摘要：通風(fēng)機堪稱煤礦的"肺臟"，通風(fēng)機的運行效率的高低以及可靠性型問題是煤礦關(guān)心的焦點。由于部分老礦井風(fēng)機老化，運行效率低，正逐漸被高效節(jié)能風(fēng)機所代替，各種各樣的風(fēng)機應(yīng)運而生，對旋風(fēng)機就是引進國外80年代新技術(shù)經(jīng)消化吸收后研制生產(chǎn)的礦用通風(fēng)機的更新?lián)Q代產(chǎn)品。它以其壓力高、流量大、高效、結(jié)構(gòu)緊湊、反風(fēng)容易的特點深受煤礦的青睞。但是，經(jīng)過長期的實踐證明，對旋軸流通風(fēng)機還存在一些缺陷，本文針對這些問題提出整改措施。
通風(fēng)機結(jié)構(gòu)特點： 對旋式軸流通風(fēng)機一般由集流器、前后主風(fēng)筒、擴散器組成。一級、二級葉輪直連在電機軸上，電機均置于風(fēng)筒內(nèi)，兩級葉輪互為導(dǎo)葉，工作時兩級葉輪反向旋轉(zhuǎn)。
對旋軸流風(fēng)機的優(yōu)越性以及設(shè)計和使用注意問題
一。對旋風(fēng)機的優(yōu)越性
1。傳動效率高。葉輪直接安裝在電機軸上，改變了傳統(tǒng)的傳動結(jié)構(gòu)，既避免了傳動裝置的頻繁損壞，消除了能量損耗，也提高了風(fēng)機裝置的傳動效率，同時也提高了使用效率。
2。對旋軸流通風(fēng)機最高壓力點的壓力值較高，一般比普通帶后導(dǎo)的軸流風(fēng)機的壓力高1.2～1.3倍。
3。靜壓效率高。由于采用對旋結(jié)構(gòu)，減少了兩級工作輪之間中的導(dǎo)葉，降低了風(fēng)機內(nèi)部阻力損失，提高了風(fēng)機的靜壓效率。
4。最高效率高，高效運行范圍廣。對旋風(fēng)機比前置導(dǎo)葉兩級風(fēng)機的最高效率高出約8%，比后置靜葉型兩級普通風(fēng)機最高效率高4%～5%，其高效運行范圍廣。
5。軸流對旋風(fēng)機使用靈活。對旋風(fēng)機兩級工作輪分別由兩臺電機驅(qū)動，因而對旋風(fēng)機對應(yīng)不同的使用狀態(tài)，可進行各式各樣的組合，使其中一級空轉(zhuǎn)可組成前導(dǎo)加動葉級或動葉加后導(dǎo)葉級，亦可配備一個靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實現(xiàn)變風(fēng)量調(diào)節(jié)。對旋風(fēng)機可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)流量，這是對旋風(fēng)機所特有的。
6。軸流對旋風(fēng)機，有良好的逆向送風(fēng)性能，回風(fēng)量可達到60%～70%的送風(fēng)量。由于對旋風(fēng)機可以利用電機的反轉(zhuǎn)反風(fēng)，既不需建擴散器和擴散塔，也不需建風(fēng)機房和反風(fēng)道，施工工藝簡單，因此可大大縮短工期。與其他風(fēng)機相比，其輔助設(shè)備少，控制環(huán)節(jié)少，安全可靠性好，可節(jié)約70%的土建工程費。
二。對旋風(fēng)機設(shè)計中存在的問題
1。對旋風(fēng)機中Y系列交流電動機的散熱問題。由于在對旋軸流式通風(fēng)機中，電機是與葉輪直聯(lián)，固定于風(fēng)機中，電機工作在含有高瓦斯?jié)舛鹊臍怏w之中，所以就無法使用風(fēng)機中自身風(fēng)流來散熱。而普通軸流式風(fēng)機，電機置于自由大氣中，可以充分利用這個得天獨厚的條件。
2。電機的防爆問題。與普通軸流風(fēng)機的電機放在風(fēng)機外面相比，相當(dāng)于把井上主扇送回到井下的惡劣環(huán)境中，因此電機要防爆。但是，風(fēng)機的II級電機隔流腔內(nèi)可能存在瓦斯超限。隨著抽出式對旋風(fēng)機的投入使用，發(fā)現(xiàn)其第一級風(fēng)機的I級電動機隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到0.1%～0.3%，與周圍環(huán)境中的瓦斯?jié)舛认嗤?，不存在安全隱患；而其第二級風(fēng)機的II級電動機隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_到2.2%～2.8%，存在著隔流腔內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸迒栴}，造成II級電動機周圍瓦斯聚集。
3。軸伸端軸承使用壽命短。由于風(fēng)機葉片產(chǎn)生的軸向力、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的殘余不平衡力、電磁拉力、風(fēng)量風(fēng)壓變化將產(chǎn)生的推力等，這些風(fēng)機運轉(zhuǎn)中的徑向力、軸向力形成當(dāng)量動負荷，對軸承壽命威脅是致命的損壞因素。所以靠近電機軸伸端的軸承容易抱軸、燒毀，嚴重時整個定子繞組被燒毀，這不僅降低了軸承的使用壽命，同時降低了風(fēng)機的使用壽命。這一點尤其在局扇上較為突出。
4。軸流式通風(fēng)機后級電機容易燒壞。軸流通風(fēng)機壓力大，通風(fēng)距離長，通風(fēng)距離與流量成反比，只要通風(fēng)距離稍微增大，如果兩級葉輪設(shè)計的匹配性不好，II級電機負載增加比第一級快，當(dāng)達到一定通風(fēng)距離時，雖然兩級風(fēng)機的總功率尚未達到單級的2倍，但是II級電機的負載已遠遠超出了額定功率，造成II級電機的超載運行，從而導(dǎo)致電機的燒毀。
5。如果沒有消聲裝置，風(fēng)機的噪聲大。在煤礦因為風(fēng)機的噪聲大，而掩埋了其它設(shè)備不正常運轉(zhuǎn)聲音和其他的的報警聲音，從而導(dǎo)致了不少的惡性事件。降低風(fēng)機的噪聲，勢在必行。
三。針對以上問題的解決措施
1。針對對旋風(fēng)機中電機散熱的問題
由風(fēng)機的工作環(huán)境(含有大量瓦斯和煤塵，氣體潮濕)決定了電機不能由風(fēng)機的風(fēng)流來冷卻，而且電機還必須和風(fēng)機內(nèi)的爆炸性氣體隔離，在這種情況下，經(jīng)過專家的研究，采用了隔流腔結(jié)構(gòu)。
電機被一特殊的密閉腔密閉，使電機不僅能夠通過進、出氣翼管從風(fēng)道之外獲得新鮮風(fēng)流來冷卻，而且有效地防止了因電氣火花點燃瓦斯而引起瓦斯煤塵爆炸事故。
2。針對電機的防爆問題
針對對旋風(fēng)機的工作環(huán)境，電機的防爆是最重要的問題。當(dāng)然首先應(yīng)該選用YB系列防爆電機，其次就是隔離電機。隔離同樣采取上述結(jié)構(gòu)圖中的方式，相對I級主風(fēng)流道而言，I級隔流腔內(nèi)氣體處于正壓狀態(tài)，主風(fēng)流道的含瓦斯氣體的污風(fēng)不可能向I級隔流腔泄漏，I級隔流腔內(nèi)的I級電動機始終處于新鮮風(fēng)流下工作，不存在安全隱患；而II級主風(fēng)流道的風(fēng)流則處于正壓狀態(tài)，遠高于II級隔流腔中的靜壓，因此，II級主風(fēng)流道中含瓦斯氣體的污風(fēng)可能向II級隔流腔中泄漏，其泄漏有3個途徑：①隔流腔焊縫不連續(xù)、不嚴實，導(dǎo)致瓦斯從焊縫處內(nèi)泄；②電動機安裝面及隔流腔后蓋處密封不好，導(dǎo)致瓦斯內(nèi)泄；③電動機軸承處泄漏。前兩種情況可以通過加強焊接質(zhì)量、電動機安裝面加強密封等技術(shù)措施解決，但對軸承處的泄漏，可以采用負壓腔體結(jié)構(gòu)，負壓腔安裝在II級電動機軸伸端的軸承前端，通過負壓腔的安裝，可以使II級電機隔流腔內(nèi)的氣壓大于流道內(nèi)的壓力，有效的防止了有害氣體進入II級隔流腔，解決了II級隔流腔內(nèi)瓦斯的超限問題。
3。針對電動軸伸端軸承使用壽命短的問題
經(jīng)研究也提出了一些整改措施。對旋風(fēng)機在運行時軸承不僅承受徑向力，尤其對于高壓風(fēng)機軸承還承受著很大軸向力。長期在這種情況下工作就會導(dǎo)致軸承燒壞、抱軸的危險。通過合理設(shè)計軸承室的結(jié)構(gòu)，改進軸承結(jié)構(gòu)的方式，合理選用耐高溫的潤滑脂，來防止軸承的損壞，延長軸承的使用壽命，從而延長了風(fēng)機的使用壽命。
4。針對軸流式通風(fēng)機后級電機容易燒壞的問題
后級電機容易燒壞，從現(xiàn)場電機燒毀的情況來看，主要原因：一是長距離送風(fēng)時風(fēng)量減少，電機冷卻效果不好；二是長距離送風(fēng)時，II級電機的負載增大，超載運行。因此，在解決電機燒毀問題時，必須從這三個方面入手:第一，可以通過提高電動機的散熱效果著手，這一點，上面已經(jīng)闡述過。第二，改進葉型結(jié)構(gòu)，防止電機超載運行。第三，合理分配風(fēng)機前后兩級葉輪的壓力負載。改進前后的風(fēng)機性能功率曲線圖3。由圖中可以看出改進設(shè)計后，一級風(fēng)機的最大功率有所增大，而二級風(fēng)機的最大功率減少，減小的幅度大于一級葉輪增大的幅度。當(dāng)通風(fēng)阻力(距離)發(fā)生變化時，第一級風(fēng)機的負載首先達到最大值，然后逐漸減小，而第二級風(fēng)機的負載隨通風(fēng)距離的增大而增大，直至達到最大值，然后通風(fēng)阻力再增大時，第二級風(fēng)機的輸出功率將逐漸減少，輸出功率最大值不超過額定功率的95%，使II級電機輸出功率永不過載。
5。針對如果沒有消聲裝置,風(fēng)機噪聲大的問題
風(fēng)機只要運轉(zhuǎn)，就會有噪聲，風(fēng)機的噪聲的大小也是衡量一個風(fēng)機好壞的標(biāo)準。通風(fēng)機在工作時，產(chǎn)生的噪聲主要包括空氣動力性噪聲和機械性噪聲。其中，空氣動力性噪聲的強度最大，是通風(fēng)機噪聲的主要成分。空氣動力性噪聲又包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。旋轉(zhuǎn)噪聲屬于偶極子聲源，它主要與葉片數(shù)和轉(zhuǎn)速有關(guān)，其強度大致與速度的10次方成正比。渦流噪聲的強度與氣流速度的6次方成正比。從通風(fēng)機噪聲產(chǎn)生的機理及其特性可以看出，最優(yōu)化的氣動性能設(shè)計是獲得最低空氣動力性噪聲的根本方法。此外，其通流部位的合理設(shè)計與匹配不但可以獲得較高的效率，而且其噪聲也可得到控制?？梢酝ㄟ^增加葉柵氣動力載荷，盡可能降低圓周速度，適當(dāng)減小輪轂比，降低軸向速度，不等間距動葉和合理的葉片數(shù)，合理的軸向間隙和徑向間隙，采用彎掠葉片的方法來降低風(fēng)機噪聲。上面是從聲源上控制噪聲，為了防止噪聲的傳播，可以從傳播體途徑上控制噪聲。對于局扇，在通風(fēng)機輻射的噪聲中，其進出口部位輻射的噪聲強度最大。抑制這部分噪聲最有效的措施是在通風(fēng)機的進出氣口安裝消聲器。目前在市場上的消聲器很多，對旋風(fēng)機應(yīng)用較多的是穿孔板消聲器。消聲材料夾放在風(fēng)機的內(nèi)筒和外筒之間，內(nèi)筒為微穿孔板結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒可以從外筒中抽出，方便消聲材料的更換或者清洗。
對于主扇，一般采用加裝隔聲罩或蓋風(fēng)機房。加裝隔聲罩就是將通風(fēng)機用密閉的罩包圍起來，罩內(nèi)可加吸聲結(jié)構(gòu)，噪聲在罩內(nèi)多次反射，大部分聲能被吸收，使噪聲大大降低?，F(xiàn)場采用較多的是蓋風(fēng)機房，在房內(nèi)采取隔聲、加消聲器等措施，這樣機房內(nèi)的噪聲雖然較大，但外界噪聲則小得多。
四。結(jié)論
只有很好的掌握對旋風(fēng)機的特點以及可能存在的問題，風(fēng)機的設(shè)計才能優(yōu)化，風(fēng)機設(shè)計的優(yōu)化不僅對煤礦的安全生產(chǎn)提供了有效的保障，同時也可以提高風(fēng)機的效率，為國家節(jié)約了大量的不必要的浪費。本文所說的一些對旋風(fēng)機的特點都是在實踐應(yīng)用中總結(jié)出來的，并且都得到了相應(yīng)的解決。
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