韓猛

（中煤邯鄲設(shè)計工程有限責(zé)任公司，河北 邯鄲 056031）

關(guān)健詞：通風(fēng)設(shè)備；選型設(shè)計；風(fēng)機(jī)；風(fēng)道；不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)

礦井通風(fēng)設(shè)備就是向井下輸送空氣的設(shè)備，是礦井生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，在礦井安全生產(chǎn)中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。筆者根據(jù)多年的設(shè)計經(jīng)驗，提供以下幾點通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計心得，以供大家參考。

1 風(fēng)機(jī)型式

目前，在煤礦礦井通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計中，采用的都是軸流式通風(fēng)機(jī)。軸流式通風(fēng)機(jī)可分為防爆軸流式通風(fēng)機(jī)和普通軸流式通風(fēng)機(jī)。

防爆軸流式通風(fēng)機(jī)主要為FBCDZ 型煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流風(fēng)機(jī)和FBCZ 型煤礦地面用防爆抽出式軸流風(fēng)機(jī)，F(xiàn)BCZ 型風(fēng)機(jī)主要應(yīng)用在礦井風(fēng)量、負(fù)壓較小的一些小型礦井，在大中型礦井風(fēng)機(jī)選型設(shè)計中采用的防爆軸流式通風(fēng)機(jī)以FBCDZ 型煤礦地面用防爆抽出式對旋軸流風(fēng)機(jī)為主。該類型風(fēng)機(jī)的主要優(yōu)點是機(jī)房土建工程量小，安裝簡單，施工周期短。其缺點：（1）由于電機(jī)安裝在風(fēng)機(jī)隔流腔內(nèi)，需要采用隔爆電動機(jī)，電機(jī)散熱差，電機(jī)的維修較為復(fù)雜。（2）風(fēng)機(jī)高效區(qū)范圍較窄，不利風(fēng)量、負(fù)壓變化較大的工況調(diào)節(jié)。（3）用戶普遍反映風(fēng)機(jī)實際運行效率較低，不利于節(jié)能。

普通軸流式通風(fēng)機(jī)有短軸風(fēng)機(jī)和長軸風(fēng)機(jī)之分。相對于短軸風(fēng)機(jī)，長軸風(fēng)機(jī)設(shè)備布置更為合理，氣流流經(jīng)風(fēng)機(jī)時更為順暢，故在目前設(shè)計中，采用長軸風(fēng)機(jī)更多，比如GAF 型、MAF 型、ANN 型風(fēng)機(jī)，原來生產(chǎn)短軸風(fēng)機(jī)的廠家，也開始為用戶提供長軸風(fēng)機(jī)。普通軸流式通風(fēng)機(jī)可按“量體裁衣”的方式選擇風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)制造質(zhì)量好、高效區(qū)范圍寬、實際運行效率較高，其缺點是機(jī)房土建工程量大，施工安裝較對旋風(fēng)機(jī)復(fù)雜，安裝周期較長。

對比兩種類型的風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)V井風(fēng)量、負(fù)壓較大，風(fēng)機(jī)選型葉輪直徑超過2.8m 時，建議選用長軸風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)葉輪直徑在2.8m 及以下時可選用防爆軸流式通風(fēng)機(jī)。

2 風(fēng)機(jī)反風(fēng)方式

不同類型的風(fēng)機(jī)，反風(fēng)方式也有一定的區(qū)別。防爆軸流式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)方式采用的是風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)。普通軸流式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)方式可以分為調(diào)節(jié)葉片角度反風(fēng)、風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)和風(fēng)機(jī)配合專用反風(fēng)道和反風(fēng)風(fēng)門反風(fēng)。采用風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)方式方式最為簡單，操作時間短，從控制上可以做到“一鍵反風(fēng)”。采用調(diào)節(jié)葉片角度反風(fēng)方式，雖然反風(fēng)風(fēng)量很大，但需要停機(jī)調(diào)整葉片角度，操作時間較長，且反風(fēng)效率低、反風(fēng)功率大，有時可能超過風(fēng)機(jī)正常運行時的功率。采用專用反風(fēng)道和反風(fēng)風(fēng)門反風(fēng)方式，土建工程量大，操作復(fù)雜。通過對比幾種反風(fēng)方式，建議在設(shè)計中采用風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)方式反風(fēng)。

3 風(fēng)機(jī)運行工況調(diào)節(jié)方式

對于風(fēng)機(jī)自身運行工況的調(diào)節(jié)方式，在設(shè)計中常用的有調(diào)整葉片安裝角度、改變風(fēng)機(jī)運行轉(zhuǎn)速、改變?nèi)~片數(shù)量、兩級葉輪的風(fēng)機(jī)通風(fēng)容易時期可以采用單級運行等方式。

對于調(diào)整葉片安裝角度的方式，可以分為停機(jī)調(diào)節(jié)和動葉在線調(diào)節(jié)。無論哪種調(diào)節(jié)葉片方式，只適用于礦井風(fēng)量和負(fù)壓變化時的調(diào)節(jié)，對于某一確定的工況點，單純靠調(diào)節(jié)葉片角度，不能起到提高風(fēng)機(jī)運行效率的作用。以圖1 為例，某礦井通風(fēng)容易時期風(fēng)機(jī)工況點的風(fēng)量為150m3/s，負(fù)壓為1000Pa，工況點效率為70%，葉片角度為-18°。若想通過調(diào)節(jié)葉片角度的方式來提高風(fēng)機(jī)運行效率，必然會增大礦井的風(fēng)量和負(fù)壓。比如，若使風(fēng)機(jī)在效率為88%的高效區(qū)運行，根據(jù)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線，風(fēng)機(jī)葉片角度應(yīng)調(diào)整至0°～5°之間，此時風(fēng)機(jī)的風(fēng)量約為250m3/s，負(fù)壓約為2500Pa，極大的超出了礦井井下所需風(fēng)量和負(fù)壓的要求，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)，是實際生產(chǎn)中所不允許的。

圖1 風(fēng)機(jī)運行特性曲線圖（f=50Hz，n=740r/min）

對于改變風(fēng)機(jī)運行轉(zhuǎn)速的方式，目前常用的是采用變頻調(diào)速技術(shù)。通過改變風(fēng)機(jī)運行的轉(zhuǎn)速，來改變風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和負(fù)壓，同時配合風(fēng)機(jī)葉片角度的調(diào)節(jié)，可使風(fēng)機(jī)運行在高效區(qū)。同樣以上圖1 為例，該圖是風(fēng)機(jī)在頻率50Hz、轉(zhuǎn)速740r/min 下的風(fēng)機(jī)運行特性曲線圖，若使風(fēng)機(jī)在效率為88%的高效區(qū)運行，并保持風(fēng)量和負(fù)壓不變，根據(jù)通風(fēng)機(jī)的比例定律，需將頻率調(diào)至30Hz，轉(zhuǎn)速降為444r/min，葉片角度調(diào)整到3°。調(diào)節(jié)后的風(fēng)機(jī)運行特性曲線見圖2。對于采用變頻調(diào)速技術(shù)運行的風(fēng)機(jī)，應(yīng)特別注意，風(fēng)機(jī)運行的頻率應(yīng)避開共振頻率。

圖2 風(fēng)機(jī)運行特性曲線圖（f=30Hz，n=444r/min）

對于個別礦井來說，即使采用變頻調(diào)速技術(shù)也很難使風(fēng)機(jī)運行在高效區(qū)，此時也可以采用改變?nèi)~片數(shù)量的調(diào)節(jié)方式，如通風(fēng)容易時期半數(shù)葉片運行，通風(fēng)困難時期全數(shù)葉片運行。選用有雙級葉輪的風(fēng)機(jī)，通風(fēng)容易時期可以單級運行，通風(fēng)困難時期雙級運行。

4 風(fēng)道布置型式

在設(shè)計中，風(fēng)道的布置型式有兩種，單風(fēng)道和雙風(fēng)道，如圖3、4 所示。單風(fēng)道布置型式從土建工程量、工程投資、施工工期上來說優(yōu)于雙風(fēng)道型式，但是從使用效果上來說，雙風(fēng)道布置型式優(yōu)于單風(fēng)道布置型式。雙風(fēng)道布置型式方便通風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場性能測定，因為該種方式有兩條單獨的水平直線段風(fēng)道，通過在風(fēng)道上設(shè)置的垂直風(fēng)門和水平測試風(fēng)門，能夠在不影響礦井正常通風(fēng)的情況下實現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的性能測定。當(dāng)然，很多單風(fēng)道布置型式的風(fēng)機(jī)，通過在風(fēng)機(jī)入口處增加測試風(fēng)筒也實現(xiàn)了風(fēng)機(jī)性能測定，但是其占地面積增大，機(jī)房土建工程量增加。而且由于很多測試風(fēng)筒長度不夠，導(dǎo)致測試風(fēng)流不夠穩(wěn)定，影響測試效果。對比兩種風(fēng)道布置型式，條件允許時，在設(shè)計中建議盡可能采用雙風(fēng)道布置型式。

圖3 單風(fēng)道布置圖

圖4 雙風(fēng)道布置圖

5 不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)

在礦井日常生產(chǎn)中，當(dāng)?shù)V井主通風(fēng)機(jī)倒機(jī)時，在倒機(jī)的短暫停風(fēng)(通風(fēng)系統(tǒng)失穩(wěn))時間內(nèi)，高突礦井出現(xiàn)瓦斯超限具有普遍性，給礦井安全生產(chǎn)埋下隱患。不停風(fēng)倒機(jī)系統(tǒng)是近年來出現(xiàn)的一種新的通風(fēng)技術(shù)及裝備，其主要配置由立式掛網(wǎng)風(fēng)門、對空測試風(fēng)門、備用檢修風(fēng)門組成，通過風(fēng)門間的配合可以實現(xiàn)一臺風(fēng)機(jī)正常工作運行，另一臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行熱備，從而實現(xiàn)在風(fēng)機(jī)倒換過程中井下不停風(fēng)的目的，對礦井的安全生產(chǎn)起到了一定的保障作用。在條件允許時，可在設(shè)計中采用該系統(tǒng)。

6 結(jié)語

礦井通風(fēng)設(shè)備的選型設(shè)計合理與否，直接影響著礦井的安全生產(chǎn)、電能消耗和生產(chǎn)成本，在選型設(shè)計過程中，應(yīng)遵循設(shè)備和設(shè)施質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能、環(huán)保的原則。上述僅為個人觀點，希望工程設(shè)計人員能夠從中得到啟發(fā)，不當(dāng)之處敬請批評、指正。