矿用轴流式通风机工作原理与应用现状eceb.docx

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1、矿用轴流流式通风风机工作作原理和和应用现现状矿用风机机作为矿矿山安全全生产的的主要技技术装备备，是矿矿井通风风系统的的重要组组成部分分，是矿矿井安全全生产和和灾害防防治的基基础。矿矿用风机机产品质质量的优优劣，运运行安全全稳定与与否，检检测和调调节、控控制方法法是否可可信可靠靠，都至至关重要要。2.1轴轴流式通通风机工工作原理理轴流式通通风机（下下图）主主要部件件有叶轮轮3、5，导叶2、4、6，机壳10，主轴8等。叶叶轮由叶叶片和轮轮毂组成成，叶片片断面成成机翼型型，并以以一定的的安装角角装在轮轮毂上。当当叶轮由由主轴拖拖动旋转转时，叶叶轮流道道中的气气体受到到叶片的的作用而而增加能能量，经经

2、固定的的各导叶叶校正流流动方向向后，以以接近轴轴向的方方向通过过扩散器器7排出。1-集流流器;2-前导叶;3-第一级级叶轮;4-中导叶;5-第二级级叶轮;6-后导导叶;7-扩散器;8-主轴;9疏流器;100-外壳图2.11轴流式式通风机机示意图图2.2主主扇发展展应用基基本情况况20世纪纪50年代初初至70年代末末，我国国矿山使使用的矿矿井轴流流主扇几几乎都是是仿制苏苏联BY型的ZBY、70B和K70等型风风机(统称为70BB2型)。风量量范围71160mm3/s，静压范范围400059900PPa。这类类通风机机是根据据原苏联联的煤矿矿通风网网路参数数设计的的高风压压、中小小风量型型主扇，最

3、最高静压压效率仅仅有70%左右。在20世世纪70年代沈沈阳鼓风风机厂研研制出了了62A型单级级主扇，其其全压、风风量参数数基本上上适合我我国的矿矿井通风风网路。但但因其本本机效率率未达到到设计要要求，相相差甚远远，没有有进一步步改进和和完善就就停止生生产了。在在此基础础上于20世纪80年代，该该厂参考考原苏联联中央流流体动力力研究所所提供的的通风机机气动略略图和特特性曲线线，又研研制推出出了2K660型轴流流式通风风机，风风量范围围为204000m3/s，静压压范围为2000050000PPa，最高高静压效效率为80%左右。比比70BB2型风机机约提高高10%。全压压效率在在80%以上的的风范

4、围围量比值值为1.8，静压压范围比比值为1.443。可逆逆转反风风，反风风率在60%以上。2K660和2K558型矿井井通风机机在煤矿矿比较受受欢迎，20世纪80年代在在煤矿和和少量金金属矿山山中共推推广应用用了500台左右右。但在在运行了了几年后后，随着着叶片安安装角度度的提高高达到25度以上上，第III级叶叶轮开始始出现叶叶片撕裂裂和叶柄柄折断等等质量事事故，较较为严重重的是在在平顶山山矿物局局七矿，几几天之内内两台主主扇连续续发生这这种事故故。据不不完全统统计，仅仅在19885至19990年间，原原中国统统配煤矿矿总公司司就有26个矿58台主扇扇风机出出现过设设计与制制造质量量问题。这这

5、不仅影影响了矿矿山的正正常生产产，造成成较大的的经济损损失，而而且还严严重威胁胁井下矿矿工的生生命安全全和矿井井安全。通通过对事事故调查查分析，认认为通风风机在设设计和制制造工艺艺方面有有诸多不不足之处处。沈阳鼓风风机厂生生产的改改进型2K660和沈阳阳风机厂厂生产的的改进型型2K558主通风风机，经经工业性性运转试试验达到到要求后后，使我我国常规规型号的的矿井主主通风机机的安全全可靠性性有了较较大程度度的提高高。随着矿井井通风技技术的发发展和矿矿用风机机技术的的不断进进步，许许多风机机厂家都都在致力力于开发发新型高高效节能能风机。经经过近20多年来来的努力力，我国国矿用主主扇的形形式发生生了

6、较大大的变化化，到1995年底，相相继研制制出了BDK、BK、2K556、GAF和KZS等新型型煤矿用用主扇。BDK665系列大大型防爆爆主扇的的风量范范围184200m3/s，静压压范围l0000445000Pa，最高高装置静静压效率率达86%；BK554系列中中、小型型防爆主主扇的风风量范围围42210mm3/s，静压压范围300020000PPa，最高高装置静静压效率率达84.2%。具有有叶轮防防爆、防防爆电机机密闭散散热、特特性曲线线无驼峰峰、高效效区域宽宽广、叶叶轮直接接反转反反风且反反风率在在62%以上等等突出特特点。19977年在BDKK65和BK554系列主主扇的基基础上，推出

7、了BDK62和BK56系列侧移式、轴移式和固定式煤矿防爆轴流主通风机专利产品，2002年又推出TFBDCZ和FBCZ系列侧移式、轴移式和固定式煤矿防爆轴流主通风机产品，性能范围和机号范围与BDK65和BK54系列主扇基本相同，但主扇叶片的加工成型精度有了大幅度的提高，使叶片的扭曲角误差控制在士0.5度以内。FBDCZ系列主扇的静压效率高达88%，FBCZ系列小型主扇的静压效率高达86%。FBDCZ和FBCZ系列侧移式煤矿防爆轴流主通风机产品，两台主机并联在1台可侧向往返移动的平板车上，两台主机可在5min以内实现相互更换，共用1条总回风道和1套风机的集流器、扩散器和扩散塔，取消了分风岔道的局部

8、阻力损失(5%8%)和两付风闸门的漏风损失(13%18%)，二项损失合计高达18%26%，节能效果显著。沈阳鼓风风机厂与与东北大大学合作作开发的的2K556系列矿矿井轴流流主扇，适适合中压压大风量量的要求求。其装装置静压压效率为为85.3%，高效效区域宽宽广，静静压效率率在80%以上的的风量范范围比值值为2.557，静压压范围比比值为2.664。该机机仍采用用长轴传传动，可可逆转反反风，反反风率为为60%以上。上海鼓风风机厂和和德国TLTT (TTuibbo LLuftttecchniik)公司合合作研制制的GAF型矿井井轴流主主通风机机，风量量范围为为3018000m33/s。风压压范围为为

9、300080000PPa，最高高全压效效率为88%。全压压效率在在80%以上的的风量范范围比值值为2.224，风压压范围比比值为1.663。风机机性能的的调节方方式有液液压动叶叶可调和和机械式式动叶可可调两种种，扩散散塔安装装型式有有卧式和和立式两两种，立立式安装装于地面面时，风风机卧式式采用长长轴传动动，且长长传动轴轴从立式式扩散塔塔端伸出出。吉林市鼓鼓风机厂厂生产的的KZS型矿井井轴流主主扇是仿仿原苏联联的产品品，经改改进后最最高装置置静压效效率为84%，采用用长轴传传动，可可逆转反反风。该该机突出出的优点点是叶片片强度高高、安全全可靠、动动叶安装装拆卸方方便、中中和后导导叶可在在风机运运

10、转中通通过电控控无级调调角，可可获得不不同动叶叶角度下下最佳导导叶匹配配角度的的最佳节节能效果果，是一一种效率率高、安安全性好好的主扇扇风机。2.3局局部通风风机发展展概况煤矿将局局扇用于于采掘工工作面或或局部通通风有困困难的地地方,20世纪80年代前前，在我我国煤矿矿主要采采用4,5,6的单级级和双级级高压(俗称普普通)轴流式式通风机机。20世纪纪90年代代，我国国的新型型局部通通风机有有了长足足的发展展，矿用用局部通通风机几几乎全部部采用双双级或三三级高压压对旋和和双级高高压轴流流风机,其功率率达2644kW,压力80000多Pa,风量10000m33/miin。在压入入式掘进进通风作作业

11、中推推广了对对旋局部部通风机机；在瓦瓦斯排放放和掘进进除尘方方面又出出现了新新型抽出出式局部部通风机机和多功功能局部部通风机机；在风风机材质质方面采采用了无无摩擦火火花和安安全摩擦擦火花材材料；在在驱动方方面，除除了传统统的防爆爆电动机机外，还还采用了了气马达达；所有有新型风风机都设设计了各各种形式式的消声声结构。2.3.1 FFD系列对对旋式局局部通风风机1、对旋旋式风机机的工作作原理对旋式局局部通风风机是由由两个防防爆电机机驱动两两个旋向向相反的的叶轮，串串联组成成。一般般不设置置导叶。空空气流入入第一级级叶轮获获得能量量后，并并经第二二级叶轮轮排出，第第二级叶叶轮兼备备着普通通轴流式式通

12、风机机中静叶叶栅的功功能，在在获得整整直圆周周方向速速度分量量的同时时，并加加给气流流能量，从从而达到到普通轴轴流式通通风机不不能达到到的高效效率、高高风压。由于是叶叶栅I和II等速速相反转转动，空空气经过过两级叶叶栅后得得到了较较高能量量，即在在同样轴轴向进、排排气条件件和同样样叶列数数的情况况下，对对旋式局局部通风风机可以以比普通通局部通通风机提提高6%8%的的作功能能力。2、FDD系列对对旋式局局部通风风机的主主要特点点FD系列列对旋式式局部通通风机是是我国研研制较早早，推广广应用比比较广泛泛的一种种大功率率局部通通风机，它它具有以以下特点点：1)该系系列风机机第一级级和第二二级两个个贴

13、得很很近，风风叶采用用扭曲的的圆弧钢钢板叶片片。叶轮轮材质为为软钢；2)该系系列风机机属于无无导叶轴轴流式通通风机和和采用外外包复式式单孔空空腔共振振吸声结结构消声声器组合合体，具具有较低低的噪声声；3）该系系列风机机在工作作面范围围区域和和最高效效率下的的流量系系数变化化不大，而而压力系系数变化化却不小小，即P-Q性能曲曲线较普普通轴流流式通风风机陡，故故非常适适合掘进进工作面面定风量量控制，即即压力增增加较大大，而风风量变化化较小。因因此，只只要风筒筒接头质质量好，漏漏风率在在规定值值内，当当双级运运行时，FD-1NNNo6型对旋旋风机在在1020mm2掘进断断面的送送风距离离可达2000

14、0m以上；FD-1Noo5型风机机在68mm2掘进断断面可达达15000m.。4）系该该系列风风机效率率提高，满满载时为为80%左右，高高出JBT系列风风机8110个百分分点。 2.33.2新新型抽出出式局部部通风机机1、原理理、结构构及分类类煤矿用抽抽出式局局部通风风机除需需具有一一般局部部通风机机的性能能外，还还需满足足防止产产生摩擦擦火花和和电动机机不直接接与抽出出的乏风风相接触触等要求求。当前，世世界上可可作煤矿矿压抽式式的电动动局部通通风机有有两种，即即以英国国B型风机机为代表表的流道道分叉式式和以波波兰WLEE-B型型为代表表的电动动机隔离离密闭腔腔式。我国煤矿矿抽出式式局部通通风

15、机是是在研究究了上述述两种代代表型风风机利弊弊的基础础上，结结合我国国的具体情情况研制制而成。大大体上可可分为两两大类。2、无摩摩擦火花花型动叶片或或叶轮采采用阻燃燃、抗静静电的工工程塑料料注塑成成型。因因工程塑塑料为热热塑性材材料，熔熔融温度度20003000，不不会产生生高温粉粉屑，所所以不产产生摩擦擦火花。3、安全全摩擦火火花型动叶铜合合金，轮轮毂用软软钢制成成；或者者叶轮外外的机壳壳内壁镶镶铜环，叶叶轮用软软钢制成成。因软钢与铜铜产生的的摩擦火火花能量量不足以以点燃沼沼气，故故称之为为安全摩摩擦火花花。上述每一一类型风风机又可可分为电电动机驱驱动和气气动马达达驱动，而而电动机机驱动又又

16、可分为为外电机（流道道分叉式式）和内内置电机机（密封封腔式）。2.3.3无摩摩擦火花花型抽出出式局部部通风机机1、FSSD-22X188.5型塑料料叶轮抽抽出式局局部通风风机为了使风风机能在在高瓦斯斯涌出的的长距离离巷道条条件下做做抽出式式运转，同同时还要要保证高高效低噪，采用用了内置置式电机机和对旋旋式气动动原理。流流道中的的电机用用特殊密密闭腔与与乏风隔隔开；风风机叶轮轮采用阻阻燃抗静静电塑料料以防止止产生摩摩擦火花花；外壳壳采用消消音结构构。风机机由下述述五部分分组成：具有阻阻燃、抗抗静电（内内添加型型）工程程塑料叶叶片的叶叶轮一对对；2台YBFFd1660L-2型防爆爆电机；2套隔离离

17、密封腔腔将风机机流道与与电机隔隔离；带带消音结结构的扩扩散器和和进气罩罩各一个个；带消消音结构构的风机机外壳2套。叶轮由单单片塑料料叶片和和轮毂组组装而成成。叶片片由模具具注塑制制成单件件，组装装时，先先将叶片片镶嵌在在钢制轮轮毂上，然然后且螺螺栓紧固固起来，两两端面用用铜皮覆覆盖。该风机适适用于长长距离高高瓦斯巷巷道掘进进时作压压抽式通通风，适适用于走走向长、隅隅角瓦斯斯涌出量大的回回采工作作面处理理隅角瓦瓦斯；可可作除尘尘风机。2、FSSWZ-11BB型塑料料叶轮外外电机抽抽出式局局部通风风机该风机在在普通风风机气动动原理基基础上采采用了英英国B型风机机的流道道分叉式式结构，使使电机置置于

18、风机机流道之之外；又又采用了了波兰WLEE-B型型风机的的塑料叶叶轮防摩摩擦火花花方式。塑塑料叶轮轮由单件件叶片和和轮毂组组装而成成。叶片片和轮毂毂由模具具注塑成成单件，组组装时将将叶片镶镶嵌在轮轮毂上，用专门的粘结剂粘结而成。该风机适适用于煤煤矿井下下含爆炸炸性物质质（瓦斯斯和煤尘尘）环境境作抽出出式局部部通风，可可以抽排排井下局局部积聚聚瓦斯，也也可与除除尘装备备联合使使用排除除工作面面粉尘。3、SQQF-55和SQFF-3/6型塑塑料叶轮轮气动风风机该风机是是在普通通风机和和对旋风风机的气气动原理理基础上上，采用用全塑叶叶轮以防防止摩擦擦火花；采用气气动马达达代替电电动机驱驱动，以以防止

19、电电火花，成成为真正正的无火火花风机机，风机机还可以以进行无无级调速速，使风风量可以以任意改改变。SQF-5型风风机是单单级塑料料叶轮加加单台叶叶片气马马达构成成。SQF-3/66型风机机是两级级塑料叶叶轮加两两台叶片片式马达达构成对对旋式风风机。该风机是是无火花花型，适适用于其其他各类类电动风风机无法法使用的的高浓度度瓦斯环环境，特特别是适适合在风风流瓦斯斯有时超超限的回回采工作作面处理理隅角瓦瓦斯和巷巷道复工工时的瓦瓦斯排放放。2.3.4脉动动通风技技术治理理上隅角角瓦斯积积聚脉动通风风技术就就是利用用风流的的紊流扩扩散系数数与风流流脉动特特性相关关的理论论，研制制的一套套技术可可靠、经经

20、济合理理且实用用的脉动动风机。在在正常通通风风流流中叠加加脉动风风流，从从而增加加风流的的紊流扩扩散系数数，提高高风流驱驱散局部部积聚瓦瓦斯的能能力，从从根本上上解决回回采工作作面上隅隅角瓦斯斯积聚问问题。针对脉动动通风机机运行环环境的特特殊安全全要求，在在其动力力方面考考虑采用用气压或或液压作作为动力力源。由由于综采采工作面面都有配配套的乳乳化液泵泵站，因因此对于于综采工工作面确确定采用用高压乳乳化液作作为动力力源，这这样也可可简化通通风机的的动力系系统。在在叶轮材材质方面面，选用用具有抗抗静电和和阻燃性性能的高高强度工工程塑料料。脉动动风流的的产生是是因为风风机体旋旋转，在在风机体体周围获

21、获得脉动动风流。脉动通风风机主要要由以下下部分组组成：(1)液压动动力源；(2)执行元元件（液液压马达达）；(3)控制元元件（包包括各种种压力、流流量、方方向控制制阀及其其他各种种控制元元件）；(4)辅助装装置（滤滤油器及及冷却器器、压力力表及管管道、管管接头等等）。该通风机机主要特特性：(1)乳化液液动力源源和抗静静电和阻阻燃工程程塑料叶叶轮，具具有可靠靠的无火火花防爆爆性能，可可在有矿矿井瓦斯斯或可燃燃气体爆爆炸危险险的通风风工程中中使用；(2)液压马马达驱动动叶轮和和机体，产产生双旋旋转脉动动射流，不不仅有效效射程长长，冲淡淡瓦斯的的扩散系系数高，而而且还有有对瓦斯斯仓储区区的柔性性排放

22、效效应等特特性，特特别适合合于采煤煤工作面面上隅角角瓦斯积积聚的有有效治理理或类似似的目的的；(3)网式开开放与螺螺式封闭闭巧妙结结合的防防护笼体体，不仅仅提高了了脉动通通风的效效果，而而且对作作业人员员的安全全和健康康具有保保护作用用。2.3.5液压压风扇治治理上隅隅角瓦斯斯积聚1、结构构小型液压压风扇驱驱动力来来源于液液压泵站站，运转转状况受受控于中中心监控控装置。小型液压压风扇由由WCF-1型中心心控制处处理器（含KGJ7型甲烷传感器）、液压泵站和小风扇三部分组成。小风扇为为轴流式式，由进进口集流流器和风风筒体两两部分组组成。为为使进气气速度场场均匀，提提高风扇扇效率，进进口集流流器加工

23、工成圆弧弧形，其其内设有有半圆球球形的整整流罩和和导叶片片；风筒筒体由叶叶轮和芯芯筒两部部分组成成，油压压马达安安设在芯芯筒内，并并通过联联轴节同同风扇叶叶轮相连连，芯筒筒与风筒筒体内壁壁之间设设有7片导叶叶片。在在材料选选择上，风风扇的风风筒体（含含导叶片片）、进进口集流流器及叶叶轮等全全部采用用阻燃抗抗静电玻玻璃钢制制作，以以减轻风风扇的重重量，同同时避免免摩擦火火花的产产生；在在驱动力力上，风风扇采用CMK04型齿轮轮马达驱驱动，额额定转数数为28000r/minn；在结结构型式式上，风风扇采用用轴流式式结构，叶叶片为孤孤立扭曲曲机翼型型。液压泵站站是向风风扇的油油马达提提供压力力油以驱

24、驱动风扇扇旋转的的液压传传动系统统。主要要由齿轮轮泵、网网式滤油油器、节节流阀、溢溢流阀、两两位四通通电磁阀阀、马达达、油箱箱和电动动机等组组成。采采用两位位四通电电磁阀控控制液压压油流向向，在其其未通电电时，液液压系统统空载，油油液经两两位四通通电磁阀阀直接回回油箱，保保证有效效降低温温升，减减少能耗耗；当电电磁阀通通电而导导通后，液液压油经经电磁阀阀驱动马马达，带带动风扇扇转动；采用溢溢流阀来来调压回回路，确确保过载载泄流，起起到安全全保护作作用；速速度调节节采用旁旁路节流流来控制制油马达达转数和和系统工工作压力力，从而而形成了了在一定定工作压压力和流流量下的的开式循循环系统统。2、工作作

25、原理自控液压压风扇分分为中心心监控装装置和执执行装置置两部分分，中心心监控装装置包括括中心控控制处理理器和瓦斯斯传感器器，执行行装置包包括小型型液压风风扇和液液压动力力系统。中中心监控控装置的的工作原原理是放置在在工作面面上隅角角的瓦斯斯浓度传传感器实实时检测测瓦斯浓浓度，并并将检测测到的浓浓度信号号转变为模拟电电信号传传到中心心控制处处理器，经经中心处处理单元元对检测测到的模模拟信号号进行处处理判断断，发出指令，控控制继电电器开启启与闭合合，实时时控制液液压风扇扇。当瓦瓦斯浓度度超限时时，风扇扇启动，吹吹散上隅角角的积聚聚瓦斯；待瓦斯斯浓度降降低至安安全界限限时，风风扇即自自动停止止。思考题:1、根据据实际情情况，说说明如何何处理采采煤工作作面上隅隅角瓦斯斯超限。2、根据据实际情情况，说说明掘进进工作面面压入式式通风优优缺点。