0、前言
礦井通風(fēng)機(jī)是保證礦井安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，也是煤炭生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備之一。在進(jìn)行礦井通風(fēng)設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用性能穩(wěn)定、工作效率高、安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)設(shè)備。
煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，由于礦井自然條件、生產(chǎn)的開拓布局、開采范圍、開采強(qiáng)度等不斷變化，各時(shí)期所需的風(fēng)量、負(fù)壓不同，致使風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)偏離風(fēng)機(jī)的額定高效工況點(diǎn)，有時(shí)甚至超出有效工作區(qū)域，造成能源浪費(fèi)，甚至風(fēng)機(jī)不能正常工作。因此，必須根據(jù)不同類型礦井及礦井不同時(shí)期的通風(fēng)要求，合理選擇通風(fēng)設(shè)備。對(duì)于服務(wù)期限較長(zhǎng)的礦井，如果前后期風(fēng)量、負(fù)壓變化較大，通常是分期選擇風(fēng)機(jī)或電機(jī)，以滿足礦井生產(chǎn)的通風(fēng)所求；對(duì)于服務(wù)期限較短的礦井，選用一種安全、可靠、高效率工作的風(fēng)機(jī)，并根據(jù)礦井所需要的風(fēng)量和負(fù)壓適時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工況點(diǎn)，顯得尤為重要。
1、工況點(diǎn)調(diào)節(jié)方法的選擇
目前，用于礦井通風(fēng)的風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩大類型。本文僅討論離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)問(wèn)題。
風(fēng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工況點(diǎn)，取決于風(fēng)機(jī)及其運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)特性。可以通過(guò)改變風(fēng)機(jī)特性或者改變網(wǎng)絡(luò)特性的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)變工況的目的，以滿足礦井安全生產(chǎn)的需要。離心風(fēng)機(jī)常用的調(diào)節(jié)方式有節(jié)流調(diào)節(jié)、變速調(diào)節(jié)、進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、回流短路調(diào)節(jié)等多種，而煤礦上多采用前兩種。
節(jié)流調(diào)節(jié)是在維持風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，只要在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上安裝節(jié)流裝置（閘門、擋板、風(fēng)門等），改變其開啟度，增大或減小網(wǎng)絡(luò)阻力，從而進(jìn)行流量、風(fēng)壓的調(diào)節(jié)。該方法調(diào)節(jié)設(shè)備簡(jiǎn)單，但是不經(jīng)濟(jì)，不符合節(jié)能要求。
離心風(fēng)機(jī)的各特性參數(shù)存在如下關(guān)系：（式中：Q-風(fēng)量；p-風(fēng)壓；Ⅳ一風(fēng)機(jī)軸功率；n一風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速）。改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，不僅可以改變風(fēng)機(jī)性能，而且節(jié)能效果顯著；離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變時(shí)，效率保持不變。所以變速調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性較好，是首先考慮的調(diào)節(jié)方式。
例如：某礦進(jìn)行技術(shù)改造后的服務(wù)期限為11年，分3個(gè)階段進(jìn)行開采，各階段的通風(fēng)要求如表1所示。由于服務(wù)期限較短，不宜分期選擇通風(fēng)設(shè)備，又因通風(fēng)要求相差較大，設(shè)計(jì)選擇了適用范圍較大的離心風(fēng)機(jī)。經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定采用變速調(diào)節(jié)方式，以滿足礦井通風(fēng)需要。變速調(diào)節(jié)與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，其節(jié)能效果見表1。
由表1可知，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)與風(fēng)機(jī)額定工況點(diǎn)相差較大時(shí)，采用變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效果更加顯著。
2、調(diào)速方案的選擇
離心風(fēng)機(jī)調(diào)速的方法很多，如異步電機(jī)的變級(jí)調(diào)速、繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、可控硅變頻變壓調(diào)速、異步電機(jī)機(jī)組串級(jí)反饋調(diào)速、調(diào)速型液力偶合器調(diào)速等等，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇適合本礦條件的調(diào)速方法。
異步電機(jī)的變級(jí)調(diào)速，屬于有級(jí)調(diào)速，一般用于小型電機(jī)中，大功率電機(jī)中采用時(shí)，需要大電流引線組合，工藝較復(fù)雜。
繞線式電機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，屬于有級(jí)調(diào)速，技術(shù)較簡(jiǎn)單，但電阻是耗能器件，節(jié)能效果差。
電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，傳遞功率較小，調(diào)速范圍只是額定轉(zhuǎn)速的80%~85qc，低轉(zhuǎn)速時(shí)損耗較大，效率較低。
可控硅變頻變壓調(diào)速，具有功率因數(shù)高，不引起電源畸變，調(diào)速范圍大，效率高，是交流調(diào)速中比較理想的調(diào)速方法。只是用于大功率的產(chǎn)品規(guī)格不齊全。
異步電機(jī)機(jī)組串級(jí)反饋調(diào)速，不論是機(jī)械反饋還是電氣反饋，均需直流電機(jī)，使調(diào)速裝置變得復(fù)雜，使用維護(hù)不便。
調(diào)速型液力偶合器調(diào)速，是一種依靠工作液體傳遞動(dòng)力的機(jī)械調(diào)速裝置。安裝在電機(jī)與風(fēng)機(jī)之間，在啟動(dòng)風(fēng)機(jī)時(shí)，先輕載啟動(dòng)電機(jī)，然后逐步啟動(dòng)大慣量的離心風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)平穩(wěn)、可靠，啟動(dòng)性能好，對(duì)礦井電網(wǎng)系統(tǒng)影響較小。運(yùn)行安全可靠、操作簡(jiǎn)單易行，日常維護(hù)少，調(diào)速范圍寬。但由于存在轉(zhuǎn)差率，有部分能量損失。適用于中小型設(shè)備中。
3、結(jié)語(yǔ)
必須根據(jù)礦井的通風(fēng)需要，選擇運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、工作效率高的通風(fēng)設(shè)備。對(duì)于服務(wù)期限較短，且風(fēng)量、負(fù)壓變化較大的礦井，可按照通風(fēng)困難時(shí)期選擇適用范圍寬廣的離心風(fēng)機(jī)，然后采用變速調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)，滿足礦井各階段的通風(fēng)要求，保證礦井安全生產(chǎn)，最大限度地減少能耗，提高礦井的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
