礦用局部通風機安全節能裝置設計應用

郭隴飛

（山西潞安集團左權阜生煤業有限公司，山西 晉中 032600）

1 礦用對旋式局部通風機存在問題

礦用對旋式局部通風機是結構新穎的新型通風設備，其結構為二個電機各自轉動，一對齒輪作相應轉動。由于對旋式局部通風機無靜止導葉結構，具有風壓比高、結構簡單緊湊、體積小以及供風能力強等優點，但是在實際煤礦井下生產過程中，對旋式局部通風機還存在一些不足，通過對阜生煤礦1105運輸順槽掘進前期通風現狀分析研究，通風過程中主要存在以下幾方面問題。

1）導致能源浪費：由于在巷道掘進前期通風機實際風壓相對較小，但通風機的二級電機卻照常工作，從而導致了對電能的巨大耗費。

2）大風量將嚴重污染環境：當巷道掘進長度不足200 m時，局部通風機采用雙級運行模式時，出風口風流速度達3.0 m/s，且風壓大，導致風筒出風口處產生高濃度粉塵，不利于掘進施工。

3）通風機的噪音比較高：通過對旋式局部風力發動機的工作特性曲線分析發現，局部通風機若出現大流量低風壓運行時，風機處于運轉低效區，在低效區運轉時，不僅風機能耗大、通風效率、噪音大，而且很容易導致風機電機燒毀。

2 局部通風機安全節能裝置設計

為了解決傳統局部通風機在使用過程中主要存在的問題，阜生煤礦對旋式局部通風機設計了一套安全與節能通風裝置。

2.1 安全節能裝置結構

安全節能裝置主要由通風筒以及通風筒內設置的翼型整流器和氣體擴壓器、消音裝置等部分組成。

1）氣體擴壓器具有和內通氣筒同軸設置的錐形芯筒，錐形芯筒的錐形底端緊靠通風機的風葉輪,在錐形芯筒和通氣筒內圓筒之間所產生的環狀截面隨氣體流動方向而逐步上升。氣體擴散器和通風筒兩者所組成的環形截面隨氣體流動方向而逐步上升，其最大當量的擴散角度約為6°~12°。

2）翼型整流器為與通氣筒縱向截面環形布置的整流葉子所構成，整流葉子緊靠對旋式局部風力發電機的前級葉輪，其整流式葉子的外端和通氣筒的內筒壁相穩定，其內端則和氣體擴壓器的錐形芯筒相穩定。翼型整流器的整流葉的數量為15個，整流葉為圓形板式結構或雙翼型構造。

3）局部通風機安全節能裝置中通氣筒內部主要安裝一個消音圓通和錐形芯圓筒構成，消音圓通為雙層結構，由通氣筒外壁與通風筒穿孔形成雙層結構，雙層中部填充消音材料。

2.2 裝置工作原理

在巷道挖掘的前期階段，將對旋式局部通風機后級進行拆解，該局部通風機主體結構為通風電機、葉輪以及導風筒所構成，電機通過支承板安裝于導風筒壁上，導風筒一端是通氣機的進風口，另一端是通氣機出口處，導風筒內層充填吸音材料的夾層結構，如圖1所示。

圖1 局部通風機結構示意圖

1）局部通風機后級拆除后安全節能裝置與風機前級新車新型結構的局部通風機，風機運行時新鮮風流從前級電機集流器進入，經過電機葉輪排出，排出后的風流與風機電機傳動軸形成30°~50°的夾角，氣體排除后氣流成螺旋狀。

2）翼型葉柵整流器將葉輪所輸送的螺旋氣體校正成運動方向更接近沿電機軸走向的氣體,以減小氣體的流動速度，從而降低了氣體在流動工作過程中的局部電阻損失以及沿程電阻經濟損失，達到了改善通風機風壓與通風機效率的目的。

3）由于安全節能裝置中的氣體擴壓器環形截面隨著供風流的速度增加而改變，當高速氣流經過氣流擴壓器時，在環形截面的作用下降低風流速度，從而達到減少氣流阻力損失，提高局部通風機工作特性。

4）該局部通風機的安全節能裝置投入使用后，與通風機電機比較節約了通風機功率達50%，并減少了原對旋式局部通風機在單級工作時，由于電動機超負荷所引起的燒毀現象；設備的綜合效益可相應增加20%左右，并可減少通風機的噪音8~10 dB。

3 現場試驗應用效果分析

阜生煤礦對1105運輸順槽安裝的FBD5.5×2№5.0型局部通風機配置了一套安全節電裝置，并對局部通風機依次開展了通風機拆除后級前級運轉、兩級保留時僅前級運轉，以及采用了安全節能裝置等三種情形下現場試驗對比，其分析結果如表1所示。

表1 試驗對比結果

從表1中可得知，1105運輸順槽掘進前期，在原有局部通風機結構不變情況下行，局部通風機拆除后級前級運轉以及兩級保留僅前級運轉時，風機出口噪音平均達34.4dB（A），超過了煤礦安全規程規定的25dB（A）。而局部通風機安裝了安全的節能設備后減少了噪音，出口噪音為24.5dB（A），并大大提高全壓效能，從而達到了單級安全和節能運行。

4 結語

通過對1105運輸順槽內安裝的局部通風機現場試驗對比發現，局部通風機安裝安全節能裝置后提高風機風壓以及工作效率，降低了風機運行過程中噪音，實現了長距離巷道局部通風機單級高效率、低噪音運行，通過實測，當風筒直徑在0.8~1.2 m范圍內，風機安裝安全節能裝置后可滿足長度為540 m巷道通風需求，有效提高了局部通風機運行效率，取得了顯著應用成效。