矿用局部通风机安全节能装置设计应用

郭陇飞

（山西潞安集团左权阜生煤业有限公司，山西 晋中 032600）

1 矿用对旋式局部通风机存在问题

矿用对旋式局部通风机是结构新颖的新型通风设备，其结构为二个电机各自转动，一对齿轮作相应转动。由于对旋式局部通风机无静止导叶结构，具有风压比高、结构简单紧凑、体积小以及供风能力强等优点，但是在实际煤矿井下生产过程中，对旋式局部通风机还存在一些不足，通过对阜生煤矿1105运输顺槽掘进前期通风现状分析研究，通风过程中主要存在以下几方面问题。

1）导致能源浪费：由于在巷道掘进前期通风机实际风压相对较小，但通风机的二级电机却照常工作，从而导致了对电能的巨大耗费。

2）大风量将严重污染环境：当巷道掘进长度不足200 m时，局部通风机采用双级运行模式时，出风口风流速度达3.0 m/s，且风压大，导致风筒出风口处产生高浓度粉尘，不利于掘进施工。

3）通风机的噪音比较高：通过对旋式局部风力发动机的工作特性曲线分析发现，局部通风机若出现大流量低风压运行时，风机处于运转低效区，在低效区运转时，不仅风机能耗大、通风效率、噪音大，而且很容易导致风机电机烧毁。

2 局部通风机安全节能装置设计

为了解决传统局部通风机在使用过程中主要存在的问题，阜生煤矿对旋式局部通风机设计了一套安全与节能通风装置。

2.1 安全节能装置结构

安全节能装置主要由通风筒以及通风筒内设置的翼型整流器和气体扩压器、消音装置等部分组成。

1）气体扩压器具有和内通气筒同轴设置的锥形芯筒，锥形芯筒的锥形底端紧靠通风机的风叶轮,在锥形芯筒和通气筒内圆筒之间所产生的环状截面随气体流动方向而逐步上升。气体扩散器和通风筒两者所组成的环形截面随气体流动方向而逐步上升，其最大当量的扩散角度约为6°~12°。

2）翼型整流器为与通气筒纵向截面环形布置的整流叶子所构成，整流叶子紧靠对旋式局部风力发电机的前级叶轮，其整流式叶子的外端和通气筒的内筒壁相稳定，其内端则和气体扩压器的锥形芯筒相稳定。翼型整流器的整流叶的数量为15个，整流叶为圆形板式结构或双翼型构造。

3）局部通风机安全节能装置中通气筒内部主要安装一个消音圆通和锥形芯圆筒构成，消音圆通为双层结构，由通气筒外壁与通风筒穿孔形成双层结构，双层中部填充消音材料。

2.2 装置工作原理

在巷道挖掘的前期阶段，将对旋式局部通风机后级进行拆解，该局部通风机主体结构为通风电机、叶轮以及导风筒所构成，电机通过支承板安装于导风筒壁上，导风筒一端是通气机的进风口，另一端是通气机出口处，导风筒内层充填吸音材料的夹层结构，如图1所示。

图1 局部通风机结构示意图

1）局部通风机后级拆除后安全节能装置与风机前级新车新型结构的局部通风机，风机运行时新鲜风流从前级电机集流器进入，经过电机叶轮排出，排出后的风流与风机电机传动轴形成30°~50°的夹角，气体排除后气流成螺旋状。

2）翼型叶栅整流器将叶轮所输送的螺旋气体校正成运动方向更接近沿电机轴走向的气体,以减小气体的流动速度，从而降低了气体在流动工作过程中的局部电阻损失以及沿程电阻经济损失，达到了改善通风机风压与通风机效率的目的。

3）由于安全节能装置中的气体扩压器环形截面随着供风流的速度增加而改变，当高速气流经过气流扩压器时，在环形截面的作用下降低风流速度，从而达到减少气流阻力损失，提高局部通风机工作特性。

4）该局部通风机的安全节能装置投入使用后，与通风机电机比较节约了通风机功率达50%，并减少了原对旋式局部通风机在单级工作时，由于电动机超负荷所引起的烧毁现象；设备的综合效益可相应增加20%左右，并可减少通风机的噪音8~10 dB。

3 现场试验应用效果分析

阜生煤矿对1105运输顺槽安装的FBD5.5×2№5.0型局部通风机配置了一套安全节电装置，并对局部通风机依次开展了通风机拆除后级前级运转、两级保留时仅前级运转，以及采用了安全节能装置等三种情形下现场试验对比，其分析结果如表1所示。

表1 试验对比结果

从表1中可得知，1105运输顺槽掘进前期，在原有局部通风机结构不变情况下行，局部通风机拆除后级前级运转以及两级保留仅前级运转时，风机出口噪音平均达34.4dB（A），超过了煤矿安全规程规定的25dB（A）。而局部通风机安装了安全的节能设备后减少了噪音，出口噪音为24.5dB（A），并大大提高全压效能，从而达到了单级安全和节能运行。

4 结语

通过对1105运输顺槽内安装的局部通风机现场试验对比发现，局部通风机安装安全节能装置后提高风机风压以及工作效率，降低了风机运行过程中噪音，实现了长距离巷道局部通风机单级高效率、低噪音运行，通过实测，当风筒直径在0.8~1.2 m范围内，风机安装安全节能装置后可满足长度为540 m巷道通风需求，有效提高了局部通风机运行效率，取得了显著应用成效。