【正文】 析，基于全三維粘性流動(dòng)數(shù)值研究與分析的葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)、通流部分設(shè)計(jì)、葉片調(diào)節(jié)和電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)為一體的風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)極大地提高了風(fēng)級的運(yùn)行效率和節(jié)能技術(shù)水平。使我國礦用通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，風(fēng)機(jī)效率達(dá)到85%以上，系統(tǒng)運(yùn)行效率達(dá)到85%以上，噪音85dB以下，通風(fēng)量提高10~20%，實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%以上，具體實(shí)現(xiàn)方法如下：（1）全三維粘性計(jì)算流體力學(xué)的設(shè)計(jì)理念利用全三維粘性計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式一級、二級礦用軸流主通風(fēng)機(jī)（BY、70B2系列）、老式礦用離心主通風(fēng)機(jī)（G47472系列）、80年代以后研制的礦用軸流主通風(fēng)機(jī)和對旋軸流通風(fēng)機(jī)（2K、BD(K)、GAF系列）各系列礦用主通風(fēng)機(jī)流場結(jié)構(gòu)、流動(dòng)損失機(jī)理、流動(dòng)控制方法及變工況特性的研究，在此技術(shù)上開展葉片優(yōu)化設(shè)計(jì)、葉輪有優(yōu)化設(shè)計(jì)和通流部分優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；通過全三維粘性計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)揭示和預(yù)測采用葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)后風(fēng)機(jī)本體、系統(tǒng)及運(yùn)行特性；通過以上研究，掌握礦用主通風(fēng)機(jī)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，高壓變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)成熟，價(jià)格也在用戶接受范圍內(nèi)。(3)提高功率因數(shù)。至少有15%以上的節(jié)能空間，節(jié)能前景巨大。具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。從噪聲源和消聲器兩方面入手，對主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行降噪研究。（5）提高核心部件可靠性煤礦主通風(fēng)機(jī)是大型固定設(shè)備，它的安全性直接影響礦井的生產(chǎn)。國外更提倡產(chǎn)品的多樣化并注意有針對性地推廣應(yīng)用。從降低噪聲方面考慮，開發(fā)離心葉輪和軸向?qū)Я鞯耐残蜋C(jī)殼的局部通風(fēng)機(jī)，亦是新的研究方向。另一方面，由于技術(shù)研究投入少和自主創(chuàng)新能力差，我國礦用風(fēng)機(jī)總體設(shè)計(jì)及節(jié)能技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國家，大量陳舊產(chǎn)品仍在運(yùn)行中。因此開展礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)研究在節(jié)能、安全、環(huán)保三方面具有重要意義。4. 利用全三維粘性計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)深入開展中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式等5類典型的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結(jié)構(gòu)、流動(dòng)損失機(jī)理、流動(dòng)控制方法及變工況特性的研究；研究10種典型的由外擴(kuò)散器、導(dǎo)風(fēng)葉片、消聲板、內(nèi)部擴(kuò)散器、主通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)硐及其他復(fù)雜形狀管道組成的主通風(fēng)機(jī)裝置系統(tǒng)內(nèi)部全三維流場結(jié)構(gòu)、流動(dòng)損失機(jī)理、流動(dòng)控制方法及變工況特性的研究；在滿足通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)通風(fēng)流量、壓力要求的基礎(chǔ)上，提出減少管網(wǎng)阻力的多種節(jié)能技術(shù)改進(jìn)措施，進(jìn)行通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)；通過以上研究，掌握礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，并為礦用風(fēng)機(jī)集成技術(shù)研究與自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。2. 通過對5種類型的煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全三維粘性流動(dòng)數(shù)值分析與動(dòng)態(tài)特性分析，提出安全高效煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)準(zhǔn)則，大幅度減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的阻力損失，并為風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)管網(wǎng)匹配設(shè)計(jì)提供依據(jù)。隨著國家政策及各個(gè)煤礦的整合，大型煤礦不斷增多，需要通風(fēng)能力越來越大，大型風(fēng)機(jī)容量繼續(xù)增大，因此，大機(jī)號的風(fēng)機(jī)在未來幾年在市場中將會(huì)受到歡迎。三元流動(dòng)葉輪在離心通風(fēng)機(jī)中,也將得到越來越多的運(yùn)用。提高轉(zhuǎn)速也是風(fēng)機(jī)小型化的重要途徑之一。對不同種類的風(fēng)機(jī)，采用不同的降噪方式，對于低頻噪聲風(fēng)機(jī)主要通過改進(jìn)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低本體噪聲。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)控制水平的不斷提高。3. 開展葉片優(yōu)化、葉輪優(yōu)化、通流部分優(yōu)化、葉片調(diào)節(jié)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、電機(jī)變頻調(diào)速、電機(jī)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)匹配等節(jié)能技術(shù)集成研究。從節(jié)能方面考慮，據(jù)多方調(diào)查，我國現(xiàn)有通風(fēng)機(jī)平均運(yùn)行效率低于60％，原因是多方面的，如通風(fēng)機(jī)本身效率低、風(fēng)機(jī)性能曲線與礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特征不匹配、通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限超期帶病運(yùn)行等。重慶煤科研究院先后承擔(dān)完成了國家重大科技攻關(guān)、行業(yè)重點(diǎn)及省市科研720余個(gè)項(xiàng)目，其中210余項(xiàng)獲國家發(fā)明獎(jiǎng)和國家、部省市科技進(jìn)步獎(jiǎng)，30余項(xiàng)獲國家專利，初步形成瓦斯治理及突出防治、瓦斯抽放及利用、氣體粉塵爆炸防治、火災(zāi)防治、塵害治理、礦井通風(fēng)、安全防護(hù)、安全評價(jià)、資源開發(fā)與利用等配套的技術(shù)和裝備。同時(shí)開展了對旋軸流式主通風(fēng)機(jī)的研究，開發(fā)研制出葉輪直徑從φ1000mm到φ2800mm，裝機(jī)容量從2450kW數(shù)十種產(chǎn)品，其中煤礦地面用防爆抽出式軸流通風(fēng)機(jī)1996年獲得四川省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，無駝峰軸流風(fēng)機(jī)2001年獲得江蘇省科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，均被列為第一批煤礦安全儀器裝備定點(diǎn)生產(chǎn)單位和產(chǎn)品目錄。 （中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式通風(fēng)系統(tǒng)）和10種典型主通風(fēng)機(jī)裝置系統(tǒng)的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)損失機(jī)理與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，進(jìn)行風(fēng)機(jī)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究。，提出安全高效煤礦通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)準(zhǔn)則，大幅度減少通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的阻力損失，并為風(fēng)機(jī)選型、風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)管網(wǎng)匹配設(shè)計(jì)提供依據(jù)。通過本課題礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究可使我國礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%以上；該礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)如在全國礦用通風(fēng)機(jī)中得到應(yīng)用可節(jié)約750多萬千瓦的電力，接近長江三峽的電力（以1840萬千瓦計(jì)）的一半；由于礦用風(fēng)機(jī)每天24小時(shí)運(yùn)行，預(yù)計(jì)年節(jié)約電力650億度。井下安全節(jié)能局部通風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備的研究，包括井下移動(dòng)式空氣壓縮機(jī)的研究，氣動(dòng)馬達(dá)局部通風(fēng)機(jī)及乳化液馬達(dá)局部通風(fēng)機(jī)的研究。以滿足長距離通風(fēng)時(shí)，風(fēng)筒能承受高壓力，出口風(fēng)量也較大的要求。風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)可就地實(shí)時(shí)顯示風(fēng)量、風(fēng)壓、電機(jī)功率、電壓、電流等參數(shù)。通風(fēng)機(jī)線速度提高30%，提高風(fēng)量，噪聲降低5～10dB（A），重量降低8～10％，整機(jī)批量化生產(chǎn)成本降低4～8%，通風(fēng)機(jī)最高運(yùn)行效率提高5～10%。國內(nèi)絕大多廠家設(shè)計(jì)方法落后、葉片加工工藝和焊接工藝仍相當(dāng)粗糙，導(dǎo)致葉片安裝角度誤差、加工型線不能保證 ，從而使葉輪效率下降，整機(jī)重量和噪聲也無法降低。智能局部通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，控制裝置與風(fēng)機(jī)做成一體，安裝方便，占地面積小。研發(fā)適合煤礦井下工況的移動(dòng)式防爆壓風(fēng)機(jī)，使之可直接用于煤礦井下有煤塵或瓦斯突出的場所，為工作面提供高效率、低能耗、低噪音、長壽命、維護(hù)費(fèi)用低的移動(dòng)式壓縮氣源；研發(fā)高效可靠的礦用氣動(dòng)/乳化液馬達(dá)，可取代目前依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行瓦斯抽排的通風(fēng)機(jī)，提高局部通風(fēng)系統(tǒng)的安全性和適應(yīng)性。礦用通風(fēng)機(jī)一體化結(jié)構(gòu)以及新材料、新工藝應(yīng)用技術(shù)的研究，包括礦用塑料葉輪、銅葉輪以及注塑工藝、全三維數(shù)控加工工藝的研究等，以提高礦用局部通風(fēng)機(jī)的使用壽命和運(yùn)行效能。可見，開展礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)研究具有廣闊的市場前景和重要的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。，進(jìn)行具有智能運(yùn)行控制系統(tǒng)的礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)集成技術(shù)系統(tǒng)示范，該系統(tǒng)運(yùn)行效率達(dá)到85%以上，噪音降為85dB以下，通風(fēng)量提高10~20%。，建立礦用風(fēng)機(jī)智能安全運(yùn)行節(jié)能控制模塊。風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)理論還停留在準(zhǔn)三維無粘流動(dòng)基礎(chǔ)上，希望通過本課題研究，趕上并超過當(dāng)今世界先進(jìn)水平。其中FD1№30kW型低噪聲對旋式局部通風(fēng)機(jī)于1996年獲煤炭工業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，產(chǎn)品暢銷至今。國家煤礦防塵通風(fēng)安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心掛靠在本單位，建有完善的風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能試驗(yàn)裝置，擔(dān)負(fù)著煤炭行業(yè)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品安全標(biāo)志檢測任務(wù)。四、保障措施和條件1. 外部條件隨著煤炭市場的復(fù)蘇，煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)狀況逐步好轉(zhuǎn)，但安全狀況不容樂觀，特別是通風(fēng)安全方面，事故層出不斷。（二）煤礦通風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)主要任務(wù)1. 開展7個(gè)系列礦用主通風(fēng)機(jī)和5個(gè)系列局部通風(fēng)機(jī)流動(dòng)損失機(jī)理及控制技術(shù)的研究。5. 智能化計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在風(fēng)機(jī)中得以廣泛應(yīng)用。風(fēng)機(jī)大型化和高速化使噪聲問題更加突出。在所有調(diào)節(jié)方法中,以離心式通風(fēng)機(jī)變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié),軸流式通風(fēng)機(jī)的動(dòng)、靜葉片角度調(diào)節(jié)及鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)的進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)為最佳方式。在透平壓縮機(jī)方面,隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展及三元?dú)饬鹘馕龅膽?yīng)用,三元流動(dòng)葉輪理論研究,已從準(zhǔn)三元流動(dòng)葉輪發(fā)展到全三元流動(dòng)葉輪。4. 研制成功礦用風(fēng)機(jī)智能運(yùn)行控制模塊，進(jìn)行具有智能運(yùn)行控制系統(tǒng)的礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能技術(shù)集成技術(shù)系統(tǒng)示范，該系統(tǒng)運(yùn)行效率達(dá)到85%以上，噪音降為85dB以下，通風(fēng)量提高10～20%。6. 為實(shí)現(xiàn)礦用風(fēng)機(jī)及系統(tǒng)在各種工況下均自動(dòng)運(yùn)行在最高效率區(qū)，需實(shí)時(shí)調(diào)整葉片安裝角、電機(jī)變頻調(diào)速、導(dǎo)風(fēng)葉片角度等，以全三維計(jì)算流體力學(xué)的計(jì)算與分析為指導(dǎo)研制運(yùn)行控制調(diào)整與專家分析系統(tǒng)，建立礦用風(fēng)機(jī)智能安全運(yùn)行節(jié)能控制模塊；在煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院進(jìn)行關(guān)鍵部件節(jié)能技術(shù)驗(yàn)證；在有條件進(jìn)行試驗(yàn)煤礦進(jìn)行具有智能安全運(yùn)行控制系統(tǒng)的礦用風(fēng)機(jī)節(jié)能集成技術(shù)示范。2. 利用全三維粘性計(jì)算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式一級、二級礦用軸流主通風(fēng)