對盤道煤業公司主要通風機經濟高效運行方法的研究

徐景凱 李洪彥 林治寶

（1.龍口礦業集團盤道煤業公司，山西 原平 034108；2.龍礦集團高級技校，山東 龍口 265700）

龍口礦業集團盤道煤業公司為兼并重組礦井。由于礦井主要通風機功率較大，耗電量較高，為了達到節能降耗的目的，提高主要通風機的運轉效率、保證經濟高效地運轉成為提高礦井經濟效益的重要措施。

1 技改前，充分挖掘老舊設備潛能

（1）縮小風葉徑向間隙，改變風葉常規安裝角度。

在完成整體技改項目前，礦井使用70B2—21NO.24型主要通風機，運轉效率僅為50%，有效效率40%。針對風機具體狀況，研究確定把徑向間隙由5～12mm調到了2～6mm，同時一改傳統的兩級風葉同安裝角度為第二級風葉的安裝角比第一級的安裝角小2°，改造后主要通風機兩級風葉所受壓力分配均衡，風機運轉穩定，降低了風機噪音，提高了風機性能。

（2）保證主要通風機功率與電動機功率的高效匹配。

原主要通風機配套拖動電機功率為360kW，主要通風機長期在低效區運轉，針對此種狀況，采用液力耦合器傳動來保證風機的負荷均衡分配，同時把電機功率降為300kW，結果運轉效率提高了11.4%。

（3）合理設置擴散器，降低能量消耗。

通過對擴散器的結構尺寸量度分析，發現回壁角、對角尺寸及表面水平度都存在一定的誤差，這種誤差對出風口風流及外界大氣對出風口風流干擾都有一定的影響。主要原因為：擴散器出口角度不合理造成渦流及回流；擴散器出口斷面比例不當造成能量消耗大；擴散器內壁平整度不夠，增加了摩擦阻力。因此對擴散器出口角度、斷面比例進行分析、重新加工改造從而降低電耗2%。

（4）改造主要通風機風峒以降低阻力。

主要通風機風峒阻力取決于風峒轉角太大和過小的風峒斷面，這都會造成通風阻力增加，這種通風阻力稱為無效阻力。無效的阻力消耗大大降低了主要通風機的有效效率。測試中發現，風峒（包括轉彎處）阻力占了礦井總阻力的29.7%，占了總功率的41%，致使主要通風機的有效效率僅為30%。為此減小風峒轉角，擴大風峒斷面，這也提高了主要通風機有效效率。

（5）改善主要通風機風峒S形轉角，減少風流的射流和偏流現象。風峒內不適當的S形轉角及過大的風峒角不僅增加了無效阻力，也直接影響著主要通風機的性能，它使得進入主要通風機的風流產生射流與偏流現象，影響了風機的穩定運轉，造成風機失速，過強的射流、偏流使風流流經機體后依然不能保證穩定流態，不穩定的流態又加大了對擴散器的沖擊損失，進一步降低了擴散器的效率及主要通風機的有效效率。為此對風峒改造過程中，去掉了風峒S形轉角，提高了主要通風機有效效率。

（6）選擇適當的主要通風機調節裝置。

為保證合理的供風，克服風機在生產能力上存在過剩現象，采用前導器調節措施，滿足了安全生產的需要。

2）標準溶液濃度的不確定度。根據經驗，由于稀釋引起的不確定度很小，可忽略不計，故砷元素形態標準溶液配制的不確定度即為砷元素形態標準溶液的不確定度。

2 技改后，采用新型風機和變頻控制技術

盤道礦原來使用的是老式的70B2型軸流式通風機，該風機最高效率為70%，但實際效率僅為50%，并且耗電大，十分不經濟。

進行多方論證，對礦井通風系統和設備進行了改造，將原來廢棄的主提升井改造成了主提風井，安裝了兩臺FBCDZ煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流主要通風機（一用一備）。通風機配YBF450S3-8防爆電動機4臺(每機二臺)，電動機功率250kW。安裝高壓變頻裝置及相關電控設備，變頻器可在兩套通風機中隨時切換。

當礦井通風系統有較大的改變時，如產量增加或減少明顯時可調節主要通風機的葉片角度。

（1）FBCDZ主要通風機結構特點及附屬裝置。

FBCDZ主要通風機由集流器、一級風機、二級風機、擴散器、消音器、擴散塔組成。隔爆型三相異步電動機安裝在主機座的隔流腔內，與流道內的爆炸性危險氣體完全隔離，由主機座上的通風孔形成新鮮空氣對電動機進行冷卻。葉輪轂比選用0.6～0.7，葉片為可調式中空機翼扭曲型。葉輪外徑與機殼之間設有防磨擦火花銅環以提高風機運行的安全性。附屬裝置包括制動裝置、在線監測控制系統（控制計算機、信號檢測傳感器、信號采集與轉換裝置、通訊裝置、PLC操作臺控制面板、顯示器、打印機和有源音箱等）、電控裝置等。

（2）通風機風量、功率自動調節原理。

通風機風量與電動機轉速成正比，轉距或風壓與轉速平方成正比，軸功率與轉速立方成正比，因此使用壓力傳感器采集通風機管道的出氣風壓信號，根據風機的比例定律求出風量達到設定值時風機需要達到的轉速，再根據變頻器模擬輸入電壓與風機轉速的線性關系，求出變頻器模擬輸入電壓與風機出氣風壓的理論擬合關系，根據此擬合關系，就可以由傳感器采集的風壓信號求出相應的變頻器模擬輸入電壓，從而改變風機輸入電源電壓的頻率，調整風機的轉速，控制風機的風量。采用轉速調節風量，可將風機的安裝角固定在高效區，而通過改變風機的轉速達到控制風量的目的，風機將在很大的范圍內維持高效運行，從而達到節能的目的，但是由于這時的調速范圍小，節能效果也就差。所以也可以將風機的安裝角調到最大，這樣雖然會降低一些運行效率，但是卻大大增加了調速范圍，而風機軸功率的下降是與轉速的三次方成正比的，所以功率的降低遠大于效率的下降，采用這種運行方式能取得更大的節能效果。

變頻調速裝置能根據井下實際用風需求量，風速等參數及時調整電動機轉速，保證主通風機在最佳工況點附近運行，避免了電能浪費。不再使用人工調節，完全實現了閉環調節自動控制，無須頻繁地調節風機葉片角度，減少了風機葉片磨損和維修工作量，延長了風機的大修周期，節省了檢修時間和費用。變頻器自身的保護功能齊全，有欠電壓保護、過電壓保護、過電流保護、短路保護、風機軸承過熱保護等，使風機安全運行的可靠性得到大大提高。實現了電動機無級調速、軟啟動、減小了啟動電流、提高了功率因數從而達到了節能目的。

在線監測控制系統能對主要通風機的運行狀態進行連續在線監控，集中控制，抗干擾能力強，運行可靠性高，自動化控制程度高，實現網絡化管理，操作維護簡單，能對通風系統的風壓、流量、通風機性能參數、配套電機工作參數及狀態在線實時監測和控制，能夠滿足性能測試和自動管理的要求。

3 加強通風機司機和維修工的培訓

組織相關工種操作和維修人員定期參加三級培訓，要求對所管轄的設備要達到三懂四會，經考試合格，持證上崗。平日里要加強對設備的維護保養和巡視檢查力度，并制定主要通風機事故的應急預案。積極開展崗位練兵，定期開展模擬演習和操作技能競賽，修改完善操作規程并制定獎懲條例。

4 強化礦井通風系統管理

簡化礦井通風系統，加強通風設施管理，盡可能減少系統內部和外部漏風，提高礦井有效風量率。及時封閉采空區、廢棄的舊巷和長久不用的巷道。在日常通風管理工作中，要經常修復變形或破壞的通風巷道，減少巷道堵塞物，使巷道清潔、完整、暢通，保持巷道足夠斷面，保證巷道斷面積一致并且表面光滑，減少巷道的拐彎，縮短巷道通風路線。

5 結語

盤道煤業公司通過近十年的實踐驗證，以上措施對減小主要通風機能量消耗、保證礦井安全生產是行之有效的。系統改造后比改造前年可減小電費支出800多萬元，顯著地提高了礦井的經濟效益，達到了一礦帶一礦，反哺東部礦井的目的，為龍礦集團脫離困境，重新騰飛打下了堅實的基礎。