国内外矿用轴流式风机的发展趋势.docx

国内外矿用轴流式风机的发展趋势姚*摘要：本文系统的介绍了国内外矿用轴流式风机的主要类型，发展过程与趋势，重点介绍国内低压大风量与高效率矿用节能风机开发应用与推广情况。关键词: 矿井;轴流式；通风机;现状；发展趋势1.引言： 矿用风机作为矿山安全生产的主要技术装备，是矿井通风系统的重要组成部分，近年我国矿井通风机品种多样 , 使用情况也各有其特点 , 矿井主通风机已向具备安全可靠、高效节能、低噪、自动化程度高和安装简便等特点的方向发展。其中，变频调速技术在高耗能煤矿企业得到了广大用户的认可和市场的确认1。2.国内矿用轴流式风机发展应用基本情况20世纪50年代初至70年代末，我国矿山使用的矿井轴流主扇几乎都是仿制苏联BY型的ZBY、70B和K70等型风机(统称为70B2型)。风量范围7160m3/s，静压范围4005900Pa。这类通风机是根据原苏联的煤矿通风网路参数设计的高风压、中小风量型主扇，最高静压效率仅有70%左右。在20世纪70年代沈阳鼓风机厂研制出了62A型单级主扇，其全压、风量参数基本上适合我国的矿井通风网路。但因其本机效率未达到设计要求，相差甚远，没有进一步改进和完善就停止生产了。在此基础上于20世纪80年代，该厂参考原苏联中央流体动力研究所提供的通风机气动略图和特性曲线，又研制推出了2K60型轴流式通风机，风量范围为20400m3/s，静压范围为20005000Pa，最高静压效率为80%左右。比70B2型风机约提高10%。全压效率在80%以上的风范围量比值为1.8，静压范围比值为1.43。可逆转反风，反风率在60%以上。2K60和2K58型矿井通风机在煤矿比较受欢迎，20世纪80年代在煤矿和少量金属矿山中共推广应用了500台左右2。沈阳鼓风机厂生产的改进型2K60和沈阳风机厂生产的改进型2K58主通风机，经工业性运转试验达到要求后，使我国常规型号的矿井主通风机的安全可靠性有了较大程度的提高。随着矿井通风技术的发展和矿用风机技术的不断进步，许多风机厂家都在致力于开发新型高效节能风机。经过近20多年来的努力，我国矿用主扇的形式发生了较大的变化，到1995年底，相继研制出了BDK、BK、2K56、GAF和KZS等新型煤矿用主扇。BDK65系列大型防爆主扇的风量范围18420m3/s，静压范围l0004500Pa，最高装置静压效率达86%；BK54系列中、小型防爆主扇的风量范围4210m3/s，静压范围3002000Pa，最高装置静压效率达84.2%。具有叶轮防爆、防爆电机密闭散热、特性曲线无驼峰、高效区域宽广、叶轮直接反转反风且反风率在62%以上等突出特点3。1997年在BDK65和BK54系列主扇的基础上，推出了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。沈阳鼓风机厂与东北大学合作开发的2K56系列矿井轴流主扇，适合中压大风量的要求。其装置静压效率为85.3%，高效区域宽广，静压效率在80%以上的风量范围比值为2.57，静压范围比值为2.64。该机仍采用长轴传动，可逆转反风，反风率为60%以上。上海鼓风机厂和德国TLT (Tuibo Lufttechnik)公司合作研制的GAF型矿井轴流主通风机，风量范围为301800m3/s。风压范围为3008000Pa，最高全压效率为88%。全压效率在80%以上的风量范围比值为2.24，风压范围比值为1.63。风机性能的调节方式有液压动叶可调和机械式动叶可调两种，扩散塔安装型式有卧式和立式两种，立式安装于地面时，风机卧式采用长轴传动，且长传动轴从立式扩散塔端伸出4。吉林市鼓风机厂生产的KZS型矿井轴流主扇是仿原苏联的产品，经改进后最高装置静压效率为84%，采用长轴传动，可逆转反风。该机突出的优点是叶片强度高、安全可靠、动叶安装拆卸方便、中和后导叶可在风机运转中通过电控无级调角，可获得不同动叶角度下最佳导叶匹配角度的最佳节能效果，是一种效率高、安全性好的主扇风机。3.国外矿用风机的使用现状和发展趋势3.1美国美国煤矿使用的主通风机以轴流式为主，并将从单纯的风量控制向集中式环境控制系统发展。美国的矿用通风设备制造公司正在研制新式矿用粉尘、瓦斯、有毒有害气体、噪声等探测和控制设备。拟采用计算机控制的动叶可调轴流式或调速固定叶片轴流式或离心式主通风机, 可根据井下探头提供的 (粉尘、瓦斯、有毒有害气体、噪声 )相关数据自动控制变频器来调节风量和压力, 实现主通风机风量的按需调节。还可采用压入式主通风机与空调装置联机, 使井下保持恒温环境。轴流式风机转子的直径和重量要比同功率的离心式风机小或轻 1/3 2/3, 转速较高, 惯性矩小, 其加速性能和动态特性要优于离心式风机, 无论是调速式还是动叶可调式轴流式风机的性能调节范围都比离心式风机的宽, 运行效率比离心式风机高。美国早在 1987年就开始使用在运行中通过自动改变叶片角度的液压动叶可调式矿用主通风机。这种通风机的价格是普通通风机价格的 5 7倍, 价格虽然昂贵, 但节能效果好。3.2德国德国 TLT ( Turbo Lufttechnik)公司是欧洲一家有代表性的矿用风机制造公司, 在矿用风机制造方面有 70年的历史, 该公司在液压式动叶调节技术方面积累了丰富的经验。液压调节系统包括液压伺服机构和锁定系统, 结构非常复杂, 制造精度很高。德国 Turm ag公司生产的矿用轴流主扇最大直径可达 5m, 风量达 700m3/s, 单级风压达 4500Pa, 还可按用户的需求单独设计。最高装置效率可达86% , 高效性能区域宽广, 覆盖面大。有多种调节动叶角度的方法可供选择: 停机手动调节单个动叶角度, 停机手动一次性同时调节全部动叶角度, 在运行中或停机时采用液压机构一次性同时调节全部动叶角度。传动轴承的设计寿命都在 10万工作小时以上, 轴承的监控包括温度控制、振动控制和冲击脉测定 ( SPM )系统。扩散塔有立式及卧式两种。立式布置时传动轴从风机扩散器出口端伸出, 故来流可沿轴向较为均匀地进入风机, 改善了风机的进气条件,有利于提高风机装置效率。在立式扩散塔底部设置90b弯头, 内设弧形导风板, 扩散塔直立伸向空中, 这样一方面大大降低了 90b弯头的局部阻力损失, 另一方面主通风机的高频噪声得到了自然衰减。该公司特制的熔岩混凝土砖与消音织物一起作为扩散塔的衬里, 用于隔音和消音, 必要时, 在扩散塔出口再安装消音器, 使风机装置的出口噪声严格满足环境卫生要求。但其工程造价要比卧式的高一些5。3.3俄罗斯（前苏联）前苏联使用离心式矿用风机为主。 20多年来, 他们致力于改进离心式风机的气动性能, 使最大静压效率从 72% 提高到 88%, 平均静压效率从52% 提高 到 75% , 最大 风量从 300m3/ s增加到700m3/s, 最大功率从 2 000kW 增加到 5 000kW。使用总功率增加了 2. 3倍, 风机的外型尺寸却减小了1. 5 2倍, 取得了突出的成效。近十几年来, 前苏联顿涅茨煤炭机械制造设计局, 据中央流体动力研究所等提出的气动略图研制的 BOK型矿用轴流主通风机, 效率比旧型号的提高 10% 15%, 风量可达 600m3/s以上。用于深矿井的双级轴流式主通风机, 叶轮圆周设计线速度都在 100m / s以上, 压力高达 6kPa。3.4日本日本原使用后向式叶片或多叶式通风机,现已完全由高效轴流式和高比转数机翼形叶片的离心式风机所代替, 其中大多数是轴流式通风机。三井三池公司生产的轴流式矿用风机, 叶片由硅铝硼合金或铝镁合金材料制成。用于海底煤田时, 由于排气中含有腐蚀性湿气体, 叶片则采用不锈钢材料制造, 机壳为普通钢板焊接, 内壁面涂刷环氧树脂。动叶调节技术与调节机构采用停机调节的简单结构, 认为运行中动叶可调机构精密度过高, 而矿井需风量的调节频度小, 高精密的调节机构往往因粉尘附着或腐蚀性气体影响锈蚀而失灵, 因此日本矿山很少采用运行中动叶可调结构的主通风机。4.结束语： 本文给出路国内外矿用轴流式主通风机的发展历程，随着科学技术的不断发展，矿用风机朝着高参数、大容量、高速化、高效率、高可靠性、低声噪、自动化的方向发展，并注重节能与环保。参考文献：1.董恒贤、陈定永 【变频技术在孔庄煤矿的应用】2007 87-882. 张惠忠 【矿用风机的使用与发展趋势】 /view/fa8d4d1352d380eb62946ded.html 3. 石兆原 矿用轴流式通风机工作原理和应用现状 /view/f2d4ccb9fd0a79563c1e721c.html4. 冀树春 【矿井通风机设备的现状及发展】 /view/6093f4afdd3383c4bb4cd2f6.html5. 亿矿网 【国外矿用风机的使用与发展趋势】 /view/19c37b332af90242a895e5e9.htmlThe development of Axial flow pump for mineYaojunchuangAbstract: System in this paper introduces the main types of mine axial pump at home and abroad, development process a