矿井通风机设备的现状及发展

1、目录一、主是通风机1国内外发展历史概述2国内使用的矿井主通风机2.1 2K系列通风机2.2 BD( K)系列通风机2.3 GAF系列通风机2.4 G4- 73、4- 72系列离心式通风机二、局部通风机1发展历史概述2我国局部通风机产品种类和质量状况2. 1 JBT、YBT系列单级轴流式局部通风机2. 2斜流式(也称混流式)局限性部通风机2. 3对旋式局部通风机3监督抽查及反映出的问题4局部通风机发展趋势三结语矿井通风机设备的现状及发展摘要:近年我国矿井通风机品种多样 ，使用情况也各有其特点，矿井主通风机 已向具备安全可靠、高效节能、低噪、自动化程度高和安装简便等特点的方向发 展。论文根据选用及

2、现场使用的情况分析，煤矿用主要通风机及局部通风机发展历史、种类、 技术水平、 质量现状和存在的问题，分析了影响煤矿用局部 通风机技术性能和质量的主要因素和发展趋势。关键词：矿井；主通风机；局部通风机；轴流通风机；离心通风机；现状；发展一、主是通风机为了冲淡和排除井下的有害气体和粉尘，为井下各巷道及采、掘工作面提供新鲜风流，保证井下工作人员有足够数量、符合要求的空气供呼吸，确保井下工作人员的人身安全，改善井下工作环境，在煤矿生产中必须不问断地向井 下供给大量的新鲜空气。煤矿用通风机就是向井下输送空气的设备，通常情况井下每采1t煤炭就要向井下输送46t新鲜空气，矿井主通风机的电耗平均 约占煤矿电耗

3、的8 %15 %，它是煤矿井下通风不可缺少的安全设备，也是矿井的关键设备。在通风设备的选择设计时，对其可靠性必须予以足够的重视。随着世界范围内能源短缺和经济增长对能源需求的增加，迫切要求人们节约能源和保护环境。而矿井主通风机每天都必须运行，选择节电、低噪型通风机就显得非常重要。20世纪80年代后，由于采用了新技术、新工艺，通风机 的效率提高了 5 %10 %，扩大了调节范围，提高变负荷条件下通风机的运行 效率，是通风机运行的重要方面。有的国家还应用电脑优化控制调节，成为代表世界科技进步的趋势之一。随着社会的不断发展，矿井主通风机会更加具备安全可靠、高效节能、低 噪、自动化程度高和安装简便等特点

4、，矿井理想的主通风设备会越来越多。1国内外发展历史概述世界各主要产煤国对矿井通风机需求逐年增加。原苏联主要产品B旦15型离心式通风机和 BO 18型轴流式通风机，离心式通风机直径达 312417m ,效率84 %86 % ,轴流式通风机直径达 1184m ,效率80 %。美国矿井用的通风机以轴流式通风机为主，因为其调节范围宽，加速性能、动态性能和运行效率优于离心式通风机。其叶轮最大直径达4127m ,最大功 率7600kW,最高转速 3600r/ min ,动叶单独可调。德国TL T公司生产的GAF系列轴流式通风机分别有卧式和立式布置，电 动机有内置式和外置式，调节方式有停车动叶可调和液压动叶

5、可调，叶轮最大直 径达613m ,运行效率在83 %88 %,转子叶片用高强度铝合金制成，重量轻, 防火防爆性能好。我国淮南矿物局引进过该型通风机两台，直径4125m ,功率2400kW,合同保证工况点装置效率不小于85 %,而对应点的实测装置效率为7418 %。现场性能鉴定的通风机最高效率为7912 %,装置最高效率为76 %。英国Howden公司的最新产品 AJN型轴流矿井通风机，代表了 20世纪 90年代末期世界通风设备先进技术，风机性能好，无负偏差，曲线准确，结 构合理，反转反风，全压效率高，其维护和安装与对旋风机相同。该产品配带 闸阀、消音器等，成套性强，噪音小，占地面积较少易于场地

6、布置。该公司是 全球最大的通风企业，产品占全球50 %以上。对旋式主通风机在苏联、波兰的 有关文献均有介绍，使用广泛的 OBB 79-80型，效率为8015 %; OBB 一 76Ji 91型，效率为 83 % ,最高点效率为 86 %;而 OBB 8484B型， 其效率为78 %。我国矿井大量使用矿用通风机有轴流、离心式两种。矿井用轴流通风机老式 的有BY型和70B2型，这种通风机是 20世纪50年代的老产品，效率较 低，最高静压效率仅 70 %。近年来，不断出现了新型高效率的轴流通风机，如2K60、1K58、2K58、2K56、GAF、BD ( K)等轴流通风机，最高静压效率达 86 %

7、,已被矿井广泛使用。国内使用的 BD( K)对旋式主通风机呈增长的趋势， 最大直径达 410m ,最高效率75 %86 % ,而实际运行效率为 50 %78 %。目前，在用的矿井轴流通风机和离心通风机运行效率低于40 %占20 %左右，这部分通风机主要是老式的 70B2型、BY型和老式的G系列离心式通风 机；还有一部分是选型不当，高效通风机低效运行；还有的是由于变频和调速 所致；及少数是通风机技术的限制 。型不当的原因主要是考虑的储备系数太大,有的考虑了 20年甚至30年以上的开采需要,贪大、贪图一劳永逸，与日新月异的科技不相适应，如20世纪80年代以前的主通风机及驱动电动机大部 分已进入了淘

8、汰产品的范围；其次设计人员无法准确把握现场的要求,用户对自己的需求留多大的富余空间合适也存在诸多的不可预测性因素。此外受加工工艺和生产成本的限制,一个模子多用也是导致低效的原因。如2K56、2K58、2K60、KZS等。目前,被广泛推广使用的 BD、BDK系列通风机具有传动损耗 小，压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点。但也存在着单级运行效率低 的缺点。2国内使用的矿井主通风机目前，我国煤矿使用的主要通风机种类繁多，性能参差不齐。由于多种原因，20世纪60年代生产的70B2系列通风机还在一些煤矿使用，给矿井安全生产及经济效益带来不利的影响。近几年随着煤矿经济形势的好转，以及国家对煤矿安全技改

9、资金投入的增大，不少矿务局开始新建接替矿井以及对现有 生产矿井主要通风机进行改造 ，使得通风机进入了一个相对的高峰期。如何从 技术、经济角度选购适合自己矿井条件的通风机是广大通风机用户的共同期盼。 我国煤矿在役的主要通风机，以下几个系列的使用占有 90 %以上。这对有些矿 井在通风机能力不足时的改造、对设计及现场选购通风机、对现有通风机改造起 到参考和帮助的作用。2.1 2K系列通风机2K系列轴流通风机按轮毂比不同分为2K56、1K58、2K58、2K60和KZS等几个系列，主要由沈阳鼓风机厂、沈阳风机厂和吉林鼓风机厂生产。叶轮直 径从112m316m，可满足不同大小矿井的需要。该系列通风机均

10、为单、双级叶 轮，机翼为扭曲叶片，叶片角度可在较大范围内进行有级(1K58、2K58、KZS) 或无级(2K56、2K60)调节，且均可直接反转反风。这是我国煤矿以前用量较大、较多的一类通风机。可以满足多数矿井对通风 机低压力、大风量的需要 ，刹车、测温、测震基座等附届装置也较为齐全。现 场实测表明其静压效率可达 75 %以上，但气动噪声大。该系列通风机除适用于 新建和改扩建矿井外，由于其外形与我国较早使用的70B2和2By型轴流通风机相近，更适用于对这类通风机的改造 ，可较大幅度的节约改造费用 ，缩短 改造时间。2.2 BD( K)系列通风机BD( K)系列通风机近年来发展很快，生产厂家也较

11、多，主要有湘潭平安、南 阳、燕京等厂家，该系列通风机最大已经生产到了 4m。该风机采用双级双电动 机驱动结构,两级叶轮相对并反向旋转,其结构相当于两台同型号轴流通风机 对接在一起申联工作，因此被广泛称之为对旋通风机。由于这种结构可省去中 间及后置固定导叶，且涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较 宽、效率也较高的特点。厂家提供的通风机最大静压效率可达86%，现场实测其装置静压效率可达77 %。该系列通风机除了可在较大范围内调整叶片角度外，还可对前后级安装角度进行适当组合，并可单级运行，因此可调范围更宽。但实测结果表明：单级 运行时通风机的效率太低，仅有50 %左右，不宜长期使用。此外

12、，由于该系列 通风机结构的整体性和密闭性均较好，且可以实现反转反风，使用该系列通风 机可以不建通风机房，不用反风道，具有基建工期短、节省基建费用等优越性 适合于要求尽快投产的新建风井。2.3 GAF系列通风机GAF系列通风机是在引进国外技术的基础上 ，结合国内的实际情况加以改 型改造的轴流通风机。该通风机具有风量风压调节范围宽、静压效率高、叶片角 度调节自动化程度高等优点，尤其是采用液压调节和涡轮涡杆同步调节装置调 整叶片的通风机，改变叶片运行角度非常容易，特别适用于需要经常改变运行 工况的矿井使用。此外，GAF系列通风机的叶轮直径、轮毂比分档较多，再加上叶片数和转速等的变化 ，可形成上千种基

13、本型号 ，上万种标准产品，为用 户根据技术参数和使用要求进行量体裁衣式的选型提供了方便。由于叶片角度调整方便，这类通风机可通过改变风叶角度实现通风机反风，既不需要反风道，也不需要通风机反转控制装置 ，且反风量也满足规程要求。但该类通风机与同 等能力的其他系列通风机相比，初期投资较大。2.4 G473、4 72系列离心式通风机我国矿井使用的离心式通风机主要就是这两个系列，生产厂家较多。G4 一73系列离心式通风机最初是为锅炉通风(引风)设计的，后来被引用到矿井通风 中并拥有一定的市场占有量。该系列离心式通风机的特点是特性曲线较平缓、无 驼峰、运行噪声较小、效率高。启动时关闭调节门 (也叫前导器)

14、，具有启动功率 较小，启动容易的特点。运行时调节门可在0°70°范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况，适应性较好。4 72系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力不是太大的中小型矿井。我国地方煤矿的矿井中使用该系列通风机较多 ， 由于机型小，配置电动机的容量也小，可配用380V或660V电压的电动机 特别适用于无高压(6000V)供电的矿井使用。但对初、后期风压变化大的矿井 ， 离心通风机的调节性能差。二、局部通风机煤矿用局部通风机是煤矿井下通风不可缺少的安全设备，使用量大、面广，它为采、掘工作面提供新鲜风流，供

15、井下作业人员呼吸，排出有蠹有害气体和粉 尘，保障作业员工人身安全，改善作业场所环境条件。其质量、安全可靠性及技 术性能均对煤矿安全生产和经济效益产生很大影响。一旦出现故障，轻者造成停 产，重者会发生安全事故，造成人员伤亡和财产损失。为此，作者介绍和分析了我国煤矿用局部通风机的现状及技术水平，以期对提高煤矿用局部通风机产品质量和技术水平有所帮助，更好地为煤矿安全生产服务。1发展历史概述英国、日本、德国等国家煤矿用局部通风机技术水平较为先进。日本是世界上研制和生产对旋风机最早的国家之一，日本三井三池制作所 1965年开始生产对旋式风机，1971年开始研制无声对旋式风机 ，轴流式风机降噪方面领先 于

16、其它厂家。进入80年代，基于改善作业环境，着手无声对旋式风机的改型更 新工作，并取得了一定效果。其生产的对旋式风机共有9种型号，叶轮直径为4001 250 mm，噪声7791 dB (A)，电机功率 2 X 5. 52 X 110 kW。德国 Korfman公司生产AL、ESN、ES、ES - T系列轴流式通风机，GAL和dGAL 系列对旋式高压轴流通风机、 DV系列压风驱动的轴流式通风机。特点是：对旋 式局部通风机的特性曲线较陡，压力较高，易满足掘进定量送风要求；采用转速 1 500 r/ min和3 000r/ min两速电机，在掘进巷道的初期可调节风量；风机带有 二通或三通输出接管，一台

17、风机可向两个或三个工作面同时供风。据不完全统计，国内煤矿井下使用的局部通风机约有30万台。当初以引进原苏联的YBT、JBT系列局部通风机为主，进入80年代之后，我国大专院校 和科研院所先后开发、研制了各类局部通风机，如单级和双级机翼型局部通风 机、单级子午加速式局部通风机、单级扭曲斜流式局部通风机，以及双级对旋 式局部通风机等一批产品。其风量、风压和效率等均比YBT、JBT风机有所提高。90年代中期，对旋式局部通风机迅猛发展和推广，技术水平得到了很大的2我国局部通风机产品种类和质量状况目前，我国煤矿用局部通风机生产企业约 70家，主要分布在重庆、山东、山西、河南、7工苏、湖南、7工西等19个省

18、、市和自治区。技术力量、 设 备条件、管理水平、执行标准状况和经营思想各不相同，产品质量、技术性能差异较大。产品质量、性能指标和技术水平不容乐观，需进一步提高。煤矿用局部通风机，大致可分为JBT、YBT系列单级轴流式、斜流式和对 旋式3种。2. 1 JBT、YBT系列单级轴流式局部通风机JBT、YBT系列单级轴流式局部通风机配套的电动机功率有2. 2 (2. 0)、4.0、5. 5、 7. 5、 11、 14 (15)、28 (30)、37、45 kW 等规格。它是我国五、 六十年代引进的原苏联产品，结构紧凑，体积小，搬运方便，耐用、价格低廉。 但噪声大，全压效率低，风压偏低。因其在我国使用年

19、代较长，部分煤矿用户， 以价廉作为选购的首要条件，目前仍有一部分市场和用户。其全压效率约60 %73 %左右，噪声103111 dB(A)，有的甚至达127 dB (A)。风机效率低， 造成了能源的严重浪费。噪声主要集中在中、高频范围，刺耳的尖叫声，严重影响了工人的正常作业和身心健康。另外，掩盖了一定距离内行车声、机械运转 声和信号电铃声，易引起伤亡事故。近两年个别企业与高校或科研院所合作，对Y BT产品进行技术改进，在小型 号上，如改善2. 2、5. 5 kW和11 kW风机叶型和加装消音器，取提了较好的效 果。2. 2斜流式（也称混流式）局限性部通风机斜流式（也称混流式）局部通风机是 90

20、年代出现和发展起来的新型风机结 构。兼有离心风机的高压力系数，工作范围广，轴流风机的大流量系数，效率较 高。具有空气轴向流动、高效运行区域宽、噪声小等优点。它多采用扭曲板型曲面，在满足设计条件下，叶顶到叶根压力相等，避免了 涡流。叶片届于不可展的扭曲板型曲面，曲面形状直接影响风机的特性和功能。但风压偏低，性能曲线缓，适应性较差。尽管名义全压高，但在井下用起来 却感觉到风压不高，在效率指标上形同虚设。因生产工艺、技术还不成熟，目前 国内生产企业约4家左右，规格型号和使用量较少，未形成批量和系列化。2. 3对旋式局部通风机对旋式局部通风机，是80年代末、90年代初研制并迅速发展、推广的一种局部通风

21、机。目前机号有M 4. 0、M4. 5、M5. 0、M5. 6、M6. 0、M6.3、 M6. 7、M 7. 0、 M7. 1、 M7. 6、 M8. 0、 M10. 0 等;装机功率有 1. 1 kW X 2、2. 2 kWX 2、5. 5 kWX 2、 7. 5 kW X 2、 11kWX 2、 15 kW X 2、 18.5 kW X 2、 22 kW X 2、 26 kWX 2、 30 kWX 2、 37 kW X 2、 45 kWX 2、 55 kW X 2、75kW X 2等;叶型有等厚板式扭曲、 机翼型扭曲、 弯掠组合正交 型等型式；工作方式有压入式、 抽出式和压抽式等；叶片材料

22、有钢叶片、 铜叶片、 铝合金铸造叶片和塑料叶片等。对旋式局部通风机设计新颖、 结构合理、风压高、效率高、噪声低、风 机性能曲线陡、 高效运行范围宽、 反风性能好、 送风距离长、 在小流量区域 运行稳定。它可根据掘进工作面不同通风要求，选用单级单车和双级对旋运行 ， 使用方便。对旋式局部通风机一般由容量相同的隔爆电动机驱动，两个风叶轮采用不同的叶片数，通常一级叶轮的叶片安装角大于二级叶轮的叶片安装角。无静叶损失，第二级叶片兼备普通轴流式风机中静叶功能，在获得整圆周方向速度分量的同时，增加气流的能量，从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率、高风压。测试证明：其效率比前置静叶型两级普通轴流式通风机

23、高约8 %10 %，比后置静叶型高约4 %5 %;具备良好的逆风性能，逆向风量可达60 %70 %。为避免对旋式局部通风机前、 后级动叶气流脉动的相互叠加，要求旋转进 程中，前后级每次只能有一对叶片能够重合 ，因此，前、后级叶片数目应互为质 数。叶片数目及两级叶片差值都影响两级叶轮的协调和匹配 ，对风机全压效率和 噪声都有重要影响。另外，对旋式轴流通风机合理的轴向和径向间隙是确保两级最佳协调工作 的几何条件。轴向间隙大小必须保证最小的潜流二次损失，并达到最低噪声水平。轴向间隙过小，未形成稳定的均匀流动，不利用下一级绕流。反之，距离过 大，虽缓和了前后叶片的相互十扰，但流动损失增加，并使轴向尺寸

24、无谓伸长。 叶片径向间隙较小，可抑制气流在压力面和吸力面之间产生的压差流动以及问 隙回流对主气流的扰动，从而改善气流的流动状况，降低噪声。在设计时，应注意通风机一、二级叶轮的负载分配。若第一级叶轮负载小 于第二级，势必需要增大叶片升力系数或迎角，过大则极易引起气流分离甚至失 速，出现气流脉动和叶片振动现象，而且脉动气流对第二级的影响远大于第一 级，一旦第一级叶轮失速，第二级叶片就会剧烈的振动甚至断裂。若第一级叶轮 负载大于第二级，负载相同的情况下，第二级电动机功率消耗增大 1. 1倍左右。 实践中，对旋式通风机经常出现第二级电动机烧毁现象，其根源在于工作条件恶劣以及功率消耗较大。目前，对旋式局

25、部通风机均采用了外包复式消声器结构，有效地降低了噪声。试验证明：噪声频率越高，吸声系数越高。在 125500 Hz时，吸声系数只 有0. 30. 5左右，在1 000 Hz以上吸声系数可达到 0. 8以上，4 000 Hz时可 达 0. 95。近年来，部分高校和科研院所对矿用通风机技术进行了深入的研究 ，先进的 设计理论、计算方法和结构优化设计等得到了广泛地应用 ，促进了矿用通风机 产品行业技术水平的提高。3监督抽查及反映出的问题国家质量技术监督局分别于 1992年第3季度、1996年第1季度、1997 年第3季度和2000年第1季度组织国家煤矿防尘通风安全产品质量监督检验中 心对全国范围内的

26、煤矿用局部通风机进行了监督抽查。抽样合格率为:77. 8 %、59. 1 %、72. 7 册日 75. 0 %。煤矿用局部通风机存在的主要问题有：1）JBT、YBT型煤矿用局部通风机噪声高、效率低等缺陷较为突出。部分煤矿仍大量使用，造成了能源的严重浪费，并对矿工身心健康有一定的损害，必须进行技术改造或更新换代。2）对旋式局部通风机电动机超功率问题不容忽视。 对旋局部通风机因电动机 （主要是二级电动机）超功率而烧毁事故屡见不鲜，极易造成井下局部瓦斯积聚或 粉尘浓度超标，留下安全隐患。3）有的企业不重视产品试验和检验，无法掌握产品实际技术性能，导致产品性能与说明书或铭牌标识相差太大，令用户难以正确选型。4）部分企业为了竞争市场，脱离实际地介绍产品性能参数。5）有的企业生产加工设备简陋，不重视技术投入。6）有的企业对 MT222和MT755标准理解不够，无法将标准贯彻到设计、 生产及质量控制等环节中去，产品质量、 技术性能难以保证。4局部通风机发展趋势1）国家正在进一步加强煤矿用局部通风机的安全标志管理工作。因此，生产企业应按国家的相关规定积极办理安全标志证。2）YBT、 JBT型风机应进行必要的技术改造 ，全面提高技术性能，以达到MT222 1996煤矿用局部通风机标准中效率