徐景凱 李洪彥 林治寶

（1.龍口礦業(yè)集團(tuán)盤(pán)道煤業(yè)公司，山西 原平 034108；2.龍礦集團(tuán)高級(jí)技校，山東 龍口 265700）

龍口礦業(yè)集團(tuán)盤(pán)道煤業(yè)公司為兼并重組礦井。由于礦井主要通風(fēng)機(jī)功率較大，耗電量較高，為了達(dá)到節(jié)能降耗的目的，提高主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率、保證經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)轉(zhuǎn)成為提高礦井經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。

1 技改前，充分挖掘老舊設(shè)備潛能

（1）縮小風(fēng)葉徑向間隙，改變風(fēng)葉常規(guī)安裝角度。

在完成整體技改項(xiàng)目前，礦井使用70B2—21NO.24型主要通風(fēng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)效率僅為50%，有效效率40%。針對(duì)風(fēng)機(jī)具體狀況，研究確定把徑向間隙由5～12mm調(diào)到了2～6mm，同時(shí)一改傳統(tǒng)的兩級(jí)風(fēng)葉同安裝角度為第二級(jí)風(fēng)葉的安裝角比第一級(jí)的安裝角小2°，改造后主要通風(fēng)機(jī)兩級(jí)風(fēng)葉所受壓力分配均衡，風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，降低了風(fēng)機(jī)噪音，提高了風(fēng)機(jī)性能。

（2）保證主要通風(fēng)機(jī)功率與電動(dòng)機(jī)功率的高效匹配。

原主要通風(fēng)機(jī)配套拖動(dòng)電機(jī)功率為360kW，主要通風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期在低效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，針對(duì)此種狀況，采用液力耦合器傳動(dòng)來(lái)保證風(fēng)機(jī)的負(fù)荷均衡分配，同時(shí)把電機(jī)功率降為300kW，結(jié)果運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高了11.4%。

（3）合理設(shè)置擴(kuò)散器，降低能量消耗。

通過(guò)對(duì)擴(kuò)散器的結(jié)構(gòu)尺寸量度分析，發(fā)現(xiàn)回壁角、對(duì)角尺寸及表面水平度都存在一定的誤差，這種誤差對(duì)出風(fēng)口風(fēng)流及外界大氣對(duì)出風(fēng)口風(fēng)流干擾都有一定的影響。主要原因?yàn)椋簲U(kuò)散器出口角度不合理造成渦流及回流；擴(kuò)散器出口斷面比例不當(dāng)造成能量消耗大；擴(kuò)散器內(nèi)壁平整度不夠，增加了摩擦阻力。因此對(duì)擴(kuò)散器出口角度、斷面比例進(jìn)行分析、重新加工改造從而降低電耗2%。

（4）改造主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒以降低阻力。

主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒阻力取決于風(fēng)峒轉(zhuǎn)角太大和過(guò)小的風(fēng)峒斷面，這都會(huì)造成通風(fēng)阻力增加，這種通風(fēng)阻力稱(chēng)為無(wú)效阻力。無(wú)效的阻力消耗大大降低了主要通風(fēng)機(jī)的有效效率。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)峒（包括轉(zhuǎn)彎處）阻力占了礦井總阻力的29.7%，占了總功率的41%，致使主要通風(fēng)機(jī)的有效效率僅為30%。為此減小風(fēng)峒轉(zhuǎn)角，擴(kuò)大風(fēng)峒斷面，這也提高了主要通風(fēng)機(jī)有效效率。

（5）改善主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒S形轉(zhuǎn)角，減少風(fēng)流的射流和偏流現(xiàn)象。風(fēng)峒內(nèi)不適當(dāng)?shù)腟形轉(zhuǎn)角及過(guò)大的風(fēng)峒角不僅增加了無(wú)效阻力，也直接影響著主要通風(fēng)機(jī)的性能，它使得進(jìn)入主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)流產(chǎn)生射流與偏流現(xiàn)象，影響了風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，造成風(fēng)機(jī)失速，過(guò)強(qiáng)的射流、偏流使風(fēng)流流經(jīng)機(jī)體后依然不能保證穩(wěn)定流態(tài)，不穩(wěn)定的流態(tài)又加大了對(duì)擴(kuò)散器的沖擊損失，進(jìn)一步降低了擴(kuò)散器的效率及主要通風(fēng)機(jī)的有效效率。為此對(duì)風(fēng)峒改造過(guò)程中，去掉了風(fēng)峒S形轉(zhuǎn)角，提高了主要通風(fēng)機(jī)有效效率。

（6）選擇適當(dāng)?shù)闹饕L(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)裝置。

為保證合理的供風(fēng)，克服風(fēng)機(jī)在生產(chǎn)能力上存在過(guò)?，F(xiàn)象，采用前導(dǎo)器調(diào)節(jié)措施，滿足了安全生產(chǎn)的需要。

2）標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度的不確定度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，由于稀釋引起的不確定度很小，可忽略不計(jì)，故砷元素形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液配制的不確定度即為砷元素形態(tài)標(biāo)準(zhǔn)溶液的不確定度。

2 技改后，采用新型風(fēng)機(jī)和變頻控制技術(shù)

盤(pán)道礦原來(lái)使用的是老式的70B2型軸流式通風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)最高效率為70%，但實(shí)際效率僅為50%，并且耗電大，十分不經(jīng)濟(jì)。

進(jìn)行多方論證，對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行了改造，將原來(lái)廢棄的主提升井改造成了主提風(fēng)井，安裝了兩臺(tái)FBCDZ煤礦地面用防爆抽出式對(duì)旋軸流主要通風(fēng)機(jī)（一用一備）。通風(fēng)機(jī)配YBF450S3-8防爆電動(dòng)機(jī)4臺(tái)(每機(jī)二臺(tái))，電動(dòng)機(jī)功率250kW。安裝高壓變頻裝置及相關(guān)電控設(shè)備，變頻器可在兩套通風(fēng)機(jī)中隨時(shí)切換。

當(dāng)?shù)V井通風(fēng)系統(tǒng)有較大的改變時(shí)，如產(chǎn)量增加或減少明顯時(shí)可調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機(jī)的葉片角度。

（1）FBCDZ主要通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及附屬裝置。

FBCDZ主要通風(fēng)機(jī)由集流器、一級(jí)風(fēng)機(jī)、二級(jí)風(fēng)機(jī)、擴(kuò)散器、消音器、擴(kuò)散塔組成。隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)安裝在主機(jī)座的隔流腔內(nèi)，與流道內(nèi)的爆炸性危險(xiǎn)氣體完全隔離，由主機(jī)座上的通風(fēng)孔形成新鮮空氣對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻。葉輪轂比選用0.6～0.7，葉片為可調(diào)式中空機(jī)翼扭曲型。葉輪外徑與機(jī)殼之間設(shè)有防磨擦火花銅環(huán)以提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性。附屬裝置包括制動(dòng)裝置、在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)（控制計(jì)算機(jī)、信號(hào)檢測(cè)傳感器、信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換裝置、通訊裝置、PLC操作臺(tái)控制面板、顯示器、打印機(jī)和有源音箱等）、電控裝置等。

（2）通風(fēng)機(jī)風(fēng)量、功率自動(dòng)調(diào)節(jié)原理。

通風(fēng)機(jī)風(fēng)量與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)距或風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速立方成正比，因此使用壓力傳感器采集通風(fēng)機(jī)管道的出氣風(fēng)壓信號(hào)，根據(jù)風(fēng)機(jī)的比例定律求出風(fēng)量達(dá)到設(shè)定值時(shí)風(fēng)機(jī)需要達(dá)到的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)變頻器模擬輸入電壓與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的線性關(guān)系，求出變頻器模擬輸入電壓與風(fēng)機(jī)出氣風(fēng)壓的理論擬合關(guān)系，根據(jù)此擬合關(guān)系，就可以由傳感器采集的風(fēng)壓信號(hào)求出相應(yīng)的變頻器模擬輸入電壓，從而改變風(fēng)機(jī)輸入電源電壓的頻率，調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)風(fēng)量，可將風(fēng)機(jī)的安裝角固定在高效區(qū)，而通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制風(fēng)量的目的，風(fēng)機(jī)將在很大的范圍內(nèi)維持高效運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的目的，但是由于這時(shí)的調(diào)速范圍小，節(jié)能效果也就差。所以也可以將風(fēng)機(jī)的安裝角調(diào)到最大，這樣雖然會(huì)降低一些運(yùn)行效率，但是卻大大增加了調(diào)速范圍，而風(fēng)機(jī)軸功率的下降是與轉(zhuǎn)速的三次方成正比的，所以功率的降低遠(yuǎn)大于效率的下降，采用這種運(yùn)行方式能取得更大的節(jié)能效果。

變頻調(diào)速裝置能根據(jù)井下實(shí)際用風(fēng)需求量，風(fēng)速等參數(shù)及時(shí)調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，保證主通風(fēng)機(jī)在最佳工況點(diǎn)附近運(yùn)行，避免了電能浪費(fèi)。不再使用人工調(diào)節(jié)，完全實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)調(diào)節(jié)自動(dòng)控制，無(wú)須頻繁地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片角度，減少了風(fēng)機(jī)葉片磨損和維修工作量，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)的大修周期，節(jié)省了檢修時(shí)間和費(fèi)用。變頻器自身的保護(hù)功能齊全，有欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)、風(fēng)機(jī)軸承過(guò)熱保護(hù)等，使風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的可靠性得到大大提高。實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速、軟啟動(dòng)、減小了啟動(dòng)電流、提高了功率因數(shù)從而達(dá)到了節(jié)能目的。

在線監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)能對(duì)主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)控，集中控制，抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)行可靠性高，自動(dòng)化控制程度高，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，能對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓、流量、通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)、配套電機(jī)工作參數(shù)及狀態(tài)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，能夠滿足性能測(cè)試和自動(dòng)管理的要求。

3 加強(qiáng)通風(fēng)機(jī)司機(jī)和維修工的培訓(xùn)

組織相關(guān)工種操作和維修人員定期參加三級(jí)培訓(xùn)，要求對(duì)所管轄的設(shè)備要達(dá)到三懂四會(huì)，經(jīng)考試合格，持證上崗。平日里要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和巡視檢查力度，并制定主要通風(fēng)機(jī)事故的應(yīng)急預(yù)案。積極開(kāi)展崗位練兵，定期開(kāi)展模擬演習(xí)和操作技能競(jìng)賽，修改完善操作規(guī)程并制定獎(jiǎng)懲條例。

4 強(qiáng)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理

簡(jiǎn)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施管理，盡可能減少系統(tǒng)內(nèi)部和外部漏風(fēng)，提高礦井有效風(fēng)量率。及時(shí)封閉采空區(qū)、廢棄的舊巷和長(zhǎng)久不用的巷道。在日常通風(fēng)管理工作中，要經(jīng)常修復(fù)變形或破壞的通風(fēng)巷道，減少巷道堵塞物，使巷道清潔、完整、暢通，保持巷道足夠斷面，保證巷道斷面積一致并且表面光滑，減少巷道的拐彎，縮短巷道通風(fēng)路線。

5 結(jié)語(yǔ)

盤(pán)道煤業(yè)公司通過(guò)近十年的實(shí)踐驗(yàn)證，以上措施對(duì)減小主要通風(fēng)機(jī)能量消耗、保證礦井安全生產(chǎn)是行之有效的。系統(tǒng)改造后比改造前年可減小電費(fèi)支出800多萬(wàn)元，顯著地提高了礦井的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了一礦帶一礦，反哺東部礦井的目的，為龍礦集團(tuán)脫離困境，重新騰飛打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。