國內(nèi)外礦用軸流式風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢

1、國內(nèi)外礦用軸流式風(fēng)機(jī)的發(fā)展趨勢摘要：本文系統(tǒng)的介紹了國內(nèi)外礦用軸流式風(fēng)機(jī)的主要類型，發(fā)展過程與趨勢，重點(diǎn)介紹國內(nèi)低壓大風(fēng)量與高效率礦用節(jié)能風(fēng)機(jī)開發(fā)應(yīng)用與推廣情況。關(guān)鍵詞:礦井;軸流式；通風(fēng)機(jī);現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢1. 引言：礦用風(fēng)機(jī)作為礦山安全生產(chǎn)的主要技術(shù)裝備，是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，近年我國礦井通風(fēng)機(jī)品種多樣,使用情況也各有其特點(diǎn),礦井主通風(fēng)機(jī)已向具備安全可靠、高效節(jié)能、低噪、自動化程度高和安裝簡便等特點(diǎn)的方向發(fā)展。其中，變頻調(diào)速技術(shù)在高耗能煤礦企業(yè)得到了廣大用戶的認(rèn)可和市場的確認(rèn)1。2. 國內(nèi)礦用軸流式風(fēng)機(jī)發(fā)展應(yīng)用基本情況20世紀(jì)50年代初至70年代末，我國礦山使用的礦井軸流主扇幾乎都是

2、仿制蘇聯(lián)BY型的ZBY、70B和K70等型風(fēng)機(jī)（統(tǒng)稱為70B2型）。風(fēng)量范圍7160m3/s，靜壓范圍4005900Pa。這類通風(fēng)機(jī)是根據(jù)原蘇聯(lián)的煤礦通風(fēng)網(wǎng)路參數(shù)設(shè)計(jì)的高風(fēng)壓、中小風(fēng)量型主扇，最高靜壓效率僅有70%左右。在20世紀(jì)70年代沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠研制出了62A型單級主扇，其全壓、風(fēng)量參數(shù)基本上適合我國的礦井通風(fēng)網(wǎng)路。但因其本機(jī)效率未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，相差甚遠(yuǎn)，沒有進(jìn)一步改進(jìn)和完善就停止生產(chǎn)了。在此基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代，該廠參考原蘇聯(lián)中央流體動力研究所提供的通風(fēng)機(jī)氣動略圖和特性曲線，又研制推出了2K60型軸流式通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量范圍為20400m3/s,靜壓范圍為20005000Pa,最高靜壓效率

3、為80%左右。比70B2型風(fēng)機(jī)約提高10%。全壓效率在80%以上的風(fēng)范圍量比值為1.8，靜壓范圍比值為1.43?？赡孓D(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)率在60%以上。2K60和2K58型礦井通風(fēng)機(jī)在煤礦比較受歡迎，20世紀(jì)80年代在煤礦和少量金屬礦山中共推廣應(yīng)用了500臺左右2。沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的改進(jìn)型2K60和沈陽風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的改進(jìn)型2K58主通風(fēng)機(jī)，經(jīng)工業(yè)性運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)達(dá)到要求后，使我國常規(guī)型號的礦井主通風(fēng)機(jī)的安全可靠性有了較大程度的提高。隨著礦井通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展和礦用風(fēng)機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多風(fēng)機(jī)廠家都在致力于開發(fā)新型高效節(jié)能風(fēng)機(jī)。經(jīng)過近20多年來的努力，我國礦用主扇的形式發(fā)生了較大的變化，到1995年底，相繼研制出了

4、BDK、BK、2K56、GAF和KZS等新型煤礦用主扇。BDK65系列大型防爆主扇的風(fēng)量范圍18420m3/s，靜壓范圍l0004500Pa，最高裝置靜壓效率達(dá)86%;BK54系列中、小型防爆主扇的風(fēng)量范圍4210m3/s,靜壓范圍3002000Pa，最高裝置靜壓效率達(dá)84.2%。具有葉輪防爆、防爆電機(jī)密閉散熱、特性曲線無駝峰、高效區(qū)域?qū)拸V、葉輪直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)且反風(fēng)率在62%以上等突出特點(diǎn)3。1997年在BDK65和BK54系列主扇的基礎(chǔ)上，推出了BDK62和BK56系列側(cè)移式、軸移式和固定式煤礦防爆軸流主通風(fēng)機(jī)專利產(chǎn)品，2002年又推出TFBDCZ和FBCZ系列側(cè)移式、軸移式和固定式煤礦防爆軸

5、流主通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，性能范圍和機(jī)號范圍與BDK65和BK54系列主扇基本相同，但主扇葉片的加工成型精度有了大幅度的提高，使葉片的扭曲角誤差控制在士05度以內(nèi)。FBDCZ系列主扇的靜壓效率高達(dá)88%，F(xiàn)BCZ系列小型主扇的靜壓效率高達(dá)86%。FBDCZ和FBCZ系列側(cè)移式煤礦防爆軸流主通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，兩臺主機(jī)并聯(lián)在1臺可側(cè)向往返移動的平板車上，兩臺主機(jī)可在5min以內(nèi)實(shí)現(xiàn)相互更換，共用1條總回風(fēng)道和1套風(fēng)機(jī)的集流器、擴(kuò)散器和擴(kuò)散塔，取消了分風(fēng)岔道的局部阻力損失(5%8%)和兩付風(fēng)閘門的漏風(fēng)損失(13%18%)，二項(xiàng)損失合計(jì)高達(dá)18%26%，節(jié)能效果顯著。沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠與東北大學(xué)合作開發(fā)的2K56系列礦井軸

6、流主扇，適合中壓大風(fēng)量的要求。其裝臵靜壓效率為85.3%，高效區(qū)域?qū)拸V，靜壓效率在80%以上的風(fēng)量范圍比值為2.57，靜壓范圍比值為2.64。該機(jī)仍采用長軸傳動，可逆轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)率為60%以上。上海鼓風(fēng)機(jī)廠和德國TLT(TuiboLufttechnik)公司合作研制的GAF型礦井軸流主通風(fēng)機(jī)，風(fēng)量范圍為301800m3/s。風(fēng)壓范圍為3008000Pa，最高全壓效率為88%。全壓效率在80%以上的風(fēng)量范圍比值為2.24，風(fēng)壓范圍比值為1.63。風(fēng)機(jī)性能的調(diào)節(jié)方式有液壓動葉可調(diào)和機(jī)械式動葉可調(diào)兩種，擴(kuò)散塔安裝型式有臥式和立式兩種，立式安裝于地面時，風(fēng)機(jī)臥式采用長軸傳動，且長傳動軸從立式擴(kuò)散塔端伸

7、出4。吉林市鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的KZS型礦井軸流主扇是仿原蘇聯(lián)的產(chǎn)品，經(jīng)改進(jìn)后最高裝臵靜壓效率為84%，采用長軸傳動，可逆轉(zhuǎn)反風(fēng)。該機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是葉片強(qiáng)度高、安全可靠、動葉安裝拆卸方便、中和后導(dǎo)葉可在風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中通過電控?zé)o級調(diào)角，可獲得不同動葉角度下最佳導(dǎo)葉匹配角度的最佳節(jié)能效果，是一種效率高、安全性好的主扇風(fēng)機(jī)。3. 國外礦用風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢3.1 美國美國煤礦使用的主通風(fēng)機(jī)以軸流式為主，并將從單純的風(fēng)量控制向集中式環(huán)境控制系統(tǒng)發(fā)展。美國的礦用通風(fēng)設(shè)備制造公司正在研制新式礦用粉塵、瓦斯、有毒有害氣體、噪聲等探測和控制設(shè)備。擬采用計(jì)算機(jī)控制的動葉可調(diào)軸流式或調(diào)速固定葉片軸流式或離心式主通風(fēng)機(jī),

8、可根據(jù)井下探頭提供的(粉塵、瓦斯、有毒有害氣體、噪聲)相關(guān)數(shù)據(jù)自動控制變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)量和壓力,實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的按需調(diào)節(jié)。還可采用壓入式主通風(fēng)機(jī)與空調(diào)裝臵聯(lián)機(jī),使井下保持恒溫環(huán)境。軸流式風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑和重量要比同功率的離心式風(fēng)機(jī)小或輕1/32/3,轉(zhuǎn)速較高,慣性矩小,其加速性能和動態(tài)特性要優(yōu)于離心式風(fēng)機(jī),無論是調(diào)速式還是動葉可調(diào)式軸流式風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)范圍都比離心式風(fēng)機(jī)的寬,運(yùn)行效率比離心式風(fēng)機(jī)高。美國早在1987年就開始使用在運(yùn)行中通過自動改變?nèi)~片角度的液壓動葉可調(diào)式礦用主通風(fēng)機(jī)。這種通風(fēng)機(jī)的價格是普通通風(fēng)機(jī)價格的57倍,價格雖然昂貴,但節(jié)能效果好。3.2 德國德國TLT(TurboLuftt

9、echnik)公司是歐洲一家有代表性的礦用風(fēng)機(jī)制造公司,在礦用風(fēng)機(jī)制造方面有70年的歷史,該公司在液壓式動葉調(diào)節(jié)技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓伺服機(jī)構(gòu)和鎖定系統(tǒng),結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,制造精度很高。德國Turmag公司生產(chǎn)的礦用軸流主扇最大直徑可達(dá)5m,風(fēng)量達(dá)700m3/s,單級風(fēng)壓達(dá)4500Pa,還可按用戶的需求單獨(dú)設(shè)計(jì)。最高裝臵效率可達(dá)86%,高效性能區(qū)域?qū)拸V,覆蓋面大。有多種調(diào)節(jié)動葉角度的方法可供選擇:停機(jī)手動調(diào)節(jié)單個動葉角度,停機(jī)手動一次性同時調(diào)節(jié)全部動葉角度,在運(yùn)行中或停機(jī)時采用液壓機(jī)構(gòu)一次性同時調(diào)節(jié)全部動葉角度。傳動軸承的設(shè)計(jì)壽命都在10萬工作小時以上,軸承的監(jiān)控包括溫度控

10、制、振動控制和沖擊脈測定(SPM)系統(tǒng)。擴(kuò)散塔有立式及臥式兩種。立式布臵時傳動軸從風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口端伸出,故來流可沿軸向較為均勻地進(jìn)入風(fēng)機(jī),改善了風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣條件,有利于提高風(fēng)機(jī)裝臵效率。在立式擴(kuò)散塔底部設(shè)臵90b彎頭,內(nèi)設(shè)弧形導(dǎo)風(fēng)板,擴(kuò)散塔直立伸向空中,這樣一方面大大降低了90b彎頭的局部阻力損失,另一方面主通風(fēng)機(jī)的高頻噪聲得到了自然衰減。該公司特制的熔巖混凝土磚與消音織物一起作為擴(kuò)散塔的襯里,用于隔音和消音,必要時,在擴(kuò)散塔出口再安裝消音器,使風(fēng)機(jī)裝臵的出口噪聲嚴(yán)格滿足環(huán)境衛(wèi)生要求。但其工程造價要比臥式的高一些5。3.3 俄羅斯(前蘇聯(lián))前蘇聯(lián)使用離心式礦用風(fēng)機(jī)為主。20多年來,他們致力于改進(jìn)

11、離心式風(fēng)機(jī)的氣動性能,使最大靜壓效率從72%提高到88%,平均靜壓效率從52%提高到75%,最大風(fēng)量從300m3/s增加到700m3/s,最大功率從2000kW增加到5000kW。使用總功率增加了2.3倍，風(fēng)機(jī)的外型尺寸卻減小了1.52倍,取得了突出的成效。近十幾年來,前蘇聯(lián)頓涅茨煤炭機(jī)械制造設(shè)計(jì)局,據(jù)中央流體動力研究所等提出的氣動略圖研制的BOK型礦用軸流主通風(fēng)機(jī),效率比舊型號的提高10%15%,風(fēng)量可達(dá)600m3/s以上。用于深礦井的雙級軸流式主通風(fēng)機(jī),葉輪圓周設(shè)計(jì)線速度都在100m/s以上,壓力高達(dá)6kPa。3.4 日本日本原使用后向式葉片或多葉式通風(fēng)機(jī),現(xiàn)已完全由高效軸流式和高比轉(zhuǎn)數(shù)機(jī)

12、翼形葉片的離心式風(fēng)機(jī)所代替,其中大多數(shù)是軸流式通風(fēng)機(jī)。三井三池公司生產(chǎn)的軸流式礦用風(fēng)機(jī),葉片由硅鋁硼合金或鋁鎂合金材料制成。用于海底煤田時,由于排氣中含有腐蝕性濕氣體,葉片則采用不銹鋼材料制造,機(jī)殼為普通鋼板焊接,內(nèi)壁面涂刷環(huán)氧樹脂。動葉調(diào)節(jié)技術(shù)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用停機(jī)調(diào)節(jié)的簡單結(jié)構(gòu),認(rèn)為運(yùn)行中動葉可調(diào)機(jī)構(gòu)精密度過高,而礦井需風(fēng)量的調(diào)節(jié)頻度小,高精密的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)往往因粉塵附著或腐蝕性氣體影響銹蝕而失靈,因此日本礦山很少采用運(yùn)行中動葉可調(diào)結(jié)構(gòu)的主通風(fēng)機(jī)。4. 結(jié)束語：本文給出路國內(nèi)外礦用軸流式主通風(fēng)機(jī)的發(fā)展歷程，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦用風(fēng)機(jī)朝著高參數(shù)、大容量、高速化、高效率、高可靠性、低聲噪、自動化的方向發(fā)展，并注重節(jié)能與環(huán)保。參考文獻(xiàn)：1. 董恒賢、陳定永【變頻技術(shù)在孔莊煤礦的應(yīng)用】200787-882. 張惠忠【礦用風(fēng)機(jī)的使用與發(fā)展趨勢】3. 石兆原礦用軸流式通風(fēng)機(jī)工作原理和應(yīng)用現(xiàn)狀4. 冀樹春【礦井通風(fēng)機(jī)設(shè)備的現(xiàn)狀及發(fā)展】5. 億礦網(wǎng)【國外礦用風(fēng)機(jī)的使用與發(fā)展趨勢】ThedevelopmentofAxialflowpumpformineYaojunchuangAbstract:Systeminthispaperintroducesthemaintypesofmineaxialpumpathomeandabroad,develop