陳銘

摘 要：礦井主要通風機存在耗能大、“大馬拉小車”等能耗問題，在確保礦井正常通風需求的前提下，節(jié)能調節(jié)對礦井主要通風機降低能耗與提升礦井經濟效益有重要意義。立足于節(jié)能調節(jié)，文章闡述了礦井主要通風機風葉調節(jié)與轉速調節(jié)方式及其特性。

關鍵詞：礦井主要通風機；節(jié)能調節(jié)；方式；特性

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0168-02

1 通風機風葉調節(jié)方式及特性

礦用軸流式通風機調節(jié)方法有很多種，如調節(jié)閘門、采用導流器、改變轉速及調節(jié)通風機葉片等方式。相較于其他調節(jié)方法，葉片調節(jié)技術能夠確保通風機的經濟運行，在確保礦井通風需求基礎上能夠大幅度降低通風機能耗。葉片調節(jié)主要是通過調整葉片安裝角度、葉片級數和數量等形式來達到改變通風機運行工況的目的。

1.1 改變葉片安裝角度

在忽略通風機工作中各種損失的條件下，軸流式通風機流量、軸線流速、流通面積三者之間的關系可用下式表達：

Qt=V？琢SO（1）

其中：Qt為計算得到的理論流量，單位：m3/s；V？琢為軸向流速，單位：m/s；So為流通面積，單位：m2。

對于一臺給定的礦用軸流式通風機而言，其流通面積值是一定得，因此，通風機的流量主要取決于軸向流速。葉片安裝角度？夼與通風機軸線流速V？琢之間的關系，如圖1所示。

分析上圖可以得到，通風機軸向流速V？琢與圓周速度u的比值大小呈固定值，此值大小由通風機氣流角β決定。當軸流式通風機圓周轉速確定時，通風機軸向轉速主要由氣流角大小決定。而通風機氣流角β與葉片的安裝角度θ值大小非常接近，并且氣流角隨著軸流式通風機葉片安裝角度的變化而變化，所以，改變通風機安裝角度就可以調節(jié)通風機的軸線流速，繼而實現(xiàn)對通風機風量的調節(jié)。礦井可依據正常開采所需風量推算出靜壓值，并根據礦井選用的通風機性能曲線找到對應的葉片安裝角度。此種調節(jié)方式的優(yōu)點為設備簡單，不需要太多的維護工作量與資金投入，可通過調整葉片角度或電機反轉就能實現(xiàn)反風操作。

1.2 改變葉片級數

礦用軸流式通風機工作通常有2種工作級別，即I級和II級。兩種通風機工作級別提供的風量基本上相同，區(qū)別之處在于兩種通風機工作狀態(tài)所產生的通風機靜壓的差別。如礦井通風網絡發(fā)生變化，礦井通風阻力必然產生影響，可能會出現(xiàn)大幅增加或減小的情況，此時如仍然按照原有的通風機工作狀態(tài)運行，勢必會造成通風機供風不足或能耗增加的現(xiàn)象；為確保通風機的經濟運行，可是據情況調整通風機葉片級數。葉片級數變更時，通風機工作效率會有小幅度的降低。

1.3 調整葉片數量

軸流式通風機風壓計算公式為：

pt=？棕wCyZ？籽/4？仔（2）

其中：pt為軸流式通風機風壓，單位：Pa； w為通過軸流式通風式氣流的相對速度，單位：m/s；？棕為通風機轉動角速度，單位：rad/s；？籽為氣流密度，單位：kg/m3；Cy為氣流的上升系數；Z為軸流式通風機葉片數量；B為葉片弦長，單位：m。

由上式可知，通風機風壓與葉片數量呈一定比例關系，調整通風機葉片數量可改變通風機風壓，進而調整通風機功率與工況點。減少通風機葉片數量就可降低通風機風壓，反之即可增加風壓。然而，礦用軸流式通風機輪轂比與葉片弦長一般是固定的，通風機工作效率與葉片數量有一最佳取值區(qū)域。在葉片數量的最佳取值區(qū)域，通風機工作特性可通過改變通風機葉片數量來實現(xiàn)。

2 通風機變轉速調節(jié)方式及特性

速度調節(jié)有電氣調節(jié)與機械調節(jié)之分，通過調整通風機轉速來改變通風工作效率。變轉速調節(jié)的優(yōu)點在于轉速改變之后，通風機的工況效率改變幅度非常小，并不會對通風機的高效運行造成較大的影響；除此之外，變轉速調節(jié)調節(jié)能力較強，能夠在很大范圍內調節(jié)通風機轉速，并且轉速改變后不會造成壓力損失與風機葉輪的過度磨損，節(jié)能、經濟性良好。礦用離心式通風機的變速調節(jié)裝置有很多種，常見的有變頻調節(jié)裝置、液力耦合器調速裝置、晶閘管串級調速、皮帶輪、雙速電機等，下面對幾種常見的變速調節(jié)方式進行介紹：

2.1 變頻調速

變頻調速的方法主要是通過改變交流電動機的電源頻率來達到調整通風機轉速的目的，其工作原理為異步電動機的同步轉速會隨著頻率而發(fā)生改變。變頻調速具有精度高、調速范圍廣、運行可靠、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點，現(xiàn)已經成為礦用交流電機的主要調速方式。

2.2 液力耦合器調速

液力耦合器調速是一種效率較低的調速方式，其適合與大型礦井通風機調速。此調速系統(tǒng)結構較為簡單，不會造成諧波污染，具有較高的功率因數。但這種調速方式在使用中會出現(xiàn)滑差損失，造成較大的能量損耗，不利于通風機節(jié)能。

2.3 晶閘管串級調速

相較于液力耦合器調速方式，晶閘管串級調速并不會出現(xiàn)滑差能量損耗，產生的滑差能量會以電能的形式再次回到電網之中。但是此法的缺點功率因數低、并且會對電網造成諧波污染，系統(tǒng)中需要另設其他設備消除諧波。晶閘管串級調速是離心式通風機主要的調速方式，在一定調速范圍內效率較高。

3 礦井主要通風機節(jié)能調節(jié)

3.1 離心風機節(jié)能措施

礦井離心式通風機的調節(jié)措施主要有兩種，即調節(jié)風門與轉速。而風門的改變雖能夠改變通風系統(tǒng)的風量與風壓，但此過程中會消耗大量的能量，不利于通風機節(jié)能。調節(jié)通風機風量時可通過調整風機轉速的方式，具體轉速的確定需通過詳細的技術論證。

3.2 軸流風機節(jié)能措施

葉片調節(jié)技術是礦用軸流式通風機常用的節(jié)能調節(jié)措施。在煤礦開采階段，在一定時期內通風網絡阻力并不會出現(xiàn)大的變化，因此，礦井可依據正常開采所需風量推算出靜壓值，并根據礦井選用的通風機性能曲線找到對應的葉片調節(jié)參數。

4 結 語

隨著煤礦開采活動的進行，礦井通風網絡系統(tǒng)在不斷變化，如工作面推進、巷道長度及斷面積變化，礦井通風網絡的改變會導致通風系統(tǒng)阻力、風量發(fā)生改變。礦井主要是通風機需要根據開采各個時期的通風需求變化進行相應地調節(jié)，以確保礦井正常的通風需求以及降低通風機能耗。礦井通風機調節(jié)方法有很多種，如進口導葉或擋板調節(jié)、調節(jié)閘門、采用導流器、改變轉速及調節(jié)通風機葉片等方式，生產實際中可根據需求選擇適當的調節(jié)方法。相較于其他調節(jié)方法，葉片調節(jié)與轉速調節(jié)在節(jié)能方面有獨特的優(yōu)勢，能確保通風機的經濟運行。

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