浅谈国内煤矿主要通风机的现状及发展趋势
摘要：在煤矿安全开采作业中，矿井主要通风机是最为关键的机械设备之一。本论文以对旋轴流式通风机为例，对煤矿主要通风机的应用状况进行了分析，并在此基础上对矿用通风机的发展趋势进行探讨，旨在为矿井随开采的延伸，而产生风量和风压变化时，保证矿井通风的安全性。
Abstract： In coal mine safety mining operation， the main ventilator is one of the most critical mechanical equipment. In this paper， the counter-rotating axial ventilator is taken as an example to analyze the application situation of the main ventilator in the coal mine. On this basis， the development trend of the ventilator is discussed to ensure mine ventilation safety when the wind and wind pressure changes with the extension of coal mine.
关键词：煤矿主要通风机;现状;发展趋势
Key words： main ventilator in coal mine;status quo;development trend
中圖分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）07-0214-02
0 引言
煤矿矿井通风系统的主要机电设备就是矿用主要通风机，它是矿井正常通风的基础，对矿井开采作业的安全性起着关键性的作用。一些开采时间比较久的矿井，通风机设备超负荷使用，已经无法满足矿井正常开采的需要，影响开采作业的顺利有效开展，针对市场需求一些高效节能风机被研制了出来，并得到了广泛的应用。而对旋轴流式通风机是借鉴了国外矿用通风机的结构功能，并在此基础上结合我国煤矿特点进行改造升级后研制出来的新型设备，它具有运行效率高、能耗低、组织结构紧密性强、便于反风等优势，在煤矿使用中得到了广泛的认可。不过，长期的实践表明，虽然对旋轴流式通风机设备获得了一致好评，但还是存在一些问题，其中最典型的就是矿井作业在风量和风压发生巨大变化情况时，无法满足安全生产的需求，此论文将就此问题对未来矿用通风机技术设备的发展趋势进行研究[1]。
1 煤矿主要通风机的发展现状
矿用主要通风机设备要向矿井输送新鲜空气并排出有毒、有害气体，在业内，矿用主要通风机的运行系统被称为矿井生产中的“肺脏”，矿用主要通风机系统的安全性、可靠性决定着煤矿开采作业能否有序、安全地开展。
随着全球能源危机的到来，能源的过度开采导致能源供给无法满足经济发展需求的现象已经开始体现。为了实现人类社会的可持续发展，我国早已实施节能环保战略。自20世纪80年代后，大量新的技术及工艺被用于通风机设备的性能改造，使得通风机的运行效率得以优化，提升范围达到5～10%，使得通风机的可调节范围大大提高，满足了变负荷条件下矿井正常通风的需要。矿用主要通风机作为为矿井开采作业保驾护航的关键技术设备，必须24小时高负荷持续运转，因此那些新研发的具有节能效果显著、噪声污染小、安全性好等特点的主要通风机设备将成为今后煤矿矿用主要通风机设备选用的主要趋势。[2]
2 现阶段国内矿用主要通风机的类型及特点
现阶段国内煤矿主要通风机技术设备类型主要可以分成三类，分别是对旋轴流式通风机、长轴轴流式通风机和离心式通风机，其性能对比如表1所示。
如表1所示它们各自的特点如下：
2.1 对旋轴流式通风机结构特点
①总共有两组叶轮，不同组的叶轮连接在不同的电机上，所以必须要有两台电机共同运转;
②对旋轴流式通风机的两个电机都位于通风机设备的内部，与两个叶轮直接连接在一起，没有长轴结构的存在，所以具有结构组织紧凑衔接的特点，便于安装调试工作的开展，通风性能好。[3]
③对旋轴流式通风机两个电机内置于通风机设备中，所以不需要重新建筑放置电机的房屋，与长轴结构的轴流通风机进行对比，具有降低土建成本支出的优势，能够满足一些地形复杂的矿井作业的需求。
④对旋轴流式通风机设备的消声器与扩压器连接在一起，结构组织紧密，所以同样不用搭建专门的消声器载体，在节约土建成本的方面同样具有无法比拟的优势。
⑤由于对旋轴流式通风机的电机是内置模式，所以维修养护工作比较复杂，同时这种内置模式还存在着散热慢的问题，这就使得整个设备系统对电机的性能提出了更高的要求。
2.2 长轴轴流式通风机结构特点
①与对旋轴流式通风机设备系统不同的是，长轴轴流式通风机只有一台电机，而且安置于通风机外部。因为电机是外置安装模式，所以散热比较快，而且电动机维修、养护起来也比较方便;
②因为电机的外置，所以要用长轴才能将风机的叶轮装置和电机装置连接起来，这种连接方式对安装作业有着十分严格的要求，同时又导致了设备结构系统松散不紧凑问题的产生;
③电机的外置，需要重新搭建电机安置房，势必引起土建成本的增加;
④设备安装占地面积大。
2.3 离心式通风机结构特点
①组装操作简单，不过双面进气需求增加了双支承轴的长度。因为蜗壳的存在，直径尺寸较大。
②电机放置在通风机设备的外部，所以散热性能较好，同时使得检修维护工作简单易行。
③在完成调节阀门（前导器）的安装之后，运行过程中能将阀门调小，降低运行功率，对通风风量、风压进行及时调控。
总而言之近几年国内对矿用通风机进行了多种改造和优化，对通风机提出了更高的要求，现绝大部分煤矿都已经根据自身的发展情况进行了通风设备的改造，使用了新的主通风机，并在设备使用过程中进行了更多的创新，有效降低了主要通风机的故障发生频率，提高了通风机操作性，安全性，降低了维护频率，从根本上确保了煤矿作业的的安全开展。
3 矿用主要通风机的发展趋势
随着国家对产业结构的不断调整，国内年产量小于百万吨的小规模矿井被大规模矿企兼并，或者是进行了产业重组，这一趋势使得很多矿井要面对风量、风压的大幅度变化，但是国内市场上能够满足这一变化的只有长轴轴流式风机。该种类型的矿用通风机依据叶片调节的不同前提又可以分为：不停车液压动叶片可调式和停车集中一次可调式叶片。根据当前的发展趋势，液压动叶片可调式轴流风机将成为今后矿用通风机的主要发展方向。
3.1 液压动叶片可调式轴流风机的结构原理
液压动叶片可调式轴流风机，调节装置原理是在叶轮里面有与叶轮一起运行的液压缸顶装置和叶片一样的齿条，齿条与安装在叶片下方的小齿轮相咬合。在液压缸进入轴向运动状态以后，齿条推动小齿轮开始运转。风机叶片以叶柄为核心运转，通过叶片角度的调整，达到调整风机的风量和压力的效果。[4]该型矿用主要风机的扇叶调整指挥核心是电动执行器，通过调整电动执行器改变风机扇叶运转角度，使叶片角度增大或减少，进而影响风量、风压的增或减。当工矿点出现变动大于额定负压的情况时，电动执行器可自行对叶片的角度进行调整，防止出现喘振的现象。
3.2 反风
该种矿用主要通风机是通过液压动叶调节扇叶角度来完成反风操作的。在矿用风机对动叶角度进行调整的时候，发送轴旋转指令给电动执行器，在这种情况下半联轴器带动同心调节轴开始运行。这一过程使得液压缸调节头内的伺服阀启动油窗，促使液压缸体出现转移，与液压缸体上、装有齿条的液压缸支撑体发生变化。齿条带动设置在叶柄终端的非齿轮开始运轉。[5]叶片以叶柄为中心，进行轴线运动。对扇叶的转动角度进行调整，且液压调节设备带有反馈功能，用以保持叶片调整后的角度不变。
3.3 液压动叶调节的优点及缺点
①矿井通风机房采用远程网络监控管理，通过互联网、智能技术的应用，可以对机房进行远程在线监管。
②调控起来快捷方便、安全性高。由于液压缸体积以及油压决定着调节力度，所以从某种程度上来讲，该种矿用风机调节力所受限制相当少。
③利用反馈机构的自动补偿性能，可以将叶片角度的变化动态地反应出来。
④反风耗时少，可以实现远程调控，有利于提高控制的管理的集中化与自动化。
⑤通常情况下，液压动叶可调式轴流式风机的设计、研发与生产成本耗费要大于停车集中一次可调式轴流风机。
4 结语
随着煤矿产业结构的不断调整以及市场经济新时代的到来，国内煤矿产业面临着新的挑战与机遇。在这种情况下，必须要重视矿用主要通风机的设计、研发以及发展趋势，不断提高设计及使用水平，提高矿用主要通风机的性能，为煤矿企业的可持续发展保驾护航。
参考文献：
[1]徐辉.煤矿主通风机系统自动控制的功能与应用[J].内蒙古煤炭经济，2017（18）：41-42.
[2]张哲.矿井主通风机节能研究的现状与展望[J].科技风，2017（02）：92.
[3]张庆华.我国煤矿通风技术与装备发展现状及展望[J].煤炭科学技术，2016，44（06）：146-151.
[4]岳守鹏.煤矿通风机存在主要故障问题与维修分析[J].科技创新与应用，2015（04）：95.
[5]田星.煤矿主通风机通风失稳控制的研究与应用[J].黑龙江科技信息，2013（23）：99.
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