礦井通風機械現(xiàn)狀及發(fā)展(講課)

礦井通風機械現(xiàn)狀及發(fā)展山東肥礦技師學院馬始興手機、國外礦用風機的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（一）、礦用主通風機(1)美國煤礦使用的主通風機以軸流式為主,離心式風機所占比例不到3%,而且軸流式主通風機所占比例仍有繼續(xù)增加的趨勢,并將從單純的風量控制向集中式環(huán)境控制系統(tǒng)發(fā)展。美國的礦用通風設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備。擬采用計算機控制的動葉可調(diào)軸流式或調(diào)速固定葉片軸流式或離心式主通風機,可根據(jù)井下探頭提供的(粉塵、瓦斯、有毒有害氣體、噪聲)相關數(shù)據(jù)自動控制變頻器來調(diào)節(jié)風量和壓力,實現(xiàn)主通風機風量的按需調(diào)節(jié)。還可采用壓入式主通風機與空調(diào)裝置聯(lián)機,使井下保持恒溫環(huán)境。軸流式風機轉子的直徑和重量要比同功率的離心式風機小或輕1/3～2/3,轉速較高,慣性矩小,其加速性能和動態(tài)特性要優(yōu)于離心式風機,無論是調(diào)速式還是動葉可調(diào)式軸流式風機的性能調(diào)節(jié)范圍都比離心式風機的寬,運行效率比離心式風機高。美國早在1987年就開始使用在運行中通過自動改變?nèi)~片角度的液壓動葉可調(diào)式礦用主通風機。這種通風機的價格是普通通風機價格的5～7倍,價格雖然昂貴,但節(jié)能效果好。(2)德國TLT(TurboLufttechnik)公司是歐洲一家有代表性的礦用風機制造公司,在礦用風機制造方面有70a歷史,該公司在液壓式動葉調(diào)節(jié)技術方面積累了豐富的經(jīng)驗。液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓伺服機構和鎖定系統(tǒng),結構非常復雜,制造精度很高。德國Turmag（哈澤瑪格）公司生產(chǎn)的礦用軸流主扇最大直徑可達5m,風量達700m3/s,單級風壓達4500Pa,還可按用戶的需求單獨設計。最高裝置效率可達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:停機手動調(diào)節(jié)單個動葉角度,停機手動一次性同時調(diào)節(jié)全部動葉角度,在運行中或停機時采用液壓機構一次性同時調(diào)節(jié)全部動葉角度。傳動軸承的設計壽命都在10萬工作小時以上,軸承的監(jiān)控包括溫度控制、振動控制和沖擊脈測定(SPM-便箋式存儲器高速暫存存儲器)系統(tǒng)。擴散塔有立式及臥式兩種。立式布置時傳動軸從風機擴散器出口端伸出,故來流可沿軸向較為均勻地進入風機,改善了風機的進氣條件,有利于提高風機裝置效率。在立式擴散塔底部設置90°彎頭,內(nèi)設弧形導風板,擴散塔直立伸向空中,這樣一方面大大降低了90°彎頭的局部阻力損失,另一方面主通風機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散塔的襯里,用于隔音和消音,必要時,在擴散塔出口再安裝消音器,使風機裝置的出口噪聲嚴格滿足環(huán)境衛(wèi)生要求。但其工程造價要比臥式的高一些。(3)前蘇聯(lián)使用離心式礦用風機為主。20多年來,他們致力于改進離心式風機的氣動性能,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,風機的外型尺寸卻減小了1.5～2倍,取得了突出的成效。近十幾年來,前蘇聯(lián)頓涅茨煤炭機械制造設計局,據(jù)中央流體動力研究所等提出的氣動略圖研制的BOKⅡ型礦用軸流主通風機,效率比舊型號的提高10%～15%,風量可達600m3/s以上。用于深礦井的雙級軸流式主通風機,葉輪圓周設計線速度都在100m/s以上,壓力高達6kPa。(4)日本原使用后向式葉片或多葉式通風機,現(xiàn)已完全由高效軸流式和高比轉數(shù)機翼形葉片的離心式風機所代替,其中大多數(shù)是軸流式通風機。三井三池公司生產(chǎn)的軸流式礦用風機,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)技術與調(diào)節(jié)機構采用停機調(diào)節(jié)的簡單結構,認為運行中動葉可調(diào)機構精密度過高,而礦井需風量的調(diào)節(jié)頻度小,高精密的調(diào)節(jié)機構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行中動葉可調(diào)結構的主通風機。（二）礦用局部通風機礦用局部通風機所面臨的主要改進問題,雖然是應盡量縮小風機體積、降低噪聲和收集粉塵,但就礦山而言,局部通風機的總耗電量是相當大的,甚至超過主通風機的總耗電量,因此,也應該注意提高局部通風機的效率。前蘇聯(lián)前蘇聯(lián)金屬礦山大都是露天礦,只有煤礦才大量使用局扇,年使用量約15萬臺。目前多使用改進型的CBM型單級軸流式局扇,從1983年開始,著力推廣20世紀70年代中期研制成功的BM型局扇,該產(chǎn)品曾榮獲前蘇聯(lián)國家優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品稱號,具有如下特點。(1)采用單級子午加速葉輪,局扇壓力得以大幅度提高。(2)在葉輪的前部,裝置了分流器(即回流環(huán)),能及時地引走葉片頂部產(chǎn)生的渦流,從而消除軸流式風機性能曲線上普遍存在的駝峰區(qū)或壓力凹陷區(qū),擴大了風機的工況范圍,為增加通風長度創(chuàng)造了條件。試驗證明,這種結構可降低風機噪聲。(3)在BM№5以上機號的局扇上安裝了可調(diào)試前導葉,可以根據(jù)風筒長度的大小進行壓力調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)深度為±20%,采用可調(diào)式前導葉后,使局部通風更加有效,同時還可以節(jié)約通風電耗。(4)葉輪葉片用卡普綸樹脂和鋼骨架制成,由螺栓將其固定在鑄鋁輪轂上,BM№12型局扇的葉片改成了鋼質(zhì)空心鉚焊結構。在掘進1500～2000m的長獨頭采準巷道時,使用了筒型離心式通風機,在離心式葉輪后面的筒形外殼里焊有20個徑向葉片的整流器,將風流疏導成沿風機軸向流出,克服風筒的阻力。

2英國英國Keith2Blackman公司是生產(chǎn)礦用局扇的專業(yè)化廠家。1958年第一次生產(chǎn)了混流式局扇,也就是子午加速式葉輪構成的局扇。該公司生產(chǎn)的68系列混流式局扇最高靜壓效率可超過75%,局扇葉片用低碳鋼制成,焊接在錐弧形輪轂上,在葉輪后部安裝有靜止后導葉疏導風流,以提高局扇的靜壓效率。Keith2Blackman公司還生產(chǎn)“C”系列礦用局部扇風機。這種局扇實質(zhì)上就是離心式葉輪、軸向?qū)Я鞯耐残坞x心式風機結構,具有壓力高、體積小、軸向?qū)Я?、便于礦井使用的特點。局扇內(nèi)安裝離心式葉輪,噪聲比較低,C40型局扇噪聲僅為93dB(A)。機殼用鋼板焊接而成,中部被分隔成為左、右兩個流道,氣流流入中部風筒入口處分為兩支,并在筒體后部匯合成一支排出。電機設置在兩支中部風筒形成的空間內(nèi),而不是設在局扇筒體內(nèi),通過聯(lián)軸器和傳動組與離心式葉輪連接在一起形成直連運轉,這種結構如采用防爆葉輪和防爆電機就具備了防爆功能,且便于井下對電機接線、維修和保養(yǎng)。以葉輪直徑為610mm的C40型局扇為例,當風量為2.5m3/s時,靜壓達2.7kPa,靜壓特性曲線無駝峰單調(diào)下降,局扇總長約1535mm,最大外緣直徑為924mm,電機功率18.5kW,總重量約5kN。Keith2Blackman公司還生產(chǎn)一種對旋式局扇,此局扇能在相對濕度100%、溫度為270～40℃的環(huán)境下工作,并可隨意安裝。英國Aerex公司生產(chǎn)的“B”系列局扇在前部安裝噴霧腔,后部連接過濾器。使用時,含有粉塵的污風進入噴霧腔中被水霧濕潤后,經(jīng)葉輪、分叉式機殼進入過濾器。過濾器將污風中的粉塵過濾,集入集塵箱中。英國Woods公司主要生產(chǎn)礦井和隧道中使用的風機,基本上是普通的軸流式風機。但是該公司生產(chǎn)大量的通風附屬裝置,比如風筒、手動閘門、消音器等配套產(chǎn)品。3瑞典瑞典Flakt公司生產(chǎn)的2PMD對旋式局扇為非防爆型,一直用于瑞典和歐洲的許多礦井,我國上世紀60年代就曾引進,并據(jù)此成功研制了JFD局扇,廣泛地應用于國內(nèi)各金屬礦山。近年來該公司仍在生產(chǎn)和銷售這種風機。4日本日本三井三池制作所是日本生產(chǎn)礦用局部通風機的主要公司之一,1990年的資料表明,已生產(chǎn)各種局部通風機1950臺。在此之后,又研制出兩種可更換吸聲材料的低噪聲高效局部通風機,一種是低噪聲對旋式雙級軸流通風機,另一種是低噪聲單級混流式通風機。前者比原來的通風機提高風壓10%～20%,零、部件通用化程度高(進出口吸聲罩亦可通用),可組成多種規(guī)格的通風機。低噪聲混流式局部通風機,其壓力范圍介于單級軸流式風機和上述對旋式風機之間,風壓值可達同直徑單級軸流式風機的兩倍,相當于普通雙級串聯(lián)軸流式風機。這種風機的葉輪根據(jù)不同使用要求可采用鋁合金或鑄鋼材料制造,可通過改變輪轂比、葉片弦長和葉片安裝角度來獲得所需要的氣動性能,該型局部通風機的最高效率接近80%。井下使用的局部通風機,由于風流的相對濕度大,粉塵附著,會導致吸聲材料在一年甚至幾個月內(nèi)失效。上述兩種新型局部通風機均采用易更換吸聲材料的結構,可長期保持良好的消聲效果。二、國產(chǎn)礦井通風機目前國內(nèi)在運行的煤礦主要通風機規(guī)格、型號如下：

(1)電動機外置式單級軸流通風機(GAF單級，K40，K54，K55，K58，K61，K65)。

(2)電動機外置式雙級軸流通風機(70B，2K56，2K58，2K60，GAF雙級)。

(3)對旋通風機(BD40，54，56，58，60，65，66)。(4)離心通風機(電動機外置)(K4－72，K4－2×73)?！笆濉币?guī)劃的指導思想、發(fā)展思路與目標指導思想近年來，伴隨著計算流體力學技術和控制技術的迅猛發(fā)展，西方發(fā)達國家已將全三維粘性計算流體力學技術應用于風機設計與改造中，并指導和推動葉片調(diào)節(jié)技術、電機變頻調(diào)速技術和運行控制技術的應用，從而大幅度提高了礦用風機的節(jié)能技術水平。另一方面，由于技術研究投入少和自主創(chuàng)新能力差，我國礦用風機總體設計及節(jié)能技術水平遠遠落后于西方發(fā)達國家，大量陳舊產(chǎn)品仍在運行中。例如，我國目前重點煤礦使用的主通風機共有1000余臺，平均運行效率不到60%，而我國目前非重點煤礦共有主通風機約15000臺，平均運行效率不足50%，這同西方發(fā)達國家約85%的平均運行效率相差甚遠。由于礦用風機設計及節(jié)能技術水平低，較大一部分電能轉化為噪聲，嚴重影響煤礦生產(chǎn)環(huán)境和人們的身心健康。不僅如此，由于礦用風機效率低、通風能力差，煤礦安全生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。因此開展礦用風機節(jié)能技術研究在節(jié)能、安全、環(huán)保三方面具有重要意義。發(fā)展思路1.深入煤礦和礦用風機生產(chǎn)企業(yè)，進一步收集整理我國在役的7個系列（BY、70B2、G4-73、4-72、2K、BD(K)和GAF系列）礦用主通風機、5個系列（YBT、JBT、BKJ、BDJ、DSF系列）局部通風機、5類礦井通風網(wǎng)絡系統(tǒng)（中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式通風系統(tǒng)）及運行控制系統(tǒng)（包括葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)系統(tǒng)等）的有關資料和詳細技術參數(shù)。2.利用全三維粘性計算流體力學技術深入開展老式一級、二級礦用軸流主通風機（BY、70B2系列）、老式礦用離心主通風機（G4-73、4-72系列）、80年代以后研制的礦用軸流主通風機和對旋軸流通風機（2K、BD(K)、GAF系列）各系列礦用主通風機流場結構、流動損失機理、流動控制方法及變工況特性的研究，在此技術上開展葉片優(yōu)化設計、葉輪有優(yōu)化設計和通流部分優(yōu)化設計和實驗驗證；通過全三維粘性計算流體力學技術揭示和預測采用葉片調(diào)節(jié)技術、電機變頻調(diào)速技術后風機本體、系統(tǒng)及運行特性；通過以上研究，掌握礦用主通風機節(jié)能關鍵技術，并為礦用風機集成技術研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎。3.利用全三維粘性計算流體力學技術深入開展老式單級、雙級軸流局部通風機（YBT、JBT系列）、70年代以后的子午加速局部通風機（如BKJ、BDJ系列等）、斜流局部通風機（如YBT系列）和90年代以來研制的對旋局部通風機（如DSF系列）各系列礦用局部通風機流場結構、流動損失機理、流動控制方法及變工況特性的研究，在此技術上開展葉片優(yōu)化設計、葉輪有優(yōu)化設計和通流部分優(yōu)化設計和實驗驗證等；通過全三維粘性計算流體力學技術揭示和預測采用葉片調(diào)節(jié)技術、電機變頻調(diào)速技術后風機本體、系統(tǒng)及運行特性；通過以上研究，掌握礦用局部通風機節(jié)能關鍵技術，并為礦用風機集成技術研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎。4.利用全三維粘性計算流體力學技術深入開展中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式等5類典型的礦井通風網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結構、流動損失機理、流動控制方法及變工況特性的研究；研究10種典型的由外擴散器、導風葉片、消聲板、內(nèi)部擴散器、主通風機、風門、風硐及其他復雜形狀管道組成的主通風機裝置系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結構、流動損失機理、流動控制方法及變工況特性的研究；在滿足通風網(wǎng)絡系統(tǒng)各節(jié)點通風流量、壓力要求的基礎上，提出減少管網(wǎng)阻力的多種節(jié)能技術改進措施，進行通風網(wǎng)絡優(yōu)化設計；通過以上研究，掌握礦井通風網(wǎng)絡系統(tǒng)節(jié)能關鍵技術，并為礦用風機集成技術研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎。5.選擇5～8個煤礦，利用全三維計算流體力學技術針對各煤礦現(xiàn)有風機、通風系統(tǒng)特點及通風要求開展采用葉片優(yōu)化、葉輪優(yōu)化、通流部分優(yōu)化、葉片調(diào)節(jié)、電機變頻調(diào)速技術、通風網(wǎng)絡系統(tǒng)優(yōu)化等各種節(jié)能技術集成的研究與性能預測，并通過研究選定與風機及系統(tǒng)相匹配的主通風機的電機功率，為煤礦節(jié)能集成技術的應用提供技術依據(jù)和改造方案；在以上技術研究基礎上進行風機節(jié)能集成技術設計及加工，為開展節(jié)能技術示范提供硬件支持。6.為實現(xiàn)礦用風機及系統(tǒng)在各種工況下均自動運行在最高效率區(qū)，需實時調(diào)整葉片安裝角、電機變頻調(diào)速、導風葉片角度等，以全三維計算流體力學的計算與分析為指導研制運行控制調(diào)整與專家分析系統(tǒng)，建立礦用風機智能安全運行節(jié)能控制模塊；在煤炭科學研究總院重慶研究院進行關鍵部件節(jié)能技術驗證；在有條件進行試驗煤礦進行具有智能安全運行控制系統(tǒng)的礦用風機節(jié)能集成技術示范。規(guī)劃目標1.為我國在役的12個系列礦用風機的葉片優(yōu)化設計、葉輪優(yōu)化設計、通流部分優(yōu)化設計等風機本體節(jié)能技術改造提供核心技術和解決方案，大幅度提高我國礦用風機節(jié)能技術水平。2.通過對5種類型的煤礦通風網(wǎng)絡系統(tǒng)的全三維粘性流動數(shù)值分析與動態(tài)特性分析，提出安全高效煤礦通風網(wǎng)絡系統(tǒng)設計技術準則，大幅度減少通風網(wǎng)絡系統(tǒng)的阻力損失，并為風機選型、風機與系統(tǒng)管網(wǎng)匹配設計提供依據(jù)。3.建立集葉片優(yōu)化設計、葉輪優(yōu)化設計、通流部分優(yōu)化設計、葉片調(diào)節(jié)技術、電機變頻調(diào)速技術、通風網(wǎng)絡系統(tǒng)優(yōu)化設計技術等為一體的全三維粘性數(shù)值分析與優(yōu)化設計體系，掌握礦用風機節(jié)能技術集成的關鍵技術。4.研制成功礦用風機智能運行控制模塊，進行具有智能運行控制系統(tǒng)的礦用風機節(jié)能技術集成技術系統(tǒng)示范，該系統(tǒng)運行效率達到85%以上，噪音降為85dB以下，通風量提高10～20%?！笆濉币?guī)劃的發(fā)展方向和主要任務（一）煤礦通風機節(jié)能技術發(fā)展方向1.大型風機容量繼續(xù)增大大型風機容量繼續(xù)增大。隨著國家政策及各個煤礦的整合，大型煤礦不斷增多，需要通風能力越來越大，大型風機容量繼續(xù)增大，因此，大機號的風機在未來幾年在市場中將會受到歡迎。2.高效化正在進一步研究三元流動理論,擴大其應用范圍。在透平壓縮機方面,隨著計算機的迅速發(fā)展及三元氣流解析的應用,三元流動葉輪理論研究,已從準三元流動葉輪發(fā)展到全三元流動葉輪。三元流動分析法不僅用于葉輪設計,還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設計中,以期達到最高的機組效率。三元流動葉輪在離心通風機中,也將得到越來越多的運用。擴大調(diào)節(jié)范圍,提高變負荷條件下風機的效率,即運行效率是風機高效化的重要方面。在所有調(diào)節(jié)方法中,以離心式通風機變轉速調(diào)節(jié),軸流式通風機的動、靜葉片角度調(diào)節(jié)及鼓風機、壓縮機的進口導葉調(diào)節(jié)為最佳方式。3.高速小型化各類風機采用三元流動葉輪后,在提高效率的同時,壓力也可提高,所以在同等條件下,葉輪直徑可減少10%～30%,這樣就取得了縮小體積和減輕重量的明顯效果。提高轉速也是風機小型化的重要途徑之一。4.低噪聲化風機的噪聲是工業(yè)生產(chǎn)中噪聲污染最主要的來源之一。風機大型化和高速化使噪聲問題更加突出。風機的噪聲主要是氣動噪聲，氣動噪聲包括旋轉噪聲和渦流噪聲。對不同種類的風機，采用不同的降噪方式，對于低頻噪聲風機主要通過改進風機結構設計，降低本體噪聲。如仍達不到環(huán)保要求，則要配置消聲裝置。5.智能化計算機集成制造系統(tǒng)在風機中得以廣泛應用。計算機及自動化技術的迅速發(fā)展，使得風機制造廠普遍采用計算機各種單元技術，并在此基礎上致力于企業(yè)實現(xiàn)計算機集成制造技術的應用。計算機技術的發(fā)展，帶動了工業(yè)自動控制水平的不斷提高。隨著各種產(chǎn)業(yè)裝置規(guī)模的不斷擴大，對生產(chǎn)過程控制的要求，已從過去的單一工況參數(shù)控制發(fā)展到多工況參數(shù)控制，這樣便可更好地滿足生產(chǎn)工藝流程的要求，并從原有對具體設備的控制轉變?yōu)閷φ麄€裝置的綜合控制。煤礦通風機節(jié)能技術主要任務1.開展7個系列礦用主通風機和5個系列局部通風機流動損失機理及控制技術的研究。2.開展5類典型通風方式和10種典型主通風機裝置系統(tǒng)的礦井通風網(wǎng)絡系統(tǒng)內(nèi)部流動損失機理與優(yōu)化設計研究。3.開展葉片優(yōu)化、葉輪優(yōu)化、通流部分優(yōu)化、葉片調(diào)節(jié)、通風網(wǎng)絡優(yōu)化、電機變頻調(diào)速、電機風機系統(tǒng)匹配等節(jié)能技術集成研究。4.研制礦用風機智能運行控制模塊，進行具有智能運行控制功能的礦用風機節(jié)能技術集成示范。保障措施和條件1.外部條件隨著煤炭市場的復蘇，煤炭行業(yè)的經(jīng)濟狀況逐步好轉，但安全狀況不容樂觀，特別是通風安全方面，事故層出不斷。針對這一情況，國家加大了“一通三防”的投入，連續(xù)幾年投入數(shù)十億國債資金進行技術改造，煤礦有了充足的資金進行主通風機的改造，緩解了由于資金投入限制通風機低效、帶病運行的狀況。從節(jié)能方面考慮，據(jù)多方調(diào)查，我國現(xiàn)有通風機平均運行效率低于60％，原因是多方面的，如通風機本身效率低、風機性能曲線與礦井通風網(wǎng)絡特征不匹配、通風機服務年限超期帶病運行等。本項目研制成功后，將大大的提高了通風機的運行效率和節(jié)能技術水平。2.內(nèi)部措施國家煤礦防塵通風安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心掛靠在本單位，建有完善的風機氣動性能試驗裝置，擔負著煤炭行業(yè)風機產(chǎn)品安全標志檢測任務。在公平公正的基礎上，代表國家對行業(yè)風機產(chǎn)品質(zhì)量實施監(jiān)督、管理職責。重慶煤科研究院先后承擔完成了國家重大科技攻關、行業(yè)重點及省市科研720余個項目，其中210余項獲國家發(fā)明獎和國家、部省市科技進步獎，30余項獲國家專利，初步形成瓦斯治理及突出防治、瓦斯抽放及利用、氣體粉塵爆炸防治、火災防治、塵害治理、礦井通風、安全防護、安全評價、資源開發(fā)與利用等配套的技術和裝備。自九十年代初，安全裝備所開發(fā)研制了葉輪直徑從φ300mm到φ1120mm，裝機容量從2×2.2kW到2×110kW礦用對旋軸流式局部通風機。其中FD-1№6.3/2×30kW型低噪聲對旋式局部通風機于1996年獲煤炭工業(yè)部科技進步二等獎，產(chǎn)品暢銷至今。局部通風機的三大行業(yè)標準MT422、MT500、MT755均由我院負責起草。同時開展了對旋軸流式主通風機的研究，開發(fā)研制出葉輪直徑從φ1000mm到φ2800mm，裝機容量從2×7.5kW到2×450kW數(shù)十種產(chǎn)品，其中煤礦地面用防爆抽出式軸流通風機1996年獲得四川省科技進步三等獎，無駝峰軸流風機2001年獲得江蘇省科技進步三等獎，均被列為第一批煤礦安全儀器裝備定點生產(chǎn)單位和產(chǎn)品目錄。由于本所從事應用型技術研究，在流體力學理論研究尚顯不足。風機氣動性能設計理論還停留在準三維無粘流動基礎上，希望通過本課題研究，趕上并超過當今世界先進水平。離心式風機工作原理當電機通過傳動裝置帶動葉輪旋轉時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉而旋轉，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進入機殼。在機殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴散器排出。與此同時，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于吸風口壓力），于是，吸風口的風流便在此壓差的作用下流入葉道，自葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。常用型號目前我國煤礦使用的離心式風機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風機具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點。型號參數(shù)的含義舉例說明如下：

G4—73—11№25D代表通風機的用途，K表示表示傳動方式礦用通風機，G代表鼓風機通風機葉輪直徑（25dm)

表示通風機在最高效率點時設計序號(1表示第一次設計）全壓系數(shù)10倍化整表示通風機比轉速(ns)化整表示進風口數(shù),1為單吸,0為雙吸軸流式風機的構造和工作原理1、風機構造主要由進風口、葉輪、整流器、風筒、擴散（芯筒）器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種2、工作原理（1）特點：在軸流式風機中，風流流動的特點是，當動輪轉動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。常用型號目前我國煤礦在用的軸流式風機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式風機。軸流式風機型號的一般含義是：

1K—58—4№25

表示表示葉輪級數(shù),1表示通風機葉輪直徑（25dm)

單級，2表示雙級表示設計序號表示用途，K表示礦用，

T表示通用表示通風機輪轂比,0.58化整

BDK658№24

防爆型葉輪直徑（24dm)

對旋結構電機為8極（740r/min）

表示用途，K為礦用輪轂比0.65的100倍化整對旋風機的特點一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉方向相反；機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3o；電機為防爆型安裝在主風筒中的密閉罩內(nèi)，與通風機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達到散熱目的。三通風機電氣控制部分

礦井主通風機一般設計為兩臺（一用一備），采用兩回路供電，一般由礦井35kV變電所供電（采用架空線或電纜）。主通風機電控系統(tǒng)主要包括主電動機、高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)（PLC）。（一）通風機主電機電動機是煤礦應用最為廣泛的電氣設備。礦井通風機常配有交流異步電動機和交流同步電動機。同步電動機和異步電動機在定子結構上沒有本質(zhì)的不同，但同步電動機的轉子與異步電動機的轉子完全不同。低壓電動機一般不采用同步電動機。大型通風機功率在400kW以上時，為了提高礦井的功率因數(shù)，應優(yōu)先選用6kV高壓同步電動機。1、異步電動機的起動1)鼠籠型電動機的啟動(1)直接啟動：電動機在全壓下啟動，是一種最簡單和經(jīng)濟的方法，但電動機在額定電壓下直接啟動時，啟動電流很大，可達額定電流的5-7倍，啟動時將使供電系統(tǒng)的電壓降低很多，影響其他用電設備的正常運行，同時電動機的電源變壓器也要求有較大的容量。(2)降壓啟動：電動機的啟動電壓比額定電壓低，電動機的啟動回路中接有降低電壓用的降壓設備，如自耦變壓器、電抗器等。啟動設備較復雜，降低電壓后電動機的啟動力矩降低很多，使啟動時間加長，增加了啟動電耗。所以只要供電系統(tǒng)的條件許可，應盡量采用直接啟動。2)繞線型電動機的啟動繞線型異步電動機采用三相啟動變阻器啟動，變阻器通過電刷與滑環(huán)串聯(lián)在轉子電路中。啟動前，將變阻器調(diào)到最大位置，使電阻全部接入轉子電路，然后，隨著電動機轉速逐漸升高，將啟動電阻逐級切除，并將轉子繞組短接，直到啟動完畢。2、同步電動機的起動與控制1)同步電動機的啟動同步電動機的啟動必須采取輔助啟動方法，主要有輔助電動機啟動法，調(diào)頻啟動法和異步啟動法。同步電動機一般采用異步啟動。其原理為在同步電動機轉子上設有近似鼠籠的啟動繞組，啟動時在繞組內(nèi)產(chǎn)生感應電流，獲得啟動力矩，轉子上還繞有勵磁繞組，啟動時勵磁繞組通過放電電阻（附加電阻）構成通路，以減低勵磁繞組中的感應電勢，同時產(chǎn)生一個單軸力矩。當同步電動機異步啟動達到亞同步轉速時，（同步轉速的95％），在勵磁繞組中通入直流電流，轉子被牽入同步，達到等速運行。它的啟動方法同鼠籠型電動機，可以直接啟動，也可以降壓啟動。啟動設備也同鼠籠電動機。2)同步電動機的勵磁同步電動機的勵磁設備一般有兩種：一是采用勵磁機勵磁，即勵磁發(fā)電機和同步電動機同軸，勵磁機采用分勵式或他勵式直流發(fā)電機，用磁場變阻器調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，來獲得需要的勵磁電壓。二是用晶閘管勵磁裝置（如KGLF系列）。主回路有三相全控橋或三相半控橋