具體風(fēng)機(jī)改造方案如下。

（1）對引風(fēng)機(jī)和脫硫增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓和系統(tǒng)阻力進(jìn)行了試驗(yàn)。測量了兩臺引風(fēng)機(jī)在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。（2）根據(jù)試驗(yàn)后實(shí)測數(shù)據(jù)，最終確定引風(fēng)機(jī)改造方案。在原風(fēng)機(jī)電機(jī)不變的情況下，風(fēng)機(jī)葉輪直徑由2557 mm增加到2624 mm，葉片類型發(fā)生變化。隨著風(fēng)機(jī)葉輪直徑的增大，殼體、葉輪、輪轂和集熱器都被更換。非單調(diào)壓力特性曲線表明，離心風(fēng)機(jī)阻力變化較大時(shí)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量變化較大，風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作面積較小。同時(shí)，為了提高風(fēng)機(jī)出口擋板的密封性，對風(fēng)機(jī)出口擋板、進(jìn)口擋板和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換，以提高風(fēng)機(jī)的效率。

（3）引風(fēng)機(jī)軸承冷卻方式由工業(yè)水冷卻改為帶風(fēng)機(jī)軸承冷卻，降低了用水量。

風(fēng)機(jī)的性能保證：

（1）風(fēng)量（Tb點(diǎn)工況，145c）：134m3/s；

（2）全壓升（Tb點(diǎn)工況，145c）：7040pa；

（3）風(fēng)機(jī)全壓升效率（BMCR）：86%，風(fēng)機(jī)輸入軸承。這兩部分的溫度監(jiān)測大多采用遙控設(shè)備完成溫度數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)測。當(dāng)然，風(fēng)機(jī)溫度傳感器也是常用的設(shè)備，可以完成機(jī)組保護(hù)和溫度監(jiān)測。當(dāng)溫度超過要求時(shí)，繼電器將發(fā)出警告。如果此時(shí)溫度變化明顯，繼電器內(nèi)部的液體裝置也會發(fā)生劇烈變化，導(dǎo)致指針旋轉(zhuǎn)。基于風(fēng)機(jī)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，提出了一種基于模糊RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的離心風(fēng)機(jī)建模方法。如果指針指示的值達(dá)到負(fù)載極限，將發(fā)出警報(bào)。

煤礦生產(chǎn)中， 掘進(jìn)工作面是主要的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)。粉塵不僅嚴(yán)重危及采掘工作面人員的身體健康，而且容易造成重大事故隱患。采用除塵風(fēng)機(jī)對掘進(jìn)工作面進(jìn)行降塵是主要降塵方式之一。但是，由于工作面粉塵極易隨風(fēng)四處擴(kuò)散，如何將粉塵定向?qū)腚x心風(fēng)機(jī)，提高除塵效率，是亟待解決的問題。其中集流器是引導(dǎo)粉塵氣體進(jìn)入風(fēng)機(jī)的重要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式對風(fēng)機(jī)性能有很大的影響。有關(guān)研究表明圓弧形集流器對提高風(fēng)機(jī)性能效果好。近年來，隨著人工智能算法的發(fā)展，數(shù)據(jù)驅(qū)動建模方法逐漸應(yīng)用于風(fēng)機(jī)性能預(yù)測。山東冠熙環(huán)保設(shè)備有限公司對集流器進(jìn)行改進(jìn)，在風(fēng)機(jī)集流器內(nèi)部的側(cè)壁上固定若干條肋組成的“米”字支撐架。

本文將對加米字支撐架的集流器和普通圓弧形集流器進(jìn)行整機(jī)數(shù)值模擬，重點(diǎn)分析這2 種結(jié)構(gòu)形式對掘進(jìn)工作面的粉塵的導(dǎo)流效果，并對比其對風(fēng)機(jī)性能的影響，為掘進(jìn)工作面降塵效率的提高提供理論依據(jù)。

風(fēng)機(jī)流體的數(shù)學(xué)模型

粉塵流體在風(fēng)機(jī)中流動的物理?xiàng)l件較為復(fù)雜，影響因素較多，因此在離心風(fēng)機(jī)的數(shù)值計(jì)算中，假設(shè)流體為連續(xù)等溫不可壓縮的牛頓流體穩(wěn)態(tài)運(yùn)動而且各組分之間沒有化學(xué)反應(yīng)。其在風(fēng)機(jī)中的流動要遵循質(zhì)量守恒定律、動量定理和能量守恒定律3 個(gè)基本物理守恒定律的支配。根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，得出以下結(jié)論：（1）通過比較設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)樣機(jī)和斜槽離心風(fēng)機(jī)樣機(jī)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，可以看出在設(shè)計(jì)流量條件下重新設(shè)計(jì)的離心機(jī)，風(fēng)機(jī)的總壓值高于E設(shè)計(jì)目標(biāo)，效率68%，效率比樣機(jī)高19。

將建立好的風(fēng)機(jī)三維模型導(dǎo)入ICEM 軟件進(jìn)行混合網(wǎng)格的劃分。其中進(jìn)出口和葉輪區(qū)域采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，而蝸殼部分由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是電動機(jī)周圍結(jié)構(gòu)并非規(guī)則模型，故采用適應(yīng)性較強(qiáng)的非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格，具體網(wǎng)格如圖3 所示。綜合考慮動靜耦合區(qū)域?qū)?shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的影響，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對邊界層進(jìn)行加密處理，其較低網(wǎng)格質(zhì)量雅克比[14]在0.3 以上。為了保證數(shù)值計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免網(wǎng)格誤差對其模擬結(jié)果造成影響，對風(fēng)機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，如表1 所示。綜合考慮計(jì)算精度和計(jì)算效率可知，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為25 萬左右時(shí)預(yù)測結(jié)果較為合理，最終確定整個(gè)計(jì)算域的網(wǎng)格數(shù)為2513558。結(jié)果表明，數(shù)值計(jì)算方法可以定性地計(jì)算出風(fēng)機(jī)的噪聲值，但由于計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間存在較大誤差，無法替代噪聲的實(shí)驗(yàn)研究。k-ε 模型作為最為普遍有效的湍流模型，能夠計(jì)算大量的各種回流和薄剪切層流動，被廣泛應(yīng)用于各類風(fēng)機(jī)的數(shù)值求解計(jì)算中。

由于有梯度擴(kuò)散項(xiàng)，模型k-ε 方程為橢圓形方程，故其特性同其他橢圓形方程，需要邊界條件：風(fēng)機(jī)出口或?qū)ΨQ軸處k / n0和/ n0。但上述邊界條件只針對高雷諾數(shù)而言，在固體壁面附近，流體粘性應(yīng)力將取代湍流雷諾應(yīng)力，并在臨近固體壁面的粘性底層占主要作用。而多翼離心風(fēng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)尺寸小、相對馬赫數(shù)低，氣體黏性力在流體流動過程中起重要作用，因此，在實(shí)際運(yùn)用過程中，標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型由于未充分考慮粘性力的影響，導(dǎo)致計(jì)算模型出現(xiàn)偏差。運(yùn)用Visual C++將上述修正函數(shù)編寫為UDF代碼，并導(dǎo)入Fluent 內(nèi)置Calculation module。為符合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)進(jìn)出口邊界條件設(shè)置為壓力入口和壓力出口，出口壓降與動能成正比，從而避免在進(jìn)口和出口定義一致的速度分布[15]。在三種不同網(wǎng)格密度下設(shè)置相同的邊界條件，經(jīng)過計(jì)算，得到了風(fēng)機(jī)樣機(jī)在設(shè)計(jì)條件下的全壓、全扭矩和效率。最后以CFD 計(jì)算的定常結(jié)果作為初始條件，進(jìn)行非定常數(shù)值計(jì)算。