第五章矿井通风新装备及检测仪表.docx

资源描述

第五章矿井通风新装备及检测仪表.docx

《第五章矿井通风新装备及检测仪表.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章矿井通风新装备及检测仪表.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第五章矿井通风新装备及检测仪表.docx

第五章矿井通风新装备及检测仪表

第一节概述

据不完全统计，目前，在用的风机运行效率大部分在0．45～o．65之间，高于0．7的不足l0％o。

风机运行效率低，主要原因有：

（1）少量有待淘汰的老式708。

型、By型和老式G系列离心式风机仍在使用；

（2）选型不当，高效风机低效运行；

（3）由于变频和调速不当导致风机效率大幅下降；

（4）极少数是等积孔在6m2以上的矿井使用低压大流量风机。

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，围绕这一目标，开展了高效、高速、低噪和计算机集成制造技术（CIMS）的研究。

国外煤矿如美国主要通风机以轴流式为主，因为轴流式风机调节范围宽，加速性能、动

态特性和运行效率优于离心式风机。

轴流式主要通风机有卧式和立式布置；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可调，叶轮最大直径达6．3m。

转子叶片

用高强度铝合金制成，重量轻，防火防爆性能好。

对旋式主通风机（也属轴流式的范围）在原苏联、波兰使用广泛，离心式风机在大中

型矿井使用量相对较少。

国内使用对旋式主通风机呈增长的趋势，最大直径达3．8m，最高效率0．75～0．83，实际运行效率多为0．5～o．65。

长期以来，矿井主要通风机运行效率低是矿井通风技术与风机设计技术结合的薄弱环

节，煤科总院重庆分院经过了10余年的技术积累，使这一环节得到了改善，推出了主要通

风机的运行效率在0．75以上的高效示范矿井，如太平矿、白芨沟矿。

要保证主通风机的高

效可靠运行，对老产品进行技术改造，推广新型风机均是有效举措。

目前，在中高压通风

矿井推广对旋式主通风机是可行的，但必须与管网匹配，否则，仍然会出现低效运行；由

于技术的进步，每隔6～8年更换一次叶片，是经济可行的，这样可使风机运行效率提高

15％～20％，每年节省的电费将达数万到数十万元。

国外煤矿掘进巷道通风主要采用轴流式、斜流式和对旋式局部通风机。

对旋式风机：

德

国有dGAL、diE、G系列，波兰有WLE—A、WLE—B系列。

功率为2×6kWh2×63kW，盲

俭为500～1200mm，额定风量150～1400m3／rain，额定风压2400～6000Pa，最高效率0．75～

执8左右。

为了降低噪声，风机的机壳采用腔体充填式消声结构。

国内煤矿掘进巷道通风主要采用轴流式通风机，较老的已列入淘汰产品范围的JBT系

掣壁部通风机，运行效率在0．3～o．5左右，噪声在110dB以上，目前在煤矿还占有相当的比例。

还有部分单级和双级风机，具有价格优势，占据了部分市场，但综合效率较低，噪

声大。

目前推广的煤科总院重庆分院研制的FDⅡ型对旋式局部通风机，功率为2x4kW～

2×55kW，直径为400～800mm，额定风量150～800m3／rain，额定风压2400～7100Pa．最

高效率0·8～0·85左右，送风距离1000～4500m，运行效率0．5～0．82，综合效率较单级和

双级风机高20X左右，噪声小。

为满足大功率、高压头对旋式轴流风机的推广使用的需要，已研制出了能承受高风压

的塑料涂覆布正压强力风筒，与大功率、高压头风机配套用于长距离通风。

为了保证大型设备如大型主要通风机运行安全，早期发现和诊断设备运行故障，对主

要参数如风量、风压、轴承温度、振动速度和加速度、电流、电压等参数进行在线监测是

未来通风机技术的发展方向。

一些与之相关的传感器和监测仪器仪表也已经问世，只是早

第二节高性能主通风机

一、大中型矿井用新型主要通风机

（一）FDⅡ型对旋式主要通风机

FD“型对旋式主要通风机是在FDⅡ型对旋式局部通风机技术基础上发展起来的新一

代产品。

它可用作中高压矿井的地面主要通风机或井下辅助通风机，亦可用于冶金、石化、

电力、铁道、公路隧道等工业领域的通风换气。

该风机更能适应矿井通风的阻力特性，能

长久保持高效运行，调节范围比普通轴流式风机更宽，反转反风量大，安装方便，其技术

表i-5一IFDⅡ型对旋式主要通风机技术指标

配套电机

机号

风量／（m3·s一1）

风压／Pa

效率／％

型号

功率／kW

10～20

500～1400

≥8l

YB200L1一6

2×18.5

№12

15～25

800～1800

≥81

YB225S一4

2×30

N_014

——

16～35

800～1800

≥81

YB280S一6

2×45

25～45

900～2000

≥8l

YB280M一6

2×55

NQ-16

25～55

900～2200

≥81

YB315S一6

2×75

51_018

--—-，～

35～75

1000～2600

≥8l

YB315L2—6

2×90

2×ll0

2×132

N920

～

36～80

800～2400

≥81

YB315L1一8

2×90

2×110

～39～

续表

配套电机

机号

风量／（m3·S--1）

风压／Pa

效率／％

型号

功率／kW

N922

40～98

900～2600

≥81

YB355S4—8

2×132

2×160

N924

64～120

1000～2600

≥81

YB355M一8

2×185

N9-26

80～150

1000～2800

≥81

YB450Sa一8

2×250

Ne-28

90～170

800～2400

≥81

YB450M4-10

2×250

N930

100～200

900～2600

≥81

YB560Sz一10

2×280

注：

①l6号以上的对旋风机可以现场核定风量、风压参数，并根据用户要求进行设计

②风机投入管网后的运行效率大于70％，远远高于全国的平均水平。

（二）KXL型斜流式主要通风机

KXL型斜流式主要通风机是煤科总院重庆分院最近开发的新产品，已申请专利。

它主

要适用于中小型矿井作为地面主要通风机。

其主要特点是，运行效率高；轴向尺寸只有普

通轴流式的一半多一点，径向尺寸比离心式的小；电机可与风机分离，安装和维护方便；流

量调节也十分方便。

其主要参数如表l-5—2。

表1—5—2KXL型斜流式主要通风机技术指标

机号

风量／（m3·rain一1）

风压／Pa

效率／％

电机功率／kW

N9-5

200～400

300～400

≥83

300～500

350～450

≥83

5.5

N_06

350～600

400～700

≥83

7.5

400～650

450～750

≥83

7.5

N_08

550～850

500～800

≥83

N910

650～1100

≥83

big-12

750～1400

700～1200

≥83

1200～2200

900～1450

≥83

N914

1600～2600

900～1600

≥83

N916

2000～3500

900～1600

≥83

N9-18

2600～4000

900～1800

≥83

110

二、小煤矿的新型主要通风机

我国近20年来小型煤矿迅猛发展。

但是，由于小煤矿资金和技术不足，又长期处于一

种无序状态，使得有的矿井不设主通风机而采用自然通风，有的矿井虽然设有主通风机，但

其与矿井通风系统不匹配，既违反煤矿安全规程的有关规定，造成瓦斯事故频发，又使能

源发生浪费。

为改变这一现状，煤科总院重庆分院开发研制了ZT系列小型煤矿主要通

风机和无驼峰矿用轴流通风机。

ZT系列的通风机有l0余种规格，配套电机从5．5～

132kW，是风量、负压范围可满足年产煤量1万t到40万t矿井通风需要的新型主要通

风机。

无驼峰矿用轴流通风机是在“九五”期间研制的新产品，由中国矿业大学研制，煤

科总院重庆分院负责制造样机，并在山东昭阳煤矿完成了工业实验。

由于其性能特点为

图1-5—1ZT系列小型煤矿用主要通风机

结构示意图

1一集流器；2m密封罩；3一进风管；4一电机，

5一铜环装置；6一叶轮；7一扩散筒

“无驼峰”，运行高效、稳定、无喘振，具有广泛应用前景。

（一）ZT系列小型煤矿主要通风机

ZT系列小型煤矿用主要通风机结构示意图如图1—5—1所示。

风机主要技术参数如表1—

5—3所示。

表1-5—3ZT52、ZT60、KZS地面防爆抽出式轴流式通风机系列技术参数

型号

机号

电机功率／kW

风量／（m3·min一1）

静压／Pa

效率／％

593～924

325～762

>80

N9-10

600～1100

450～870

>80

ZT52

800～1350

650～1100

>80

N912

1100～1450

490～1150

>80

Ng-13

900～1800

750～1250

>80

5.5

300～670

400～550

>76

N98

7.5

300～700

450～700

>76

18.5

700～1200

700～1000

>80

ZT60

N9-11

750～1350

750～1050

>80

N914

1500～2500

1000～i800

>80

Ngl6

132

2800～4500

750～1800

>80

1020～550

150～870

>80

7.5

670～470

230～450

KZS

1750～I350

430～1080

>80

2000～1500

580～2000

表1—5—3中系列风机的特点为：

（1）安全性能好。

风机采用了可靠的安全防爆和防止摩擦火花措施，通过流道设计，使

防爆电机始终在新鲜风流中运行，对井下通风瓦斯管理条件较差的小型煤矿而言，更具安

一41—

12345678

，＼广h＼一

一＼

＼

唧

＼

厂＼f

嚣

J1＼

拈＼

nflm

州一。

}

／

}

1IllⅢHI||

1，．一

．?

，一

-一

。

图1—5—2无驼峰轴流风机结构

1一集流器；2～稳流器；3一叶轮；4～后导叶

5一轴承座；6一联轴器；7一电机；8一通风口

全性。

（2）效率高。

风机在设计时充分考虑了中小型煤矿通风网络特征，采用了高流量系数，相对低压力系数气动性能设计，使风机性能曲线与通风网络很好地匹配，机翼型叶片安装角度可在30。

～55。

之间任意调节，满足矿井对不同通风风量及负压的要求，使风机始终在高效区运行。

（3）结构紧凑、安装使用方便。

风机采用了风机叶轮与电机出轴直联最简结构，既减少了故障环节，又减少了“机”、“电”分离结构所必需的“S”形风道和风机房等地面建筑，节省了基建投资和安装费用。

（4）该风机可直接反风，反风量达到正转风量的60％以上，节省了反风道基建投

资。

（二）无驼峰小型矿用轴流风机

无驼峰风机消除了性能曲线的马鞍形，提高了风机的效率，可直接反转反

风，具有更好的综合性能，特别适合于地方煤矿井型差异大、工况复杂的特点，具有普遍的适应性和宽广的工况覆盖面。

无驼峰矿用小型主通风机样机为NQl2型，轴承箱式结构。

沿轴向可分为稳流段、风机段、电机段和扩散段。

图1—5—2

为轴承箱式轴流通风机的结构，其性能特性曲线如图l—5—3所示。

无驼峰矿用小型主通风机的结构特点：

（1）叶型采用机翼型低拱度径向扭曲变拱度设计，叶片端部适当增加拱度以改善顶隙的流动状态，保证正转运行高效并能实现直接反转反风。

（2）在风机叶轮前设置稳流器以改善小流量区气动特性，以实现性能曲线无驼峰，风机工作稳定无喘振的目标。

（3）风机叶片为无级可调式。

它设计有专门的角度仪系列，以实现叶片工作角度的停机无级调节。

当工况变化时，可

Q／（m3．S一1）

（b）

图卜5—3无驼峰轴流风机性能曲线

将所需工况在性能曲线上定位，并利用插值法确定叶片的安装角，选配相应的角度仪即可。

（4）风机外壳与前置风筒及后置扩散器之间采用橡胶围带软连接，既可隔振、降低噪

声，又可简化维修拆卸程序，实现整机拆移换机。

（5）电机选用隔爆型内置于风机体内，结构紧凑，由独立的新鲜气流对电机进行冷却。

因此可作为循环风机用于井下可控循环通风系统。

（6）轴承箱为整体式，改善了轴承的支撑和运行条件，提高了风机转子的加工和装配

精度。

（7）轴承箱上装有铜热电阻温度计，连接二次仪表可实现温度遥测。

（8）在风机前后风筒上设有引压装置，便于随时监测风机运行的压力与风量，也可实

现地方煤矿机电设备的远程自动化监测。

第三节新型局部通风机

一、新型局部通风机发展概况

20世纪90年代，我国的新型局部通风机有了长足的发展。

在压入式掘进通风作业中推

广了对旋局部通风机；在瓦斯排放和掘进除尘方面又出现了新型抽出式局部通风机和多功

能局部通风机；在风机材质方面采用了无摩擦火花和安全摩擦火花材料；在驱动方面，除

了传统的防爆电动机外，还采用了气马达；所有新型风机都设计了各种形式的消声结构。

二、新型压入式局部通风机

（一）FD系列对旋式局部通风机

1．对旋式风机的工作原理

对旋式局部通风机是由两个防爆电机驱动两个旋向相反的叶轮，串联组成。

一般不设

置导叶。

空气流入第一级叶轮获得能量后，并经第二级叶轮排出，第二级叶轮兼备着普通轴流

式通风机中静叶栅的功能，在获得整直圆周方向速度分量的同时，并加给气流的能量，从

而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率、高风压。

由于是叶栅I和Il等速相反转动，空气经过两级叶栅后得到了较高能量，即在同样轴

向进、排气条件和同样叶列数的情况下，对旋式局部通风机可以比普通局部通风机提高

6％～8％的作功能力。

2．FD系列对旋式局部通风机的主要特点

FD系列对旋式局部通风机是我国研制较早，推广应用比较广泛的一种大功率局部通

风机，它具有以下特点：

（1）该系列风机第一级和第二级两个贴得很近，风叶采用扭曲的圆弧钢板叶片。

叶轮

材质为软钢。

（2）该系列风机属于无静叶轴流式通风机和采用外包复式单孔空腔共振吸声结构消声

器组合体，具有较低的噪声。

（3）该系列风机在工作面范围区域和最高效率下的流量系数变化不大，而压力系数变

一43—

化却不小，即P—Q性能曲线较普通轴流式通风机陡，故非常适合掘进工作面定风量控

压力增加较大，而风量变化较小。

因此，只要风筒接头质量好，漏风率在规定值内，

级运行时，FD一1NN-06型对旋风机在10～20m-2掘进断面的送风距离可达2000m以上

1N05型风机在6～8m2掘进断面可达l500m。

（4）该系列风机效率提高，满载时为80％左右，高出JBT系列风机8～10个百

3．FD系列对旋式局部通风机的基本结构和技术指标

FD系列风机的基本结构如图1—5—4所示。

图1—5—4FD一1N（2_6型风机结构示意图

1一集风器；2～前消声器；3一前机壳；4--电机；5--1级叶轮

6一Ⅱ级叶轮；7～后机壳；8一后消声器

FD系列风机主要技术指标见表l—5—4。

表1-5—4FD系列对旋式局部通风机技术指标

机号

技术指标

单位

FD一1NQ5／ll

FD-IN95／15

FD一1№5／22

FD一1N-06／30

FD一1N96／60

风量

m3／rain

210～150

250～190

300～230

400～300

600～400

全压

500～2800

700～3200

800～3700

1500～4500

1250～5500

全压效率

％

≥75

≥80

j-80

≥80

通

噪

A声级

dB（A）

≤90

风

吉

比A声级

≤25

机

型号

YBFfl32S一2

YBFl32S一2

YBFl60M一2

YBP200L—Z

功率

2×5.5

2×7.5

2×11

2×15

2×30

额定电压

380／660

额定电流

11.1／6.4

15／8.69

21.5／12.4

28.7／16.6

56.4／32.8

外形尺寸（长、

宽、高）

1632×650×1040

2360×950X790

重量

360

900

1800

（二）FDⅡ系列对旋式局部通风机

FDⅡ型对旋式局部通风机是在国家科技部产业化政策支持下，根据国际矿用风机发展

趋势，结合我国煤矿开采特点及其对局部通风的要求，总结了原FD系列对旋式局部通风机

使用中暴露出来的问题，考虑了用户新的需求，吸收了国内外风机前沿新技术而开发的新

一代产品，其技术指标见表l—5—5。

表1-5—5FDⅡ系列局部通风机技术指标表

机号

直径

／mm

风量

／（m3·rain一1）

风压

／Pa

效率／％

比A声级

／rib

电机功率

／kW

推荐使用

风简直径／ram

N（2_4

400

120～260

2600～300

<10

2×4

450（400）

150～280

3000～350

<10

2×5.5

N9-5

500

170～300

3550～400

<10

2×7.5

500（450）

220～380

4000～450

<10

2×11

600（500）

N95.6

560

235～390

5000～550

85.7

<12

2×15

600

1',19-6

600

285～465

5700～650

83.2

<12

2×18.5

600

Ne-6,3

630

300～465

5600～700

80.5

<12

2×22

700（600）

420～600

6300～1000

<12

2×30

800

№6.7

670

420～600

6700～1000

<12

2×37

I'92-7.5

750

540～800

7000～1500

<15

2×45

1000

N98

800

660～950

7100～l500

80.5

<16

2×55

1200（1000）

注：

①表中风量风压为标准状态下的参数，实际运行参数应根据风机安装地点的密度对压力进行换算，风量不变5

②括号中的值为短距离（<1000m）通风或使用金属风筒或玻璃钢风筒时选用。

（三）KDZ型对旋式局部通风机

KDZ型风机由集流器、消声器、机壳、叶轮、电动机等部分组成。

它的特点是风机叶

轮为翼型钢制；具有高效和高压（最高可达8000Pa），适用于矿井井下长距离（大于

1500m）巷道掘进通风。

KDZ型风机的主要技术参数如下：

风量／（m3·min_1）250～450

风压／Pa6600～2500

全压效率／％80

功率／kW2×26

噪声（比A声级）／dBl5

质量／k91200

该风机在峰峰、阳泉等矿区使用，取得了好的效果。

三、新型抽出式局部通风机

（一）原理、结构及分类

煤矿用抽出式局部通风机除需具有一般局部通风机的性能外，还需满足防止产生摩擦

一45—

火花和电动机不直接与抽出的乏风相接触等要求。

当前，世界上可作煤矿压抽式的电动局部通风机有两种，即以英国B型风机为

流道分叉式和以波兰WLE—B型为代表的电动机隔离密闭腔式。

我国煤矿抽出式局部通风机是在研究了上述两种代表型风机利弊的基础上，结

的具体情况研制而成。

大体上可分为两大类。

1．无摩擦火花型

动叶片或叶轮采用阻燃、抗静电的工程塑料注塑成型。

因工程塑料为热塑性材料，熔

融温度200～300。

C，不会产生高温粉屑，所以不产生摩擦火花。

：

2．安全摩擦火花型

动叶铜合金，轮毂用软钢制成；或者叶轮外的机壳内壁镶铜环，叶轮用软钢制成。

因

软钢与铜产生的摩擦火花能量不足以点燃沼气，故称之为安全摩擦火花。

上述每一类型风机又可分为电动机驱动和气动马达驱动，而电动机驱动又可分为外电

机（流道分叉式）和内置电机，（密封腔式）。

（二）无摩擦火花型抽出式局部通风机

1．FSD一2×18．5型塑料叶轮抽出式局部通风机

为了使风机能在高瓦斯涌出的长距离巷道条件下做抽出式运转，同时还要保证高效低

噪，采用了内置式电机和对旋式气动原理。

流道中的电机用特殊密闭腔与乏风隔开；风机

叶轮采用阻燃抗静电塑料以防止产生摩擦火花；外壳采用消音结构。

FSD一2×18．5风机由下述五部分组成：

（1）具有阻燃、抗静电（内添加型）工程塑料叶片的叶轮一对；

（2）2台YBFdl60L一2型防爆电机；

（3）2套隔离密封腔将风机流道与电机隔离；

（4）带消音结构的扩散器和进气罩各一个；

（5）带消音结构的风机外壳2套。

叶轮由单片塑料叶片和轮毂组装而成。

叶片由模具注塑制成单件，组装时，先将叶片

镶嵌在钢制轮毂上，然后且螺栓紧固起来，两端面用铜皮覆盖。

FSD一2x18．5型风机技术参数如

展开阅读全文