煤矿用排水设备毕业论文 （含外文翻译） .doc

山东科技大学学士学位论文摘要本次论文设计是基于煤矿流体机械选型设计，完成煤矿主排水设备水泵的型及设计，通风机选型与设计和4-72-11no.20b离心风机房的降噪设计三大任务旨在提高设备利用效率，降低风机房的噪声，实现最大经济效益。本文根据安全和工作能力的要求，选取相应的水泵，离心风机以及对应的电动机。并且根据煤矿需要，计算年耗电量，进行基本的生产成本算。降噪设计通过对噪声原理设计计算，设计选择合适的消声器，对风机出进行合理的设计，安装一定的扩散型消声器，同时解决风机出口消声器的气流再生噪声及高频失效问题。 本文主要是煤矿用排水设备的选型、矿用风机的选型，以及风机扩散器出口噪声综合治理。通过对以上设备的合理选型及设计，使工人的工作条件得到一定的改善，实现最大的经济效益。关键词：水泵；通风机；4-72no.20b离心风机；隔声；风机房abstractthis design is base on the coal mine fluid machinery chooses type and design,to complet three main task :coal-master catchment equipment chosen design, ventilator bloser chosen design and 4-72-11no.20b centrifugal fan vibration rdduction design. the last purpose is to improve the facility efficiency,reduce centrifugal fan vibration ,so we can carry out the biggest economic benefit.in this papper,according to the requst of the safty and the working ability ,we choose the corresponding water pump ,centrifugal fan and the necessary electromotor.whats more,based on the requst of the coal-mine,calculate the whole year of electricity consumption ,and finish the basic production cost accounting.therefore, the windward engine room carries on the reasonable design, the arrangement certain amount soundproofing gate, the soundproofing window, the wind engine room arranges the sound absorption body the noise reduction dirt to dye; meanwhile carries on the vibration isolation place principle to the air blower electrical machinery two main noise sources!this article is mainly coal pump equipment selection ，the coal mine with the host fan pass air blower equipment shaping, the wind engine rooms sound insulation, the sound absorption as well as the air blower and electric motors vibration isolation place principle.so we can carry out the biggest economic benefit.keywords: pump；fan；4-72-11no.20bcentrifugal fan；noise；fan room；目录摘要iabstractii1 绪论11.1国内外通风机的研究现状11.1.1中国通风机的发展现状11.1.2国外通风机的发展现状21.1.3国内外通风机的发展比较21.1.4离心风机的噪声控制31.2离心风机行业未来发展趋势41.3本课题的研究目的和意义42 水泵设备选型与设计52.1煤矿对排水设备的要求52.2确定泵的型号、台数62.2.1排水设备最小能力计算62.2.2水泵扬程估算62.2.3预选水泵的形式72.2.4确定水泵的级数72.2.5选定水泵的有关参数72.2.6校验水泵稳定性82.2.7确定水泵的台数82.3选择排水、吸水管的规格、趟数82.4确定水泵工况点112.5验算稳定性，排水时间，计算年电耗122.5.1验算排水时间122.5.2计算水泵安装高度132.5.3验算电机容量132.5.4 计算耗电量142.6水泵房的草绘绘制及计算机制图153 通风机设备选择与设计163.1通风机选型的要求和原则163.1.1矿山风机设备的选型要求163.1.2矿山风机设备的选型原则163.2.1选择设计的任务173.2.2设计参数173.3选择风机类型和型号183.3选配辅助装置183.3确定设备组合方案193.4提出经济核算结果213.5风机房的草绘及计算机制图224 4-72no.20b离心风机隔声设计224.1噪声机理224.1.1风机噪声产生机理224.1.2风机噪声控制的方法234.2消声器234.3 离心风机扩散器出口噪声综合治理254.3.1设计原始资料254.3.2 设计应解决下列主要问题264.3.3 确定消声器的消声量264.3.4 确定消声器的结构264.3.5 选择吸声材料及吸声层284.3.6 设计消声器长度284.3.7 验算消声器长度是否符合要求294.3.8 计算高频失效的影响304.3.9 验算气流再生噪声30参考文献32致谢33附录34英文文献原文34561 绪论在煤矿流体机械中，矿山排水设备与矿山通风设备是其必备的重要设施。矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路和通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。矿井通风系统与井下各作业地点相联系，对矿井通风安全状况具有全局性影响，是搞好矿井通风系统防尘的基础工程。而无论是水泵房还是风机房都会产生噪声，噪声主要是电动机、水泵、通风机工作产生的。噪声过大不仅会给工作人员身心健康造成危害，而且也会给周边环境带来影响。作为科技工作者，要努力为工人创造出良好工作环境，减少周围噪声污染危害。因而还需对其进行噪声与振动控制，采取各种降噪方法，比如减振、隔声、消声、吸声等。通风机在运转时产生强烈的噪声，噪声超过国家规定的有关标准，为了保护环境、减少噪声对工业生产和周围建筑物的干扰，就必须对通风机房进行综合治理。通风机噪声的控制是生产企业面临的一个重要课题。它也能从风机的设计和制造入手，优化和完善风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件进行严格的静平衡和动平衡校正，以减少因风机振动而产生的机械噪声。应通过对风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后，确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度地减轻通风机对周围环境的噪声污染，以提高企业的生产环境及促进企业的和谐和可持续发展。1.1国内外通风机的研究现状1.1.1中国通风机的发展现状离心风机方面，我国国情不同于工业发达国家，中小型风机是劳动力密集型 产品，附加值较低，先进的工业国家不会再在技术和工艺方面大量投资，但仍在 提高产品质量、降低成本、便于维护和环保四个方面注重对产品的改进。对于离 心风机产品，国外公司在质量上注重于提高机械效率及延长使用寿命，向节约资 源和节省能量方向发展；在成本上则加强新材料的研制，降低物耗，并注重整个 系统总成本的降低；在维护上从部件的通用化、维护换件简易化向自动化、无需 维修、节省人力方向发展；在环保方面，注重于谋求安全可靠、向低噪声、低振动等防公害技术方向发展。1.1.2国外通风机的发展现状随着科学技术的不断发展，人们对风机使用的要求也愈来愈高，就目前国外风机技术发展趋势而言，将朝着风机容量不断增大、高效化、高速小型化和低噪音方向发展。-大型风机容量继续增大。随着各种工业装置规模的大型化，需要的各类风机的容量也在不断增加，大机号的风机在未来几年在市场中将会有所增加。-高效化。为提高效率，三元流动叶轮已在通风机中得到越来越广泛的应用。其他的如斜流风机等特殊用途的风机发展将会更有市场。-高速小型化。各类风机采用三元流动叶轮后，在提高效率的同时，压力也可提高。所以在同等条件下，叶轮外径可减少1030，这样就取得缩小体积和减轻重量的明显效果。提高转速也是风机小型化的重要途径之一。-低噪声化。风机的噪声是工业生产中噪声污染源最主要来源之一。风机大型化和高速化使噪声问题更加突出。对低频噪声，风机主要通过改进风机结构设计，降低本体噪声，若达不到要求，可采取加装消声器等措施除上述风机噪声控制的一般方法外，国外风机行业不断提高有关风机噪声控的新方法和新措施。1.1.3国内外通风机的发展比较我国通风机企业技术上与国外的差距： 1）产品外观质量普遍不高，表面处理上与国外有差距。 2）离心风机产品过于追求高效率，使产品加工难度加大。 3）对离心风机运行系统不完全了解，出现“大马拉小车”现象。 4）离心风机产品系列化有待提高。 5）对新的、特殊的行业认识不足，缺乏必要的技术储备。 6）离心风机制造厂综合生产能力不配套，不能按期交货，售前售后服务不能 使用户满意。同时国外在通风机的发展中不断地寻找新的方法。例如在降低离心风机噪声的方法：l)双进气叶轮两侧叶片错开角度布置可减少叶片通过频率的噪声。2)通过切去风机进口侧蜗舌与侧板间的直接接头可降低风机噪声。3)翼型叶片代替板型叶片，低频时可减少噪声ro 一12db，高频时可减少3sdb，而基频仅为23db。4)用双列叶片代替单列叶片，双列叶片间的径向间隙保证改善后列叶道中的流动，使风机噪声下降。5)利用源流动理论设计，将叶片前缘向进口方向延伸，可防止小量进出现逆流，从而大大削弱超低频噪声。1.1.4离心风机的噪声控制离心风机噪声的控制是生产企业面临的一个重要课题。应从离心风机的设计和制造入手，优化和完善离心风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对离心风机的叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件进行严格的静平衡和动平衡校正，以减少因离心风机振动而产生的机械噪声。由于离心风机的叶轮叶片极易产生磨损而形成噪声，所以，应通过对离心风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后，确定其噪声的主要来源及传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度地减轻离心风机对周围环境的噪声污染。有些噪声控制方法属于被动控制，它们在较高频段才起主要作用，在低频段往往花费很大。随着信号技术的发展，噪声主动控制已逐渐成为可实施的技术，风机噪声控制的根本途径还是对其噪声源的有效控制，是解决风机噪声问题的积极主动的发展方向。总之，在噪声控制领域内不断出现各种新的方法，还有许许多多值得研究的课题。离心风机噪声的控制是水泥生产企业面临的一个重要课题。它应从离心风机的设计和制造入手，优化和完善离心风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对风机叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件进行严格的静平衡和动平衡校正合格后，才能组装成台准予出厂等，以减少因风机振动而产生的机械噪声。然而，离心风机的叶轮叶片极易产生磨损而形成噪声，所以，我们应对离心风机的噪声进行检测、分析和研究，确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度地减轻离心风机对周围环境的噪声污染，以改善水泥企业的生产环境及促进水泥生产企业的和谐和可持续发展。1.2离心风机行业未来发展趋势离心风机行业作为装备制造业以及节能环保设备，在目前新型工业化发展阶段，受到国家相关政策的鼓励，如中国通用机械工业十一五发展规划、国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见、首台（套）重大技术装备试验、示范项目管理办法、产业结构调整指导目录（2005年本）、中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、节能中长期专项规划、节能节水专用设备企业所得税优惠目录都对离心风机的发展有促进作用。虽然受2008年世界金融危机的影响，但总的趋势看我国出台的相关政策对刺激内需有很大的带动作用，对风机行业的发展是个机遇。未来随着我国工业化进程的推进，工业行业正大力开展节能降耗，进行产业升级和整合重组，工业基础设备需要大量更新，离心风机作为工业的重要配套设备，将更多的应用于电力、水泥、石油化工、煤炭、矿山和环保等领域，在新的经济发展形势下，将继续保持较快的增长。国内离心风机企业在如烧结主抽离心风机、污水处理离心风机、焦化循环离心风机等产品研制与开发制造上发展缓慢，与国外竞争显得势单力薄，市场开拓缓慢。保守估计未来5年离心风机行业仍将保持15%20%的增长率，到2012年，市场规模将达到460亿元。1.3本课题的研究目的和意义在煤矿流体机械中，矿山排水设备与矿山通风设备是其必备的重要设施。矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路和通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。矿井通风系统与井下各作业地点相联系，对矿井通风安全状况具有全局性影响，是搞好矿井通风系统防尘的基础工程。而无论是水泵房还是风机房都会产生噪声，噪声主要是电动机、水泵、通风机工作产生的。噪声过大不仅会给工作人员身心健康造成危害，而且也会给周边环境带来影响。作为科技工作者，要努力为工人创造出良好工作环境，减少周围噪声污染危害。因而还需对其进行噪声与振动控制，采取各种降噪方法，比如减振、隔声、消声、吸声等。通风机在运转时产生强烈的噪声，噪声超过国家规定的有关标准，为了保护环境、减少噪声对工业生产和周围建筑物的干扰，就必须对通风机房进行综合治理。通风机噪声的控制是生产企业面临的一个重要课题。它也能从风机的设计和制造入手，优化和完善风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件进行严格的静平衡和动平衡校正，以减少因风机振动而产生的机械噪声。应通过对风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后，确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度地减轻通风机对周围环境的噪声污染，以提高企业的生产环境及促进企业的和谐和可持续发展。本课题的研究恰是煤矿选型设计的重要组成部分，对煤矿的生产发展具有重要意义。同时，通过此次课题的研究工作，我们将从中受益非浅，真正学以致用。2 水泵设备选型与设计 2.1煤矿对排水设备的要求由于煤矿特殊的自然环境，对排水设备的要求相对于其他生产条件要严格的多。不仅要考虑防火，防爆，通风；还要考虑水文地理条件，水的酸碱性等问题，设计选用合理的设备，充分发挥设备的生产能力，是选型设计的关键。（1）必须有工作水泵，备用水泵和检修水泵。（2）工作水泵的排水能力，应能在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；备用水泵的排水能力，应不小于工作水泵的排水能力的70%,并且工作和备用水泵的总能力，应能再20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；检修水泵的能力，应不小于工作水泵的排水能力的25%。（3）水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况，在主要泵房内预留安装一定数量水泵的位置，以便增设水泵。（4）正常涌水量50m3/h,且最大涌水量100m3/h的矿井，可选用2台水泵，其中一台工作，一台备用。（5）主要排水设备必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力配合工作水泵在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。2.2确定泵的型号、台数2.2.1排水设备最小能力计算 正常涌水量时： 确定工作水泵必须的排水能力qb=360m3/h最大涌水量时：工作水泵+备用水泵必须的排水能力qbmax=420m3/h式中：矿井正常涌水量， m3/h 矿井最大涌水量， m3/h2.2.2水泵扬程估算矿井排水垂直高度：hc=井深+井底车场与最低吸水面标高差+出口高出井口高度 =250m+3m+1m=254m水泵扬程：h=式中：hc矿井排水垂直高度，m；管道效率：管路敷设角度为900的管道效率取0.9；hb水泵必须的扬程，m。表2.1 管道效率管路敷设角度（）90303020时，工作水泵台数为，则备用水泵的台数，同时应满足，检修水泵台数，水泵的总台数比较qb、qmax、qe可知，工作水泵台数取1，则备用水泵台数为1，此时满足,检修水泵台数 取1台，水泵的总台数3台。2.3选择排水、吸水管的规格、趟数（1）确定排水管路趟数一般排水管道的趟数=工作水泵台数+备用水泵台数由于是3台水泵，根据实际需要，故取3趟排水管路。 （2）管径计算排水管内径计算： 根据公式=0.282m。式中：额定工况点流量，； 排水管内的经济流速，取=1.5-2.2（），此处取2； 排水管的计算内径，m。吸水管内径计算： =0.325m式中：额定工况点流量，； 吸水管内的经济流速，取=0.8-1.5（），此处取1； 吸水管的计算内径，m。根据、选取标准管。试取壁厚=12mm，排水管外径305mm，吸水管外径406mm。（3）确定管路壁厚：排水管壁厚=0.5=9.3mm，可取10mm。式中：标准管内径，cm； 管材需用力，mpa，见表2.1 p排水管内的流体压强，mpa， p=0.01=2.75mpa 水泵排水高度，m； c附加厚度，cm，见表2.2，取0.2。选择冷轧无缝钢管。表2.2管材铸铁管焊接钢管无缝钢管管材许应力 mpa206080附加厚度 cm0.70.90.20.10.2 由于吸水管比较短，壁厚一般选择与排水管壁厚一样。（4）计算管路特性 计算沿程阻力损失系数，对于吸排水管分别为：式中：吸水管内径; 排水管内径。表2.3 排水管各部件管路阻力损失系数排水管数量系数三通51.55闸阀60.266止回阀11.7渐扩管10.5计算局部阻力损失系数排水管局部阻力系数见表2.3，吸水管局部阻力损失系数见表2.4。 排水管总的局部阻力损失系数表2.3 吸水管各部件管路阻力损失系数吸水管数量系数底阀1390弯头10.206渐缩管10.1 吸水管总的局部阻力损失系数 对于吸排水管的局部构件分别为： 排水管局部损失的当量管长： 吸水管局部损失的当量管长： 管路阻力损失系数 管路特性方程 式中：矿井排水垂直高度，m； q通过管路流量， k管路阻力变化系数，新管k=1，旧管k=1.7； 管路阻力损失系数； h管路阻力，也就是需要水泵提供的扬程。2.4确定水泵工况点将管路特性曲线绘制在所选水泵的特性曲线上，它与泵扬程特性曲线的交点极为工况点。工况点各参数值即为泵的工况点参数值。工况点流量，扬程，效率，轴功率,吸上真空度，见图2.1。图2.1 150d-30水泵性能曲线2.5验算稳定性，排水时间，计算年电耗2.5.1验算排水时间正常涌水时的排水时间：最大涌水时的排水时间： 式中：矿井正常涌水量，； 矿井最大涌水量，； 工作水泵台数； 备用水泵台数； 工况点流量，；根据安全规程要求，tz、tmax应不超过20小时。若tz超过20小时，必须加大管径增加级数，以增加排水量。tmax超过20小时，增加水泵工作台数。2.5.2计算水泵安装高度 所以，取=4.6m 式中：吸水管沿程阻力损失系数，取0.028； 吸水管管长度，取4m； s吸水管局部阻力损失系数，取3.8； dx吸水管管内径，取0.386m； g重力加速度，g=9.81； 工况点吸上真空度，取6.5m； 工况点流量，； 水泵允许安装高度，m。在设计和施工水仓和吸水井时，应使水泵实际安装高度小于。2.5.3验算电机容量 根据工况参数可计算电机必须的容量为 电机总容量为：n=113.78=909.6kw式中：工况点流量，； 工况点扬程，m； g重力加速度，g=9.81； 矿井水密度，； 工况点效率； 传动效率，皮带传动：0.95 0.98；直接传动1.0 k富裕系数，见下表2.4；表2.4 富裕系数流量 20208081300300富裕系数1.51.31.21.21.11.12.5.4 计算耗电量（1）全年耗电量全年耗电量为各用水时期投入工作的泵耗电量之总和。正常涌水时期的年耗电量：最大涌水时期的年耗电量：式中：工况点流量，432； 工况点扬程，60m； g重力加速度，g=9.81； 矿井水密度，1100； 工况点效率,取78%； 传动效率，皮带传动：0.95 0.98；直接传动1.0； 电机效率；取0.78； 电网效率；取0.95； 工作水泵台数1台； 备用水泵台数1台； 年正常涌水时期的天数305天； 年最大涌水时期的天数60天； 正常涌水时期的日排水时间，18.9h； 最大涌水时期的日排水时间，10.8h。全年用电量： （2）每排1水的电耗：式中： e全年用电量； 矿井正常涌水量，； 年正常涌水时期的天数； 矿井最大涌水量，； 年最大涌水时期的天数； （3）吨煤耗电量 e1t= =0.83kw.h2.6水泵房的草绘绘制及计算机制图3 通风机设备选择与设计3.1通风机选型的要求和原则3.1.1矿山风机设备的选型要求矿山通风机设备的选型要求如下：（1）必须安装在地面。装有风机的井口必须封闭严密；（2）必须安装两部同等能力的通风机，其中一部为备用。必要的时候，备用的通风机必须能在十分钟内启动。（3）为保证通风机的用电，要有两条专用的供电线路；（4）必须装有使风流反向的装备或具备反风能力，而且能在十分种内改变巷道风流方向，反向后的风量不小于正常风量的40%；（5）安装在工业场地内或城镇局居民区的通风设备，若是噪声超过国家标准，应进行综合治理。3.1.2矿山风机设备的选型原则 矿山通风机的选型原则如下：（1）在一个井筒中应尽量采用单一风机工作制，的确有困难的时候可以采用两台并联，最好是用相同型号的并联；（2）选择的风机，应该能够满足第一水平各个时期的负压的变化，并适当照顾下一水平的通风机要求。负压变化较大的时候，可以考虑分期选用电动机，初期装备的电动机的使用年限不得少于10年；（3）选用轴流风机的时候，在最大负压的时候，用的叶片安装角应比最大的安装角小5度，选用离心风机的时候，用的转速应比最大的转速小10%，以留有余量；（4）选择的风机，应该有足够的调节范围，以满足使用年限，工况不超出工业利用区的要求。3.2选择设计任务以及设计参数3.2.1选择设计的任务 1. 选择风机型号和规格； 2. 选择电动机型号和规格； 3. 设计扩散器； 4. 确定风机设备组合方案； 5. 选择辅助装置，确定设备组合方案； 6. 计算机年耗电量及费用，提出经济核算结果； 7. 绘制风机房布置图；3.2.2设计参数 如下表3.1：通风量前 期 qy75200（m3/h）后 期 qy”75200（m3/h）负压 前 期hyst1050 (pa) 后 期hyst1650 (pa)风井不做提升瓦斯等级 低风机类型 离心风机供电电压 6kv3.3选择风机类型和型号（1） 计算风机必须产生的风量和风压： 当风井不作提升时，k=1.11.15; 兼作箕斗井时，k=1.151.20;当风井作罐笼提升时，k=1.251.30；在此，风井兼做提升用途 k取1.2。 风源必须产生的风量： 前期：qy= kq=1.1575200=86480 m3/ h 后期： qy = kqy = 1.1575200=86480 m3/ h 其产生的静压为： 前期： hyst =hmin + hsy= 1050+180=1230 pa后期： hyst = hmax + h sy =1650 +180 =1830 pa (2) 预选风机 根据风机的风压与流量选用转数630r/min的4-72-11no.20b离心通 风机。 其配用电动机型号为y355m2-8，转速735 r/min，功率160kw 3.3选配辅助装置(1)配置扩散器： 选用对称平面扩散器，选用扩散比 n=2,扩散角=10，此时相对长 度l =1.5，全损失系数k=0.37 。 (2)换算风机装置静压特性： 自风机外形尺寸图查得： 截面积：f=b1xb2=1.4*1.6=2.24 hz，st= h-k()q2= h 0.37( )q2 = h 0.044096781q2 式中q以 m3 / h 计算则上式改写为： hz,st= h 3.403109 q2 (pa) 装置静效率 ： z,st = 自4-72-16- 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入下表 表3.2进口流量q(m3/h)通风机压力h(pa)通风机静压hz,st(pa)风机所需功率n(kw)通风机静效率hzst14899028052600160.480.1616219727682525168.480.6517540426572373174.379.141867142527220517876.5919771723852024181.273.042085502220181918368.453.3确定设备组合方案（1）确定调节方式 h= q2 = 1.64x10-7 q2 h = q2 = 2.45 x 10-7 q2利用此式求两比例曲线列入下表：表3.3q(m3/h)148990162197175404186714197717208550h(pa)172320412388270530343375h(pa) 231527443208363640774536 图3.1 离心式通风机及其装置特性有图上得：ke（168800,2400） ke （155585,2600）qy = 154800 m3/h工况ke的转速 n= ne = 710 x = 672 r/min工况ke的转速 n= ne = 710 x = 707 r/min（2）确定工况点在通风容易时期，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3.4通风容 易时期工况点k点qz=qy（m3/h）hz,st=hyst（pa）n（r/min）hz,stn(kw)1548002800 6520.8065162通风困 难时期 工况k点qz=qy（m3/h）hz,st=hyst（pa）n（r/min）hz,stn(kw)154800 2600 707 0.8201 172（3）选择电机通风容易时，电机必须输出的功率是：功率比 = = 0.9385 0.6所以，整个通风期可选用一台电机。其功率为：nd=（1.11.2）n=（1.11.2）x 144 =158.4172.8 kw选用jsq-148-8型电机，功率200kw，电压6kv，n=750 r/min 。3.4提出经济核算结果串激调速装置的无极调速功能，可以保证由通风容易时期到困难时期的 全部变动范围内，在风量不变的条件下，使工况由k到k，假定随着运转时间的延续，风压呈线性规律变化，则平均年电耗量 e = rt = x24x365 = 1.37x106 kwh3.5风机房的草绘及计算机制图4 4-72no.20b离心风机隔声设计4.1噪声机理4.1.1风机噪声产生机理风机在一定工况下运转时，产生的噪声，主要包括空气动力性噪声和机械性噪声两大部分，其中空气动力性噪声是风机的主要噪声，它分成旋转噪声和涡流噪声。旋转噪声是由旋转的叶片周期地打击空气质点引起空气的压力脉动所产生的。其频率就是叶片每秒钟打击空气质点的次数，因此它与叶片数和转速有关。旋转噪声的强度大致与圆周速度的56次方成比例。涡流噪声是风机旋转时，高速气流在叶片界面和叶顶间隙处分离时产生的涡流分离使气体产生的压缩和稀疏，以声波的形式传播所形成的。其频率取决于叶片与气流的相对速度。因叶片各截面上的圆周速度随半径大小而变化，气流绕过叶片时各点相对速度必然亦不一样，同时叶片各点厚度也不同。故从圆心到最大半径速度呈连续变化。因此风扇旋转所产生的涡流噪声呈明显的连续谱。风机的气动噪声就是旋转噪声与涡流噪声相互叠加的结果。风机的机械噪声主要有机壳辐射噪声和驱动电机的电磁声。要对风机的噪声进行有效控制，首先应控制其噪声源。4.1.2风机噪声控制的方法其一，在风机出气口管道上安装消声器。在风机噪声中，进、出气口辐射的空气动力性噪声强度最大，所以，首先应将这部分噪声降下来。在局扇进、出气口安装消声器是抑制其噪声的最有效措施。由于煤矿主风机在使用时为抽出式通风，噪声的主要辐射部位在风机的出口，所以一般在出气口安装各类消声器。目前应用的消声器种类繁多，主要有：阻性消声器、抗性消声器、微穿孔板消声器和复合式消声器，各类消声器在消声降噪上的特性和对风机气动特性的影响是各个不相同的。其二，风机机组加装隔声罩。煤矿主风机机壳、电动机、基础振动等部位辐射的噪声也是主要噪声源，需要采取综合治理措施，最常用也是最有效的措施是加装风机机组隔声罩。采用加装隔声罩措施就是将整个风机机组用密闭的隔声罩围包起来。隔声是利用隔声结构将噪声隔挡，减弱噪声的传递。其三，采取改造风机房的综合治理措施。如果有专门的风机机房，则可结合现场情况采取将风机房改造成隔声间的降噪方法，即把风机机组封闭在风机房内使其噪声传不出去，这样机房内的噪声虽大，但外界噪声则小多了。密封的风机房上要安装进气口消声器，以供风机吸气和电动机、机壳等散热之需要。4.2消声器消声器是降低空气动力性噪声的主要手段，它允许气流通过，同时减少噪声向管下游传播。在原理上消声器主要分为阻性消声器和抗性消声器两类。对于消声器在技术上要求达到三方面性能：声学性能，要求在较宽的频率范围内有足够大的消声量；空气动力性能，要求安装消声器后增加的气流阻力损失控制在允许范围内；结构性能，要求体积小，重量轻，加工性好，坚固耐用。消声器声学性能的评价量有以下3种。（1）透射损失tl（也称传声损失或消声量）。定义为消声器入射声功率与透射声功率之比的对数，即tl=10lg(db)在这里假定消声器出口端是无限均匀管道或消声末端，不存在末端发射，因此tl仅仅是消声器本身的声学特性。用透射损失tl进行理论分析比较方便。（2）插入损失il。在管口某一距离的同一测点处，安装消声器前后声压级之差为插入损失，即il=-(db)上式中il不仅反映消声器本身的特性，也包含了周围声学环境的影响。对插入损失进行测量比较方便。（3）降噪量nr定义为nr=-(db)式中，为消声器入口声压级，包括入射波和反射波声能之和；为消声器出口声压级。透射损失、插入损失及降噪量三者之间不存在简单关系，它们之间的联系取决于内阻抗和末端阻抗。通常nr tl，而当声源内阻抗与管道末端阻抗相等时tl =il。阻性消声器是管道中插入的一段结构，内部眼其流通道铺设吸声材料。噪声沿管道传播时声波进入多孔材料内部，激发起空隙中的空气及材料细小纤维的振动，因摩擦和粘滞力作用使声能耗散掉转变成热能。1.消声量公式=l（db）式中，p为消声器横截面周长（m）；s为横截面面积（）；l为消声器长度（m）；为消声系数，其中为吸声材料的法向入射吸声系数。可由下表查出消声系数与吸声系数的关系0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.10.30.40.550.70.91.01.21.51.52.高频失效现象消声器实际消声量不仅取决于上式，还与频率有关。对于横截面一定的消声器，当噪声频率增大到某一数值后，声波集中在通道中部以窄声束形式穿过，以至于壁面吸声材料不能充分发挥作用，于是实际消声量急剧下降，称为高频失效现象。消声量开始下降时的频率称为高频失效频率，可按下式估算=1.85（c/d）(hz)式中，c为声速（=340m/s）；d为消声器通道的当量尺寸（m），对于圆形d为直径，矩形通道则为各边边长的平均值。为了克服高频失效，对于流量大的粗截面管道，不可选用直管式消声器，通常在消声器管道中加装消声片，或设计成蜂窝式、折板式、弯头式消声器，使每个单独通道的当量尺寸d减小，以提高高频失效频率。3.气流再生噪声气流再生噪声产生的机理包括两方面：一是摩擦阻力和局部阻力产生湍流脉动引起的噪声，以中、高频为主。二是消声器内壁或其它构件在气流冲击下产生振动而辐射噪声，以低频为主。根据实验结果可以估算管道中气流再生噪声的半经验公式为=(182)+60lgv式中气流再生噪声（db(a)）；v消声器通道的气流速度（m/s）。气流速度越高，消声器内部结构越复杂，气流噪声越大。就阻性消声器沿程声压线衰减规律来看，随消声器长度增加，声压级逐步衰减，但到达一定长度后，由于气流噪声占主导地位，因此管内声压级不再下降，此时再增加消声器长度以毫无意义，这一点在消声器设计中要引起注意。为了降低气流再生噪声，必须对流速加以限制。空调系统消声器流速不超过5m/s，压缩机或鼓风机不应超过20m/s30m/s，对内燃机消声器则可选为30m/s50m/s。4.3 离心风机扩散器出口噪声综合治理机房噪声主要是电动机和风机的运转形成的机械噪声，电磁噪声和空气动力性噪声，需要设置隔声间对噪声进行处理。4.3.1设计原始资料表4.3.1 噪声频谱位置声级a倍频程中心频率31.5631252505001k2k4k8k扩散器口9410510699989482767268治理要求：厂界噪声标准（30米处）执行gb123482008工业企业厂界噪声标准的类标准，即昼间60db（a）。夜间50db（a）。4.3.2 设计应解决下列主要问题1.根据噪声衰减规律设计风机出口扩散型消声器.2.解决风机出口消声器的气流再生噪声及高频失效问题.3.解决大型扩散型消声器的安装问题.4.3.3 确定消声器的消声量 根据4-72-11型no.b离心风机扩散器口噪声倍频程声压级，如表4.3中第1行。安装消声器后，由式：可得，50db相当于nr-45；再由自然衰减公式：=29.5db式中：r=30m 最终确定在厂界30米处噪声应控制在nr75曲线内，其倍频程声压级查如下图4.2,并列于表4.3.2中的第2行。经计算所需消声器的消声量列于表4.3.2中的第3行。4.3.4 确定消声器的结构根据该风机的风量与出口，可在消声器通道中加装消声片，消声器截面周长于截面积之比：列于表4.3.2中第4行。表4.3.2 4-72-11型no.b离心风机扩散器口消声器设计表序号设计项目与计算内容各倍频程中心频率（）下的设计参数a声级db(a)31.56312525050010002000400080001扩散器口噪声倍