【正文】 本課題從理論研究、工程應(yīng)用等方面著手研究安全、高效、智能化的礦用軸流局部通風(fēng)系統(tǒng)及其輔助設(shè)備，從根本上提高煤礦局部通風(fēng)的安全可靠性，尤其對新型智能通風(fēng)機的節(jié)能技術(shù)研究具有廣闊的市場前景和重要的經(jīng)濟效益與社會效益。通過對通風(fēng)機輪轂和葉片材質(zhì)、加工工藝及結(jié)構(gòu)的研究，在以上幾個方面取得重大突破。礦用智能變頻局部通風(fēng)機風(fēng)量可調(diào)，可按需送風(fēng)，能夠進(jìn)行最高效率的節(jié)能運行。大風(fēng)量、高壓力局部通風(fēng)機的研究，在葉輪最大線速度上取得突破，在大直徑、高轉(zhuǎn)速葉輪的材料和加工工藝上取得突破，在阻燃抗靜電風(fēng)筒的結(jié)構(gòu)、材料、漏風(fēng)率和強度上取得突破。2安全、高效、智能化煤礦井下局部通風(fēng)技術(shù)礦井通風(fēng)與安全利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)研究高效低噪的井下局部通風(fēng)機，包括對對旋式局部通風(fēng)機內(nèi)部流場分析、降噪研究以及軸流式通風(fēng)機CAD輔助設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)。800萬我國目前在役礦用主通風(fēng)機約為16000臺（其中1/2為備用主通風(fēng)機），礦用局部通風(fēng)機約為25萬臺，據(jù)初步統(tǒng)計礦用通風(fēng)機總裝機容量約為4000萬千瓦，實際運行功率約為2500萬千瓦，平均運行效率約為55%，60%以上礦用通風(fēng)機運行效率低于50%，與西方發(fā)達(dá)國家礦用風(fēng)機85%左右的平均運行效率相差甚遠(yuǎn)。 、葉輪優(yōu)化設(shè)計、通流部分優(yōu)化設(shè)計等風(fēng)機本體節(jié)能技術(shù)改造提供核心技術(shù)和解決方案，大幅度提高我國礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)水平。24 / 24附錄：煤礦通風(fēng)機節(jié)能技術(shù)重點項目表序號項目名稱所屬專業(yè)研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)和指標(biāo)資金需求產(chǎn)業(yè)化和推廣分析1煤礦通風(fēng)機節(jié)能技術(shù)研究流體機械（BY、70BG47472K、BD(K)和GAF系列）礦用主通風(fēng)機和5個系列（YBT、JBT、BKJ、BDJ、DSF系列）局部通風(fēng)機流動損失機理及控制技術(shù)的研究，進(jìn)行風(fēng)機本體的節(jié)能技術(shù)研究。局部通風(fēng)機的三大行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT42MT500、MT755均由我院負(fù)責(zé)起草。在公平公正的基礎(chǔ)上，代表國家對行業(yè)風(fēng)機產(chǎn)品質(zhì)量實施監(jiān)督、管理職責(zé)。針對這一情況，國家加大了“一通三防”的投入，連續(xù)幾年投入數(shù)十億國債資金進(jìn)行技術(shù)改造，煤礦有了充足的資金進(jìn)行主通風(fēng)機的改造，緩解了由于資金投入限制通風(fēng)機低效、帶病運行的狀況。2. 開展5類典型通風(fēng)方式和10種典型主通風(fēng)機裝置系統(tǒng)的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部流動損失機理與優(yōu)化設(shè)計研究。計算機及自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，使得風(fēng)機制造廠普遍采用計算機各種單元技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上致力于企業(yè)實現(xiàn)計算機集成制造技術(shù)的應(yīng)用。風(fēng)機的噪聲主要是氣動噪聲，氣動噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。3. 高速小型化各類風(fēng)機采用三元流動葉輪后,在提高效率的同時,壓力也可提高,所以在同等條件下,葉輪直徑可減少10%～30%,這樣就取得了縮小體積和減輕重量的明顯效果。三元流動分析法不僅用于葉輪設(shè)計,還發(fā)展到葉片擴壓器靜止元件設(shè)計中,以期達(dá)到最高的機組效率。三、“十二五”規(guī)劃的發(fā)展方向和主要任務(wù)（一）煤礦通風(fēng)機節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向1. 大型風(fēng)機容量繼續(xù)增大大型風(fēng)機容量繼續(xù)增大。（三）規(guī)劃目標(biāo)1. 為我國在役的12個系列礦用風(fēng)機的葉片優(yōu)化設(shè)計、葉輪優(yōu)化設(shè)計、通流部分優(yōu)化設(shè)計等風(fēng)機本體節(jié)能技術(shù)改造提供核心技術(shù)和解決方案，大幅度提高我國礦用風(fēng)機節(jié)能技術(shù)水平。3. 利用全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)深入開展老式單級、雙級軸流局部通風(fēng)機（YBT、JBT系列）、70年代以后的子午加速局部通風(fēng)機（如BKJ、BDJ系列等）、斜流局部通風(fēng)機（如YBT系列）和90年代以來研制的對旋局部通風(fēng)機（如DSF系列）各系列礦用局部通風(fēng)機流場結(jié)構(gòu)、流動損失機理、流動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、葉輪有優(yōu)化設(shè)計和通流部分優(yōu)化設(shè)計和實驗驗證等；通過全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)揭示和預(yù)測采用葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、電機變頻調(diào)速技術(shù)后風(fēng)機本體、系統(tǒng)及運行特性；通過以上研究，掌握礦用局部通風(fēng)機節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)，并為礦用風(fēng)機集成技術(shù)研究與自動運行控制系統(tǒng)的研制提供基礎(chǔ)。不僅如此，由于礦用風(fēng)機效率低、通風(fēng)能力差，煤礦安全生產(chǎn)事故頻繁發(fā)生，給人民生命財產(chǎn)造成巨大損失。二、“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)思想、發(fā)展思路與目標(biāo)（一）指導(dǎo)思想近年來，伴隨著計算流體力學(xué)技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國家已將全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)機設(shè)計與改造中，并指導(dǎo)和推動葉片調(diào)節(jié)技術(shù)、電機變頻調(diào)速技術(shù)和運行控制技術(shù)的應(yīng)用，從而大幅度提高了礦用風(fēng)機的節(jié)能技術(shù)水平。為了進(jìn)一步提高單級普通軸流和子午加速局部通風(fēng)機的壓力，以適應(yīng)增大通風(fēng)輸送距離的要求，開發(fā)前導(dǎo)葉＋葉輪＋后導(dǎo)葉的局部通風(fēng)機是必要的。2. 煤礦局部通風(fēng)機技術(shù)趨勢及需求現(xiàn)今，國內(nèi)外在局部通風(fēng)機的研發(fā)和推廣應(yīng)用上總體趨勢基本相近，主要都是在普通軸流、子午加速和對旋局部通風(fēng)機等方面做了許多的工作。而據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局的統(tǒng)計，造成煤礦安全事故的原因超過三分之一在于通風(fēng)問題。對風(fēng)機噪聲的控制，最積極最根本的措施是從聲源上根治噪聲，即設(shè)計制造高性能、低噪聲的風(fēng)機是控制風(fēng)機噪聲的根本途徑。綜上所述，研制的主通風(fēng)機變頻調(diào)速裝置是一種量大面廣，適應(yīng)性強的高科技產(chǎn)品，符合國家節(jié)能環(huán)保政策，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益?，F(xiàn)有風(fēng)機最高效率普遍在80%以上，而實際運行效率在20%左右。(2)減小機械損耗，延長設(shè)備壽命，降低噪音，安全環(huán)保。以往主通風(fēng)機未能采用調(diào)速方式的原因，主要是因為其采用的高壓交流異步鼠籠式電動機驅(qū)動方式，在調(diào)速技術(shù)上難以實現(xiàn)。包括礦用主通風(fēng)機流動損失機理及控制技術(shù)的研究、復(fù)雜礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)部流動損失機理與優(yōu)化設(shè)計研究、風(fēng)機氣動優(yōu)化技術(shù)、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、電機變頻調(diào)速、電機風(fēng)機系統(tǒng)匹配等節(jié)能技術(shù)集成研究和礦用風(fēng)機智能運行控制系統(tǒng)等。特別是近10年來，全三維粘性計算流體力學(xué)技術(shù)已推廣到西方發(fā)達(dá)國家礦用風(fēng)機及其系統(tǒng)的分析、控制與優(yōu)化設(shè)計中。（二）趨勢及需求分析1. 煤礦主通風(fēng)機技術(shù)趨勢及需求礦用通風(fēng)機內(nèi)部流動是全三維、粘性、非定常流動，存在著十分復(fù)雜的旋渦分離流動、湍流流動、不穩(wěn)定流動等。（6）消聲器加工質(zhì)量消聲器是降低通風(fēng)機噪聲最有效的措施。通風(fēng)機制造企業(yè)應(yīng)加工葉片焊接模具，具備檢測葉片的專用工具，檢測葉片葉型坐標(biāo)和安裝角的誤差。（2）葉片表面粗糙度應(yīng)保證葉片表面粗糙度，特別注意葉片表面絕對不能有凹凸不平或明顯的劃痕。部分生產(chǎn)企業(yè)因局部通風(fēng)機價格低，利潤小，不太重視，投入小。實驗證明：噪聲頻率越高，吸聲系數(shù)越高?！　π骄植客L(fēng)機一般由容量相同的隔爆電動機驅(qū)動，兩個風(fēng)葉輪采用不同的葉片數(shù)，一級葉輪的葉片安裝角大于二級葉輪的葉片安裝角。目前機號有№№；2至75kW2等；工作方式有壓入式、抽出式和壓抽式等；葉片材料有鋼葉、銅葉片、鋁合金鑄造葉片和塑料葉片等。但大部分產(chǎn)品不符合現(xiàn)代生產(chǎn)環(huán)境的要求，屬于應(yīng)該被淘汰的產(chǎn)品。其全壓效率約60%～73%左右，噪聲103～111dB(A),有的甚至達(dá)到l27dB(A)。目前，我國煤礦用局部通風(fēng)機生產(chǎn)企業(yè)90家，主要分布在重慶、山東、山西、河南、江蘇、湖南、江西等19個省(區(qū)、市)。按布置方式可分為壓入式、抽出式和混合式三種。如何提高主通風(fēng)機產(chǎn)品運行可靠性，降低故障率，是現(xiàn)階段亟待解決的重要課題。國外的小型通風(fēng)機產(chǎn)品的外觀質(zhì)量相當(dāng)于工藝品，涂裝質(zhì)量既牢固又漂亮；國內(nèi)近幾年雖有所提高,但仍有很大差距。如鍋爐送風(fēng)機的噪聲可達(dá)124dB。電力調(diào)速在變頻調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)前系統(tǒng)復(fù)雜、損耗大。這同西方發(fā)達(dá)國家約85%的平均運行效率相差甚遠(yuǎn)，節(jié)能潛力巨大。據(jù)統(tǒng)計，風(fēng)機的電能消耗約占全國發(fā)電量的8～10%。產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化能夠降低產(chǎn)品成本、縮短生產(chǎn)周期，擴大產(chǎn)品使用范圍，以較少的零件品種達(dá)到較大應(yīng)用范圍的需要，產(chǎn)品質(zhì)量與工藝要求都容易得到保證，同時可采用專用設(shè)備與流水線操作，提高了生產(chǎn)效率又降低了產(chǎn)品維護(hù)成本。有蝸殼，徑向尺寸很大；(2)電動機外置，散熱條件好，易維修；(3)安裝調(diào)節(jié)門(前導(dǎo)器)后，啟動時關(guān)小調(diào)節(jié)門，啟動功率小，易啟動，且能調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)壓。電動機外置式雙級軸流通風(fēng)機結(jié)構(gòu)特點：(1)有兩個動葉輪，分別配有導(dǎo)葉，兩級動葉和導(dǎo)葉的形狀可完全一樣，省去葉片模具成本；(2)配備一臺外置電動機。另外，由于電動機內(nèi)置，省去了電動機房的土建，與長軸結(jié)構(gòu)的軸流通風(fēng)機相比，可節(jié)省大量的土建成本；(4)對旋通風(fēng)機的消聲器與擴壓器直聯(lián)，結(jié)構(gòu)緊湊，一般來說，不必另外建造消聲塔，節(jié)省土建成本；(5)對旋通風(fēng)機由于電動機內(nèi)置，維修不便。表1 若干礦