淺談國內(nèi)煤礦主要通風機的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

商栓虎

摘要：在煤礦安全開采作業(yè)中，礦井主要通風機是最為關(guān)鍵的機械設(shè)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(yīng)用狀況進行了分析，并在此基礎(chǔ)上對礦用通風機的發(fā)展趨勢進行探討，旨在為礦井隨開采的延伸，而產(chǎn)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(guān)鍵詞：煤礦主要通風機;現(xiàn)狀;發(fā)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(tǒng)的主要機電設(shè)備就是礦用主要通風機，它是礦井正常通風的基礎(chǔ)，對礦井開采作業(yè)的安全性起著關(guān)鍵性的作用。一些開采時間比較久的礦井，通風機設(shè)備超負荷使用，已經(jīng)無法滿足礦井正常開采的需要，影響開采作業(yè)的順利有效開展，針對市場需求一些高效節(jié)能風機被研制了出來，并得到了廣泛的應(yīng)用。而對旋軸流式通風機是借鑒了國外礦用通風機的結(jié)構(gòu)功能，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合我國煤礦特點進行改造升級后研制出來的新型設(shè)備，它具有運行效率高、能耗低、組織結(jié)構(gòu)緊密性強、便于反風等優(yōu)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(shè)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(yè)在風量和風壓發(fā)生巨大變化情況時，無法滿足安全生產(chǎn)的需求，此論文將就此問題對未來礦用通風機技術(shù)設(shè)備的發(fā)展趨勢進行研究[1]。

1 煤礦主要通風機的發(fā)展現(xiàn)狀

礦用主要通風機設(shè)備要向礦井輸送新鮮空氣并排出有毒、有害氣體，在業(yè)內(nèi)，礦用主要通風機的運行系統(tǒng)被稱為礦井生產(chǎn)中的“肺臟”，礦用主要通風機系統(tǒng)的安全性、可靠性決定著煤礦開采作業(yè)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(dǎo)致能源供給無法滿足經(jīng)濟發(fā)展需求的現(xiàn)象已經(jīng)開始體現(xiàn)。為了實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展，我國早已實施節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略。自20世紀80年代后，大量新的技術(shù)及工藝被用于通風機設(shè)備的性能改造，使得通風機的運行效率得以優(yōu)化，提升范圍達到5～10%，使得通風機的可調(diào)節(jié)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(yè)保駕護航的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，必須24小時高負荷持續(xù)運轉(zhuǎn)，因此那些新研發(fā)的具有節(jié)能效果顯著、噪聲污染小、安全性好等特點的主要通風機設(shè)備將成為今后煤礦礦用主要通風機設(shè)備選用的主要趨勢。[2]

2 現(xiàn)階段國內(nèi)礦用主要通風機的類型及特點

現(xiàn)階段國內(nèi)煤礦主要通風機技術(shù)設(shè)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn);

②對旋軸流式通風機的兩個電機都位于通風機設(shè)備的內(nèi)部，與兩個葉輪直接連接在一起，沒有長軸結(jié)構(gòu)的存在，所以具有結(jié)構(gòu)組織緊湊銜接的特點，便于安裝調(diào)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(nèi)置于通風機設(shè)備中，所以不需要重新建筑放置電機的房屋，與長軸結(jié)構(gòu)的軸流通風機進行對比，具有降低土建成本支出的優(yōu)勢，能夠滿足一些地形復(fù)雜的礦井作業(yè)的需求。

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

⑤由于對旋軸流式通風機的電機是內(nèi)置模式，所以維修養(yǎng)護工作比較復(fù)雜，同時這種內(nèi)置模式還存在著散熱慢的問題，這就使得整個設(shè)備系統(tǒng)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(jié)構(gòu)特點

①與對旋軸流式通風機設(shè)備系統(tǒng)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(yǎng)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(yè)有著十分嚴格的要求，同時又導(dǎo)致了設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)松散不緊湊問題的產(chǎn)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(shè)備安裝占地面積大。

2.3 離心式通風機結(jié)構(gòu)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(shè)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(diào)節(jié)閥門（前導(dǎo)器）的安裝之后，運行過程中能將閥門調(diào)小，降低運行功率，對通風風量、風壓進行及時調(diào)控。

總而言之近幾年國內(nèi)對礦用通風機進行了多種改造和優(yōu)化，對通風機提出了更高的要求，現(xiàn)絕大部分煤礦都已經(jīng)根據(jù)自身的發(fā)展情況進行了通風設(shè)備的改造，使用了新的主通風機，并在設(shè)備使用過程中進行了更多的創(chuàng)新，有效降低了主要通風機的故障發(fā)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(yè)的的安全開展。

3 礦用主要通風機的發(fā)展趨勢

隨著國家對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，國內(nèi)年產(chǎn)量小于百萬噸的小規(guī)模礦井被大規(guī)模礦企兼并，或者是進行了產(chǎn)業(yè)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(nèi)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(jù)葉片調(diào)節(jié)的不同前提又可以分為：不停車液壓動葉片可調(diào)式和停車集中一次可調(diào)式葉片。根據(jù)當前的發(fā)展趨勢，液壓動葉片可調(diào)式軸流風機將成為今后礦用通風機的主要發(fā)展方向。

3.1 液壓動葉片可調(diào)式軸流風機的結(jié)構(gòu)原理

液壓動葉片可調(diào)式軸流風機，調(diào)節(jié)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(tài)以后，齒條推動小齒輪開始運轉(zhuǎn)。風機葉片以葉柄為核心運轉(zhuǎn)，通過葉片角度的調(diào)整，達到調(diào)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(diào)整指揮核心是電動執(zhí)行器，通過調(diào)整電動執(zhí)行器改變風機扇葉運轉(zhuǎn)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(xiàn)變動大于額定負壓的情況時，電動執(zhí)行器可自行對葉片的角度進行調(diào)整，防止出現(xiàn)喘振的現(xiàn)象。

3.2 反風

該種礦用主要通風機是通過液壓動葉調(diào)節(jié)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(diào)整的時候，發(fā)送軸旋轉(zhuǎn)指令給電動執(zhí)行器，在這種情況下半聯(lián)軸器帶動同心調(diào)節(jié)軸開始運行。這一過程使得液壓缸調(diào)節(jié)頭內(nèi)的伺服閥啟動油窗，促使液壓缸體出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，與液壓缸體上、裝有齒條的液壓缸支撐體發(fā)生變化。齒條帶動設(shè)置在葉柄終端的非齒輪開始運轉(zhuǎn)。[5]葉片以葉柄為中心，進行軸線運動。對扇葉的轉(zhuǎn)動角度進行調(diào)整，且液壓調(diào)節(jié)設(shè)備帶有反饋功能，用以保持葉片調(diào)整后的角度不變。

3.3 液壓動葉調(diào)節(jié)的優(yōu)點及缺點

①礦井通風機房采用遠程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理，通過互聯(lián)網(wǎng)、智能技術(shù)的應(yīng)用，可以對機房進行遠程在線監(jiān)管。

②調(diào)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(diào)節(jié)力度，所以從某種程度上來講，該種礦用風機調(diào)節(jié)力所受限制相當少。

③利用反饋機構(gòu)的自動補償性能，可以將葉片角度的變化動態(tài)地反應(yīng)出來。

④反風耗時少，可以實現(xiàn)遠程調(diào)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(diào)式軸流式風機的設(shè)計、研發(fā)與生產(chǎn)成本耗費要大于停車集中一次可調(diào)式軸流風機。

4 結(jié)語

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整以及市場經(jīng)濟新時代的到來，國內(nèi)煤礦產(chǎn)業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。在這種情況下，必須要重視礦用主要通風機的設(shè)計、研發(fā)以及發(fā)展趨勢，不斷提高設(shè)計及使用水平，提高礦用主要通風機的性能，為煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展保駕護航。

參考文獻：

[1]徐輝.煤礦主通風機系統(tǒng)自動控制的功能與應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017（18）：41-42.

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

[3]張慶華.我國煤礦通風技術(shù)與裝備發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，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(chuàng)新與應(yīng)用，2015（04）：95.

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