煤炭科技煤礦通風(fēng)機(jī)發(fā)展“十二五”規(guī)劃doc

1、煤炭科技煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展“十二五”規(guī)劃一、煤炭科技煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與需求(一)現(xiàn)狀及存在的問題1. 煤礦主通風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀分析煤礦地面主通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著向全礦井提供新鮮空氣、排出有毒、有害氣體的重任，被譽(yù)為整個礦井的“肺臟”，其安全、可靠運行事關(guān)整個礦井的安全。隨著 世界范圍內(nèi)能源短缺和經(jīng)濟(jì)增長對能源需求的增加，迫切要求人們節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境。而礦井主通風(fēng)機(jī)每天都必須運行， 選擇節(jié)電、低噪型通風(fēng)機(jī)就顯得非常 重要。20世紀(jì)80年代后，由于采用了新技術(shù)、新工藝，通風(fēng)機(jī)的效率提高了 5 10%，擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍，提高了變負(fù)荷條件下通風(fēng)機(jī)的運行效率。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，煤炭在國民經(jīng)濟(jì)中的作用日益

2、增強(qiáng)。2005年我國煤炭產(chǎn)量達(dá)到21.6億噸，占我國一次能源消費總量的約 70%。礦用通風(fēng)機(jī)是 保證煤炭安全生產(chǎn)的最主要設(shè)施， 據(jù)統(tǒng)計我國目前在役的礦用主通風(fēng)機(jī)約 16000 臺，礦用局部通風(fēng)機(jī)約25萬臺，礦用通風(fēng)機(jī)總裝機(jī)容量約為4000萬千瓦，耗能 巨大。目前國內(nèi)在運行的煤礦主要通風(fēng)機(jī)規(guī)格、型號如下：電動機(jī)外置式單級軸流通風(fēng)機(jī)(GAF單級，K40, K54, K55, K58, K61, K65)。(2) 電動機(jī)外置式雙級軸流通風(fēng)機(jī)(70B, 2K56, 2K58, 2K60, GAIK級)。(3) 對旋通風(fēng)機(jī)(BD40, 54, 56, 58, 60, 65, 66)。離心通風(fēng)機(jī)(電動機(jī)外

3、置)(K4 72, K4-2X 73)。表1若干礦用主通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)表(鋼板機(jī)翼形)通風(fēng)機(jī)型號電機(jī)功率KW電機(jī)效率靜 率壓效I13風(fēng)量m/min靜壓Pa噪聲dB(A)BK54-4-血 10158676.1699844107BD-8-血 242X 1859375.661802523一BD-8-血 25.82X 25094.480.26010252492.3BD-8-血 242X 2509084.46652298365.5BD-8-血 262X 2509378.68056295097.7BD-8-血 282X 4009383.78310429190表2國內(nèi)礦用主通風(fēng)機(jī)的無量綱性能參數(shù)如下表主通風(fēng)機(jī)

4、型號壓力系數(shù)屮a流量系數(shù)0比轉(zhuǎn)速ns靜壓效率/ n s備注BK400.060.2231780樣本BK540.090.1720680樣本GAF單級0.18760.248414384樣本2K560.190.1711685樣本2K600.400.248082樣本BD400.170.2314880樣本BD450.190.2213479資料BD500.210.2011779.4廠內(nèi)測試BD540.250.2311181.5廠內(nèi)測試BD580.250.2712278廠內(nèi)測試BD620.360.218179.1廠內(nèi)測試BD65A0.330.228880廠內(nèi)測試BD660.420.227377廠內(nèi)測試K4-7

5、20.430.227289資料K4-2 X 730.430.410386資料般說來，BK40 54等單級通風(fēng)機(jī)適用于壓力較低， 需風(fēng)量較大的低風(fēng)阻礦井；2K56 2K6C和BD系列適用于中、高壓礦井；而離心通風(fēng)機(jī)適合用高壓、需風(fēng) 量較小的礦井。與之相對應(yīng)，從表4可看出：無量綱壓力系數(shù)較低的通風(fēng)機(jī)適合 于低風(fēng)阻礦井，反之適合于高風(fēng)阻礦井；比轉(zhuǎn)數(shù)較低的通風(fēng)機(jī)適合于風(fēng)量要求較 小的礦井，反之適合于風(fēng)量要求較大的礦井。對旋通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點：（1）對旋通風(fēng)機(jī)與二級軸流通風(fēng)機(jī)相比，它無導(dǎo)葉， 兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的葉輪互為導(dǎo)葉；（2）兩個葉輪分別直聯(lián)在各自的電動機(jī)上， 因此要求配備兩臺電動機(jī)；（3）兩臺電動機(jī)置

6、于通風(fēng)機(jī)內(nèi)部，與葉輪直聯(lián)，不需 要長軸結(jié)構(gòu)，因此對旋通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)試方便。特別適合于安裝場地受 到限制的礦井。另外，由于電動機(jī)內(nèi)置，省去了電動機(jī)房的土建，與長軸結(jié)構(gòu)的 軸流通風(fēng)機(jī)相比，可節(jié)省大量的土建成本；（4）對旋通風(fēng)機(jī)的消聲器與擴(kuò)壓器直 聯(lián)，結(jié)構(gòu)緊湊，一般來說，不必另外建造消聲塔，節(jié)省土建成本；（5）對旋通風(fēng)機(jī)由于電動機(jī)內(nèi)置，維修不便。電動機(jī)散熱條件差，對電動機(jī)有特殊要求。性能 特點：（1）效率與二級軸流通風(fēng)機(jī)相當(dāng)；（2）良好的反轉(zhuǎn)反風(fēng)性能；（3）可單級運 行，但必須配備后導(dǎo)葉，否則效率很低。單級運行時風(fēng)壓只有雙級運行的一半左 右。電動機(jī)外置式雙級軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點：（1）有兩個動

7、葉輪，分別配有導(dǎo)葉， 兩級動葉和導(dǎo)葉的形狀可完全一樣，省去葉片模具成本；（2）配備一臺外置電動機(jī)。由于電動機(jī)外置，散熱條件較好，對電動機(jī)維修方便；（3）由于用長軸連接動葉輪和電動機(jī)，安裝要求嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)不太緊湊，前置長軸穿過氣流通道，需置 S型彎道；（4）需建電動機(jī)一通風(fēng)機(jī)房，土建成本較大；（5）安裝場地要求較大。 性能特點：（1）與對旋通風(fēng)機(jī)相當(dāng)；由于存在導(dǎo)葉，反轉(zhuǎn)反風(fēng)性能不如對旋； （3）此類通風(fēng)機(jī)在國外廣泛應(yīng)用，歷史悠久。離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點：（1）安裝較為方便，但雙面進(jìn)氣用雙支承軸較長。有蝸 殼，徑向尺寸很大； 電動機(jī)外置，散熱條件好，易維修；（3）安裝調(diào)節(jié)門 （前導(dǎo)器）后，啟動時關(guān)小調(diào)節(jié)門

8、，啟動功率小，易啟動，且能調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓。 性能特點：風(fēng)量較小，風(fēng)壓較高，效率也較高。表3各類礦用主通風(fēng)機(jī)的評價名稱長軸雙級軸流對旋離心效率電動機(jī)維修安裝簡便結(jié)構(gòu)緊湊綜合成本風(fēng)量安全性總體來講，通過近幾年的規(guī)范整頓，所有的礦井都基本上采用了符合要求的 主通風(fēng)機(jī)，并制定了以風(fēng)定產(chǎn)的安全措施，由于主要通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障而造成的事 故大為減少。衡量風(fēng)機(jī)技術(shù)水平主要從產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的程度和容量、轉(zhuǎn)速、 效率及噪聲等幾個方面考察。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化能夠降低產(chǎn)品成本、 縮短生產(chǎn)周期，擴(kuò)大產(chǎn)品使用范圍，以較少的零件品種達(dá)到較大應(yīng)用范圍的需要， 產(chǎn)品質(zhì)量與工藝要求都容易得到保證， 同時可采用

9、專用設(shè)備與流水線操作， 提高 了生產(chǎn)效率又降低了產(chǎn)品維護(hù)成本。風(fēng)機(jī)采用大容量后可使一臺機(jī)組替代幾臺機(jī) 組，這樣可降低設(shè)備和建造費用，節(jié)省材料，節(jié)約能源，便于管理和采用自動化 技術(shù)。提高了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速后，可節(jié)省材料，減少體積，減輕重量，同時為運輸和使 用帶來方便。風(fēng)機(jī)是一種使用量大面廣的通用機(jī)械， 它的高效和節(jié)能對于國民經(jīng)810%因濟(jì)建設(shè)具有重要意義。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機(jī)的電能消耗約占全國發(fā)電量的 此，提高風(fēng)機(jī)的效率和運行效率是十分必要的。2. 煤礦主通風(fēng)機(jī)存在的問題（1 ）風(fēng)機(jī)低效率運行據(jù)中煤集團(tuán)和煤科總院 2004 年的調(diào)查表明，我國在役的礦用主通風(fēng)機(jī)運行 效率低于 40%的占 20%，運行效率高于 7

10、0%的不足 10%。對于在役的局部通風(fēng)機(jī)， 平均運行效率低于 60%，其中地方煤礦平均運行效率僅為 48%。這同西方發(fā)達(dá)國 家約 85%的平均運行效率相差甚遠(yuǎn)，節(jié)能潛力巨大。煤礦選用的主通風(fēng)機(jī)大多數(shù)采用異步電動機(jī)驅(qū)動， 特別是近十年來普遍選用 防爆對旋軸流式， 電機(jī)的調(diào)速控制幾乎是一片空白。 主要原因是交流異步電機(jī)調(diào) 速困難。 機(jī)械調(diào)速方式體積龐大， 維護(hù)困難。 電力調(diào)速在變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)前系 統(tǒng)復(fù)雜、損耗大。因此不得不放棄這種有效的性能調(diào)節(jié)方式。（2）高噪聲 噪聲對人們的聽覺、視覺、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng) 都有嚴(yán)重危害。風(fēng)機(jī)是一個較強(qiáng)的噪聲源。如鍋爐送風(fēng)機(jī)的噪聲可達(dá)124

11、dB對噪聲的控制也是我國風(fēng)機(jī)行業(yè)廣大技術(shù)人員一直在努力的一個重要方向。利用氣動聲學(xué)原理來設(shè)計低噪聲風(fēng)機(jī)是從噪聲源處著手， 沒有為降噪而增加 質(zhì)量、空間和成本，具有較大的吸引力，但難度較大；采用消聲、隔聲或吸聲等 無源噪聲控制措施可以取得了不錯的效果， 但也存在低頻噪聲難以消除， 質(zhì)量和 成本增加等問題；有源噪聲控制技術(shù)通過引入二次聲源建立一個相消干涉模式， 從而實現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)聲能降低或消除的目的， 具有良好的解決低頻噪聲問題的潛 力，但也存在一些缺點： 其一是有源控制只對風(fēng)機(jī)低頻窄帶比較成功， 其二是實 際應(yīng)用中需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 這在硬軟件方面都存在極大的困難， 其三是有源 控制系統(tǒng)中采用

12、的電子設(shè)備過于昂貴。（3）加工手段落后，質(zhì)量難以保證世界上較著名的通風(fēng)機(jī)企業(yè)主要有德國 TLT公司、英國豪登公司、丹麥諾文 科公司、德國 K.K.K 公司及日本荏原制作所等等， 這些公司技術(shù)先進(jìn)， 科研實力 雄厚，都能設(shè)計三元葉輪并進(jìn)行計算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計， 他們加工三元葉輪的工 藝方法也非常先進(jìn)， 如意大利新比隆公司采用開槽焊接技術(shù)， 德國德馬格公司采用釬焊接技術(shù)， 而國內(nèi)還未將這些技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)； 在五座標(biāo)銑制葉輪方面， 國 外先進(jìn)廠家加工效率比國內(nèi)高 23倍；在葉輪焊接方面，國外采用數(shù)控自動焊， 而國內(nèi)還在沿用手工電弧焊的落后工藝方法。 國外的小型通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品的外觀質(zhì)量 相當(dāng)于工藝品，涂裝

13、質(zhì)量既牢固又漂亮；國內(nèi)近幾年雖有所提高, 但仍有很大差距。我國裝備制造業(yè)總體水平不高， 生產(chǎn)礦用通風(fēng)設(shè)備的制造企業(yè)加工制造工藝 更顯落后， 無法完成精細(xì)化、 規(guī)模化生產(chǎn)， 這就導(dǎo)致在主通風(fēng)機(jī)在關(guān)鍵部件及關(guān) 鍵工藝上難以得到可靠的質(zhì)量保證，為煤礦安全通風(fēng)帶來隱患。（4）葉片等關(guān)鍵部件檢驗手段缺乏，存在故障隱患 目前國內(nèi)煤礦多采用軸流式通風(fēng)機(jī)， 其氣動性能已被廣大用戶認(rèn)可接受。 但是由于風(fēng)機(jī)從設(shè)計、 制造到使用維護(hù)過程中， 都有一些造成風(fēng)機(jī)運行可靠性不足 的問題，運行故障率較高，如葉片斷裂、電機(jī)溫度過高、主通風(fēng)機(jī)運行工況不穩(wěn) 定、氣動風(fēng)機(jī)齒輪馬達(dá)易損壞、 軸承潤滑結(jié)構(gòu)不完善等， 這些給煤礦生產(chǎn)帶來

14、一 定的安全隱患， 并大大增加了風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家和用戶的維護(hù)費用。 如何提高主通風(fēng) 機(jī)產(chǎn)品運行可靠性，降低故障率，是現(xiàn)階段亟待解決的重要課題。（5）設(shè)計方法落后 目前國內(nèi)礦用通風(fēng)機(jī)的研究和設(shè)計還基本停留在二維無粘假設(shè)的基礎(chǔ)上， 礦井通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計與計算甚至還停留在一維損失模型的水平上， 礦用風(fēng)機(jī)準(zhǔn)三維 和全三維數(shù)值研究與應(yīng)用工作，還基本上是空白。國外通風(fēng)機(jī)企業(yè)為了進(jìn)入中國市場， 他們采取了與我國通風(fēng)機(jī)企業(yè)合資、 合 作等方式， 而英國豪登公司已在國內(nèi)建立了獨資企業(yè)， 早已參與了國內(nèi)的通風(fēng)機(jī) 市場競爭。3. 煤礦局部通風(fēng)機(jī)現(xiàn)狀局部通風(fēng)機(jī)， 向礦井下局部地點供風(fēng)的通風(fēng)機(jī)， 主要用于掘進(jìn)通風(fēng)。 按布置

15、方式可分為壓入式、 抽出式和混合式三種。 壓入式局部通風(fēng)機(jī)是將新鮮空氣通過 風(fēng)管壓到工作地點，電動機(jī)不需隔流。 抽出式局部通風(fēng)機(jī)是將污風(fēng)從工作面抽走， 電動機(jī)需隔流。 局部通風(fēng)機(jī)有 JBT 系列通風(fēng)機(jī)、子午加速行系列通風(fēng)機(jī)及對旋軸 流式系列通風(fēng)機(jī) 3 類。目前，我國煤礦用局部通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè) 90家，主要分布在重慶、山東、山 西、河南、江蘇、湖南、江西等19個省(區(qū)、市)。技術(shù)力量、設(shè)備條件、管理 水平、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)狀況和經(jīng)營思路各不相同，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能差異較大。產(chǎn)品 質(zhì)量、性能指標(biāo)和技術(shù)水平不容樂觀。(1) JBT、YBT系列單級軸流式局部通風(fēng)機(jī)是我國 20世紀(jì)50、60年代引進(jìn) 前蘇聯(lián)的產(chǎn)品

16、，體積小、價格低，但噪音大，全壓效率低，風(fēng)壓偏低。其全壓效 率約60%- 73%左右，噪聲103111dB(A),有的甚至達(dá)到l27dB(A)。風(fēng)機(jī)效率低， 造成了能源的嚴(yán)重浪費。噪聲主要集中在中、高頻率范圍，刺耳的尖叫聲嚴(yán)重影 響了工人的正常作業(yè)和身心健康，并且掩蓋了一定距離內(nèi)行車聲、機(jī)械運轉(zhuǎn)聲和 信號電鈴聲，易引起傷亡事故。近兩年，個別企業(yè)與高?；蚩蒲性核献?， 對YBT產(chǎn)品進(jìn)行了技術(shù)改造，在 小型號上改善了風(fēng)機(jī)葉型和加裝了消音器，取得了較好的效果。但大部分產(chǎn)品不 符合現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境的要求，屬于應(yīng)該被淘汰的產(chǎn)品。(2) 斜流式(也稱：昆流式)局部通風(fēng)機(jī)是20世紀(jì)90年代初期發(fā)展起來的 新型風(fēng)

17、機(jī)，具有空氣軸向流動、高效運行區(qū)域?qū)?、噪音小等?yōu)點。但風(fēng)壓偏低，在效率指標(biāo)上形同虛設(shè)，生產(chǎn)工藝、技術(shù)還不成熟，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約有4家，規(guī)格型號和使用量較少，未形成批量和系列化生產(chǎn)。(3) 對旋式局部通風(fēng)機(jī)是20世紀(jì)80年代末、90年代初研制并迅速發(fā)展、 推廣的一種局部通風(fēng)機(jī)。目前機(jī)號有血 4.0至血10.0等；裝機(jī)功率有l(wèi).lkW X2 至75kWX 2等；工作方式有壓入式、抽出式和壓抽式等；葉片材料有鋼葉、銅葉片、鋁合金鑄造葉片和塑料葉片等。表4國外對旋局部通風(fēng)機(jī)主要性能國家型號風(fēng)筒直徑Mm全壓Pa風(fēng)量m3/min電機(jī)功率kw額定轉(zhuǎn)速r/min日本MFA40P2- SC44001300-2

18、800180-1205.5 X 23000日本MFA50P2- SC45001900 - 4200400 - 22015X 23000日本MFA60P- SC66001900 - 3900500 - 31015X 23000日本MFA60P- SC36002800 - 6000600 - 40030 X 23000日本MFA90P- SC39002200 - 4200900 - 55030 X 21500日本MFA100P2- SC610002100-45001200 - 82037 X 21500日本MFA100P2- SC310002400 - 55001300 - 85055 X 215

19、00德國GAL5-45/45500190-3100187-1204.5 X 23000德國GAL5-60/60500200-3680204-1236 X 23000德國GAL5-75/75500280-4400243-1237.5 X 23000德國GAL6-110/110600380-4700336-18611 X 23000德國GAL6-150/150600400-5400358-24015X 23000德國GAL7-220/220700400-5900564-34822 X 23000德國GAL7-300/300700560-6500685-43230 X 23000波蘭WLE-503A

20、500700=3500252-1387.5 X 23000波蘭WLE-603A6001100=5500402-22815X 23000波蘭WLE-603B600900=5300400-22018.5 X 23000波蘭WLE-803A800800=5700558-34822 X 23000波蘭WLE-1003B10001100=5900775-59037 X 23000注：日本的全壓效率0.700.78,噪聲6885dB(A);德國的全壓效率0.630. 7;噪聲7890 dB(A);波蘭的全壓效率0. 600. 75,噪聲8492 dB(A)。制造商：日本三井三池制作所；德國 YORTE波蘭

21、ROWENA家們認(rèn)為：中 國的通風(fēng)機(jī)在氣動設(shè)計和氣動性能方面已處于國際水平，但通風(fēng)機(jī)的加工工藝、 設(shè)備落后，外觀質(zhì)量較差。對旋式局部通風(fēng)機(jī)一般由容量相同的隔爆電動機(jī)驅(qū)動，兩個風(fēng)葉輪采用不同的葉片數(shù)，一級葉輪的葉片安裝角大于二級葉輪的葉片安裝角。二級葉片還兼?zhèn)淦胀ㄝS流式風(fēng)機(jī)中的靜葉功能。測試證明：對旋式局部通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)效率比前置 靜葉型兩級普通軸流式通風(fēng)機(jī)高約 8%10%，比后置靜葉型高約4%5%具備良 好的逆風(fēng)性能，逆向風(fēng)量可達(dá) 60%70%目前，對旋式局部通風(fēng)機(jī)均采用了外包復(fù)式消聲器結(jié)構(gòu)， 有效地降低了噪聲。 實驗證明：噪聲頻率越高，吸聲系數(shù)越高。在 125Hz500Hz時，吸聲系數(shù)只有 0

22、.30.5左右，在1000Hz以上吸聲系數(shù)可達(dá) 0.8以上，4000Hz時可達(dá)0.95。近年來，部分高校和科研院所對礦用通風(fēng)機(jī)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，先進(jìn)的理論、計算方法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等得到較好地應(yīng)用，促進(jìn)了礦用通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品行業(yè)技術(shù)水平的提高表5我國部分礦用對旋局部通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)通風(fēng)機(jī)電機(jī)功率KW全壓效風(fēng)量m3/min全壓Pa噪聲dB(A)備注型號率血5.02 X 5.580.0177260690單弧板葉型血6.32 X 18.580.8365506289.2機(jī)翼型葉片血6.02 X 1178.2278335089機(jī)翼型葉片血7.12 X 3780.2584587696.2單弧板葉型血6.02 X 1

23、581.22944333一單弧板葉型血6.72 X 3077.14005913一單弧板葉型表6局部通風(fēng)機(jī)的評價名稱YBT JBTBKJ、2BKJ對旋斜流效率性能曲線送風(fēng)距離噪聲結(jié)構(gòu)緊湊成本4. 煤礦局部通風(fēng)機(jī)存在的問題目前局部通風(fēng)機(jī)主要存在的是加工質(zhì)量問題。 部分生產(chǎn)企業(yè)因局部通風(fēng)機(jī)價 格低，利潤小，不太重視，投入小。主要問題有 8個方面。（1）葉型尺寸葉片是通風(fēng)機(jī)的核心，是保證通風(fēng)機(jī)達(dá)到性能的關(guān)鍵部件， 應(yīng)保證葉片的葉 型符合樣板坐標(biāo)，一方面嚴(yán)格檢驗?zāi)＞叩臏?zhǔn)確性，對鋼板壓制工藝，應(yīng)考慮反彈 因素，最好要求設(shè)計者在樣板坐標(biāo)上給出葉型在軸向的投影長度L和在周向的投影長度L1,可以方便地檢查葉片安

24、裝角；另外，應(yīng)用樣板檢查葉型是否符合給定 的坐標(biāo)，樣板與葉型之間的縫隙不應(yīng)大于0. 5%b（b為葉片弦長）。在葉片加工中 要注意葉型前、后緣的加工質(zhì)量，特別是葉型后緣的小圓，應(yīng)符合樣板坐標(biāo)規(guī)定 的尺寸，尤其是鉚焊工藝，一般加工都比較粗糙。（2）葉片表面粗糙度應(yīng)保證葉片表面粗糙度， 特別注意葉片表面絕對不能有凹凸不平或明顯的劃 痕。（3）安裝角葉片安裝角嚴(yán)重影響通風(fēng)機(jī)性能，相差1就有可能使效率相差1%2%, 使通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓相差2%5%,若安裝角度偏大，可能會導(dǎo)致電動機(jī)超功 率，電動機(jī)燒毀現(xiàn)象。因此應(yīng)嚴(yán)格檢查葉片沿葉高各截面葉型的安裝角。通風(fēng) 機(jī)制造企業(yè)應(yīng)加工葉片焊接模具， 具備檢測葉片的專

25、用工具， 檢測葉片葉型坐標(biāo) 和安裝角的誤差。（4）通風(fēng)機(jī)流道加工質(zhì)量由于通風(fēng)機(jī)流道為鉚焊件， 焊接質(zhì)量成為關(guān)鍵， 最常見的問題是焊接質(zhì)量差， 焊縫不連續(xù)，不光滑，氣流流過時會產(chǎn)生很大阻力，使通風(fēng)機(jī)效率降低。對流道 的加工應(yīng)特別注意：支撐、導(dǎo)葉與機(jī)殼的焊接質(zhì)量；法蘭、墊片的連接應(yīng)保 證流道的光滑；各部件的軸向間隙應(yīng)符合圖紙要求。（5）徑向間隙徑向間隙嚴(yán)重影響通風(fēng)機(jī)效率，應(yīng)嚴(yán)格按 MT222007的規(guī)定控制。（6）消聲器加工質(zhì)量 消聲器是降低通風(fēng)機(jī)噪聲最有效的措施。但加工不當(dāng)，嚴(yán)重影響消聲效果，最常見的問題有兩個：消聲棉（礦渣棉，超細(xì)玻璃棉等）沒有壓實，應(yīng)嚴(yán)格按照 規(guī)定的密度操作，例如對礦渣棉，應(yīng)

26、保證240kg/m3,對超細(xì)玻璃棉應(yīng)保證25kg/m3; 消聲器多孔鋼板涂刷防銹漆應(yīng)放在第一道工序， 如放在末道工序， 防銹漆將纖 維布的孔隙堵死，使消聲棉不能吸聲，大大影響消聲效果。（7）安裝改進(jìn)葉輪安裝方式， 避免大力敲打； 電動機(jī)的定位安裝水平也影響電動機(jī)同 心度和葉片間隙。（8）流道設(shè)計應(yīng)對通風(fēng)機(jī)流道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計， 符合氣動力學(xué)規(guī)律， 避免出現(xiàn)尺寸的急劇變 化，如進(jìn)口導(dǎo)流帽、輪轂與電動機(jī)外形尺寸、后消聲器的導(dǎo)流錐收斂角度，電動 機(jī)穿線管結(jié)構(gòu)等均對通風(fēng)機(jī)性能產(chǎn)生較大的影響。（二）趨勢及需求分析1. 煤礦主通風(fēng)機(jī)技術(shù)趨勢及需求礦用通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動是全三維、 粘性、非定常流動， 存在著十分復(fù)雜

27、的旋渦 分離流動、湍流流動、不穩(wěn)定流動等。而由主扇、風(fēng)硐、風(fēng)井、巷道、采掘工作 面、采空區(qū)、硐室及數(shù)十臺甚至近百臺局部通風(fēng)機(jī)及管道網(wǎng)絡(luò)等組成礦井通風(fēng)系 統(tǒng)內(nèi)部流動將更加復(fù)雜，是全三維、粘性、多組分、多相、非定常的流動。必須 掌握了礦井通風(fēng)機(jī)和復(fù)雜礦井通風(fēng)系統(tǒng)流場結(jié)構(gòu)和損失機(jī)理， 才有可能改進(jìn)和控 制礦井通風(fēng)機(jī)及其通風(fēng)系統(tǒng)的氣動效率和節(jié)能技術(shù)水平。近20 年來，伴隨著計算流體力學(xué)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展， 礦用風(fēng)機(jī)的設(shè)計技術(shù)得到了巨大發(fā)展， 從簡 單的一維無粘流動的直葉片設(shè)計、 到具有代表性的二維無粘流動的等環(huán)量扭曲葉 片設(shè)計、可控渦設(shè)計、再到準(zhǔn)3維無粘流動的S1、S2流面的彎扭掠葉片設(shè)計等。 特別

28、是近 10年來，全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)已推廣到西方發(fā)達(dá)國家礦用風(fēng) 機(jī)及其系統(tǒng)的分析、 控制與優(yōu)化設(shè)計中。 不僅如此， 西方發(fā)達(dá)國家還將計算流體 力學(xué)技術(shù)和控制技術(shù)等有機(jī)結(jié)合， 應(yīng)用于風(fēng)機(jī)本體、 系統(tǒng)及運行的全過程的流動 數(shù)值研究與分析， 基于全三維粘性流動數(shù)值研究與分析的葉片優(yōu)化設(shè)計、 通流部 分設(shè)計、葉片調(diào)節(jié)和電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)為一體的風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)極大地 提高了風(fēng)級的運行效率和節(jié)能技術(shù)水平。目前，英國Howden、 Keith-Blackman公司、美國的 Bonanza Fans、 Buffalo Forge 、 Fairchild 、 Joy、 Strobic Air 、 T

29、LT-Babcock 公司、德國的 TLT、 Turmag、 3K、 Vortfx 公司、日本的三井三池制 作所、生產(chǎn)的礦用軸流主通風(fēng)機(jī)或局部通風(fēng)機(jī)的運行效率均保持在8487%以上。主通風(fēng)機(jī)的新型應(yīng)用技術(shù)研究方向主要體現(xiàn)在以全三維粘性計算流體力學(xué) 技術(shù)為基礎(chǔ)， 從風(fēng)機(jī)本體節(jié)能、 系統(tǒng)節(jié)能及運行節(jié)能三個方面開展礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能 技術(shù)研究。 包括礦用主通風(fēng)機(jī)流動損失機(jī)理及控制技術(shù)的研究、 復(fù)雜礦井通風(fēng)網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部流動損失機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計研究、風(fēng)機(jī)氣動優(yōu)化技術(shù)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、 電機(jī)變頻調(diào)速、電機(jī)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)匹配等節(jié)能技術(shù)集成研究和礦用風(fēng)機(jī)智能運行控制 系統(tǒng)等。使我國礦用通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，風(fēng)

30、機(jī)效率達(dá)到 85% 以上，系統(tǒng)運行效率達(dá)到85%以上，噪音85dB以下，通風(fēng)量提高1020%實現(xiàn) 節(jié)能 30%以上，具體實現(xiàn)方法如下：（1）全三維粘性計算流體力學(xué)的設(shè)計理念利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式一級、 二級礦用軸流主通風(fēng) 機(jī)( BY、70B2 系列)、老式礦用離心主通風(fēng)機(jī)( G4-73、4-72 系列)、80 年代以 后研制的礦用軸流主通風(fēng)機(jī)和對旋軸流通風(fēng)機(jī)( 2K、 BD(K)、GAF 系列)各系列 礦用主通風(fēng)機(jī)流場結(jié)構(gòu)、 流動損失機(jī)理、 流動控制方法及變工況特性的研究， 在 此技術(shù)上開展葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪有優(yōu)化設(shè)計和通流部分優(yōu)化設(shè)計和實驗驗證； 通過全三維粘性計算流體力

31、學(xué)技術(shù)揭示和預(yù)測采用葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、 電機(jī)變頻調(diào)速 技術(shù)后風(fēng)機(jī)本體、 系統(tǒng)及運行特性； 通過以上研究， 掌握礦用主通風(fēng)機(jī)節(jié)能關(guān)鍵 技術(shù)，并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。(2) 主通風(fēng)機(jī)變頻節(jié)能技術(shù)的推廣 此外，由于礦用風(fēng)機(jī)設(shè)計及節(jié)能技術(shù)水平低，較大一部分電能轉(zhuǎn)化為噪聲， 嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)環(huán)境和人們的身心健康。 因此開展礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)研究在節(jié) 能、安全、環(huán)保三方面具有重要意義。以往主通風(fēng)機(jī)未能采用調(diào)速方式的原因， 主要是因為其采用的高壓交流異步 鼠籠式電動機(jī)驅(qū)動方式， 在調(diào)速技術(shù)上難以實現(xiàn)。 隨著電力電子技術(shù)、 微電子技 術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成熟，價

32、格也在用戶接受范圍內(nèi)。主通風(fēng)機(jī)實現(xiàn)變頻調(diào)速可以達(dá)到以下目的。 (1) 實現(xiàn)真正意義上的軟起動， 減小風(fēng)機(jī)起動時對電網(wǎng)的沖擊， 減小對電網(wǎng)容量的要求 (直接起動時， 要求電網(wǎng) 容量是電機(jī)額定功率的 5倍以上)。(2) 減小機(jī)械損耗，延長設(shè)備壽命，降低噪音， 安全環(huán)保。 (3) 提高功率因數(shù)。大型風(fēng)機(jī)屬于電感負(fù)載，功率因數(shù)低，額定負(fù)荷 時，普遍只有 75%左右，采用變頻調(diào)速技術(shù)，功率因數(shù)可提高到 90%以上，減少 了無功損耗，改善了電網(wǎng)品質(zhì)。 (4) 提高系統(tǒng)效率，能隨時根據(jù)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的 變化，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)性能與之匹配， 始終保持風(fēng)機(jī)在高效區(qū)運行。 現(xiàn)有風(fēng)機(jī)最高效率 普遍在 80%以上，而實際運行效

33、率在 20%左右。至少有 15%以上的節(jié)能空間，節(jié) 能前景巨大。 (5) 實現(xiàn)自動化控制。由于變頻器采用了微電子技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的通訊 協(xié)議，輸入、輸出端口，可以十分方便的實現(xiàn)自動控制。綜上所述，研制的主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速裝置是一種量大面廣， 適應(yīng)性強(qiáng)的高科 技產(chǎn)品，符合國家節(jié)能環(huán)保政策， 增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 具有重大的社會效益和 經(jīng)濟(jì)效益。(3) 主通風(fēng)降噪研究隨著科技的進(jìn)步， 在風(fēng)機(jī)噪聲控制領(lǐng)域內(nèi)， 有源控制技術(shù)方面的研究將會越 來越多地得到實際應(yīng)用。 但是，一些無源控制技術(shù)目前仍然是基本的應(yīng)用措施與 手段。對風(fēng)機(jī)噪聲的控制， 最積極最根本的措施是從聲源上根治噪聲， 即設(shè)計制 造高性能、低噪聲的風(fēng)

34、機(jī)是控制風(fēng)機(jī)噪聲的根本途徑。從噪聲源和消聲器兩方面入手，對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪研究。在噪聲源方面， 對氣流參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行研究， 對風(fēng)機(jī)的核心部件葉輪進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計， 找到從 噪聲源上降低對旋風(fēng)機(jī)噪聲的辦法， 在消聲器方面， 對通風(fēng)機(jī)的消聲器進(jìn)行優(yōu)化 設(shè)計，找到從轉(zhuǎn)播途徑上降低對旋風(fēng)機(jī)噪聲的措施。（4）大力加強(qiáng)通風(fēng)監(jiān)管 隨著煤炭資源的大量開采，煤炭生產(chǎn)安全問題日趨嚴(yán)重， 2005 年我國煤炭 安全事故死亡人數(shù)高達(dá) 5938 人，百萬噸死亡人數(shù)是發(fā)達(dá)國家的 100倍以上。而 據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局的統(tǒng)計， 造成煤礦安全事故的原因超過三分之一在于 通風(fēng)問題。（5）提高核心部件可靠性煤礦主通風(fēng)機(jī)是大型

35、固定設(shè)備， 它的安全性直接影響礦井的生產(chǎn)。 提高核心 部件可靠性對提高通風(fēng)機(jī)運行可靠性， 降低因葉片等故障導(dǎo)致的事故率， 在預(yù)防 煤礦安全事故的同時，也提高了煤礦生產(chǎn)效率，其社會效益是不可估量的。具體方法表現(xiàn)在：從設(shè)計上對風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵零部件葉片進(jìn)行材質(zhì)、 結(jié)構(gòu)設(shè)計研究， 并進(jìn)行各種型號風(fēng)機(jī)葉片理論強(qiáng)度計算，通過各種必要的力學(xué)性能試驗進(jìn)行校 核；對葉片以及其它關(guān)鍵零部件從原材料、制造工藝、檢測檢驗等方面進(jìn)行可靠性分析研究； 葉片無損檢測工藝研究； 優(yōu)化電機(jī)散熱結(jié)構(gòu)的研究； 控制 風(fēng)機(jī)喘振、振動的研究。2. 煤礦局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)趨勢及需求 現(xiàn)今，國內(nèi)外在局部通風(fēng)機(jī)的研發(fā)和推廣應(yīng)用上總體趨勢基本相近，

36、主要都 是在普通軸流、 子午加速和對旋局部通風(fēng)機(jī)等方面做了許多的工作。 國外更提倡 產(chǎn)品的多樣化并注意有針對性地推廣應(yīng)用。 在不斷完善所開發(fā)的局部通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品 的同時，還重視設(shè)計生產(chǎn)與局部通風(fēng)機(jī)配套使用的附屬件。對于地方中小型煤礦， 掘進(jìn)巷道不長， 適宜選用單級普通軸流或子午加速局 部通風(fēng)機(jī)； 對于國家統(tǒng)配礦井， 掘進(jìn)巷道較長， 選用對旋或雙級普通軸流局部通 風(fēng)機(jī)是合理、 可行的。為了進(jìn)一步提高單級普通軸流和子午加速局部通風(fēng)機(jī)的壓 力，以適應(yīng)增大通風(fēng)輸送距離的要求， 開發(fā)前導(dǎo)葉葉輪后導(dǎo)葉的局部通風(fēng)機(jī) 是必要的。 從降低噪聲方面考慮， 開發(fā)離心葉輪和軸向?qū)Я鞯耐残蜋C(jī)殼的局部通 風(fēng)機(jī)，亦是新的研究方

37、向。隨著我國煤礦采掘機(jī)械化水平的提高，巷道掘進(jìn)中產(chǎn)生的大量粉塵和沼氣， 嚴(yán)重地污染井下空氣。 因此，礦井局部通風(fēng)不僅要滿足掘進(jìn)巷道中風(fēng)壓和風(fēng)量的 要求，還需考慮清除巷道粉塵和煙霧的污染， 通風(fēng)與除塵必須同時進(jìn)行， 壓入式 和抽出式混合通風(fēng)以及大功率局部通風(fēng)機(jī)的開發(fā)必將提到日程上來。二、“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)思想、發(fā)展思路與目標(biāo)（一）指導(dǎo)思想近年來，伴隨著計算流體力學(xué)技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展， 西方發(fā)達(dá)國家已 將全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機(jī)設(shè)計與改造中， 并指導(dǎo)和推動葉片調(diào) 節(jié)技術(shù)、電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和運行控制技術(shù)的應(yīng)用， 從而大幅度提高了礦用風(fēng)機(jī) 的節(jié)能技術(shù)水平。 另一方面， 由于技術(shù)研究

38、投入少和自主創(chuàng)新能力差， 我國礦用 風(fēng)機(jī)總體設(shè)計及節(jié)能技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國家， 大量陳舊產(chǎn)品仍在運行 中。例如，我國目前重點煤礦使用的主通風(fēng)機(jī)共有 1000 余臺，平均運行效率不 到 60%，而我國目前非重點煤礦共有主通風(fēng)機(jī)約 15000 臺，平均運行效率不足 50%， 這同西方發(fā)達(dá)國家約 85%的平均運行效率相差甚遠(yuǎn)。 由于礦用風(fēng)機(jī)設(shè)計及節(jié)能技 術(shù)水平低， 較大一部分電能轉(zhuǎn)化為噪聲， 嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)環(huán)境和人們的身心健 康。不僅如此，由于礦用風(fēng)機(jī)效率低、 通風(fēng)能力差， 煤礦安全生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生， 給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。因此開展礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)研究在節(jié)能、安全、 環(huán)保三方面具有重

39、要意義。（二）發(fā)展思路1. 深入煤礦和礦用風(fēng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，進(jìn)一步收集整理我國在役的 7 個系列（BY 70B2、G4-73、4-72、2K、BD（K）和 GAF系列）礦用主通風(fēng)機(jī)、5 個系列（YBT JBT、BKJ BDJ DSF系列）局部通風(fēng)機(jī)、5類礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（中央式、對角 式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式通風(fēng)系統(tǒng)）及運行控制系統(tǒng)（包括葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)、 電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)系統(tǒng)等）的有關(guān)資料和詳細(xì)技術(shù)參數(shù)。2. 利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式一級、二級礦用軸流主 通風(fēng)機(jī)（BY 70B2系列）、老式礦用離心主通風(fēng)機(jī)（G4-73、4-72系列）、80年 代以后研制的礦用軸流主通風(fēng)機(jī)和對旋

40、軸流通風(fēng)機(jī)（ 2K、BD（K）、GAF 系列）各 系列礦用主通風(fēng)機(jī)流場結(jié)構(gòu)、 流動損失機(jī)理、流動控制方法及變工況特性的研究， 在此技術(shù)上開展葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪有優(yōu)化設(shè)計和通流部分優(yōu)化設(shè)計和實驗驗 證；通過全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)揭示和預(yù)測采用葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、 電機(jī)變頻 調(diào)速技術(shù)后風(fēng)機(jī)本體、 系統(tǒng)及運行特性； 通過以上研究， 掌握礦用主通風(fēng)機(jī)節(jié)能 關(guān)鍵技術(shù)，并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。3. 利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式單級、雙級軸流局部通 風(fēng)機(jī)（YBT JBT系列）、70年代以后的子午加速局部通風(fēng)機(jī)（如 BKJ BDJ系列 等）、斜流局部通風(fēng)機(jī)（如YB

41、T系列）和90年代以來研制的對旋局部通風(fēng)機(jī)（如 DSF系列）各系列礦用局部通風(fēng)機(jī)流場結(jié)構(gòu)、流動損失機(jī)理、流動控制方法及變 工況特性的研究， 在此技術(shù)上開展葉片優(yōu)化設(shè)計、 葉輪有優(yōu)化設(shè)計和通流部分優(yōu) 化設(shè)計和實驗驗證等； 通過全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)揭示和預(yù)測采用葉片調(diào) 節(jié)技術(shù)、電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)后風(fēng)機(jī)本體、系統(tǒng)及運行特性；通過以上研究，掌握 礦用局部通風(fēng)機(jī)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)， 并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動運行控制系統(tǒng) 的研制提供基礎(chǔ)。4. 利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)深入開展中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式等 5 類典型的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結(jié)構(gòu)、流動損失機(jī)理、流動控制方法及變工

42、況特性的研究；研究 10種典型的由外擴(kuò)散器、導(dǎo)風(fēng) 葉片、消聲板、內(nèi)部擴(kuò)散器、主通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)硐及其他復(fù)雜形狀管道組成的 主通風(fēng)機(jī)裝置系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結(jié)構(gòu)、 流動損失機(jī)理、 流動控制方法及變工況 特性的研究； 在滿足通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各節(jié)點通風(fēng)流量、壓力要求的基礎(chǔ)上， 提出減少管網(wǎng)阻力的多種節(jié)能技術(shù)改進(jìn)措施，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計；通過以上研究， 掌握礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)， 并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動運行控 制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。5. 選擇58個煤礦，利用全三維計算流體力學(xué)技術(shù)針對各煤礦現(xiàn)有風(fēng)機(jī)、 通風(fēng)系統(tǒng)特點及通風(fēng)要求開展采用葉片優(yōu)化、 葉輪優(yōu)化、 通流部分優(yōu)化、 葉片調(diào) 節(jié)、電機(jī)變頻

43、調(diào)速技術(shù)、 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化等各種節(jié)能技術(shù)集成的研究與性能預(yù) 測，并通過研究選定與風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)相匹配的主通風(fēng)機(jī)的電機(jī)功率， 為煤礦節(jié)能集 成技術(shù)的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)和改造方案； 在以上技術(shù)研究基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)機(jī)節(jié)能集成技術(shù)設(shè)計及加工，為開展節(jié)能技術(shù)示范提供硬件支持。6. 為實現(xiàn)礦用風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)在各種工況下均自動運行在最高效率區(qū)，需實時 調(diào)整葉片安裝角、 電機(jī)變頻調(diào)速、 導(dǎo)風(fēng)葉片角度等， 以全三維計算流體力學(xué)的計 算與分析為指導(dǎo)研制運行控制調(diào)整與專家分析系統(tǒng)， 建立礦用風(fēng)機(jī)智能安全運行 節(jié)能控制模塊； 在煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院進(jìn)行關(guān)鍵部件節(jié)能技術(shù)驗證； 在 有條件進(jìn)行試驗煤礦進(jìn)行具有智能安全運行控制系

44、統(tǒng)的礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能集成技術(shù) 示范。（三）規(guī)劃目標(biāo)1. 為我國在役的 12 個系列礦用風(fēng)機(jī)的葉片優(yōu)化設(shè)計、 葉輪優(yōu)化設(shè)計、 通流 部分優(yōu)化設(shè)計等風(fēng)機(jī)本體節(jié)能技術(shù)改造提供核心技術(shù)和解決方案， 大幅度提高我 國礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)水平。2. 通過對 5 種類型的煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全三維粘性流動數(shù)值分析與動態(tài) 特性分析， 提出安全高效煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)準(zhǔn)則， 大幅度減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)的阻力損失，并為風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)管網(wǎng)匹配設(shè)計提供依據(jù)。3. 建立集葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪優(yōu)化設(shè)計、通流部分優(yōu)化設(shè)計、葉片調(diào)節(jié)技 術(shù)、電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)、 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)等為一體的全三維粘性數(shù)值 分析與優(yōu)化設(shè)計體系，

45、掌握礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)集成的關(guān)鍵技術(shù)。4. 研制成功礦用風(fēng)機(jī)智能運行控制模塊，進(jìn)行具有智能運行控制系統(tǒng)的礦 用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)集成技術(shù)系統(tǒng)示范，該系統(tǒng)運行效率達(dá)到85%以上，噪音降為85dB以下，通風(fēng)量提高1020%三、“十二五”規(guī)劃的發(fā)展方向和主要任務(wù)（一）煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向1. 大型風(fēng)機(jī)容量繼續(xù)增大大型風(fēng)機(jī)容量繼續(xù)增大。 隨著國家政策及各個煤礦的整合， 大型煤礦不斷增 多，需要通風(fēng)能力越來越大，大型風(fēng)機(jī)容量繼續(xù)增大，因此，大機(jī)號的風(fēng)機(jī)在未 來幾年在市場中將會受到歡迎。2. 高效化正在進(jìn)一步研究三元流動理論 , 擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。在透平壓縮機(jī)方面 , 隨著計 算機(jī)的迅速發(fā)展及三元氣流解析的應(yīng)

46、用 , 三元流動葉輪理論研究 , 已從準(zhǔn)三元流 動葉輪發(fā)展到全三元流動葉輪。三元流動分析法不僅用于葉輪設(shè)計 , 還發(fā)展到葉 片擴(kuò)壓器靜止元件設(shè)計中 , 以期達(dá)到最高的機(jī)組效率。三元流動葉輪在離心通風(fēng) 機(jī)中, 也將得到越來越多的運用。擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍 , 提高變負(fù)荷條件下風(fēng)機(jī)的效率 , 即運行效率是風(fēng)機(jī)高效化的重要方面。在所有調(diào)節(jié)方法中 , 以離心式通風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié), 軸流式通風(fēng)機(jī)的動、靜葉片角度調(diào)節(jié)及鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié) 為最佳方式。3. 高速小型化各類風(fēng)機(jī)采用三元流動葉輪后 ,在提高效率的同時 ,壓力也可提高 ,所以在同 等條件下,葉輪直徑可減少10%-30%,這樣就取得了縮小體積和減

47、輕重量的明顯 效果。提高轉(zhuǎn)速也是風(fēng)機(jī)小型化的重要途徑之一。4. 低噪聲化風(fēng)機(jī)的噪聲是工業(yè)生產(chǎn)中噪聲污染最主要的來源之一。 風(fēng)機(jī)大型化和高速化 使噪聲問題更加突出。 風(fēng)機(jī)的噪聲主要是氣動噪聲， 氣動噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦 流噪聲。對不同種類的風(fēng)機(jī)， 采用不同的降噪方式， 對于低頻噪聲風(fēng)機(jī)主要通過 改進(jìn)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低本體噪聲。如仍達(dá)不到環(huán)保要求，則要配置消聲裝置。5. 智能化計算機(jī)集成制造系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)中得以廣泛應(yīng)用。 計算機(jī)及自動化技術(shù)的迅速發(fā) 展，使得風(fēng)機(jī)制造廠普遍采用計算機(jī)各種單元技術(shù)， 并在此基礎(chǔ)上致力于企業(yè)實 現(xiàn)計算機(jī)集成制造技術(shù)的應(yīng)用。 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 帶動了工業(yè)自動控制水平的 不斷

48、提高。 隨著各種產(chǎn)業(yè)裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大， 對生產(chǎn)過程控制的要求， 已從過 去的單一工況參數(shù)控制發(fā)展到多工況參數(shù)控制， 這樣便可更好地滿足生產(chǎn)工藝流 程的要求，并從原有對具體設(shè)備的控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷φ麄€裝置的綜合控制。 （二）煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)主要任務(wù)1. 開展 7 個系列礦用主通風(fēng)機(jī)和 5 個系列局部通風(fēng)機(jī)流動損失機(jī)理及控制 技術(shù)的研究。2. 開展 5類典型通風(fēng)方式和 1 0種典型主通風(fēng)機(jī)裝置系統(tǒng)的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)內(nèi)部流動損失機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計研究。3. 開展葉片優(yōu)化、葉輪優(yōu)化、通流部分優(yōu)化、葉片調(diào)節(jié)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、電機(jī)變頻調(diào)速、電機(jī)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)匹配等節(jié)能技術(shù)集成研究。4. 研制礦用風(fēng)機(jī)智能運行控制模塊，

49、進(jìn)行具有智能運行控制功能的礦用風(fēng) 機(jī)節(jié)能技術(shù)集成示范。四、保障措施和條件1. 外部條件隨著煤炭市場的復(fù)蘇， 煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況逐步好轉(zhuǎn)， 但安全狀況不容樂觀， 特別是通風(fēng)安全方面，事故層出不斷。針對這一情況，國家加大了“一通三防” 的投入，連續(xù)幾年投入數(shù)十億國債資金進(jìn)行技術(shù)改造， 煤礦有了充足的資金進(jìn)行 主通風(fēng)機(jī)的改造，緩解了由于資金投入限制通風(fēng)機(jī)低效、帶病運行的狀況。從節(jié)能方面考慮，據(jù)多方調(diào)查，我國現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)平均運行效率低于60，原因是多方面的， 如通風(fēng)機(jī)本身效率低、 風(fēng)機(jī)性能曲線與礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特征不匹 配、通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限超期帶病運行等。 本項目研制成功后， 將大大的提高了通風(fēng) 機(jī)的運行效率

50、和節(jié)能技術(shù)水平。2. 內(nèi)部措施國家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心掛靠在本單位， 建有完善的風(fēng) 機(jī)氣動性能試驗裝置， 擔(dān)負(fù)著煤炭行業(yè)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品安全標(biāo)志檢測任務(wù)。 在公平公正 的基礎(chǔ)上，代表國家對行業(yè)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量實施監(jiān)督、管理職責(zé)。重慶煤科研究院先后承擔(dān)完成了國家重大科技攻關(guān)、行業(yè)重點及省市科研 720余個項目，其中210余項獲國家發(fā)明獎和國家、 部省市科技進(jìn)步獎， 30余項 獲國家專利， 初步形成瓦斯治理及突出防治、 瓦斯抽放及利用、 氣體粉塵爆炸防 治、火災(zāi)防治、塵害治理、礦井通風(fēng)、安全防護(hù)、安全評價、資源開發(fā)與利用等 配套的技術(shù)和裝備。自九十年代初，安全裝備所開發(fā)研制了葉輪直徑從300m

51、n到 1120mm裝機(jī)容量從2X2.2kW到2Xl10kW礦用對旋軸流式局部通風(fēng)機(jī)。 其中FD-1W6.3/2 x 30kW型低噪聲對旋式局部通風(fēng)機(jī)于1996年獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步二等獎，產(chǎn)品暢銷至今。局部通風(fēng)機(jī)的三大行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MT422 MT500 MT755均由我院負(fù)責(zé)起 草。同時開展了對旋軸流式主通風(fēng)機(jī)的研究，開發(fā)研制出葉輪直徑從1000mm到 2800mm裝機(jī)容量從2X 7.5kW到2X450kW數(shù)十種產(chǎn)品，其中煤礦地面用防 爆抽出式軸流通風(fēng)機(jī) 1996年獲得四川省科技進(jìn)步三等獎， 無駝峰軸流風(fēng)機(jī) 2001 年獲得江蘇省科技進(jìn)步三等獎， 均被列為第一批煤礦安全儀器裝備定點生產(chǎn)單位 和產(chǎn)

52、品目錄。 由于本所從事應(yīng)用型技術(shù)研究， 在流體力學(xué)理論研究尚顯不足。 風(fēng)希望通過本課題研究，趕機(jī)氣動性能設(shè)計理論還停留在準(zhǔn)三維無粘流動基礎(chǔ)上, 上并超過當(dāng)今世界先進(jìn)水平。附錄：煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)重點項目表序號項目名稱所屬專業(yè)研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)和指標(biāo)資金需求產(chǎn)業(yè)化和推廣分析1為我國在役的12個系列礦用我國目前在役礦用主1利用全三維粘性計算流體力風(fēng)機(jī)的葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪優(yōu)化設(shè)通風(fēng)機(jī)約為16000臺（其中子技術(shù)開展我國在役的7個系列計、通流部分優(yōu)化設(shè)計等風(fēng)機(jī)本體節(jié)1/2為備用主通風(fēng)機(jī)），礦用(BY、70B2、G4-73、4-72、2K、能技術(shù)改造提供核心技術(shù)和解決方局部通風(fēng)機(jī)約為 25萬臺，BD（K）

53、和GAF系列）礦用主通風(fēng)機(jī)案，大幅度提咼我國礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技據(jù)初步統(tǒng)計礦用通風(fēng)機(jī)總煤礦通風(fēng)和 5 個系列（YBT、JBT、BKJ、BDJ、術(shù)水平。裝機(jī)容量約為4000萬千瓦，1機(jī)節(jié)能技流體機(jī)械DSF系列）局部通風(fēng)機(jī)流動損失機(jī)理2.通過對5種類型的煤礦通風(fēng)網(wǎng)800萬實際運行功率約為2500萬術(shù)研究及控制技術(shù)的研究，進(jìn)行風(fēng)機(jī)本體的絡(luò)系統(tǒng)的全三維粘性流動數(shù)值分析千瓦，平均運行效率約為節(jié)能技術(shù)研究。與動態(tài)特性分析，提出安全高效煤礦55%，60%以上礦用通風(fēng)機(jī)2利用全三維粘性計算流體力通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)準(zhǔn)則，大幅度運行效率低于50%，與西方學(xué)技術(shù)開展5類典型通風(fēng)系統(tǒng)（中央減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的阻力損失，并為發(fā)達(dá)國家礦用風(fēng)機(jī)85%左式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)管網(wǎng)匹配設(shè)計右的平均運行效率相差甚式通風(fēng)系統(tǒng)）和10種典型主通風(fēng)機(jī)提供依據(jù)。遠(yuǎn)。通過本課題礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究可使我國礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，實現(xiàn)節(jié)能30%以 上；該礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)如 在全國礦用通風(fēng)機(jī)中得到 應(yīng)用可節(jié)約750多萬千瓦的 電力，接近長江三峽的電力（以1840萬千瓦計）的一半；由于礦用風(fēng)機(jī)每天24小時運行，預(yù)計年節(jié)約電力 650億度。通過本課題礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的改造，不僅可