淺談國內煤礦主要通風機的現狀及發展趨勢

商栓虎

摘要：在煤礦安全開采作業中，礦井主要通風機是最為關鍵的機械設備之一。本論文以對旋軸流式通風機為例，對煤礦主要通風機的應用狀況進行了分析，并在此基礎上對礦用通風機的發展趨勢進行探討，旨在為礦井隨開采的延伸，而產生風量和風壓變化時，保證礦井通風的安全性。

Abstract： In coal mine safety mining operation， the main ventilator is one of the most critical mechanical equipment. In this paper， the counter-rotating axial ventilator is taken as an example to analyze the application situation of the main ventilator in the coal mine. On this basis， the development trend of the ventilator is discussed to ensure mine ventilation safety when the wind and wind pressure changes with the extension of coal mine.

關鍵詞：煤礦主要通風機;現狀;發展趨勢

Key words： main ventilator in coal mine;status quo;development trend

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）07-0214-02

0 引言

煤礦礦井通風系統的主要機電設備就是礦用主要通風機，它是礦井正常通風的基礎，對礦井開采作業的安全性起著關鍵性的作用。一些開采時間比較久的礦井，通風機設備超負荷使用，已經無法滿足礦井正常開采的需要，影響開采作業的順利有效開展，針對市場需求一些高效節能風機被研制了出來，并得到了廣泛的應用。而對旋軸流式通風機是借鑒了國外礦用通風機的結構功能，并在此基礎上結合我國煤礦特點進行改造升級后研制出來的新型設備，它具有運行效率高、能耗低、組織結構緊密性強、便于反風等優勢，在煤礦使用中得到了廣泛的認可。不過，長期的實踐表明，雖然對旋軸流式通風機設備獲得了一致好評，但還是存在一些問題，其中最典型的就是礦井作業在風量和風壓發生巨大變化情況時，無法滿足安全生產的需求，此論文將就此問題對未來礦用通風機技術設備的發展趨勢進行研究[1]。

1 煤礦主要通風機的發展現狀

礦用主要通風機設備要向礦井輸送新鮮空氣并排出有毒、有害氣體，在業內，礦用主要通風機的運行系統被稱為礦井生產中的“肺臟”，礦用主要通風機系統的安全性、可靠性決定著煤礦開采作業能否有序、安全地開展。

隨著全球能源危機的到來，能源的過度開采導致能源供給無法滿足經濟發展需求的現象已經開始體現。為了實現人類社會的可持續發展，我國早已實施節能環保戰略。自20世紀80年代后，大量新的技術及工藝被用于通風機設備的性能改造，使得通風機的運行效率得以優化，提升范圍達到5～10%，使得通風機的可調節范圍大大提高，滿足了變負荷條件下礦井正常通風的需要。礦用主要通風機作為為礦井開采作業保駕護航的關鍵技術設備，必須24小時高負荷持續運轉，因此那些新研發的具有節能效果顯著、噪聲污染小、安全性好等特點的主要通風機設備將成為今后煤礦礦用主要通風機設備選用的主要趨勢。[2]

2 現階段國內礦用主要通風機的類型及特點

現階段國內煤礦主要通風機技術設備類型主要可以分成三類，分別是對旋軸流式通風機、長軸軸流式通風機和離心式通風機，其性能對比如表1所示。

如表1所示它們各自的特點如下：

2.1 對旋軸流式通風機結構特點

①總共有兩組葉輪，不同組的葉輪連接在不同的電機上，所以必須要有兩臺電機共同運轉;

②對旋軸流式通風機的兩個電機都位于通風機設備的內部，與兩個葉輪直接連接在一起，沒有長軸結構的存在，所以具有結構組織緊湊銜接的特點，便于安裝調試工作的開展，通風性能好。[3]

③對旋軸流式通風機兩個電機內置于通風機設備中，所以不需要重新建筑放置電機的房屋，與長軸結構的軸流通風機進行對比，具有降低土建成本支出的優勢，能夠滿足一些地形復雜的礦井作業的需求。

④對旋軸流式通風機設備的消聲器與擴壓器連接在一起，結構組織緊密，所以同樣不用搭建專門的消聲器載體，在節約土建成本的方面同樣具有無法比擬的優勢。

⑤由于對旋軸流式通風機的電機是內置模式，所以維修養護工作比較復雜，同時這種內置模式還存在著散熱慢的問題，這就使得整個設備系統對電機的性能提出了更高的要求。

2.2 長軸軸流式通風機結構特點

①與對旋軸流式通風機設備系統不同的是，長軸軸流式通風機只有一臺電機，而且安置于通風機外部。因為電機是外置安裝模式，所以散熱比較快，而且電動機維修、養護起來也比較方便;

②因為電機的外置，所以要用長軸才能將風機的葉輪裝置和電機裝置連接起來，這種連接方式對安裝作業有著十分嚴格的要求，同時又導致了設備結構系統松散不緊湊問題的產生;

③電機的外置，需要重新搭建電機安置房，勢必引起土建成本的增加;

④設備安裝占地面積大。

2.3 離心式通風機結構特點

①組裝操作簡單，不過雙面進氣需求增加了雙支承軸的長度。因為蝸殼的存在，直徑尺寸較大。endprint

②電機放置在通風機設備的外部，所以散熱性能較好，同時使得檢修維護工作簡單易行。

③在完成調節閥門（前導器）的安裝之后，運行過程中能將閥門調小，降低運行功率，對通風風量、風壓進行及時調控。

總而言之近幾年國內對礦用通風機進行了多種改造和優化，對通風機提出了更高的要求，現絕大部分煤礦都已經根據自身的發展情況進行了通風設備的改造，使用了新的主通風機，并在設備使用過程中進行了更多的創新，有效降低了主要通風機的故障發生頻率，提高了通風機操作性，安全性，降低了維護頻率，從根本上確保了煤礦作業的的安全開展。

3 礦用主要通風機的發展趨勢

隨著國家對產業結構的不斷調整，國內年產量小于百萬噸的小規模礦井被大規模礦企兼并，或者是進行了產業重組，這一趨勢使得很多礦井要面對風量、風壓的大幅度變化，但是國內市場上能夠滿足這一變化的只有長軸軸流式風機。該種類型的礦用通風機依據葉片調節的不同前提又可以分為：不停車液壓動葉片可調式和停車集中一次可調式葉片。根據當前的發展趨勢，液壓動葉片可調式軸流風機將成為今后礦用通風機的主要發展方向。

3.1 液壓動葉片可調式軸流風機的結構原理

液壓動葉片可調式軸流風機，調節裝置原理是在葉輪里面有與葉輪一起運行的液壓缸頂裝置和葉片一樣的齒條，齒條與安裝在葉片下方的小齒輪相咬合。在液壓缸進入軸向運動狀態以后，齒條推動小齒輪開始運轉。風機葉片以葉柄為核心運轉，通過葉片角度的調整，達到調整風機的風量和壓力的效果。[4]該型礦用主要風機的扇葉調整指揮核心是電動執行器，通過調整電動執行器改變風機扇葉運轉角度，使葉片角度增大或減少，進而影響風量、風壓的增或減。當工礦點出現變動大于額定負壓的情況時，電動執行器可自行對葉片的角度進行調整，防止出現喘振的現象。

3.2 反風

該種礦用主要通風機是通過液壓動葉調節扇葉角度來完成反風操作的。在礦用風機對動葉角度進行調整的時候，發送軸旋轉指令給電動執行器，在這種情況下半聯軸器帶動同心調節軸開始運行。這一過程使得液壓缸調節頭內的伺服閥啟動油窗，促使液壓缸體出現轉移，與液壓缸體上、裝有齒條的液壓缸支撐體發生變化。齒條帶動設置在葉柄終端的非齒輪開始運轉。[5]葉片以葉柄為中心，進行軸線運動。對扇葉的轉動角度進行調整，且液壓調節設備帶有反饋功能，用以保持葉片調整后的角度不變。

3.3 液壓動葉調節的優點及缺點

①礦井通風機房采用遠程網絡監控管理，通過互聯網、智能技術的應用，可以對機房進行遠程在線監管。

②調控起來快捷方便、安全性高。由于液壓缸體積以及油壓決定著調節力度，所以從某種程度上來講，該種礦用風機調節力所受限制相當少。

③利用反饋機構的自動補償性能，可以將葉片角度的變化動態地反應出來。

④反風耗時少，可以實現遠程調控，有利于提高控制的管理的集中化與自動化。

⑤通常情況下，液壓動葉可調式軸流式風機的設計、研發與生產成本耗費要大于停車集中一次可調式軸流風機。

4 結語

隨著煤礦產業結構的不斷調整以及市場經濟新時代的到來，國內煤礦產業面臨著新的挑戰與機遇。在這種情況下，必須要重視礦用主要通風機的設計、研發以及發展趨勢，不斷提高設計及使用水平，提高礦用主要通風機的性能，為煤礦企業的可持續發展保駕護航。

參考文獻：

[1]徐輝.煤礦主通風機系統自動控制的功能與應用[J].內蒙古煤炭經濟，2017（18）：41-42.

[2]張哲.礦井主通風機節能研究的現狀與展望[J].科技風，2017（02）：92.

[3]張慶華.我國煤礦通風技術與裝備發展現狀及展望[J].煤炭科學技術，2016，44（06）：146-151.

[4]岳守鵬.煤礦通風機存在主要故障問題與維修分析[J].科技創新與應用，2015（04）：95.

[5]田星.煤礦主通風機通風失穩控制的研究與應用[J].黑龍江科技信息，2013（23）：99.endprint