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矿井主通风机的技术发展现状与未来发展趋势

信息来源:发布时间:2020-08-08阅读:833
矿井安全的重要性人人皆知,矿井主通风机是确保井下正常通风的重要设备,不仅影响矿井的生产能力,而且对矿业的安全是至关重要的国内矿用主通风机在经历了早期的离心风机以及七、八十年代以2k602k58为代表的轴流风机之后,目前市场上占主流的是对旋风机和长轴宽曲线轴流风机,这两种风机在市场上处于竞争替代的关系,下面就从技术的角度来理清这两种风机的优缺点,并展望一下未来的市场趋势。
对旋风机

对旋风机是从2000年左右开始在矿上使用,用来替代2k58 等老型的轴流风机,目前在市场上占有绝对主导地位,该型风机的结构比较简单,有两级叶轮,旋转方向相反,互为导叶。对旋风机在当时为矿上的通风做出了不小的贡献。

由于对旋风机的电机位于风机的内部,叶轮直接安装在电机上,这种先天性的设计缺陷会导致电机散热不好,电机轴承载荷大从而导致轴承损坏。通过市场调查,对旋风机在使用中主要存在以下问题:

  • 风机效率低

  • 叶片断裂

  • 工艺落后,设备稳定性差

  • 维护便利性差

  • 电机轴承损坏

  • 电机散热困难

  • 满足不了高压力、大流量的应用需求

长期以来,关于对旋风机效率的说法不一,正反两方认为的效率相差50%左右,分歧极大。实践是检验真理的唯一标准,通过对现场运行风机效率的测试,就可以得知对旋风机的效率到底处于什么水平。

通过测试,对旋风机的实际效率分布如下图:

测试结果表明,对旋风机的平均效率只有55%,在测试的对旋风机中,有70% 的风机其效率低于60%;测试的风机没有一台运行效率在80%以上,可见对旋风机的实际运行效率是非常低的,这个也为关于旋风机效率的争辩提供了铁一般的事实。

其实,从理论上来讲,对旋风机的效率不可能高,主要是因为:

  1. 对旋风机的流道设计不是很合理,叶片前后都没有导叶,气动损失大;

  2. 对旋风机没有扩散筒,动压转换成静压的比例低;

  3. 两级叶轮相互反向旋动,造成叶轮间气流损失大;

  4. 对旋风机的高效区很窄,再加上矿业的风机欲量都很大,导致风机的实际工作点远离设计点,从而是实际运行效率降低。

 
长轴宽曲线轴流风机

长轴式宽曲线轴流风机采用先进的三元流设计,是国外八十年代早期研发出来的高效的风机,其叶片采用高性能的翼型设计,风机的性能范围宽广,从本世纪初期就已经成功应用于矿业主通风机市场,将近二十年的运行情况表明该类产品在矿上的应用很成功。

长轴式宽曲线轴流风机有三种调节方式,停机逐片调节、停机一次可调、动叶可调,其中动叶可调方式是通过液压缸在风机运行时调节叶片的开度,调节快速平稳,自动化程度很高,动叶可调轴流风机是目前世界上技术最先进的产品,具有以下特点:

  1. 高效区宽广,高效节能

  2.  对井下系统阻力变化适应能力强

  3. 制造工艺成熟,可靠性高

  4. 电机外置,检修方便,彻底解决了对旋风机轴承损坏、电机散热的问题  

  5. 长轴式轴流风机结构合理,有单独的轴承箱,运行更加可靠安全

  6. 检修方便,运营成本最低  

  7. 不停风倒机操作流程简单

  8. 自动化程度高,助力智慧矿山的建设

从参数覆盖范围来看,动叶可调轴流风机要比对旋风机宽广的多,不仅完全可以覆盖对旋风机的性能范围,而且在对旋风机之外的大流量、高压力范围内,动叶可调轴流风机也能胜任。因此动叶可调轴流风机的性能更高,可以提供更大的流量和更高的压力,对于大型矿井的通风需求是唯一的可以满足需求的产品。

动叶可调轴流风机的设计效率高,那么实际运行的效率怎么样呢? 下图是对一些现场运行的风机实测的效率,可以看出,有59%的测试风机其运行效率大于80%,只有8%的风机其运行效率低于60%,这些风机的实际运行效率达到了77%,远远高于前面所述的对旋风机的测试效率。

为了达到节能的目的,采用高效节能的长轴宽曲线轴流no.28风机替换原风机,新风机在满足同样的压力和流量的前提下,效率比原风机的53.5%大大提高,达到85%,轴功率由572kw降低到325kw,具体参数见下表.

按每年运行8000小时,每度电0.487元计算,每年的节能费用为:

247×8000×0.487=96万元。

可以看出,新风机的效率比对旋风机高很多,节能效果非常明显。

据不完全统计,煤矿风机的耗电量占整个矿企耗电量的30%,选用高效的动叶可调轴流风机,每年节约的电费是非常可观的。

当然,高效节能的风机产品比技术落后的产品价格要高,企业在采购设备的时候不能只看设备的初始投资,应综合初始投资、运营成本、维护维修的成本,综合考虑,这样才能真正落实技术先进的设备在现场的应用,达到节能降耗的目的。

另外,动叶可调轴流风机在启动的时候,叶片是全关闭的,风机可以直接启动,启动电流小,对电网的冲击很小,所以动叶可调轴流风机完全没有必要配套变频器,也降低了为变频器而设的恒温恒湿电控间的投资,同时也消除了由于变频器故障而导致的停机事故,大大提高了主通风机的可靠性和矿井的安全性。

总而言之,动叶可调轴流风机由于调节方便,而且调节响应快、调节精度高、对井下阻力变化适应性强,为实现智慧矿山建设提供了强有力的保证,该类风机配有刹车装置,采用反转反风,10分钟内可实现一键反风,反风满足国家标准的要求。另外,动叶可调轴流风机结构紧凑,风道设计简单,配置的风门数量可以减半,简化了反风的操作程序。

动叶可调轴流风机目前在我国矿业应用有较多的案例,实践证明,该系列的风机高效节能、可靠性安全性高,是智慧通风的最佳选择。对旋风机由于技术落后,耗能高,已经跟不上国家的节能减排政策的要求,需要加快更新换代的步伐。

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