煤礦用風機的現(xiàn)狀及改造

1、煤礦用風機的現(xiàn)狀及改造 何榮經(jīng)/江西技術學院摘要：闡述了對旋和普通軸流風機的特點，指出高噪低效對旋風機存在的問題，但其運行性能經(jīng)濟性卻很好。并簡介了一種積木塊式軸流-對旋新型結(jié)構(gòu)風機的設計。關鍵詞：軸流式通風機；對旋式通風機；現(xiàn)狀；改造中圖分類號：TH432.1 文獻標識碼：B文章編號：1006-8155（2007）04-0015-03The Current Situation and Reconstruction of Fans for Coal-mine Abstract: The paper specifies the characteristics of contra-rotating

2、 and common axial-flow fans, and points the problems existed in the contra-rotating fans with heavy noise and lower efficiency which favors economics of operation performance. The paper also briefly introduces the design for a fan with new structure of axial-flow vs. contra-rotating with building bl

3、ock type.Key words: axial-flow fan；contra-rotating fan；current situation；reconstruction 0 引言20世紀80年代以來，我國煤礦用風機應用新技術發(fā)展很快；先后研發(fā)和應用了子午加速，斜流和對旋風機。90年代以來，我國煤礦用風機(主扇和局扇)掀起了對旋熱。其重要原因是全壓效率和噪聲問題，對旋開發(fā)者認為：無導葉的對旋風機效率遠高于帶導葉的雙級軸流通風機，甚至前蘇聯(lián)葉片機械專家們中間也存在著這種錯誤意見。但應指出，前蘇聯(lián)很早就對各種氣動略圖(級的型式)的軸流通風機進行了廣泛的研發(fā)和試驗。他們對雙級普通軸流K+CA+K

4、+CA和對旋K+K進行了開創(chuàng)性的對比試驗研究。并得出了令人信服的結(jié)論。國內(nèi)專家也通過理論(定性)分析、設計(定量)實例、試驗對比，完全證實對旋K+K與K+CA+K+CA相比對旋風機的級(本體)效率是低的。1 性能試驗方法 近20多年來，我國為滿足掘進通風的要求，做了局扇性能評價和改造工作，但這種評價和改造以及開發(fā)設計，都必須立足于性能測試結(jié)果的真實性上。然而卻因新舊標準的差異和標準問題，目前局扇性能測試結(jié)果難以令人信服，因?qū)π齪2pa，而主觀取 p2= pa來確定風機的全壓(或靜壓)，使對旋的全壓效率(或靜壓效率)較實際偏高了10%還多。顯然，這勢必會影響對局扇性能評價的正確性。2 局扇性能評

5、價問題為保證煤礦的安全、節(jié)能、降耗和環(huán)保，正確評價礦用局扇至關重要。長期以來，對局扇性能的評價僅限于局扇本身的某些(效率)性能參數(shù)上，而忽視了煤礦掘進通風的特殊性和實際運行性能的經(jīng)濟性，致使局扇的設計不能符合實際需要。為片面追求高效率、高風壓，反而會給煤礦安全、節(jié)能、降耗和環(huán)保造成損失。必須承認，由于性能、噪聲、安全、可靠、堅固耐用、效率和成本諸參數(shù)是相互制約的，所以這些參數(shù)都不可能單獨取得最優(yōu)值，而最終應當獲取的是最優(yōu)綜合值。局部通風機并非是功率越大，風壓越高，風量越大就越好越安全。世界各產(chǎn)煤大國局扇功率一般都不超過55kW，全壓p4900Pa，而我國局扇P=264kW，p8500Pa，Q9

6、00m3/min，長幾米，重幾噸，不應把主扇和輔扇(國外輔扇采用7，8，11，16軸流式)當作局扇來用。我國創(chuàng)造了單機單列(即一臺11kW局扇，一條580mm膠質(zhì)風筒)獨頭長距離通風3795m的記錄，并保持工作面迎頭風量達85.22m3/min。棗莊礦的經(jīng)驗是：加強管理、降低風阻和減少漏風。筆者認為：我國煤礦局部通風只需用MKJ6.3-2雙級高壓軸流或?qū)πL機(設計工況，p=5000Pa，Q=438m3/min)，即可滿足170250m3/min的要求?？山梃b國外經(jīng)驗，局扇無需太高風壓和大功率。3 性能改善問題 目前煤礦用風機雜亂差現(xiàn)狀的存在，影響了煤礦的安全生產(chǎn)，為此安全節(jié)能降耗和環(huán)保，改

7、善性能已勢在必行，首先要有正確的標準和性能試驗方法，同時還要區(qū)別級(本體)效率、裝置效率和運行效率。 4 對旋通風機由旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個葉輪組成的，沒有導流葉片的通風機稱為對旋通風機，其氣動略圖為K+K。對旋風機有如下特點。（1）對旋風機在較小的工作輪直徑、葉片安裝角、輪轂比和葉片數(shù)下仍可獲得比一般雙級普通型軸流風機高的壓力。（2）由于葉片安裝角足夠小，壓力曲線還很陡，且基本無折斷。因為輪轂比比較小，因而可減小出口損失而能保持較高的有效全壓效率。因此，對旋風機具有良好的運行經(jīng)濟性和足夠大的通風能力，且風量變化很小。 由于上述性能優(yōu)點以及無需調(diào)節(jié)和不需防脫流裝置，使得對旋風機在很多國家得到了廣泛

8、應用。（3）較小的工作輪直徑、葉片安裝角、轂比和葉片數(shù)，對一般普通軸流風機來講，可以期望獲得比較良好的聲學特性，但也許由于對旋風機的兩級葉輪靠得很近，而且又相對高速(2950r/min)反方向旋轉(zhuǎn)，使相對線速度很大，大大惡化了風機的噪聲特性，噪聲很高。因此對旋風機的噪聲特性及其控制很值得研究。當葉片安裝角大于普通雙級通風機時，壓力曲線幾乎是陡直的，其特性很適合煤礦通風，但噪聲會更高。該通風機的兩個工作輪一般是單獨驅(qū)動，結(jié)構(gòu)裝置復雜，在結(jié)構(gòu)-工藝上的缺點是兩個工作輪上的葉片不一樣。因此，當采用雙驅(qū)動結(jié)構(gòu)時，為避免電動機燒毀，應該考慮到每級工作輪(K+K)所需功率可能大不相同。級效率比普通軸流式的

9、最大效率低1%2%，但能正確合理設計和使用，其運行經(jīng)濟性卻令人滿意，特別適合長距離通風。5 設計實例為更明確對旋風機的性能特點，設計選擇了一種對旋風機在保證要求的壓力和流量下，需要工作輪直徑D=450mm(日本同功率對旋400mm，我國508mm)，轉(zhuǎn)速2950r/min，轂比0.6，葉片安裝角分別為30°和22°40。結(jié)果表明：它比國內(nèi)目前使用的局扇具有更良好的實際運行經(jīng)濟性，且其壓力特性曲線很陡而無折斷，其通風能力和風量變化更適合于煤礦實際使用。噪聲也較低，其運行性能令人滿意。 為滿足煤礦前期、中期和后期采掘的短、中、長距離通風要求，采用了主要零部件標準化的積木塊式設計

10、方法；設計成：子午-斜流-軸流-對旋新型的節(jié)能低噪的單級、雙級高壓軸流和對旋風機?？朔藢π旨壥褂脮r單開任何一級的低效率(日本對旋15%)、耗能耗材問題；和不切合實際的使用方法及不正確的通風方法(日本商人講：因而效率高可節(jié)能省電缺少理論依椐，國人不可信以為真，實踐證實，單開任一級時，其裝置效率都極低，只在15%左右)。6 對旋后話早在50年代末，前蘇聯(lián)就有了對旋的氣動略圖、特性曲線和氣動性能等資料可供設計使用。對旋其實不難設計，兩臺5.5kW局扇只要換一個葉輪，把導流片改為支撐板，加裝帶尾風筒芯筒消聲器即為5.5×2對旋。日本三井三池為了提高效率，降低噪聲，葉輪外徑減小到400mm

11、(同功率級我國為508mm，超功率和散熱問題，而普遍燒第二級電動機)；并用鑄鐵鑄造葉輪(比鑄鋁更安全)，整機外包復式消聲結(jié)構(gòu)，使整機結(jié)構(gòu)更加復雜龐大，自稱為“無聲反旋式扇風機(防爆型)”，作為隧道工程用的扇風機和礦山用的局扇。而我國普通軸流式則被錯誤地淘汰了，子午加速因設計不配套又不適合煤礦掘進通風的形勢下，引進、開發(fā)和應用了系列對旋(1.1×2264×2)通風機；我國對旋式兩級圓弧板型葉片外包復式整機消聲結(jié)構(gòu)通風機，圓弧板葉型雖易于制造，但效率比機翼型葉片低，大都應用在風冷和一般通風換氣的軸流風機上。而我國對旋又大都是電機和風機非一體化分離式而又整體結(jié)構(gòu)，阻力損失大，而且

12、葉片為圓弧板型，效率更低，噪聲更高，在單開任何一級風機運行時，全壓效率更低。日本對旋MFA40P2SC4(5.5×2)也都只在13.07%以下，單開任何一級時，實際運行經(jīng)濟性很差。7 高壓軸流通風機 (普通軸流式通風機)JB/T2977-92風機和羅茨鼓風機術語規(guī)定：軸流通風機僅有低壓和高壓之分，并沒有普通與一般的俗稱。風機進口為標準空氣條件，全壓為0.5kPaptF15kPa的軸流通風機稱為高壓軸流通風機。 高壓軸流局部通風機，其性能特性曲線(p-Q、P和曲線)很適合煤礦采掘通風要求，實際運行性能(實際運行經(jīng)濟性)好。風機與防爆鼠籠型電動機組成一體，相對于對旋風機而言，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、成本低、機械和電動機的規(guī)范設計和制造，產(chǎn)品按系列化、標準化、通用化設計，制造廠準入門檻高，產(chǎn)品質(zhì)量好，防爆性能達標，安全可靠、堅固耐用，能夠適應相當惡劣的運轉(zhuǎn)環(huán)境，產(chǎn)品具有令人滿意的設計使用壽命和運行性能。而且，此雙級高壓軸流局部通風機的最大特點是：理論全壓升、理論靜壓升和全壓系數(shù)均為單級高壓軸流局部通風機的兩倍，并且兩者的反作用度也相同，說明雙級實為兩個單級的串聯(lián)，且其風量也保持不變；可根據(jù)送風距離的變化，使用單級或雙級通風機，這個