矿井通风机噪声控制与振动隔离设计

摘要在进行煤矿井下开采时，有害气体（一氧化碳、硫化氢、二氧化硫等）和粉尘等严重影响了工人的健康和工作效率。因此需要采用通风机设备来保证井下的通风和正常生产工作。根据煤矿的不同情况，需要因地制宜的选择好通风机设备。本文针对煤矿中通风设备的选型设计并选择与之相匹配的电动机、隔振设计和风机房的总体布局及其噪声控制工程。在风机的选型上本文采用矿用离心式通风机。设计风机和电机的隔振及整个风机房的布置和噪声控制（隔声、消声、吸声）并进行相应材料的选择，以达到隔振降噪的要求。在设计时需考虑机房内的散热通风，以达到煤矿在通风环境下降低噪声且机房中机器安全等要求。本文介绍了离心通风机设计方案的选择的基本过程，分析了离心式通风机的基本要求。对于离心式通风机的设计有一定的参考价值。关键词离心式通风机；隔振；噪声控制；吸声；隔声目录摘要1绪论......................................................11.1矿山通风设备概述............................................11.2本课题研究的目的及意义......................................12矿用离心式通风机设备选型设计.............................22.1风机选型设计................................................22.2选型设计过程...........................................93通风机房隔振的设计.......................................103.1振动的危害.................................................103.2隔振设计...................................................113.2.1设计资料...............................................113.2.2隔振方式及参数选用原则.................................173.3隔振设计计算步骤...........................................284风机房噪声治理............................................294.1噪声的危害.................................................294.2噪声控制的基础.............................................294.2.1噪声描述的参数........................................294.2.2声基本评价量..........................................304.3噪声控制具体措施...........................................314.4已知设计数据...............................................334.5风机房隔声设计.............................................354.6风机房吸声设计.............................................394.7机房通风设计...............................................445结论........................................................47参考文献.....................................................48致谢词.......................................................4911绪论1.1煤矿通风设备概述现在煤矿生产多在井下开采，由于井下有害、有毒气体的不断涌出，再加上以爆炸的煤尘都对井下工作人员的健康非常不利，特别是当有害气体和煤尘的含量超限的，还有可能造成后果严重的瓦斯、煤尘爆炸。通风机的作用就是把地面新鲜空气送到井下，供工人呼吸，同时把有害气体从井下排除，使有害气体的浓度降低到对人体无害的程度，为此现代煤矿中称通风机为“矿井肺脏”。由于煤矿设备具有如此重要性，故对于主要通风设备提出如下要求：（1）必须安装在地面。装有风机的井口必须封闭严密；（2）必须装备两部同等能力的通风机，其中一部作为备用。必要时，备用通风机必须能在10分钟内启动；（3）为保证通风机供电，要有两条专用供电线路；（4）必须装有使风流反向的装备或具有反风能力，而且能在10分钟内改变巷道中的风流方向，反向后的风量应不小于正常风量的40%；（5）装有主通风机的出风进口必须安装防爆门。其面积不得小于该井的断面积，并且必须正对风井风流方向；1.2本课题研究的目的及意义控制噪声与振动污染是环境保护防治的四大污染之一。近20年来我国噪声与振动技术取得了迅速的发展,国家也制定了噪声与振动的标准。本课题的研究不仅有实际的工程应用价值，而且还有理论研究的意义。并且对于各类型的风机以及风机房的隔振与噪声控制和其他发生件多，分布面广，污染影响大的工业噪声控制均有一定得参考价值。22矿用离心式通风机设备选型设计2.1风机选型设计2.1.1设计数据表1.1设计数据前期后期风井瓦斯等级供电电压通风量负压通风量负压1400009501400001400做箕斗提升低380V2.2选型设计过程计算风源必须产生的风量和风压：由于原始资料提供的矿井通风的风量和风压，并不包括通风设备中风源以外的风道装置漏风和阻力损失。因此，要求风源必须产生的风量Qy=kQ(m3/s)式（1.1）Q—原始资料提供的通风量(m3/s);K—设备漏风系数.当风井不作提升时，k=1.1～1.15;兼作箕斗井时，k=1.15～1.20;当风井不作提升时，k=1.25～1.30;依[4]《规范》第2-133条：由于风井做箕斗提升，k=1.15～1.20;则风源必须产生的风量为Qy=kQ=（1.15～1.20）×140000=（1.61～1.68）×hm/1035=sm/)67.46~72.44(3其产生的风压为，因离心式风机常提供全压特性前期：100min'hhHyst=1210pa3后期100max''hhHyst=1650pa（1）预选风机：目前，风机制造厂在提供轴流式风机的同时，随机提供扩散器，离心式风机则不提供扩散器。提供的特性曲线也不统一，对于轴流式风机装置，通常是装置的静压特性，对于离心风机则是风机的全压特性，轴流风机静压特性的装置所含的内容也不一样。总的来说，选择风机有两种方法：其一，利用风源类型特性选择；其二，利用风源个别特性选择。风机选择注意事项：1.在一个井筒中应尽量采用单一风机工作制，确有困难时，采用两台并联，最好是同类型同型号。2.选择的风机应满足第一水平各个时期的负压变化，并适当照顾下一水平的通风要求，负压变化较大时，可考虑分期选配电机，初装电动机的使用年限不宜少于10年；3.选用轴流式风机时，在最大负压和风量时，用的叶片安装角应比最大安装角小5度。4.选择的风机，应有足够的调节范围，以满足使用年限内，工况不超出工业利用取得的要求。根据风源产生的工况参数，预选4-72-11型No.20B离心通风机：转数560r/min。（2）配置扩散器选用对称的平面扩散器选用对称平面扩散器，选用扩散比n=2.2，扩散角15，此时相对长度l=2，全损失系数36.0k。换算风机装置静压特性：风机和配置的扩散器组成风机装置，可用式[4]（3-13）求得，该式中自风机外形尺寸图查得截面积424124.260.140.1mBBF；将F值、全部损失系数ξk和密度ρ之值代入[4]（3-13）得，式中Q以hm/3计算则上式改写为：)(103.329,PaQHHstz式（1.2）相应装置静效率：NQHstzstz1000,,式（1.3）自4-72-11-NO.20B风机全压特性曲线和功率特性曲线上去可以全面表征特性的诸工况，其参数见下表表1.2风机全压特性曲线和功率特性曲线参数)/(3hmQ124500135600146700157800168900180000H（Pa）188018401780170016001490)(,PaHstz182817801708161815051382N(KW)70.4674.1975.4677.8180.8583zst0.8950.9020.9210.9100.8730.833（3）确定调节方式装置的静压特性曲线并不穿过工况k'和k，为了得到此两工况，必须进行调节。鉴于风机本身无调节机构，必须借助外部装置来改变风机的转速，已获得各预期的工况。5通过k'和k做比例曲线。该两曲线的表达式分别为：28221067.4)161000(1210'QQH式（1.4）和28221085.5)16800(1550QQH式（1.5）式中Q以hm/3计算。利用此两式求出的两条比例曲线坐标曲线参数列于表中。两比例曲线分别穿过工况k'和k并分别交装置静压特性曲线于ke'和ke。此两点的坐标参数分别为表1.3坐标参数)/(3hmQ124500135600146700157800168900180000)('PaH7148471005116313321513)(''PaH973115412591457166918956图2.1由图2.1得：)1450,5.48(ek)1650,5.46(ek对应于同一比列曲线上的两点k'和ke'，以及另一比列曲线上的两点k和ke。运用比例定律，求得各通风时期的转速工况k的转速min/5114972.44560rQQnnkeYe工况k的转速min/5535.4545560rQQnnkeye（4）确定工况：分别求出通风容易时期和通风困难时期的工况，以检查是否满足通风7要求，根据计算得到的风源必须产生的风量和风压，可以求得相应等效网路特性，讲求得的各时期的等效网路特性，绘在风源特性图上，它与相应的风压特性的交点，即为各时期的工况点，通风机选择正确，工况点位于工业利用区内。在通风容易时期，风机以转速n运转时，其装置静压特性曲线必穿过k点。无疑在时期等效网络特性也必然穿过k点。因此，两特性曲线的交点必然是预计的工况点k点，同理，在通风困难时期，风机以转速n运转时，工况点为k点。工况点参数列于下表。表1.4工况点参数通风容易时期工况k点)/(3hmQQyzstystzHH,,(Pa)min)/(rnstz,)(KWN16100014505110.8972.9通风困难时期工况k点)/(3hmQQyzstystzHH,,（Pa）min)/(rnstz,)(KWN1620015705530.84583.6（5）选择电机：在各个时期必须输出的功率，决定电机容量时，应考虑到由于矿井网路特性不够精确，所需功率有可能不足的情况，增加10～20%的备用量，除此之外，还应考虑由于电机负载小，对功率因数cos的不良影响。若拟采用同步电动机，则应按同步电动机服务年限内最大功率选择，以改善功率因数。假若通风机困难时期发生在电机服务年限内，则电机功率为'')2.11.1(NNd采用感应电动机时，则应按同步电机服务年限内最8大功率选择，以改善功率因数。通风容易时期要求电机必须输出的功率分别为：KWHQNcstzstzZ7.76360095.08