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车间负压通风降温设计_煤矿用风机应用新技术-四新推广-中国风机
20世纪80年代以来，我国煤矿用风机应用新技术发展很快；先后研发和应用了子午加速，斜流和对旋风机。90年代以来，我国煤矿用风机 (主扇和局扇) 掀起了对旋热。其重要原因是全压效率和噪声问题，对旋开发者认为：无导叶的对旋风机效率远高于带导叶的双级轴流通风机，甚至前苏联叶片机械专家们中间也存在着这种错误意见。但应指出，前苏联很早就对各种气动略图 (级的型式) 的轴流通风机进行了广泛的研发和试验。他们对双级普通轴流 K+CA+K+CA和对旋KⅠ+KⅡ进行了开创性的对比试验研究。并得出了令人信服的结论。国内专家也通过理论(定性)分析、设计(定量)实例、试验对比，完全证实对旋 KⅠ+KⅡ与 K+CA+K+CA 相比对旋风机的级(本体)效率是低的。
１ 性能试验方法
近20多年来，我国为满足掘进通风的要求，做了局扇性能评价和改造工作，但这种评价和改造以及开发设计，都必须立足于性能测试结果的真实性上。然而却因新旧标准的差异和标准问题，目前局扇性能测试结果难以令人信服，因对旋 p2 ≠ pa ，而主观取 p2 = pa 来确定风机的全压(或静压)，使对旋的全压效率(或静压效率)较实际偏高了10%还多。显然，这势必会影响对局扇性能评价的正确性。
２ 局扇性能评价问题
为保证煤矿的安全、节能、降耗和环保，正确评价矿用局扇至关重要。长期以来，对局扇性能的评价仅限于局扇本身的某些 (效率)性能参数上，而忽视了煤矿掘进通风的特殊性和实际运行性能的经济性，致使局扇的设计不能符合实际需要。为片面追求高效率、高风压，反而会给煤矿安全、节能、降耗和环保造成损失。必须承认，由于性能、噪声、安全、可靠、坚固耐用、效率和成本诸参数是相互制约的，所以这些参数都不可能单独取得最优值，而最终应当获取的是最优综合值,厂房降温设备。局部通风机并非是功率越大，风压越高，风量越大就越好越安全。世界各产煤大国局扇功率一般都不超过55kW，全压p≤ 4900Pa，而我国局扇P=264kW，p≥8500Pa， Q≥900m3/min，长几米，重几吨，不应把主扇和辅扇(国外辅扇采用№7，№8，№11，№16轴流式)当作局扇来用。我国创造了单机单列(即一台11kW局扇，一条φ580mm胶质风筒)独头长距离通风3795m的记录，并保持工作面迎头风量达85.22m3/min。枣庄矿的经验是：加强管理、降低风阻和减少漏风。笔者认为：我国煤矿局部通风只需用MKJ6.3Ⅱ-2双级高压轴流或对旋通风机(设计工况， p=5000Pa， Q =438m3/min)，即可满足170～250m3/min的要求。可借鉴国外经验，局扇无需太高风压和大功率。
３ 性能改善问题
目前煤矿用风机杂乱差现状的存在，影响了煤矿的安全生产，为此安全节能降耗和环保，改善性能已势在必行，首先要有正确的标准和性能试验方法，同时还要区别级(本体)效率、装置效率和运行效率。
４ 对旋通风机
由旋转方向相反的两个叶轮组成的，没有导流叶片的通风机称为对旋通风机，其气动略图为 KⅠ+KⅡ 。
对旋风机有如下特点。
（1）对旋风机在较小的工作轮直径、叶片安装角、轮毂比和叶片数下仍可获得比一般双级普通型轴流风机高的压力。
（2）由于叶片安装角足够小，压力曲线还很陡，且基本无折断。因为轮毂比比较小，因而可减小出口损失而能保持较高的有效全压效率。因此，对旋风机具有良好的运行经济性和足够大的通风能力，且风量变化很小。
由于上述性能优点以及无需调节和不需防脱流装置，使得对旋风机在很多国家得到了广泛应用。
（3）较小的工作轮直径、叶片安装角、毂比和叶片数，对一般普通轴流风机来讲，可以期望获得比较良好的声学特性，但也许由于对旋风机的两级叶轮靠得很近，而且又相对高速(2950r/min)反方向旋转，使相对线速度很大，大大恶化了风机的噪声特性，噪声很高。因此对旋风机的噪声特性及其控制很值得研究。当叶片安装角大于普通双级通风机时,车间负压风机，压力曲线几乎是陡直的，其特性很适合煤矿通风，但噪声会更高。该通风机的两个工作轮一般是单独驱动，结构装置复杂，在结构-工艺上的缺点是两个工作轮上的叶片不一样。因此，当采用双驱动结构时，为避免电动机烧毁，应该考虑到每级工作轮(KⅠ+KⅡ)所需功率可能大不相同。级效率比普通轴流式的最大效率低1%～2%，但能正确合理设计和使用，其运行经济性却令人满意，特别适合长距离通风。
５ 设计实例
为更明确对旋风机的性能特点，设计选择了一种对旋风机在保证要求的压力和流量下，需要工作轮直径D=450mm(日本同功率对旋400mm，我国508mm)，转速2950r/min，毂比0.6，叶片安装角分别为30°和22°40′。结果表明：它比国内目前使用的局扇具有更良好的实际运行经济性，且其压力特性曲线很陡而无折断，其通风能力和风量变化更适合于煤矿实际使用。噪声也较低，其运行性能令人满意。
为满足煤矿前期、中期和后期采掘的短、中、长距离通风要求，采用了主要零部件标准化的积木块式设计方法；设计成：子午-斜流-轴流-对旋新型的节能低噪的单级、双级高压轴流和对旋风机。克服了对旋分级使用时单开任何一级的低效率(日本对旋 ηⅡ≤15%)、耗能耗材问题；和不切合实际的使用方法及不正确的通风方法(日本商人讲：因而效率高可节能省电缺少理论依椐，国人不可信以为真，实践证实，单开任一级时，其装置效率都极低，只在15%左右)。
６ 对旋后话
早在50年代末，前苏联就有了对旋的气动略图、特性曲线和气动性能等资料可供设计使用。对旋其实不难设计，两台5.5kW局扇只要换一个叶轮，把导流片改为支撑板，加装带尾风筒芯筒*即为5.5×2对旋。日本三井三池为了提高效率，降低噪声，叶轮外径减小到400mm(同功率级我国为508mm，超功率和散热问题，而普遍烧第二级电动机)；并用铸铁铸造叶轮(比铸铝更安全)，整机外包复式消声结构,车间降温水帘，使整机结构更加复杂庞大，自称为“无声反旋式扇风机(防爆型)”，作为隧道工程用的扇风机和矿山用的局扇。而我国普通轴流式则被错误地淘汰了，子午加速因设计不配套又不适合煤矿掘进通风的形势下，引进、开发和应用了系列对旋(1.1×2～264×2)通风机；我国对旋式两级圆弧板型叶片外包复式整机消声结构通风机，圆弧板叶型虽易于制造，但效率比机翼型叶片低，大都应用在风冷和一般通风换气的轴流风机上。而我国对旋又大都是电机和风机非一体化分离式而又整体结构，阻力损失大，而且叶片为圆弧板型，效率更低，噪声更高，在单开任何一级风机运行时，全压效率更低。日本对旋MFA40P2－SC4(5.5×2)也都只在13.07%以下，单开任何一级时，实际运行经济性很差。
7 高压轴流通风机 (普通轴流式通风机)
JB/T2977-92《风机和罗茨鼓风机术语》规定：轴流通风机仅有低压和高压之分，并没有普通与一般的俗称。风机进口为标准空气条件，全压为0.5kPa＜ptF＜15kPa的轴流通风机称为高压轴流通风机。
高压轴流局部通风机，其性能特性曲线( p - Q 、P 和η曲线 )很适合煤矿采掘通风要求，实际运行性能(实际运行经济性)好。风机与防爆鼠笼型电动机组成一体，相对于对旋风机而言，结构简单、体积小、质量轻、成本低、机械和电动机的规范设计和制造，产品按系列化、标准化、通用化设计，制造厂准入门槛高，产品质量好，防爆性能达标，安全可靠、坚固耐用，能够适应相当恶劣的运转环境，产品具有令人满意的设计使用寿命和运行性能。而且，此双级高压轴流局部通风机的最大特点是：理论全压升、理论静压升和全压系数均为单级高压轴流局部通风机的两倍，并且两者的反作用度也相同，说明双级实为两个单级的串联，且其风量也保持不变；可根据送风距离的变化，使用单级或双级通风机，这个特性是对旋所没有的，从而满足了高效率、低噪声及长短距离通风的需要，完全克服了对旋单开任一级运行时的低效、高噪、耗能耗材的问题。
８ 建议
为克服煤矿用局部通风机的杂乱状况，MT222-200 ×标准工作轮直径不宜采用R40数列而要统一采用R10数列的3.15，4.0，5.0 ，6.3( 国外局扇基本如此 ) 或3，4，4.5 ， 5 ， 5.6 ，6 ，6.3 ，并在审查批准时严格执行，不宜过多，多杂乱不利安全生产。
现今市场上的节能产品大多是针对性很强的产品，如路灯节电器、风机节电器、空调节电器、电动机节电器等都是采用的使有效负荷在运行过程中按照在哪个电压位置上功率使用最大化的原理，举例说明，路灯节电器如果电压为220伏时，实际上这时路灯仅需200伏的电压就能正常工作，而多出的20伏其实就是白白浪费掉了，这时只需将电压控制在200上就可以了。
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２ 局扇性能评价问题
为保证煤矿的安全、节能、降耗和环保，正确评价矿用局扇至关重要。长期以来，对局扇性能的评价仅限于局扇本身的某些 (效率)性能参数上，而忽视了煤矿掘进通风的特殊性和实际运行性能的经济性，致使局扇的设计不能符合实际需要。为片面追求高效率、高风压，反而会给煤矿安全、节能、降耗和环保造成损失。必须承认，由于性能、噪声、安全、可靠、坚固耐用、效率和成本诸参数是相互制约的，所以这些参数都不可能单独取得最优值，而最终应当获取的是最优综合值,厂房降温设备。局部通风机并非是功率越大，风压越高，风量越大就越好越安全。世界各产煤大国局扇功率一般都不超过55kW，全压p≤ 4900Pa，而我国局扇P=264kW，p≥8500Pa， Q≥900m3/min，长几米，重几吨，不应把主扇和辅扇(国外辅扇采用№7，№8，№11，№16轴流式)当作局扇来用。我国创造了单机单列(即一台11kW局扇，一条φ580mm胶质风筒)独头长距离通风3795m的记录，并保持工作面迎头风量达85.22m3/min。枣庄矿的经验是：加强管理、降低风阻和减少漏风。笔者认为：我国煤矿局部通风只需用MKJ6.3Ⅱ-2双级高压轴流或对旋通风机(设计工况， p=5000Pa， Q =438m3/min)，即可满足170～250m3/min的要求。可借鉴国外经验，局扇无需太高风压和大功率。
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４ 对旋通风机
由旋转方向相反的两个叶轮组成的，没有导流叶片的通风机称为对旋通风机，其气动略图为 KⅠ+KⅡ 。
对旋风机有如下特点。
（1）对旋风机在较小的工作轮直径、叶片安装角、轮毂比和叶片数下仍可获得比一般双级普通型轴流风机高的压力。
（2）由于叶片安装角足够小，压力曲线还很陡，且基本无折断。因为轮毂比比较小，因而可减小出口损失而能保持较高的有效全压效率。因此，对旋风机具有良好的运行经济性和足够大的通风能力，且风量变化很小。
由于上述性能优点以及无需调节和不需防脱流装置，使得对旋风机在很多国家得到了广泛应用。
（3）较小的工作轮直径、叶片安装角、毂比和叶片数，对一般普通轴流风机来讲，可以期望获得比较良好的声学特性，但也许由于对旋风机的两级叶轮靠得很近，而且又相对高速(2950r/min)反方向旋转，使相对线速度很大，大大恶化了风机的噪声特性，噪声很高。因此对旋风机的噪声特性及其控制很值得研究。当叶片安装角大于普通双级通风机时,车间负压风机，压力曲线几乎是陡直的，其特性很适合煤矿通风，但噪声会更高。该通风机的两个工作轮一般是单独驱动，结构装置复杂，在结构-工艺上的缺点是两个工作轮上的叶片不一样。因此，当采用双驱动结构时，为避免电动机烧毁，应该考虑到每级工作轮(KⅠ+KⅡ)所需功率可能大不相同。级效率比普通轴流式的最大效率低1%～2%，但能正确合理设计和使用，其运行经济性却令人满意，特别适合长距离通风。
５ 设计实例
为更明确对旋风机的性能特点，设计选择了一种对旋风机在保证要求的压力和流量下，需要工作轮直径D=450mm(日本同功率对旋400mm，我国508mm)，转速2950r/min，毂比0.6，叶片安装角分别为30°和22°40′。结果表明：它比国内目前使用的局扇具有更良好的实际运行经济性，且其压力特性曲线很陡而无折断，其通风能力和风量变化更适合于煤矿实际使用。噪声也较低，其运行性能令人满意。
为满足煤矿前期、中期和后期采掘的短、中、长距离通风要求，采用了主要零部件标准化的积木块式设计方法；设计成：子午-斜流-轴流-对旋新型的节能低噪的单级、双级高压轴流和对旋风机。克服了对旋分级使用时单开任何一级的低效率(日本对旋 ηⅡ≤15%)、耗能耗材问题；和不切合实际的使用方法及不正确的通风方法(日本商人讲：因而效率高可节能省电缺少理论依椐，国人不可信以为真，实践证实，单开任一级时，其装置效率都极低，只在15%左右)。
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高压轴流局部通风机，其性能特性曲线( p - Q 、P 和η曲线 )很适合煤矿采掘通风要求，实际运行性能(实际运行经济性)好。风机与防爆鼠笼型电动机组成一体，相对于对旋风机而言，结构简单、体积小、质量轻、成本低、机械和电动机的规范设计和制造，产品按系列化、标准化、通用化设计，制造厂准入门槛高，产品质量好，防爆性能达标，安全可靠、坚固耐用，能够适应相当恶劣的运转环境，产品具有令人满意的设计使用寿命和运行性能。而且，此双级高压轴流局部通风机的最大特点是：理论全压升、理论静压升和全压系数均为单级高压轴流局部通风机的两倍，并且两者的反作用度也相同，说明双级实为两个单级的串联，且其风量也保持不变；可根据送风距离的变化，使用单级或双级通风机，这个特性是对旋所没有的，从而满足了高效率、低噪声及长短距离通风的需要，完全克服了对旋单开任一级运行时的低效、高噪、耗能耗材的问题。
８ 建议
为克服煤矿用局部通风机的杂乱状况，MT222-200 ×标准工作轮直径不宜采用R40数列而要统一采用R10数列的3.15，4.0，5.0 ，6.3( 国外局扇基本如此 ) 或3，4，4.5 ， 5 ， 5.6 ，6 ，6.3 ，并在审查批准时严格执行，不宜过多，多杂乱不利安全生产。
现今市场上的节能产品大多是针对性很强的产品，如路灯节电器、风机节电器、空调节电器、电动机节电器等都是采用的使有效负荷在运行过程中按照在哪个电压位置上功率使用最大化的原理，举例说明，路灯节电器如果电压为220伏时，实际上这时路灯仅需200伏的电压就能正常工作，而多出的20伏其实就是白白浪费掉了，这时只需将电压控制在200上就可以了。
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