主通風機產(chǎn)品介紹及選型

1、主通風機產(chǎn)品介紹及選型主通風機產(chǎn)品介紹及選型平安電氣股份有限公司平安電氣股份有限公司研究所賀習平研究所賀習平20132013年年4 4月月介紹內(nèi)容一、通風機的分類二、主通風機的發(fā)展三、主通風機裝備運行情況四、對旋主通風機的基本結(jié)構(gòu)五、平安電氣主通風機產(chǎn)品特征六、主通風機選型流程七、新技術(shù)在主通風機系統(tǒng)中的應用八、淮北礦業(yè)使用的平安電氣產(chǎn)主通風機八、淮北礦業(yè)使用的平安電氣產(chǎn)主通風機一、通風機的分類一、通風機的分類1、按出口壓力的大小，風機可以分為以下三大類： （1）通風機 在標準狀態(tài)下，通風機的全壓0.03M Pa； （2）鼓風機 在標準狀態(tài)下，通風機的全壓為0.1150.35MPa； （3）壓

2、縮機 在標準狀態(tài)下，通風機的全壓小0.35MPa。 2、通風機按氣流運動方向可以分為以下三類： （1）離心通風機 氣流軸向進入風機葉輪后主要沿徑向流動，或稱徑流式通風機。 （2）軸流通風機 氣流軸向進入風機葉輪后近似地在圓柱形表面上沿軸線方向流動。（3）混流通風機 在風機葉輪中氣流的方向處于軸流式和離心式之間，近似沿錐面流動，或稱斜流式通風機。 3、通風機按用途分類： 習慣上常按通風機的用途來進行分類，如引風機、排塵風機、排煙風機、礦井風機、隧道風機、紡織風機，等等。煤礦地面用軸流式對旋主通風機是屬于礦井風機的一種。二、主通風機的發(fā)展二、主通風機的發(fā)展 主要通風機指向全礦井、一翼或一個分區(qū)供風

3、的通風機。按照氣流進入通風機后流動的方向，通風機可分為離心式、軸流式、混流式三大類，其中離心式和軸流式通風機在礦用主要通風領(lǐng)域都有應用。軸流式通風機因在安裝基礎(chǔ)建設(shè)、工況調(diào)節(jié)、反風操作等方面具有更大的優(yōu)勢，在煤礦、金屬礦山主要通風領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用，而離心通風機則逐步退出了該領(lǐng)域。我國礦用主要通風機設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展經(jīng)歷了如下三個不同階段：（1 1）上世紀）上世紀50-7050-70年代末：簡單模仿階段年代末：簡單模仿階段 20世紀50年代初至70年代末，我國礦山使用的礦井軸流主通風機幾乎是仿制前蘇聯(lián)BY型的2BY、70B2和K70等型風機（統(tǒng)稱為70B2型）。它們在我國礦井通風方面曾

4、發(fā)揮了主力軍的作用。這類風機上世紀80年代末就被國家列為淘汰產(chǎn)品。（2 2）上世紀）上世紀80-9080-90年代初：優(yōu)化改進階段年代初：優(yōu)化改進階段 上世紀80年代初，沈陽鼓風機廠參考前蘇聯(lián)中央流體動力研究所提供的通風機氣動略圖和特性曲線，對傳統(tǒng)風機進行了優(yōu)化改進，研制推出了2K60型軸流式通風機。80年代末，沈陽鼓風機廠生產(chǎn)的改進型2K60、2K58主要通風機，經(jīng)工業(yè)性運轉(zhuǎn)試驗達到要求后，先后通過了部級技術(shù)鑒定，使我國常規(guī)型號的礦井主要通風機的安全可靠性有了較大程度的提高。 （3 3）上世紀）上世紀9090年代末至今：自主創(chuàng)新階段年代末至今：自主創(chuàng)新階段 隨著葉片技術(shù)、電機技術(shù)、控制技術(shù)、

5、軟件等技術(shù)的不斷發(fā)展，許多風機廠家都在致力于開發(fā)新型高效節(jié)能風機。經(jīng)過近20多年來的努力，我國礦用通風機行業(yè)發(fā)生了較大的變化，到上世紀90年代末，我國相繼研制出了BD、BDK、BK、GAF等煤礦用軸流主要通風機，提高了風機性能，減少了煤礦的通風網(wǎng)絡基建投資。 進入21世紀后，隨著控制技術(shù)、變頻技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、通訊技術(shù)等快速發(fā)展，礦井通風領(lǐng)域逐步邁入智能化時代。 2007年以后，我國制定了煤礦地面用軸流式主通風機的技術(shù)標準，對各類軸流式主通風機的設(shè)計、制造、檢驗等進行了規(guī)范，并統(tǒng)一了型號。煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流主通風機型號為FDCDZ（對應原有的BD、BDK、BK系列產(chǎn)品）。 三、主通風機

6、裝備運行情況三、主通風機裝備運行情況 、主要通風機市場據(jù)統(tǒng)計，我國目前在役的礦用主要通風機約16000臺，主要型號有：（）電動機外置式（長軸式）單級軸流通風機：GAF單級，BK40，BK54，BK55，BK58，BK61，BK65，該類通風機約占在役礦用主要通風機的8%；（）電動機外置式（長軸式）雙級軸流通風機：70B2，2K56，2K58，2K60，GAF雙級，該類通風機約占在役礦用主要通風機的10%；（）電動機外置離心通風機：K472、K4273等，該類通風機約占在役礦用主要通風機的2%。（）電動機內(nèi)置式對旋軸流通風機：FBCDZ40、45、54、56、58、60、65、70，該類通風機約

7、占在役礦用主要通風機的65%；（）電動機內(nèi)置式單級軸流通風機：YBK56系列，F(xiàn)BCZ系列，該類通風機約占在役礦用主要通風機的15%；其中BK系列、FBCZ系列等單極通風機適用于壓力較低，需風量相對較大的低風阻礦井；2K系列、FBCDZ系列適用于中、高壓礦井；而離心通風機適合用于高壓、需風量較小的礦井。2、各類礦用主要通風機的綜合評價見下表四、對旋主通風機的基本結(jié)構(gòu)四、對旋主通風機的基本結(jié)構(gòu)五、平安電氣主通風機產(chǎn)品特征五、平安電氣主通風機產(chǎn)品特征 1、結(jié)構(gòu)特征 （1）主通風機由集流器、一級主機組、二級主機組、擴散器、擴散塔等組成，擴散器、擴散塔一般內(nèi)襯消聲裝置。根據(jù)用戶的要求，可配套風門（垂直

8、閘門或蝶閥）、專用排行式消聲器、風機測試裝置（測試風筒、水平風門或百葉閥等）、自動行走裝置、電控裝置、在線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)以及無人值守系統(tǒng)等。 （2）主通風機流道按通風機效率最優(yōu)化原則進行設(shè)計，外形美觀。集流器型線為圓弧形，與半球形整流罩組成漸縮形進口流道，在葉輪進口前形成均勻的流場，減少流動損失；主機組內(nèi)筒與葉輪輪轂直徑一致，流道光滑無突變；擴散器采用漸縮形芯筒，在回收動壓的同時也可降低氣動噪聲。主扇主機組設(shè)計為上、下剖分結(jié)構(gòu)，便于電動機的維護，大機號主扇的集流器、擴散器、擴散塔等為便于運輸、安裝也設(shè)計成上、下剖分結(jié)構(gòu)。 （3）主通風機電動機安裝在主機組隔流腔內(nèi)，通過設(shè)置在電動機前、后的各四個通

9、風管散熱。主機組下半筒體通風管還兼有支撐電動機的作用，與電動機安裝板、主機組支腳形成足夠強度、剛度的整體結(jié)構(gòu)，將電動機及葉輪的重力傳遞到安裝基礎(chǔ)上。在設(shè)計上，電動機前、后四個通風管的軸線均不通過主機組中心，這種非對稱布置方式可消除主通風機在運行過程中因交變載荷而產(chǎn)的扭振。 （4）主通風機葉片采用鑄造鋁合金材質(zhì)，并經(jīng)過熱處理和探傷檢查。鋁合金材質(zhì)的比強度是普通鋼材的3倍，確保主通風機在正常運行過程中不產(chǎn)生開裂或斷裂的現(xiàn)象；鋁合金材質(zhì)的成形性能良好，能很好的保證設(shè)計參數(shù)的符合性以及達到較好的氣動性能；鋁合金材質(zhì)的耐磨性、抗腐蝕性能較好。 （5）葉片安裝角度的調(diào)節(jié)有多種可供選擇的方式。第一種是停機機

10、內(nèi)單片可調(diào)，第二種是停機機外單片可調(diào)，第三種是停機機外一次可調(diào)。用戶可根據(jù)實際情況來確定，如：工況改變較頻繁，主通風機已采用變頻調(diào)速控制的則可采用第一種葉片調(diào)節(jié)方式；工況在較長時間內(nèi)才需要發(fā)生改變的則可采用第二種葉片調(diào)節(jié)方式；工況改變較頻繁，主通風機未采用變頻調(diào)速控制的則可采用第三種葉片調(diào)節(jié)方式。 2、性能特征 （1）采用彎掠組合正交型三維扭曲葉片技術(shù)，較普通軸流通風機額定靜壓效率提高5%10%，比A聲級氣動噪聲降低1020dB(A)。 （2）可根據(jù)用戶的特殊工況參數(shù)要求進行個性化設(shè)計，確保主扇高效運行，最高靜壓效率可達85%以上。 （3）可直接反轉(zhuǎn)反風，反風率在60%以上。六、主通風機選型流

11、程六、主通風機選型流程 1、確定通風工況參數(shù) （1）確定礦井總的風量需求以及在此風量下需要克服的通風阻力（靜壓），風量和靜壓必須是確認的通風工況點，工況點可以是某一個固定的數(shù)值，也可以是分為前期、中期、后期或容易時期、困難時期等的階段性參數(shù)。 （2）根據(jù)主通風機安裝地點海拔高度進行工況參數(shù)在標準狀態(tài)下的換算。標準狀態(tài)是指風機進口處空氣的壓力為一個標準大氣壓（海拔高度為0 ），溫度20，相對溫度為50%的氣體狀況。標準狀態(tài)下，空氣密度為0= 1.2kg/m3 。換算公式為： Q0=Q P0=P0 / 式中：Q0 換算成標準狀態(tài)下的風量，m3/s。 Q 礦井工況條件下的風量。 P0 換算成標準狀態(tài)

12、下的靜壓，Pa。 P 礦井工況條件下的靜壓。 0 標準狀態(tài)下的空氣密度，kg/m3 。 礦井工況條件下的空氣密度。 2、確定主通風機性能參數(shù) 確定主通風機運行時必須滿足的風量、靜壓要求。主通風機風量要考慮漏風系數(shù)、儲備系數(shù)要求，靜壓要考慮風峒阻力損失、消聲器阻力損失、動壓損失以及自然風壓的影響等。 3、主通風機型號的選擇 主通風機型號一般是按有因次特性曲線或性能參數(shù)表進行選擇。因各通風機制造廠家的氣動設(shè)計方法不一樣，主通風機特性曲線或性能參數(shù)表也不相一致，但差異不大。按特性曲線選型時，工況點應盡可能落在高效區(qū)范圍內(nèi)。對主通風機安裝地點有噪聲要求的應盡量選擇低轉(zhuǎn)速的型號。 4、主通風機裝機功率的

13、計算 N=kQP/(1000) 式中： N電動機計算功率（裝機總功率），kW。 主扇工況點效率。 k富裕系數(shù)，一般可取1.21.3。 5、反風功率的驗算 根據(jù)反風特性曲線，確定反風工況點參數(shù)及運行效率，按上述計算公式進行反風功率驗算，反風功率應不得超過主通風機電動機的額定功率。七、新技術(shù)在主通風機系統(tǒng)中的應用七、新技術(shù)在主通風機系統(tǒng)中的應用 1、主通風機新型擴散塔技術(shù) 主通風機擴散塔阻力能量損失主要包括：彎道局部阻力的能量損失、出口渦流損失、出口動能損失和擴散塔內(nèi)摩擦阻力損失等。擴散塔回收出口斷面動能損失的效率與擴散塔結(jié)構(gòu)阻力數(shù)值直接相關(guān)。由于全礦總污風必須通過擴散塔排出,其入口來流風量大、風

14、速高,擴散塔的流體動力學性能和出流斷面流體動力學性能對實現(xiàn)主扇能量的有效利用有較大的影響。 新型擴散塔是在傳統(tǒng)流線型擴散塔基礎(chǔ)上改進、優(yōu)化的節(jié)能型擴散塔，是通過對主通風機進行流場數(shù)值模擬分析和實驗，優(yōu)化擴散塔形體性能系數(shù)、擴散塔流體動力學性能系數(shù)。擴散塔形體參數(shù)包括擴散塔斷面擴大系數(shù)、擴散塔高度、擴散塔入口斷面面積、擴散塔轉(zhuǎn)角、擴散塔導流裝置等。 節(jié)能型擴散塔較普通擴散塔形體尺寸略有增大。采用節(jié)能型擴散塔技術(shù)，主通風機靜壓效率約提高3%。 2、慣性重力除塵降噪技術(shù) 重力除塵是在粉塵碰撞到除塵裝置頂部減速后，利用粉塵本身的質(zhì)量使其沉降。慣性除塵是在除塵裝置將主通風機出口向上氣流改為45向下氣流時

15、，利用粉塵向下的慣性加速其沉降。在主通風機擴散塔出口處安裝慣性重力除塵裝置，該裝置是將重力除塵機理、慣性除塵機理、吸聲和隔聲機理有機結(jié)合，通過添加高效的吸引材料和改變風流的運動參數(shù)，達到除塵降噪的目的。該裝置無需動力，不占據(jù)主要風道，既能降低風機運行噪聲，又能除掉氣流中的粉塵，凈化出風口氣流，除塵效率大于80。裝置結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，除塵效果明顯，并且具有一定的降噪作用。 3、整機消聲降噪技術(shù) 主通風機常用的是擴散部分的吸聲降噪方式。整機消聲技術(shù)是指除擴散部分的吸聲降噪外，蝶閥接頭和一、二級主機部分的均內(nèi)襯消聲裝置，并且增加了通風機專用的排行式消聲器。整機消聲降噪技術(shù)不僅降低了主通風機出口氣動

16、噪聲，同時也降低了主通風機機體對外輻射的噪聲。 4、氣動設(shè)計技術(shù) 主通風機采用彎掠組合正交型三維扭曲葉片技術(shù)，其設(shè)計是基于集中參數(shù)最優(yōu)控制理論，分布參數(shù)最優(yōu)控制理論，全三維湍流流場正、反問題數(shù)值模擬等現(xiàn)代理論，以流動損失和氣動噪聲最小為目標，通過葉片彎掠量等多參數(shù)控制，利用計算機進行綜合氣動、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的一種設(shè)計方法。其技術(shù)關(guān)鍵是以最合理的葉片前后彎掠和左右彎掠的組合分布量，來控制和保證風機氣流流動方向與風機軸向截面垂直，達到最大限度地減少氣流流動的壓力損失和氣動噪聲。采用這種設(shè)計，能夠在保證相同流量的條件下顯著改善葉輪根部附近的流動狀況，控制葉輪出口的流動方向，消除氣流的分離與旋渦，改善靜

17、子入流條件，大幅度提高整機的性能指標。采用彎掠組合正交型三維扭曲技術(shù)，大大改善了風機的性能參數(shù)：運行效率提高8%-12%，噪音降低10-20dB(A)。 5、主通風機葉片角度機外可調(diào)裝置 目前煤礦大多數(shù)主通風機在需要調(diào)節(jié)葉片來調(diào)整風機參數(shù)時，都采用停機，移動并打開主通風機的主機組，由工人將葉輪葉片角度一片一片進行調(diào)節(jié)。即松開葉柄緊固螺釘，用角度尺量好葉頂角度并固定葉柄，整機調(diào)節(jié)完成后，再合攏主通風機組。經(jīng)過試機后作最后確認，其操作過程費工、費時，調(diào)節(jié)不方便。新型葉片角度機外可調(diào)裝置采用蝸輪傳動機構(gòu)，實現(xiàn)葉片角度在機體外的一次性調(diào)節(jié)，很好的解決了葉片調(diào)節(jié)困難的問題，工人操作起來非常方便，省時、省

18、力輕松自如，角度調(diào)節(jié)準確，不用移開主機組，在機外用一個操作手柄便可以做到。特別在主通風機運行參數(shù)調(diào)節(jié)頻繁、調(diào)節(jié)范疇較寬時可高效省時，更顯優(yōu)勢。 6、主通風機變頻調(diào)速控制 變頻調(diào)速控制電控采用2電源、4變頻、1聯(lián)絡共7臺柜體。變頻調(diào)速控制采用一拖一控制。 主通風機運行風量與轉(zhuǎn)速成正比，風壓與轉(zhuǎn)速成平方比。因此，通過變頻改變主通風機的轉(zhuǎn)速可達到調(diào)節(jié)礦井風量的目的。 變頻調(diào)速控制具備軟啟動功能，對電網(wǎng)沖擊小。 變頻技術(shù)的應用可在主通風機運行過程中實現(xiàn)對運行工況的無級調(diào)節(jié)，操作簡單，節(jié)約工耗。 主通風機氣動設(shè)計一般是以困難時期的通風參數(shù)為依據(jù)，在此狀態(tài)下運行，主通風可獲得較高的運行效率。當通風工況參數(shù)

19、改變時，隨著葉片安裝角度的變化（無論是增大或是減?。?，主通風機的運行效率將會產(chǎn)生明顯降低。采用變頻技術(shù)可在不改變主通風機葉片安裝角度的情況下實現(xiàn)通風工況參數(shù)的調(diào)節(jié)，從通風機理論上來說，葉片角度不變則通風機運行效率不會產(chǎn)生變化（通風機實際運行中，由于氣體流動狀態(tài)發(fā)生改變后，運行效率會略有變化）。因此，采用變頻技術(shù)可在較大的工況參數(shù)變化范圍內(nèi)使主通風機獲得較高的運行效率，主通風機在偏離設(shè)計工況點越遠、運行時間越長，節(jié)能效果越顯著。采用變頻調(diào)節(jié)時主通風機容易時期的運行效率較葉片角度調(diào)節(jié)時要高5%8%。 7、礦用主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)（1） 功能簡述實現(xiàn)對電控柜的三遙功能，可在調(diào)度臺對斷路器開

20、關(guān)進行合、分閘操作；對風機進行起、停，正、反轉(zhuǎn)操作并且能實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)風機運行頻率；對報警、保護信號進行復歸；實時顯示斷路器、變頻器和隔離開關(guān)（刀閘）的運行狀態(tài)，各類告警信號。實時監(jiān)測電控系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電量、無功電量、功率因數(shù)、風機負壓、風速等主要運行參數(shù)。礦用主通風機在線監(jiān)控與故障診斷系統(tǒng)共有風機監(jiān)控界面（圖1）、風機控制界面（圖2）、登陸界面、故障報警界面、故障查詢界面等多個可切換界面，實現(xiàn)主通風機各種狀態(tài)的遠程監(jiān)控功能。 （2）技術(shù)特點l 一鍵式啟動 在初始狀態(tài)下，按下主通風機啟動鍵，通過PLC程序控制，自動完成主通風機蝶閥開啟、主通風機變頻啟動、運行。l 一

21、鍵式倒機 主通風機正常運行過程中，在線監(jiān)控系統(tǒng)倒機鍵按下時，自動完成在用主通風機停止、蝶閥關(guān)閉、備用主通風機蝶閥開啟、備用主通風機變頻啟動、運行。l 雙風機雙電源的自動切換 在線監(jiān)控系統(tǒng)倒機鍵按下，主通風機出現(xiàn)以下故障時： 電源：斷電和跳閘情況出現(xiàn)時系統(tǒng)自動完成從在用主通風機到備用主通風機的切換。 電控：變頻器發(fā)出故障信號時系統(tǒng)將延遲一段時間（3-5分鐘無人處理故障）系統(tǒng)自動完成從在用主通風機到備用主通風機的切換。 主通風機本身故障：主通風機安裝了差壓變送器、振動傳感器、電機溫度傳感器，當主通風機出現(xiàn)無風、風機振幅過大、電機超溫時先報警3-5分鐘無人處理故障，系統(tǒng)自動完成從在用主通風機到備用主

22、通風機的切換。 8、主通風機自動行走裝置 軸流式對旋主通風機為了便于檢修，一般采用輕軌安裝的方式，按主通風機的結(jié)構(gòu)及布置，輕軌安裝又分為軸向移動和橫向移動兩種方式。主通風機在檢修時，首先必須將其沿軸向或橫向拉開，軸向拉開是主通風機第二級主機組及以后的部分（擴散筒、塔）沿軸向移動約1米的距離；橫向拉開是主通風機第二級主機組（或第一級主機組）沿橫向移動大于主機組直徑的距離，檢修完成后，恢復原狀。主通風機軸向移動或橫向移動時，雖移動部件安裝在輕軌上，但必須借助其它工具或設(shè)備來完成，工作效率低、勞動強度大。主通風機的檢修是一項長期的、周期性的例行工作，自動行走裝置有效的提高了主通風機檢修的工作效率、降

23、低了檢修操作的勞動強度。 (1) 結(jié)構(gòu)特征 自動行走裝置由驅(qū)動部分、行走機構(gòu)和控制部分等組成。 每臺主通風機自動行走裝置均采用雙驅(qū)動方式，驅(qū)動部分一般安裝在主通風機第二級主機組的支腳上。驅(qū)動部分采用電動機與減速箱一體的減速電機，減速電機為隔爆型并自帶制動器。根據(jù)主通風機移動部分的重量及在輕軌上行走的摩擦阻力的大小來確定減速電機的扭矩和功率。主通風機行走速度一般控制在5m/min以內(nèi)。 行走機構(gòu)是主通風機各移動部件支腳安裝的主動和從動輥輪，輥輪由支座、動輪、輪軸、軸承及油封等組成。行走機構(gòu)可軸向或橫向安裝，轉(zhuǎn)動靈活、阻力小。 控制部分是對自動行走裝置減速電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止的操作控制，由控制箱和按紐開關(guān)組成。自動行走裝置一般采用就地（主通風機附近）控制，操作方便。(2) 技術(shù)特點l 驅(qū)動部分采用隔爆型減速