【正文】 800萬礦用局部通風(fēng)機經(jīng)過近20年的發(fā)展，已形成生產(chǎn)廠家數(shù)量激增，產(chǎn)品規(guī)格繁多，產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格不高、價格競爭激烈的格局。以全三維粘性計算流體力學(xué)為研究手段建立集葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪優(yōu)化設(shè)計、通流部分優(yōu)化設(shè)計、葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、CAD/CFD輔助設(shè)計、降噪技術(shù)等為一體的全三維粘性數(shù)值分析與優(yōu)化設(shè)計體系，掌握礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)集成的關(guān)鍵技術(shù)，研制高效低噪的礦用軸流局部通風(fēng)機。通過本課題礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)的改造，不僅可以提高礦用風(fēng)機的運行效率以及降低氣動噪音等，而且通過優(yōu)化設(shè)計還可提高礦用風(fēng)機通風(fēng)量10~20%，因此可從基本上消除普遍存在的礦井通風(fēng)能力不足等煤炭生產(chǎn)安全隱患。~8個煤礦針對各煤礦現(xiàn)有風(fēng)機、通風(fēng)系統(tǒng)特點及通風(fēng)要求開展采用葉片優(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)系統(tǒng)優(yōu)化、電機變頻調(diào)速技術(shù)、電機風(fēng)機系統(tǒng)匹配等各種節(jié)能技術(shù)集成的研究。自九十年代初，安全裝備所開發(fā)研制了葉輪直徑從φ300mm到φ1120mm，裝機容量從2110kW礦用對旋軸流式局部通風(fēng)機。4. 研制礦用風(fēng)機智能運行控制模塊，進行具有智能運行控制功能的礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)集成示范。如仍達不到環(huán)保要求，則要配置消聲裝置。擴大調(diào)節(jié)范圍,提高變負荷條件下風(fēng)機的效率,即運行效率是風(fēng)機高效化的重要方面。3. 建立集葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪優(yōu)化設(shè)計、通流部分優(yōu)化設(shè)計、葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、電機變頻調(diào)速技術(shù)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)等為一體的全三維粘性數(shù)值分析與優(yōu)化設(shè)計體系，掌握礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)集成的關(guān)鍵技術(shù)。（二）發(fā)展思路1. 深入煤礦和礦用風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè)，進一步收集整理我國在役的7個系列（BY、70BG47472K、BD(K)和GAF系列）礦用主通風(fēng)機、5個系列（YBT、JBT、BKJ、BDJ、DSF系列）局部通風(fēng)機、5類礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（中央式、對角式、分區(qū)式、區(qū)域式和混合式通風(fēng)系統(tǒng)）及運行控制系統(tǒng)（包括葉片調(diào)節(jié)系統(tǒng)、電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)系統(tǒng)等）的有關(guān)資料和詳細技術(shù)參數(shù)。隨著我國煤礦采掘機械化水平的提高，巷道掘進中產(chǎn)生的大量粉塵和沼氣，嚴(yán)重地污染井下空氣。提高核心部件可靠性對提高通風(fēng)機運行可靠性，降低因葉片等故障導(dǎo)致的事故率，在預(yù)防煤礦安全事故的同時，也提高了煤礦生產(chǎn)效率，其社會效益是不可估量的。（3）主通風(fēng)降噪研究隨著科技的進步，在風(fēng)機噪聲控制領(lǐng)域內(nèi)，有源控制技術(shù)方面的研究將會越來越多地得到實際應(yīng)用。大型風(fēng)機屬于電感負載，功率因數(shù)低，額定負荷時，普遍只有75%左右，采用變頻調(diào)速技術(shù)，功率因數(shù)可提高到90%以上，減少了無功損耗，改善了電網(wǎng)品質(zhì)。（2）主通風(fēng)機變頻節(jié)能技術(shù)的推廣此外，由于礦用風(fēng)機設(shè)計及節(jié)能技術(shù)水平低，較大一部分電能轉(zhuǎn)化為噪聲，嚴(yán)重影響煤礦生產(chǎn)環(huán)境和人們的身心健康。必須掌握了礦井通風(fēng)機和復(fù)雜礦井通風(fēng)系統(tǒng)流場結(jié)構(gòu)和損失機理，才有可能改進和控制礦井通風(fēng)機及其通風(fēng)系統(tǒng)的氣動效率和節(jié)能技術(shù)水平。對流道的加工應(yīng)特別注意：①支撐、導(dǎo)葉與機殼的焊接質(zhì)量；②法蘭、墊片的連接應(yīng)保證流道的光滑；③各部件的軸向間隙應(yīng)符合圖紙要求。（1）葉型尺寸葉片是通風(fēng)機的核心，是保證通風(fēng)機達到性能的關(guān)鍵部件，應(yīng)保證葉片的葉型符合樣板坐標(biāo)，一方面嚴(yán)格檢驗?zāi)＞叩臏?zhǔn)確性，對鋼板壓制工藝，應(yīng)考慮反彈因素，最好要求設(shè)計者在樣板坐標(biāo)上給出葉型在軸向的投影長度L和在周向的投影長度L1，可以方便地檢查葉片安裝角；另外，應(yīng)用樣板檢查葉型是否符合給定的坐標(biāo)，樣板與葉型之間的縫隙不應(yīng)大于0．5％b(b為葉片弦長)。測試證明：對旋式局部通風(fēng)機的通風(fēng)效率比前置靜葉型兩級普通軸流式通風(fēng)機高約8%～10%,比后置靜葉型高約4%～5%；具備良好的逆風(fēng)性能，逆向風(fēng)量可達60%～70%。但風(fēng)壓偏低，在效率指標(biāo)上形同虛設(shè)，生產(chǎn)工藝、技術(shù)還不成熟，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)約有4家，規(guī)格型號和使用量較少，未形成批量和系列化生產(chǎn)。產(chǎn)品質(zhì)量、性能指標(biāo)和技術(shù)水平不容樂觀。國外通風(fēng)機企業(yè)為了進入中國市場，他們采取了與我國通風(fēng)機企業(yè)合資、合作等方式，而英國豪登公司已在國內(nèi)建立了獨資企業(yè)，早已參與了國內(nèi)的通風(fēng)機市場競爭。利用氣動聲學(xué)原理來設(shè)計低噪聲風(fēng)機是從噪聲源處著手，沒有為降噪而增加質(zhì)量、空間和成本，具有較大的吸引力，但難度較大；采用消聲、隔聲或吸聲等無源噪聲控制措施可以取得了不錯的效果，但也存在低頻噪聲難以消除，質(zhì)量和成本增加等問題；有源噪聲控制技術(shù)通過引入二次聲源建立一個相消干涉模式，從而實現(xiàn)指定區(qū)域內(nèi)聲能降低或消除的目的，具有良好的解決低頻噪聲問題的潛力，但也存在一些缺點：其一是有源控制只對風(fēng)機低頻窄帶比較成功，其二是實際應(yīng)用中需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)，這在硬軟件方面都存在極大的困難，其三是有源控制系統(tǒng)中采用的電子設(shè)備過于昂貴。主要原因是交流異步電機調(diào)速困難。提高了風(fēng)機轉(zhuǎn)速后，可節(jié)省材料，減少體積，減輕重量，同時為運輸和使用帶來方便。性能特點：(1)與對旋通風(fēng)機相當(dāng)；(2)由于存在導(dǎo)葉，反轉(zhuǎn)反風(fēng)性能不如對旋；(3)此類通風(fēng)機在國外廣泛應(yīng)用，歷史悠久。對旋通風(fēng)機結(jié)構(gòu)特點：(1)對旋通風(fēng)機與二級軸流通風(fēng)機相比，它無導(dǎo)葉，兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的葉輪互為導(dǎo)葉；(2)兩個葉輪分別直聯(lián)在各自的電動機上，因此要求配備兩臺電動機；(3)兩臺電動機置于通風(fēng)機內(nèi)部，與葉輪直聯(lián)，不需要長軸結(jié)構(gòu)，因此對旋通風(fēng)機結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)試方便。占我國一次能源消費總量的約70％。而礦井主通風(fēng)機每天都必須運行，選擇節(jié)電、低噪型通風(fēng)機就顯得非常重要。(4)離心通風(fēng)機(電動機外置)(K4－72，K4－273)。單級運行時風(fēng)壓只有雙級運行的一半左右。衡量風(fēng)機技術(shù)水平主要從產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化的程度和容量、轉(zhuǎn)速、效率及噪聲等幾個方面考察。對于在役的局部通風(fēng)機，平均運行效率低于60%，其中地方煤礦平均運行效率僅為48%。風(fēng)機是一個較強的噪聲源。但是由于風(fēng)機從設(shè)計、制造到使用維護過程中，都有一些造成風(fēng)機運行可靠性不足的問題，運行故障率較高，如葉片斷裂、電機溫度過高、主通風(fēng)機運行工況不穩(wěn)定、氣動風(fēng)機齒輪馬達易損壞、軸承潤滑結(jié)構(gòu)不完善等，這些給煤礦生產(chǎn)帶來一定的安全隱患，并大大增加了風(fēng)機生產(chǎn)廠家和用戶的維護費用。局部通風(fēng)機有JBT系列通風(fēng)機、子午加速行系列通風(fēng)機及對旋軸流式系列通風(fēng)機3類。　　近兩年，個別企業(yè)與高校或科研院所合作，對YBT產(chǎn)品進行了技術(shù)改造，在小型號上改善了風(fēng)機葉型和加裝了消音器，取得了較好的效果。專家們認為：中國的通風(fēng)機在氣動設(shè)計和氣動性能方面已處于國際水平，但通風(fēng)機的加工工藝、設(shè)備落后，外觀質(zhì)量較差。表5 我國部分礦用對旋局部通風(fēng)機性能參數(shù)通風(fēng)機型號電機功率KW全壓效率％風(fēng)量m3/min全壓Pa噪聲dB（A）備注№№№№№№222112372152301773652785842944002606506233505876433359139089－－單弧板葉型機翼型葉片機翼型葉片單弧板葉型單弧板葉型單弧板葉型表6 局部通風(fēng)機的評價名稱YBT、JBTBKJ、2BKJ對旋斜流效率★★★★★★★★★★性能曲線★★★★★★★★★★送風(fēng)距離★★★★★★★★★噪聲★★★★★★★結(jié)構(gòu)緊湊★★★★★★★★★★★成本★★★★★★★★★★★4. 煤礦局部通風(fēng)機存在的問題目前局部通風(fēng)機主要存在的是加工質(zhì)量問題。因此應(yīng)嚴(yán)格檢查葉片沿葉高各截面葉型的安裝角。（8）流道設(shè)計應(yīng)對通風(fēng)機流道進行優(yōu)化設(shè)計，符合氣動力學(xué)規(guī)律，避免出現(xiàn)尺寸的急劇變化，如進口導(dǎo)流帽、輪轂與電動機外形尺寸、后消聲器的導(dǎo)流錐收斂角度，電動機穿線管結(jié)構(gòu)等均對通風(fēng)機性能產(chǎn)生較大的影響。主通風(fēng)機的新型應(yīng)用技術(shù)研究方向主要體現(xiàn)在以全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，從風(fēng)機本體節(jié)能、系統(tǒng)節(jié)能及運行節(jié)能三個方面開展礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)研究。(1)實現(xiàn)真正意義上的軟起動，減小風(fēng)機起動時對電網(wǎng)的沖擊，減小對電網(wǎng)容量的要求（直接起動時，要求電網(wǎng)容量是電機額定功率的5倍以上）。由于變頻器采用了微電子技術(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，輸入、輸出端口，可以十分方便的實現(xiàn)自動控制。（4）大力加強通風(fēng)監(jiān)管隨著煤炭資源的大量開采，煤炭生產(chǎn)安全問題日趨嚴(yán)重，2005年我國煤炭安全事故死亡人數(shù)高達5938人，百萬噸死亡人數(shù)是發(fā)