煤礦用風(fēng)機(jī)的現(xiàn)狀及改造

1、煤礦用風(fēng)機(jī)的現(xiàn)狀及改造 何榮經(jīng)/江西技術(shù)學(xué)院摘要：闡述了對(duì)旋和普通軸流風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)，指出高噪低效對(duì)旋風(fēng)機(jī)存在的問題，但其運(yùn)行性能經(jīng)濟(jì)性卻很好。并簡介了一種積木塊式軸流-對(duì)旋新型結(jié)構(gòu)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：軸流式通風(fēng)機(jī)；對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)；現(xiàn)狀；改造中圖分類號(hào)：TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：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(jì)80年代以來，我國煤礦用風(fēng)機(jī)應(yīng)用新技術(shù)發(fā)展很快；先后研發(fā)和應(yīng)用了子午加速，斜流和對(duì)旋風(fēng)機(jī)。90年代以來，我國煤礦用風(fēng)機(jī)(主扇和局扇)掀起了對(duì)旋熱。其重要原因是全壓效率和噪聲問題，對(duì)旋開發(fā)者認(rèn)為：無導(dǎo)葉的對(duì)旋風(fēng)機(jī)效率遠(yuǎn)高于帶導(dǎo)葉的雙級(jí)軸流通風(fēng)機(jī)，甚至前蘇聯(lián)葉片機(jī)械專家們中間也存在著這種錯(cuò)誤意見。但應(yīng)指出，前蘇聯(lián)很早就對(duì)各種氣動(dòng)略圖(級(jí)的型式)的軸流通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了廣泛的研發(fā)和試驗(yàn)。他們對(duì)雙級(jí)普通軸流K+CA+K

4、+CA和對(duì)旋K+K進(jìn)行了開創(chuàng)性的對(duì)比試驗(yàn)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(shè)計(jì)(定量)實(shí)例、試驗(yàn)對(duì)比，完全證實(shí)對(duì)旋K+K與K+CA+K+CA相比對(duì)旋風(fēng)機(jī)的級(jí)(本體)效率是低的。1 性能試驗(yàn)方法 近20多年來，我國為滿足掘進(jìn)通風(fēng)的要求，做了局扇性能評(píng)價(jià)和改造工作，但這種評(píng)價(jià)和改造以及開發(fā)設(shè)計(jì)，都必須立足于性能測試結(jié)果的真實(shí)性上。然而卻因新舊標(biāo)準(zhǔn)的差異和標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)機(jī)的全壓(或靜壓)，使對(duì)旋的全壓效率(或靜壓效率)較實(shí)際偏高了10%還多。顯然，這勢(shì)必會(huì)影響對(duì)局扇性能評(píng)價(jià)的正確性。2 局扇性能評(píng)

5、價(jià)問題為保證煤礦的安全、節(jié)能、降耗和環(huán)保，正確評(píng)價(jià)礦用局扇至關(guān)重要。長期以來，對(duì)局扇性能的評(píng)價(jià)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(jìn)通風(fēng)的特殊性和實(shí)際運(yùn)行性能的經(jīng)濟(jì)性，致使局扇的設(shè)計(jì)不能符合實(shí)際需要。為片面追求高效率、高風(fēng)壓，反而會(huì)給煤礦安全、節(jié)能、降耗和環(huán)保造成損失。必須承認(rèn)，由于性能、噪聲、安全、可靠、堅(jiān)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(dú)取得最優(yōu)值，而最終應(yīng)當(dāng)獲取的是最優(yōu)綜合值。局部通風(fēng)機(jī)并非是功率越大，風(fēng)壓越高，風(fēng)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(yīng)把主扇和輔扇(國外輔扇采用7，8，11，16軸流式)當(dāng)作局扇來用。我國創(chuàng)造了單機(jī)單列(即一臺(tái)11kW局扇，一條580mm膠質(zhì)風(fēng)筒)獨(dú)頭長距離通風(fēng)3795m的記錄，并保持工作面迎頭風(fēng)量達(dá)85.22m3/min。棗莊礦的經(jīng)驗(yàn)是：加強(qiáng)管理、降低風(fēng)阻和減少漏風(fēng)。筆者認(rèn)為：我國煤礦局部通風(fēng)只需用MKJ6.3-2雙級(jí)高壓軸流或?qū)πL(fēng)機(jī)(設(shè)計(jì)工況，p=5000Pa，Q=438m3/min)，即可滿足170250m3/min的要求。可借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，局扇無需太高風(fēng)壓和大功率。3 性能改善問題 目前煤礦用風(fēng)機(jī)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(shì)在必行，首先要有正確的標(biāo)準(zhǔn)和性能試驗(yàn)方法，同時(shí)還要區(qū)別級(jí)(本體)效率、裝置效率和運(yùn)行效率。 4 對(duì)旋通風(fēng)機(jī)由旋轉(zhuǎn)方向相反的兩個(gè)葉輪組成的，沒有導(dǎo)流葉片的通風(fēng)機(jī)稱為對(duì)旋通風(fēng)機(jī)，其氣動(dòng)略圖為K+K。對(duì)旋風(fēng)機(jī)有如下特點(diǎn)。（1）對(duì)旋風(fēng)機(jī)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(jí)普通型軸流風(fēng)機(jī)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?yàn)檩嗇灡缺容^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(duì)旋風(fēng)機(jī)具有良好的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和足夠大的通風(fēng)能力，且風(fēng)量變化很小。 由于上述性能優(yōu)點(diǎn)以及無需調(diào)節(jié)和不需防脫流裝置，使得對(duì)旋風(fēng)機(jī)在很多國家得到了廣泛

8、應(yīng)用。（3）較小的工作輪直徑、葉片安裝角、轂比和葉片數(shù)，對(duì)一般普通軸流風(fēng)機(jī)來講，可以期望獲得比較良好的聲學(xué)特性，但也許由于對(duì)旋風(fēng)機(jī)的兩級(jí)葉輪靠得很近，而且又相對(duì)高速(2950r/min)反方向旋轉(zhuǎn)，使相對(duì)線速度很大，大大惡化了風(fēng)機(jī)的噪聲特性，噪聲很高。因此對(duì)旋風(fēng)機(jī)的噪聲特性及其控制很值得研究。當(dāng)葉片安裝角大于普通雙級(jí)通風(fēng)機(jī)時(shí)，壓力曲線幾乎是陡直的，其特性很適合煤礦通風(fēng)，但噪聲會(huì)更高。該通風(fēng)機(jī)的兩個(gè)工作輪一般是單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜，在結(jié)構(gòu)-工藝上的缺點(diǎn)是兩個(gè)工作輪上的葉片不一樣。因此，當(dāng)采用雙驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)時(shí)，為避免電動(dòng)機(jī)燒毀，應(yīng)該考慮到每級(jí)工作輪(K+K)所需功率可能大不相同。級(jí)效率比普通軸流式的

9、最大效率低1%2%，但能正確合理設(shè)計(jì)和使用，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性卻令人滿意，特別適合長距離通風(fēng)。5 設(shè)計(jì)實(shí)例為更明確對(duì)旋風(fēng)機(jī)的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選擇了一種對(duì)旋風(fēng)機(jī)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(duì)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(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，且其壓力特性曲線很陡而無折斷，其通風(fēng)能力和風(fēng)量變化更適合于煤礦實(shí)際使用。噪聲也較低，其運(yùn)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(fēng)要求，采用了主要零部件標(biāo)準(zhǔn)化的積木塊式設(shè)計(jì)

10、方法；設(shè)計(jì)成：子午-斜流-軸流-對(duì)旋新型的節(jié)能低噪的單級(jí)、雙級(jí)高壓軸流和對(duì)旋風(fēng)機(jī)。克服了對(duì)旋分級(jí)使用時(shí)單開任何一級(jí)的低效率(日本對(duì)旋15%)、耗能耗材問題；和不切合實(shí)際的使用方法及不正確的通風(fēng)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(shí)踐證實(shí)，單開任一級(jí)時(shí)，其裝置效率都極低，只在15%左右)。6 對(duì)旋后話早在50年代末，前蘇聯(lián)就有了對(duì)旋的氣動(dòng)略圖、特性曲線和氣動(dòng)性能等資料可供設(shè)計(jì)使用。對(duì)旋其實(shí)不難設(shè)計(jì)，兩臺(tái)5.5kW局扇只要換一個(gè)葉輪，把導(dǎo)流片改為支撐板，加裝帶尾風(fēng)筒芯筒消聲器即為5.5×2對(duì)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(jí)我國為508mm，超功率和散熱問題，而普遍燒第二級(jí)電動(dòng)機(jī))；并用鑄鐵鑄造葉輪(比鑄鋁更安全)，整機(jī)外包復(fù)式消聲結(jié)構(gòu)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜龐大，自稱為“無聲反旋式扇風(fēng)機(jī)(防爆型)”，作為隧道工程用的扇風(fēng)機(jī)和礦山用的局扇。而我國普通軸流式則被錯(cuò)誤地淘汰了，子午加速因設(shè)計(jì)不配套又不適合煤礦掘進(jìn)通風(fēng)的形勢(shì)下，引進(jìn)、開發(fā)和應(yīng)用了系列對(duì)旋(1.1×2264×2)通風(fēng)機(jī)；我國對(duì)旋式兩級(jí)圓弧板型葉片外包復(fù)式整機(jī)消聲結(jié)構(gòu)通風(fēng)機(jī)，圓弧板葉型雖易于制造，但效率比機(jī)翼型葉片低，大都應(yīng)用在風(fēng)冷和一般通風(fēng)換氣的軸流風(fēng)機(jī)上。而我國對(duì)旋又大都是電機(jī)和風(fēng)機(jī)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(jí)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，全壓效率更低。日本對(duì)旋MFA40P2SC4(5.5×2)也都只在13.07%以下，單開任何一級(jí)時(shí)，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性很差。7 高壓軸流通風(fēng)機(jī) (普通軸流式通風(fēng)機(jī))JB/T2977-92風(fēng)機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)術(shù)語規(guī)定：軸流通風(fēng)機(jī)僅有低壓和高壓之分，并沒有普通與一般的俗稱。風(fēng)機(jī)進(jìn)口為標(biāo)準(zhǔn)空氣條件，全壓為0.5kPaptF15kPa的軸流通風(fēng)機(jī)稱為高壓軸流通風(fēng)機(jī)。 高壓軸流局部通風(fēng)機(jī)，其性能特性曲線(p-Q、P和曲線)很適合煤礦采掘通風(fēng)要求，實(shí)際運(yùn)行性能(實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性)好。風(fēng)機(jī)與防爆鼠籠型電動(dòng)機(jī)組成一體，相對(duì)于對(duì)旋風(fēng)機(jī)而言，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、成本低、機(jī)械和電動(dòng)機(jī)的規(guī)范設(shè)計(jì)和制造，產(chǎn)品按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化設(shè)計(jì)，制造廠準(zhǔn)入門檻高，產(chǎn)品質(zhì)量好，防爆性能達(dá)標(biāo)，安全可靠、堅(jiān)固耐用，能夠適應(yīng)相當(dāng)惡劣的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境，產(chǎn)品具有令人滿意的設(shè)計(jì)使用壽命和運(yùn)行性能。而且，此雙級(jí)高壓軸流局部通風(fēng)機(jī)的最大特點(diǎn)是：理論全壓升、理論靜壓升和全壓系數(shù)均為單級(jí)高壓軸流局部通風(fēng)機(jī)的兩倍，并且兩者的反作用度也相同，說明雙級(jí)實(shí)為兩個(gè)單級(jí)的串聯(lián)，且其風(fēng)量也保持不變；可根據(jù)送風(fēng)距離的變化，使用單級(jí)或雙級(jí)通風(fēng)機(jī)，這個(gè)