又可以保证在风门电控系统出现故障时进行人工操作,顺利开启和关闭风门[2]。本文中设计的MZX旋叶式风门可以保证风门在承受负压的情况下在1分钟内顺利开启和关闭,匀速平稳运行,无振动和抖动现象[3]。MZX旋叶式风门的监控系统界面如图5所示。
 

                                                图5  MZX旋叶式风门监控系统界面
3 MZX型旋叶式风门实际运行情况
MZX旋叶式风门已经在平煤集团的一些矿井投入使用,实际运行效果良好,该型号风门不仅操控方便可靠,而且各项运行参数均符合煤矿安全生产的要求[4]。表1对比列举了MZX旋叶式风门与传统的闸板式风门的主要性能参数。
表1  两种类型风门的主要性能参数

 
从表1可以清楚地看出,MZX旋叶式风门的各项主要性能参数均优于传统的闸板式风门,在实际应用中的效果更好。
4 结语
MZX旋叶式风门操作简单可靠,设备维护方便,运行平稳可靠,运行动作快速,密封性能好,使用寿命较长。同时,配合先进的电动执行器和电控系统,可以实现风门的远程控制、现场控制、点动控制和手动控制,可以进行多个风门的联动操作,从而可以实现主通风机的不停风倒机,可以作为不停风倒机系统中的关键设备进行使用。MZX旋叶式风门在现场的实际运行效果良好,具有使用和推广价值。
 
参考文献
[1] 李广洲,赵继云. 矿井主要通风机液压旋叶风门的设计[J].煤矿机械,2012.33(7):163-164.
[2] 张帅,夏承莉.基于PLC控制的矿用通风机监控系统的研究[J].煤矿机械,2012.33(7):210-211.
[3] 李华.通风机监控系统的设计及研究[J].煤矿机械,2010.31(1):150-152.
[4]白好杰,唐大放.一种新型矿井用风门系统的研制[J].风机技术,2011(5):31-34.

 

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