礦用局部通風(fēng)機(jī)安全節(jié)能裝置設(shè)計應(yīng)用

郭隴飛

（山西潞安集團(tuán)左權(quán)阜生煤業(yè)有限公司，山西 晉中 032600）

1 礦用對旋式局部通風(fēng)機(jī)存在問題

礦用對旋式局部通風(fēng)機(jī)是結(jié)構(gòu)新穎的新型通風(fēng)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)為二個電機(jī)各自轉(zhuǎn)動，一對齒輪作相應(yīng)轉(zhuǎn)動。由于對旋式局部通風(fēng)機(jī)無靜止導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，具有風(fēng)壓比高、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小以及供風(fēng)能力強(qiáng)等優(yōu)點，但是在實際煤礦井下生產(chǎn)過程中，對旋式局部通風(fēng)機(jī)還存在一些不足，通過對阜生煤礦1105運輸順槽掘進(jìn)前期通風(fēng)現(xiàn)狀分析研究，通風(fēng)過程中主要存在以下幾方面問題。

1）導(dǎo)致能源浪費：由于在巷道掘進(jìn)前期通風(fēng)機(jī)實際風(fēng)壓相對較小，但通風(fēng)機(jī)的二級電機(jī)卻照常工作，從而導(dǎo)致了對電能的巨大耗費。

2）大風(fēng)量將嚴(yán)重污染環(huán)境：當(dāng)巷道掘進(jìn)長度不足200 m時，局部通風(fēng)機(jī)采用雙級運行模式時，出風(fēng)口風(fēng)流速度達(dá)3.0 m/s，且風(fēng)壓大，導(dǎo)致風(fēng)筒出風(fēng)口處產(chǎn)生高濃度粉塵，不利于掘進(jìn)施工。

3）通風(fēng)機(jī)的噪音比較高：通過對旋式局部風(fēng)力發(fā)動機(jī)的工作特性曲線分析發(fā)現(xiàn)，局部通風(fēng)機(jī)若出現(xiàn)大流量低風(fēng)壓運行時，風(fēng)機(jī)處于運轉(zhuǎn)低效區(qū)，在低效區(qū)運轉(zhuǎn)時，不僅風(fēng)機(jī)能耗大、通風(fēng)效率、噪音大，而且很容易導(dǎo)致風(fēng)機(jī)電機(jī)燒毀。

2 局部通風(fēng)機(jī)安全節(jié)能裝置設(shè)計

為了解決傳統(tǒng)局部通風(fēng)機(jī)在使用過程中主要存在的問題，阜生煤礦對旋式局部通風(fēng)機(jī)設(shè)計了一套安全與節(jié)能通風(fēng)裝置。

2.1 安全節(jié)能裝置結(jié)構(gòu)

安全節(jié)能裝置主要由通風(fēng)筒以及通風(fēng)筒內(nèi)設(shè)置的翼型整流器和氣體擴(kuò)壓器、消音裝置等部分組成。

1）氣體擴(kuò)壓器具有和內(nèi)通氣筒同軸設(shè)置的錐形芯筒，錐形芯筒的錐形底端緊靠通風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉輪,在錐形芯筒和通氣筒內(nèi)圓筒之間所產(chǎn)生的環(huán)狀截面隨氣體流動方向而逐步上升。氣體擴(kuò)散器和通風(fēng)筒兩者所組成的環(huán)形截面隨氣體流動方向而逐步上升，其最大當(dāng)量的擴(kuò)散角度約為6°~12°。

2）翼型整流器為與通氣筒縱向截面環(huán)形布置的整流葉子所構(gòu)成，整流葉子緊靠對旋式局部風(fēng)力發(fā)電機(jī)的前級葉輪，其整流式葉子的外端和通氣筒的內(nèi)筒壁相穩(wěn)定，其內(nèi)端則和氣體擴(kuò)壓器的錐形芯筒相穩(wěn)定。翼型整流器的整流葉的數(shù)量為15個，整流葉為圓形板式結(jié)構(gòu)或雙翼型構(gòu)造。

3）局部通風(fēng)機(jī)安全節(jié)能裝置中通氣筒內(nèi)部主要安裝一個消音圓通和錐形芯圓筒構(gòu)成，消音圓通為雙層結(jié)構(gòu)，由通氣筒外壁與通風(fēng)筒穿孔形成雙層結(jié)構(gòu)，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(fēng)機(jī)后級進(jìn)行拆解，該局部通風(fēng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)為通風(fēng)電機(jī)、葉輪以及導(dǎo)風(fēng)筒所構(gòu)成，電機(jī)通過支承板安裝于導(dǎo)風(fēng)筒壁上，導(dǎo)風(fēng)筒一端是通氣機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，另一端是通氣機(jī)出口處，導(dǎo)風(fēng)筒內(nèi)層充填吸音材料的夾層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 局部通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

1）局部通風(fēng)機(jī)后級拆除后安全節(jié)能裝置與風(fēng)機(jī)前級新車新型結(jié)構(gòu)的局部通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運行時新鮮風(fēng)流從前級電機(jī)集流器進(jìn)入，經(jīng)過電機(jī)葉輪排出，排出后的風(fēng)流與風(fēng)機(jī)電機(jī)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(jī)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(jīng)濟(jì)損失，達(dá)到了改善通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)效率的目的。

3）由于安全節(jié)能裝置中的氣體擴(kuò)壓器環(huán)形截面隨著供風(fēng)流的速度增加而改變，當(dāng)高速氣流經(jīng)過氣流擴(kuò)壓器時，在環(huán)形截面的作用下降低風(fēng)流速度，從而達(dá)到減少氣流阻力損失，提高局部通風(fēng)機(jī)工作特性。

4）該局部通風(fēng)機(jī)的安全節(jié)能裝置投入使用后，與通風(fēng)機(jī)電機(jī)比較節(jié)約了通風(fēng)機(jī)功率達(dá)50%，并減少了原對旋式局部通風(fēng)機(jī)在單級工作時，由于電動機(jī)超負(fù)荷所引起的燒毀現(xiàn)象；設(shè)備的綜合效益可相應(yīng)增加20%左右，并可減少通風(fēng)機(jī)的噪音8~10 dB。

3 現(xiàn)場試驗應(yīng)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(fēng)機(jī)配置了一套安全節(jié)電裝置，并對局部通風(fēng)機(jī)依次開展了通風(fēng)機(jī)拆除后級前級運轉(zhuǎn)、兩級保留時僅前級運轉(zhuǎn)，以及采用了安全節(jié)能裝置等三種情形下現(xiàn)場試驗對比，其分析結(jié)果如表1所示。

表1 試驗對比結(jié)果

從表1中可得知，1105運輸順槽掘進(jìn)前期，在原有局部通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)不變情況下行，局部通風(fēng)機(jī)拆除后級前級運轉(zhuǎn)以及兩級保留僅前級運轉(zhuǎn)時，風(fēng)機(jī)出口噪音平均達(dá)34.4dB（A），超過了煤礦安全規(guī)程規(guī)定的25dB（A）。而局部通風(fēng)機(jī)安裝了安全的節(jié)能設(shè)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(dá)到了單級安全和節(jié)能運行。

4 結(jié)語

通過對1105運輸順槽內(nèi)安裝的局部通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場試驗對比發(fā)現(xiàn)，局部通風(fēng)機(jī)安裝安全節(jié)能裝置后提高風(fēng)機(jī)風(fēng)壓以及工作效率，降低了風(fēng)機(jī)運行過程中噪音，實現(xiàn)了長距離巷道局部通風(fēng)機(jī)單級高效率、低噪音運行，通過實測，當(dāng)風(fēng)筒直徑在0.8~1.2 m范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)安裝安全節(jié)能裝置后可滿足長度為540 m巷道通風(fēng)需求，有效提高了局部通風(fēng)機(jī)運行效率，取得了顯著應(yīng)用成效。