主通风机产品介绍及选型

1、主通风机产品介绍及选型主通风机产品介绍及选型平安电气股份有限公司平安电气股份有限公司研究所贺习平研究所贺习平20132013年年4 4月月介绍内容一、通风机的分类二、主通风机的发展三、主通风机装备运行情况四、对旋主通风机的基本结构五、平安电气主通风机产品特征六、主通风机选型流程七、新技术在主通风机系统中的应用八、淮北矿业使用的平安电气产主通风机八、淮北矿业使用的平安电气产主通风机一、通风机的分类一、通风机的分类1、按出口压力的大小，风机可以分为以下三大类： （1）通风机 在标准状态下，通风机的全压0.03M Pa； （2）鼓风机 在标准状态下，通风机的全压为0.1150.35MPa； （3）压

2、缩机 在标准状态下，通风机的全压小0.35MPa。 2、通风机按气流运动方向可以分为以下三类： （1）离心通风机 气流轴向进入风机叶轮后主要沿径向流动，或称径流式通风机。 （2）轴流通风机 气流轴向进入风机叶轮后近似地在圆柱形表面上沿轴线方向流动。（3）混流通风机 在风机叶轮中气流的方向处于轴流式和离心式之间，近似沿锥面流动，或称斜流式通风机。 3、通风机按用途分类： 习惯上常按通风机的用途来进行分类，如引风机、排尘风机、排烟风机、矿井风机、隧道风机、纺织风机，等等。煤矿地面用轴流式对旋主通风机是属于矿井风机的一种。二、主通风机的发展二、主通风机的发展 主要通风机指向全矿井、一翼或一个分区供风

3、的通风机。按照气流进入通风机后流动的方向，通风机可分为离心式、轴流式、混流式三大类，其中离心式和轴流式通风机在矿用主要通风领域都有应用。轴流式通风机因在安装基础建设、工况调节、反风操作等方面具有更大的优势，在煤矿、金属矿山主要通风领域得到了越来越广泛的应用，而离心通风机则逐步退出了该领域。我国矿用主要通风机设备制造行业的发展经历了如下三个不同阶段：（1 1）上世纪）上世纪50-7050-70年代末：简单模仿阶段年代末：简单模仿阶段 20世纪50年代初至70年代末，我国矿山使用的矿井轴流主通风机几乎是仿制前苏联BY型的2BY、70B2和K70等型风机（统称为70B2型）。它们在我国矿井通风方面曾

4、发挥了主力军的作用。这类风机上世纪80年代末就被国家列为淘汰产品。（2 2）上世纪）上世纪80-9080-90年代初：优化改进阶段年代初：优化改进阶段 上世纪80年代初，沈阳鼓风机厂参考前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，对传统风机进行了优化改进，研制推出了2K60型轴流式通风机。80年代末，沈阳鼓风机厂生产的改进型2K60、2K58主要通风机，经工业性运转试验达到要求后，先后通过了部级技术鉴定，使我国常规型号的矿井主要通风机的安全可靠性有了较大程度的提高。 （3 3）上世纪）上世纪9090年代末至今：自主创新阶段年代末至今：自主创新阶段 随着叶片技术、电机技术、控制技术、

5、软件等技术的不断发展，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，我国矿用通风机行业发生了较大的变化，到上世纪90年代末，我国相继研制出了BD、BDK、BK、GAF等煤矿用轴流主要通风机，提高了风机性能，减少了煤矿的通风网络基建投资。 进入21世纪后，随着控制技术、变频技术、监测技术、通讯技术等快速发展，矿井通风领域逐步迈入智能化时代。 2007年以后，我国制定了煤矿地面用轴流式主通风机的技术标准，对各类轴流式主通风机的设计、制造、检验等进行了规范，并统一了型号。煤矿地面用防爆抽出式对旋轴流主通风机型号为FDCDZ（对应原有的BD、BDK、BK系列产品）。 三、主通风机

6、装备运行情况三、主通风机装备运行情况 、主要通风机市场据统计，我国目前在役的矿用主要通风机约16000台，主要型号有：（）电动机外置式（长轴式）单级轴流通风机：GAF单级，BK40，BK54，BK55，BK58，BK61，BK65，该类通风机约占在役矿用主要通风机的8%；（）电动机外置式（长轴式）双级轴流通风机：70B2，2K56，2K58，2K60，GAF双级，该类通风机约占在役矿用主要通风机的10%；（）电动机外置离心通风机：K472、K4273等，该类通风机约占在役矿用主要通风机的2%。（）电动机内置式对旋轴流通风机：FBCDZ40、45、54、56、58、60、65、70，该类通风机约

7、占在役矿用主要通风机的65%；（）电动机内置式单级轴流通风机：YBK56系列，FBCZ系列，该类通风机约占在役矿用主要通风机的15%；其中BK系列、FBCZ系列等单极通风机适用于压力较低，需风量相对较大的低风阻矿井；2K系列、FBCDZ系列适用于中、高压矿井；而离心通风机适合用于高压、需风量较小的矿井。2、各类矿用主要通风机的综合评价见下表四、对旋主通风机的基本结构四、对旋主通风机的基本结构五、平安电气主通风机产品特征五、平安电气主通风机产品特征 1、结构特征 （1）主通风机由集流器、一级主机组、二级主机组、扩散器、扩散塔等组成，扩散器、扩散塔一般内衬消声装置。根据用户的要求，可配套风门（垂直

8、闸门或蝶阀）、专用排行式消声器、风机测试装置（测试风筒、水平风门或百叶阀等）、自动行走装置、电控装置、在线监测监控系统以及无人值守系统等。 （2）主通风机流道按通风机效率最优化原则进行设计，外形美观。集流器型线为圆弧形，与半球形整流罩组成渐缩形进口流道，在叶轮进口前形成均匀的流场，减少流动损失；主机组内筒与叶轮轮毂直径一致，流道光滑无突变；扩散器采用渐缩形芯筒，在回收动压的同时也可降低气动噪声。主扇主机组设计为上、下剖分结构，便于电动机的维护，大机号主扇的集流器、扩散器、扩散塔等为便于运输、安装也设计成上、下剖分结构。 （3）主通风机电动机安装在主机组隔流腔内，通过设置在电动机前、后的各四个通

9、风管散热。主机组下半筒体通风管还兼有支撑电动机的作用，与电动机安装板、主机组支脚形成足够强度、刚度的整体结构，将电动机及叶轮的重力传递到安装基础上。在设计上，电动机前、后四个通风管的轴线均不通过主机组中心，这种非对称布置方式可消除主通风机在运行过程中因交变载荷而产的扭振。 （4）主通风机叶片采用铸造铝合金材质，并经过热处理和探伤检查。铝合金材质的比强度是普通钢材的3倍，确保主通风机在正常运行过程中不产生开裂或断裂的现象；铝合金材质的成形性能良好，能很好的保证设计参数的符合性以及达到较好的气动性能；铝合金材质的耐磨性、抗腐蚀性能较好。 （5）叶片安装角度的调节有多种可供选择的方式。第一种是停机机

10、内单片可调，第二种是停机机外单片可调，第三种是停机机外一次可调。用户可根据实际情况来确定，如：工况改变较频繁，主通风机已采用变频调速控制的则可采用第一种叶片调节方式；工况在较长时间内才需要发生改变的则可采用第二种叶片调节方式；工况改变较频繁，主通风机未采用变频调速控制的则可采用第三种叶片调节方式。 2、性能特征 （1）采用弯掠组合正交型三维扭曲叶片技术，较普通轴流通风机额定静压效率提高5%10%，比A声级气动噪声降低1020dB(A)。 （2）可根据用户的特殊工况参数要求进行个性化设计，确保主扇高效运行，最高静压效率可达85%以上。 （3）可直接反转反风，反风率在60%以上。六、主通风机选型流

11、程六、主通风机选型流程 1、确定通风工况参数 （1）确定矿井总的风量需求以及在此风量下需要克服的通风阻力（静压），风量和静压必须是确认的通风工况点，工况点可以是某一个固定的数值，也可以是分为前期、中期、后期或容易时期、困难时期等的阶段性参数。 （2）根据主通风机安装地点海拔高度进行工况参数在标准状态下的换算。标准状态是指风机进口处空气的压力为一个标准大气压（海拔高度为0 ），温度20，相对温度为50%的气体状况。标准状态下，空气密度为0= 1.2kg/m3 。换算公式为： Q0=Q P0=P0 / 式中：Q0 换算成标准状态下的风量，m3/s。 Q 矿井工况条件下的风量。 P0 换算成标准状态

12、下的静压，Pa。 P 矿井工况条件下的静压。 0 标准状态下的空气密度，kg/m3 。 矿井工况条件下的空气密度。 2、确定主通风机性能参数 确定主通风机运行时必须满足的风量、静压要求。主通风机风量要考虑漏风系数、储备系数要求，静压要考虑风峒阻力损失、消声器阻力损失、动压损失以及自然风压的影响等。 3、主通风机型号的选择 主通风机型号一般是按有因次特性曲线或性能参数表进行选择。因各通风机制造厂家的气动设计方法不一样，主通风机特性曲线或性能参数表也不相一致，但差异不大。按特性曲线选型时，工况点应尽可能落在高效区范围内。对主通风机安装地点有噪声要求的应尽量选择低转速的型号。 4、主通风机装机功率的

13、计算 N=kQP/(1000) 式中： N电动机计算功率（装机总功率），kW。 主扇工况点效率。 k富裕系数，一般可取1.21.3。 5、反风功率的验算 根据反风特性曲线，确定反风工况点参数及运行效率，按上述计算公式进行反风功率验算，反风功率应不得超过主通风机电动机的额定功率。七、新技术在主通风机系统中的应用七、新技术在主通风机系统中的应用 1、主通风机新型扩散塔技术 主通风机扩散塔阻力能量损失主要包括：弯道局部阻力的能量损失、出口涡流损失、出口动能损失和扩散塔内摩擦阻力损失等。扩散塔回收出口断面动能损失的效率与扩散塔结构阻力数值直接相关。由于全矿总污风必须通过扩散塔排出,其入口来流风量大、风

14、速高,扩散塔的流体动力学性能和出流断面流体动力学性能对实现主扇能量的有效利用有较大的影响。 新型扩散塔是在传统流线型扩散塔基础上改进、优化的节能型扩散塔，是通过对主通风机进行流场数值模拟分析和实验，优化扩散塔形体性能系数、扩散塔流体动力学性能系数。扩散塔形体参数包括扩散塔断面扩大系数、扩散塔高度、扩散塔入口断面面积、扩散塔转角、扩散塔导流装置等。 节能型扩散塔较普通扩散塔形体尺寸略有增大。采用节能型扩散塔技术，主通风机静压效率约提高3%。 2、惯性重力除尘降噪技术 重力除尘是在粉尘碰撞到除尘装置顶部减速后，利用粉尘本身的质量使其沉降。惯性除尘是在除尘装置将主通风机出口向上气流改为45向下气流时

15、，利用粉尘向下的惯性加速其沉降。在主通风机扩散塔出口处安装惯性重力除尘装置，该装置是将重力除尘机理、惯性除尘机理、吸声和隔声机理有机结合，通过添加高效的吸引材料和改变风流的运动参数，达到除尘降噪的目的。该装置无需动力，不占据主要风道，既能降低风机运行噪声，又能除掉气流中的粉尘，净化出风口气流，除尘效率大于80。装置结构简单，安装方便，除尘效果明显，并且具有一定的降噪作用。 3、整机消声降噪技术 主通风机常用的是扩散部分的吸声降噪方式。整机消声技术是指除扩散部分的吸声降噪外，蝶阀接头和一、二级主机部分的均内衬消声装置，并且增加了通风机专用的排行式消声器。整机消声降噪技术不仅降低了主通风机出口气动

16、噪声，同时也降低了主通风机机体对外辐射的噪声。 4、气动设计技术 主通风机采用弯掠组合正交型三维扭曲叶片技术，其设计是基于集中参数最优控制理论，分布参数最优控制理论，全三维湍流流场正、反问题数值模拟等现代理论，以流动损失和气动噪声最小为目标，通过叶片弯掠量等多参数控制，利用计算机进行综合气动、结构优化设计的一种设计方法。其技术关键是以最合理的叶片前后弯掠和左右弯掠的组合分布量，来控制和保证风机气流流动方向与风机轴向截面垂直，达到最大限度地减少气流流动的压力损失和气动噪声。采用这种设计，能够在保证相同流量的条件下显著改善叶轮根部附近的流动状况，控制叶轮出口的流动方向，消除气流的分离与旋涡，改善静

17、子入流条件，大幅度提高整机的性能指标。采用弯掠组合正交型三维扭曲技术，大大改善了风机的性能参数：运行效率提高8%-12%，噪音降低10-20dB(A)。 5、主通风机叶片角度机外可调装置 目前煤矿大多数主通风机在需要调节叶片来调整风机参数时，都采用停机，移动并打开主通风机的主机组，由工人将叶轮叶片角度一片一片进行调节。即松开叶柄紧固螺钉，用角度尺量好叶顶角度并固定叶柄，整机调节完成后，再合拢主通风机组。经过试机后作最后确认，其操作过程费工、费时，调节不方便。新型叶片角度机外可调装置采用蜗轮传动机构，实现叶片角度在机体外的一次性调节，很好的解决了叶片调节困难的问题，工人操作起来非常方便，省时、省

18、力轻松自如，角度调节准确，不用移开主机组，在机外用一个操作手柄便可以做到。特别在主通风机运行参数调节频繁、调节范畴较宽时可高效省时，更显优势。 6、主通风机变频调速控制 变频调速控制电控采用2电源、4变频、1联络共7台柜体。变频调速控制采用一拖一控制。 主通风机运行风量与转速成正比，风压与转速成平方比。因此，通过变频改变主通风机的转速可达到调节矿井风量的目的。 变频调速控制具备软启动功能，对电网冲击小。 变频技术的应用可在主通风机运行过程中实现对运行工况的无级调节，操作简单，节约工耗。 主通风机气动设计一般是以困难时期的通风参数为依据，在此状态下运行，主通风可获得较高的运行效率。当通风工况参数

19、改变时，随着叶片安装角度的变化（无论是增大或是减小），主通风机的运行效率将会产生明显降低。采用变频技术可在不改变主通风机叶片安装角度的情况下实现通风工况参数的调节，从通风机理论上来说，叶片角度不变则通风机运行效率不会产生变化（通风机实际运行中，由于气体流动状态发生改变后，运行效率会略有变化）。因此，采用变频技术可在较大的工况参数变化范围内使主通风机获得较高的运行效率，主通风机在偏离设计工况点越远、运行时间越长，节能效果越显著。采用变频调节时主通风机容易时期的运行效率较叶片角度调节时要高5%8%。 7、矿用主通风机在线监控与故障诊断系统（1） 功能简述实现对电控柜的三遥功能，可在调度台对断路器开

20、关进行合、分闸操作；对风机进行起、停，正、反转操作并且能实时监控和调节风机运行频率；对报警、保护信号进行复归；实时显示断路器、变频器和隔离开关（刀闸）的运行状态，各类告警信号。实时监测电控系统的电压、电流、有功功率、无功功率、有功电量、无功电量、功率因数、风机负压、风速等主要运行参数。矿用主通风机在线监控与故障诊断系统共有风机监控界面（图1）、风机控制界面（图2）、登陆界面、故障报警界面、故障查询界面等多个可切换界面，实现主通风机各种状态的远程监控功能。 （2）技术特点l 一键式启动 在初始状态下，按下主通风机启动键，通过PLC程序控制，自动完成主通风机蝶阀开启、主通风机变频启动、运行。l 一

21、键式倒机 主通风机正常运行过程中，在线监控系统倒机键按下时，自动完成在用主通风机停止、蝶阀关闭、备用主通风机蝶阀开启、备用主通风机变频启动、运行。l 双风机双电源的自动切换 在线监控系统倒机键按下，主通风机出现以下故障时： 电源：断电和跳闸情况出现时系统自动完成从在用主通风机到备用主通风机的切换。 电控：变频器发出故障信号时系统将延迟一段时间（3-5分钟无人处理故障）系统自动完成从在用主通风机到备用主通风机的切换。 主通风机本身故障：主通风机安装了差压变送器、振动传感器、电机温度传感器，当主通风机出现无风、风机振幅过大、电机超温时先报警3-5分钟无人处理故障，系统自动完成从在用主通风机到备用主

22、通风机的切换。 8、主通风机自动行走装置 轴流式对旋主通风机为了便于检修，一般采用轻轨安装的方式，按主通风机的结构及布置，轻轨安装又分为轴向移动和横向移动两种方式。主通风机在检修时，首先必须将其沿轴向或横向拉开，轴向拉开是主通风机第二级主机组及以后的部分（扩散筒、塔）沿轴向移动约1米的距离；横向拉开是主通风机第二级主机组（或第一级主机组）沿横向移动大于主机组直径的距离，检修完成后，恢复原状。主通风机轴向移动或横向移动时，虽移动部件安装在轻轨上，但必须借助其它工具或设备来完成，工作效率低、劳动强度大。主通风机的检修是一项长期的、周期性的例行工作，自动行走装置有效的提高了主通风机检修的工作效率、降

23、低了检修操作的劳动强度。 (1) 结构特征 自动行走装置由驱动部分、行走机构和控制部分等组成。 每台主通风机自动行走装置均采用双驱动方式，驱动部分一般安装在主通风机第二级主机组的支脚上。驱动部分采用电动机与减速箱一体的减速电机，减速电机为隔爆型并自带制动器。根据主通风机移动部分的重量及在轻轨上行走的摩擦阻力的大小来确定减速电机的扭矩和功率。主通风机行走速度一般控制在5m/min以内。 行走机构是主通风机各移动部件支脚安装的主动和从动辊轮，辊轮由支座、动轮、轮轴、轴承及油封等组成。行走机构可轴向或横向安装，转动灵活、阻力小。 控制部分是对自动行走装置减速电机正转、反转、停止的操作控制，由控制箱和按纽开关组成。自动行走装置一般采用就地（主通风机附近）控制，操作方便。(2) 技术特点l 驱动部分采用隔爆型减速