國(guó)外礦用風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1、國(guó)外礦用風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1、國(guó)外礦用風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1.1 礦用主通風(fēng)機(jī)( 1)美國(guó)煤礦使用的主通風(fēng)機(jī)以軸流式為主,離心式風(fēng)機(jī)所占比例不到 3%, 而且軸流式主通風(fēng)機(jī)所占比例仍有繼續(xù)增加的趨勢(shì), 并將從單純的風(fēng)量控制向集中式環(huán)境控制系統(tǒng)發(fā)展。美國(guó)的礦用通風(fēng)設(shè)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(cè)和控制設(shè)備。擬采用計(jì)算機(jī)控制的動(dòng)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(fēng)機(jī), 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(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)控制變頻器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量和壓力, 實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的按需調(diào)節(jié)。還可采用壓入式主通風(fēng)機(jī)與空調(diào)裝置聯(lián)機(jī), 使井下保持恒

2、溫環(huán)境。軸流式風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的直徑和重量要比同功率的離心式風(fēng)機(jī)小或輕 1/3 2/3, 轉(zhuǎn)速較高, 慣性矩小, 其加速性能和動(dòng)態(tài)特性要優(yōu)于離心式風(fēng)機(jī), 無(wú)論是調(diào)速式還是動(dòng)葉可調(diào)式軸流式風(fēng)機(jī)的性能調(diào)節(jié)范圍都比離心式風(fēng)機(jī)的寬, 運(yùn)行效率比離心式風(fēng)機(jī)高。美國(guó)早在 1987年就開始使用在運(yùn)行中通過(guò)自動(dòng)改變?nèi)~片角度的液壓動(dòng)葉可調(diào)式礦用主通風(fēng)機(jī)。這種通風(fēng)機(jī)的價(jià)格是普通通風(fēng)機(jī)價(jià)格的 5 7倍, 價(jià)格雖然昂貴, 但節(jié)能效果好。( 2)德國(guó) TLT ( Turbo Lufttechnik)公司是歐洲一家有代表性的礦用風(fēng)機(jī)制造公司, 在礦用風(fēng)機(jī)制造方面有 70a歷史, 該公司在液壓式動(dòng)葉調(diào)節(jié)技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。液

3、壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括液壓伺服機(jī)構(gòu)和鎖定系統(tǒng), 結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜, 制造精度很高。德國(guó) Turm ag公司生產(chǎn)的礦用軸流主扇最大直徑可達(dá) 5m, 風(fēng)量達(dá) 700m3/s, 單級(jí)風(fēng)壓達(dá) 4500Pa, 還可按用戶的需求單獨(dú)設(shè)計(jì)。最高裝置效率可達(dá)86% , 高效性能區(qū)域?qū)拸V, 覆蓋面大。有多種調(diào)節(jié)動(dòng)葉角度的方法可供選擇: 停機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)單個(gè)動(dòng)葉角度, 停機(jī)手動(dòng)一次性同時(shí)調(diào)節(jié)全部動(dòng)葉角度, 在運(yùn)行中或停機(jī)時(shí)采用液壓機(jī)構(gòu)一次性同時(shí)調(diào)節(jié)全部動(dòng)葉角度。傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)壽命都在 10萬(wàn)工作小時(shí)以上, 軸承的監(jiān)控包括溫度控制、振動(dòng)控制和沖擊脈測(cè)定 ( SPM )系統(tǒng)。擴(kuò)散塔有立式及臥式兩種。立式布置時(shí)傳動(dòng)軸從風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口端

4、伸出, 故來(lái)流可沿軸向較為均勻地進(jìn)入風(fēng)機(jī), 改善了風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣條件,有利于提高風(fēng)機(jī)裝置效率。在立式擴(kuò)散塔底部設(shè)置90b彎頭, 內(nèi)設(shè)弧形導(dǎo)風(fēng)板, 擴(kuò)散塔直立伸向空中, 這樣一方面大大降低了 90b彎頭的局部阻力損失, 另一方面主通風(fēng)機(jī)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(kuò)散塔的襯里, 用于隔音和消音, 必要時(shí), 在擴(kuò)散塔出口再安裝消音器, 使風(fēng)機(jī)裝置的出口噪聲嚴(yán)格滿足環(huán)境衛(wèi)生要求。但其工程造價(jià)要比臥式的高一些。( 3)前蘇聯(lián)使用離心式礦用風(fēng)機(jī)為主。 20多年來(lái), 他們致力于改進(jìn)離心式風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能, 使最大靜壓效率從 72% 提高到 88%, 平均靜壓效率從52%

5、提高 到 75% , 最大 風(fēng)量從 300m3/ s增加到700m3/s, 最大功率從 2 000kW 增加到 5 000kW。使用總功率增加了 2. 3倍, 風(fēng)機(jī)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(lái), 前蘇聯(lián)頓涅茨煤炭機(jī)械制造設(shè)計(jì)局, 據(jù)中央流體動(dòng)力研究所等提出的氣動(dòng)略圖研制的 BOK型礦用軸流主通風(fēng)機(jī), 效率比舊型號(hào)的提高 10% 15%, 風(fēng)量可達(dá) 600m3/s以上。用于深礦井的雙級(jí)軸流式主通風(fēng)機(jī), 葉輪圓周設(shè)計(jì)線速度都在 100m / s以上, 壓力高達(dá) 6kPa。( 4)日本原使用后向式葉片或多葉式通風(fēng)機(jī),現(xiàn)已完全由高效軸流式和高比轉(zhuǎn)數(shù)機(jī)翼形葉片的離心式

6、風(fēng)機(jī)所代替, 其中大多數(shù)是軸流式通風(fēng)機(jī)。三井三池公司生產(chǎn)的軸流式礦用風(fēng)機(jī), 葉片由硅鋁硼合金或鋁鎂合金材料制成。用于海底煤田時(shí), 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(jī)殼為普通鋼板焊接, 內(nèi)壁面涂刷環(huán)氧樹脂。動(dòng)葉調(diào)節(jié)技術(shù)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用停機(jī)調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu), 認(rèn)為運(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)機(jī)構(gòu)精密度過(guò)高, 而礦井需風(fēng)量的調(diào)節(jié)頻度小, 高精密的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)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(yùn)行中動(dòng)葉可調(diào)結(jié)構(gòu)的主通風(fēng)機(jī)。1.2 礦用局部通風(fēng)機(jī)礦用局部通風(fēng)機(jī)所面臨的主要改進(jìn)問(wèn)題, 雖然是應(yīng)盡量縮小風(fēng)機(jī)體積、降低噪聲和收集粉塵, 但就礦山而言, 局部通風(fēng)機(jī)的總耗電量是相

7、當(dāng)大的, 甚至超過(guò)主通風(fēng)機(jī)的總耗電量, 因此, 也應(yīng)該注意提高局部通風(fēng)機(jī)的效率。1.2.1 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(wàn)臺(tái)。目前多使用改進(jìn)型的 CBM 型單級(jí)軸流式局扇, 從 1983年開始, 著力推廣 20世紀(jì) 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(guó)家優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品稱號(hào), 具有如下特點(diǎn)。( 1)采用單級(jí)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(shí)地引走葉片頂部產(chǎn)生的渦流, 從而消除軸流式風(fēng)機(jī)性能曲線上普遍存在的駝峰區(qū)或壓力凹陷區(qū), 擴(kuò)大了風(fēng)機(jī)的工況范圍, 為增加通風(fēng)長(zhǎng)度創(chuàng)

8、造了條件。試驗(yàn)證明, 這種結(jié)構(gòu)可降低風(fēng)機(jī)噪聲。( 3)在 BMl 5以上機(jī)號(hào)的局扇上安裝了可調(diào)試前導(dǎo)葉, 可以根據(jù)風(fēng)筒長(zhǎng)度的大小進(jìn)行壓力調(diào)節(jié), 調(diào)節(jié)深度為 ? 20%, 采用可調(diào)式前導(dǎo)葉后, 使局部通風(fēng)更加有效, 同時(shí)還可以節(jié)約通風(fēng)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 l 12型局扇的葉片改成了鋼質(zhì)空心鉚焊結(jié)構(gòu)。在掘進(jìn) 1500 2000m 的長(zhǎng)獨(dú)頭采準(zhǔn)巷道時(shí), 使用了筒型離心式通風(fēng)機(jī), 在離心式葉輪后面的筒形外殼里焊有 20個(gè)徑向葉片的整流器, 將風(fēng)流疏導(dǎo)成沿風(fēng)機(jī)軸向流出, 克服風(fēng)筒的阻力。1. 2. 2 英國(guó)英國(guó) Keith-Blackman

9、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(gòu)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(guò) 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(dǎo)葉疏導(dǎo)風(fēng)流, 以提高局扇的靜壓效率。Keith-B lackman公司還生產(chǎn) / C0系列礦用局部扇風(fēng)機(jī)。這種局扇實(shí)質(zhì)上就是離心式葉輪、軸向?qū)Я鞯耐残坞x心式風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu), 具有壓力高、體積小、軸向?qū)Я?、便于礦井使用的特點(diǎn)。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(jī)殼用鋼板焊接而成, 中部被分隔成為左、右兩個(gè)流道, 氣流流入中部風(fēng)筒

10、入口處分為兩支, 并在筒體后部匯合成一支排出。電機(jī)設(shè)置在兩支中部風(fēng)筒形成的空間內(nèi), 而不是設(shè)在局扇筒體內(nèi), 通過(guò)聯(lián)軸器和傳動(dòng)組與離心式葉輪連接在一起形成直連運(yùn)轉(zhuǎn), 這種結(jié)構(gòu)如采用防爆葉輪和防爆電機(jī)就具備了防爆功能, 且便于井下對(duì)電機(jī)接線、維修和保養(yǎng)。以葉輪直徑為 610mm的 C40型局扇為例, 當(dāng)風(fēng)量為 2. 5m3/s時(shí), 靜壓達(dá) 2. 7kPa, 靜壓特性曲線無(wú)駝峰單調(diào)下降,局扇總長(zhǎng)約 1535mm, 最大外緣直徑為 924mm, 電機(jī)功率 18. 5kW, 總重量約 5kN。Keith-Blackm an公司還生產(chǎn)一種對(duì)旋式局扇,此局扇能在相對(duì)濕度 100%、溫度為-70 40e 的環(huán)

11、境下工作, 并可隨意安裝。英國(guó) Aerex公司生產(chǎn)的 / B0系列局扇在前部安裝噴霧腔, 后部連接過(guò)濾器。使用時(shí), 含有粉塵的污風(fēng)進(jìn)入噴霧腔中被水霧濕潤(rùn)后, 經(jīng)葉輪、分叉式機(jī)殼進(jìn)入過(guò)濾器。過(guò)濾器將污風(fēng)中的粉塵過(guò)濾, 集入集塵箱中。英國(guó) Woods公司主要生產(chǎn)礦井和隧道中使用的風(fēng)機(jī), 基本上是普通的軸流式風(fēng)機(jī)。但是該公司生產(chǎn)大量的通風(fēng)附屬裝置, 比如風(fēng)筒、手動(dòng)閘門、消音器等配套產(chǎn)品。1.2.3 瑞典瑞典 Flakt公司生產(chǎn)的 2PMD對(duì)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(guó)上世紀(jì) 60年代就曾引進(jìn), 并據(jù)此成功研制了 JFD局扇,廣泛地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各金屬礦山。近年來(lái)該公司仍在生產(chǎn)和銷售這種風(fēng)機(jī)。1.2.4 日本日本三井三池制作所是日本生產(chǎn)礦用局部通風(fēng)機(jī)的主要公司之一, 1990年的資料表明, 已生產(chǎn)各種局部通風(fēng)機(jī) 1950臺(tái)。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(fēng)機(jī), 一種是低噪聲對(duì)旋式雙級(jí)軸流通風(fēng)機(jī), 另一種是低噪聲單級(jí)混流式通風(fēng)機(jī)。前者比原來(lái)的通風(fēng)機(jī)提高風(fēng)壓10% 20% , 零、部件通用化程度高 (進(jìn)出口吸聲罩亦可通用 ), 可組成多種規(guī)格的通風(fēng)機(jī)。低噪聲混流式局部通風(fēng)機(jī), 其壓力范圍介于單級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)和上述對(duì)旋式風(fēng)機(jī)之間, 風(fēng)壓值可達(dá)同直徑單級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)的兩倍,