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燒結(jié)抽風機葉輪磨損與修復(fù)夏為民（鄂城鋼鐵公司燒結(jié)分廠）燒結(jié)機抽風機葉輪磨損嚴重的情況，進行了分析研究。提出了加襯板，再堆焊磨層的修補方法。介紹了采用該方法進行葉輪修復(fù)的效果及所獲得的經(jīng)濟效益。 　　1前言鄂鋼集團公司燒結(jié)分廠75m燒結(jié)機于1993年底建成投產(chǎn)。SJ7200抽風機是75m燒結(jié)機的重要配套設(shè)備，而抽風機葉輪又是關(guān)鍵部件，它的使用壽命與安全運行直接關(guān)系到分廠生產(chǎn)成本與經(jīng)濟效益。1997年抽風機葉輪葉片出現(xiàn)磨損，經(jīng)補焊、堆耐磨焊層后，恢復(fù)正常運行。1998年又產(chǎn)生葉片嚴重磨損，再次采用同樣的方法修復(fù)。運行近一個月后，雙進氣葉片（支撐電機端）出現(xiàn)局部嚴重磨損，造成葉輪不平衡而將支撐瓦和止推瓦全部震碎。造成短時間內(nèi)風機葉輪和軸承破壞嚴重，非計劃檢修時間直線上升，導(dǎo)致經(jīng)濟損失。 　　故對燒結(jié)抽風機施行技術(shù)改造，提高燒結(jié)抽風機效率、降低磨損、延長使用壽命，是鄂鋼燒結(jié)廠的當務(wù)之急。 　　2風機技術(shù)參數(shù)風機的基本技術(shù)參數(shù)為：風機型號SJ7200/min進口壓力0額定功率2500kW，額定電流276A額定電3風機葉輪磨損情況風機葉輪雖然兩次簡單修復(fù)，仍磨損較大。第湖北鄂城鋼鐵公司燒結(jié)分廠一次修補為預(yù)熱補焊，焊條為。第二次修補為預(yù)熱補焊，焊條為322，第二次修補時，對葉片與中盤連結(jié)部位的磨損溝槽只能采用填焊加高的方法。因葉片工作面磨損過大，填焊會產(chǎn)生過大的焊接應(yīng)力，葉輪高速運轉(zhuǎn)時，在離心力的作用下，焊接應(yīng)力釋放，將產(chǎn)生焊裂。 　　此次換下的葉輪磨損狀態(tài)如圖1所示，其葉片與中盤焊接區(qū)磨損嚴重，最薄處葉片厚度只有4mm左右，且每片磨損的深淺不均，葉片工作面磨損寬度約20mm左右。中盤兩側(cè)磨損高度約左右。高速運轉(zhuǎn)失去平衡時，測量振動參數(shù)為V振=10mm/s，兩側(cè)軸承溫度均為64°C，葉輪嚴重耗損，經(jīng)檢查和測量，已初步判定葉輪為報廢部件。 　　4葉輪磨損分析葉輪的磨損過程從微觀上分析比較復(fù)雜，大量的資料數(shù)據(jù)和設(shè)備現(xiàn)狀表明，抽風機葉輪的磨損主要源于以下幾個方面。 　　4.1磨料磨損磨料磨損就是當硬質(zhì)顆粒在壓力作用下，對金屬表面進行微切削所造成的磨損。所謂磨料就是煙氣中大量鐵精粉、礦粉、煙塵等固態(tài)物料，它燒結(jié)球團們在壓力的作用下，以一定的速度，無序地與所接觸的葉輪表面做相對運動，從而磨損葉片。 　　4.2沖蝕磨損沖蝕就是固體灰塵和其它硬質(zhì)顆粒對固體表面的沖擊引起表面損傷，也叫沖擊咬蝕。沖擊磨損主要表現(xiàn)在葉片頭部的磨損，由氣流中的硬質(zhì)顆粒在慣性及壓力作用下，直接沖擊葉片頭部所致。另外，如果兩側(cè)吸氣門開啟不同步，慣性和氣流壓力不均，還將造成葉片兩側(cè)的沖擊磨損產(chǎn)生偏差，和頭部磨損厚薄不均而失去平衡。 　　4.3腐蝕破壞腐蝕是化學或電化學作用造成金屬破壞。造成葉輪腐蝕的因素很多，但主要因素是介質(zhì)的化學性質(zhì)，風機氣體介質(zhì)中含有大量的CO、HCl等具有一定腐蝕作用的活性氣體，又含有Fe等具有一定粒徑和強度的硬質(zhì)顆粒。正是這些腐蝕性介質(zhì)及粉塵使得葉輪工作面腐蝕和磨損，其中酸性介和HO生成的H的腐蝕作用很強，特別是SiO顆粒對葉輪磨損最為嚴重。 　　另外，葉輪的磨損還與葉輪的圓周速度、氣體介質(zhì)壓力、粉塵粒徑，沖擊速度及沖擊角、葉輪的工作介質(zhì)參數(shù)以及葉輪材料的性質(zhì)等有很大的關(guān)系。除此以外，機頭600多管高效除塵器因使用年限過長，旋風子和導(dǎo)氣管堵塞，除塵效率下降以及風機吸氣管雙側(cè)風門啟閉角度不同步也是導(dǎo)致葉片磨損加劇的客觀原因。 　　5磨損葉輪的修復(fù)據(jù)現(xiàn)有葉輪葉片磨損狀況，我們認為在葉片表面噴涂（堆焊）耐磨硬質(zhì)合金是提高葉輪壽命的有效方法。目前國內(nèi)外加置耐磨層的方式主要有：1）在葉片工作面堆焊條狀搓衣板式耐磨層2）在葉片工作面嚴重磨蝕區(qū)全部堆焊耐磨層3）在葉片嚴重磨蝕區(qū)加襯板4）加襯板，局部再堆焊耐磨層5）在葉輪嚴重磨蝕區(qū)粘貼陶瓷片。 　　現(xiàn)葉片工作面及接中盤處磨損嚴重，磨蝕面積過大，葉片強度太低，不安全因素過大，不能象前兩次堆耐磨焊層一樣進行簡單恢復(fù)，只能采用上述第4種方法，加襯板，再堆焊耐磨層。這樣既能保證葉片的強度，又能減緩物料對原始焊縫的沖擊磨損。 　　襯板的幾何形狀與焊接位置見圖2、圖3. 　　首先將原葉片嚴重磨損區(qū)采用502焊條填平。襯板采用16Mn材質(zhì)，厚6mm，兩側(cè)倒角60°，以保證焊透、焊牢。襯板每段鉆孔，成弧型后與葉片吻合，再填平各孔，保證襯板四周焊縫受磨蝕后，襯板不出現(xiàn)與葉片分離的現(xiàn)象。 　　焊接工藝均采取預(yù)熱交叉短距離，以減少葉輪焊接變型。焊條為堆耐磨焊條，先焊502焊條，再補焊耐磨層，增強耐磨性。中盤兩側(cè)垂直焊接部位，新增加耐磨層并與襯板上耐磨層接合。最后修補耐磨層，保證耐磨層高度與寬度。 　　6修復(fù)使用效果葉輪修復(fù)施工難度較大，每道工序要求嚴格，以確保修復(fù)質(zhì)量，除去雜質(zhì)，平衡精度。修復(fù)后又進行了嚴格的動、靜平衡試驗檢測，經(jīng)檢驗達到使用要求后，于1998年9月23日再投入正常運行，當日測得振動參數(shù)V振明，修復(fù)后使用效果達到了葉輪運行最佳標準。 　　燒結(jié)球團葉輪經(jīng)過一年的運行，振動參數(shù)V　1mm/s，軸承溫度50°C.可見，我們采用加襯板堆耐磨層焊的方法對一個接近報廢的葉輪進行修復(fù)，起死回生，經(jīng)實踐證明該方法獲得了成功。葉輪修復(fù)效果十分滿意，經(jīng)濟效益顯著，其葉輪振動參數(shù)和軸承溫度都達到了最佳使用狀態(tài)。據(jù)有關(guān)資料介紹，風機葉輪使用壽命一般為一年左右，國際先進水平為二年以上。燒結(jié)廠75m燒結(jié)抽風機自投產(chǎn)以來，風機葉輪是開一備一，兩臺葉輪經(jīng)輪流修復(fù)使用，至今年已6年，按先進水平一個葉輪使用壽命為2年計算，燒結(jié)分廠已經(jīng)節(jié)約了一個葉輪（24萬元）的成本費，而且葉輪還在繼續(xù)使用，預(yù)計可再使用5～8個月。它的增產(chǎn)節(jié)能、效益是十分顯著的。 　　7結(jié)語1）燒結(jié)SJ7200抽風機葉輪是燒結(jié)分廠的要害部件，制造工藝復(fù)雜，精度高，費用大，設(shè)備技術(shù)改造和修舊利廢是燒結(jié)分廠設(shè)備管理重點之一。 　　2）用增加襯板和堆積耐磨層焊的方法，對磨損嚴重的葉輪進行修復(fù)是一個行之有效的好方法。經(jīng)一年運行記錄表明，完全達到了設(shè)備技術(shù)要求。 　　3）風機葉輪經(jīng)修復(fù)再使用，葉輪壽命可由2年左右提高到3年以上，大大降低了設(shè)備備件費用。 　　4）經(jīng)濟效益分析表明，修復(fù)葉輪已為燒結(jié)分廠節(jié)約生產(chǎn)成本24萬元以上。 　　鐵的液相還原法該法是由莫斯科國立鋼和合金研究院開發(fā)的一種在攪拌的熔渣中將鐵原料還原，以獲得鐵的方法―液相熔融還原法。 　　它在一個獨特結(jié)構(gòu)的熔煉爐內(nèi)進行，該熔煉爐包括爐身和一個襯有耐火材料的熔煉爐，熔煉爐的上部和爐身的下部設(shè)有冷卻裝置，熔煉爐的壁上設(shè)有富氧鼓風的主風嘴。為了使爐中排放的氣體充分燃燒，在爐身上部設(shè)有輔助風嘴。爐子的結(jié)構(gòu)能使物理―化學和熱交換的過程高速進行，能獲得生產(chǎn)率和收得率的高指標。 　　在冶煉時，不間斷地加入含鐵原料、固體煤燃料、熔劑和其他添加物。在鼓風的攪拌下，氧氣燃燒部分燃料放出熱量將含鐵原料熔化。包含在熔化物中的金屬氧化物由剩余燃料中的碳進行還原，直到生成液態(tài)產(chǎn)品―渣和鐵。在攪拌熔煉層以上進行輔助富氧鼓風，將從熔煉過程中排放出的氣體充分燃燒。爐中氣體的燃燒率[爐中氣體（CO）之比]可在很大的范圍內(nèi)變化。燃燒率增大，燃料消耗降低，產(chǎn)量增加。生成的鐵水和渣不斷地或定期的出爐，鐵水的化學成分如下：新工藝的優(yōu)點是：不須用昂貴的冶金焦可使用不精選的鐵礦可使用任何形式的含鐵原料，包括含有Zn、Pb及其他有害雜質(zhì)的含鐵原料，不須進行產(chǎn)前加工減少（比高爐少7～10倍）向大氣排放有害物質(zhì)可適應(yīng)小規(guī)模鋼鐵生產(chǎn)保證爐子的高效率（7/d）基建投資比高爐法低30～40%。

廠外面有3個3KW的風機，廠界噪音75分貝，超標了，需要降到70以下，請問各位大俠有什么好辦法，另外怎么添加圖片啊？ 方案A：高速旋轉(zhuǎn)的葉輪與空氣摩擦是噪音的來源，如果有條件的話在原來風機的一側(cè)安裝一套風機消音器。也可以降低軸流風機的轉(zhuǎn)速。如果風機可以換的話，我建議換一臺SFB4-6型的軸流風機，風量為4500m3/h；轉(zhuǎn)速960/min；功率0.25kw，噪音為60dB(A)。 方案B：在出風口加帶海綿的過濾網(wǎng)可以起到一定的降噪效果，但是會帶來額外的風阻。 如果想調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的話可以在電源以及風機之間串一個降壓裝置（應(yīng)該是交流風機吧？） 1?；瑒与娮?，方便成本低，但是不節(jié)能。 2。變壓器，簡便常用。 3。變頻器，節(jié)能，成本較高。 方案C：在辦公室墻上加層消音墻壁，里面是消音棉。 方案D：控制風機噪聲的常用方法是在風機的進、出口處安裝阻性消聲器。對于有更高降噪要求的場合，可以采用消聲隔聲箱，并在機組與地基之間安置減震器。采取上述方法，一般可獲得明顯的降噪效果。 下面分析一下風機噪聲的產(chǎn)生和設(shè)計上的消除方法： 風機離散噪聲(旋轉(zhuǎn)噪聲)：與葉輪的旋轉(zhuǎn)有關(guān)。特別在高速、低負荷情況下，這種噪聲尤為突出。離散噪聲是由于葉片周圍不對稱結(jié)構(gòu)與葉片口設(shè)計試驗旋轉(zhuǎn)所形成的周向不均勻流場相互作用而產(chǎn)生的噪聲，一般認為有以下幾種1)進風口前由于前導(dǎo)葉或金屬網(wǎng)罩存在而產(chǎn)生的進氣干涉噪聲(2)葉片在不光滑或不對稱機殼中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)頻率噪聲(3)離心出風口由于蝸舌的存在或軸流式風機后導(dǎo)葉的存在而產(chǎn)生的出口干涉噪聲,離散噪聲具有離散的頻譜特性，基頻(i=1時對應(yīng)的頻率)噪聲最強，高次諧波依此遞減。 風機渦流噪聲:是由氣流流動時的各種分離渦流產(chǎn)生的，一般認為有4種成因(1)當具有一定的來流紊流度的氣流流向葉片時產(chǎn)生的來流紊流噪聲(2)氣流流經(jīng)葉片表面由于脈動的紊流附面層產(chǎn)生的紊流邊界層噪聲(3)由于葉片表面紊流附面層在葉片尾緣脫落產(chǎn)生的脫體旋渦噪聲(4)軸流通風機由于凹面壓力大于凸面而在葉片頂端產(chǎn)生的由凹面流向凸面的二次流被主氣流帶走形成的頂渦流噪聲。 風機葉片穿孔法降低風機渦流噪聲為了降低風機渦流噪聲，通?？梢圆捎霉ぷ鬏喨~片穿孔法，因為葉片出口處經(jīng)常出現(xiàn)渦流分離，而采用葉片穿孔方法可以使部分氣流自葉片高壓面流向葉片低壓面，可以促使葉片分離點向流動下方移動，其機理等同于附面層吹風。這樣降低了葉片出口截面的分離區(qū)，分離區(qū)渦流強度和尺寸減少，噪聲也隨之減少。但是大的穿孔系數(shù)會使壓差降低過快，達不到要求的能量頭,因此葉片穿孔法關(guān)鍵是穿孔排數(shù)、穿孔面積、穿孔系數(shù)、穿孔直徑和穿孔偏角的設(shè)計,具體降噪方法如下: (1)增強葉柵的氣動力栽荷，降低圓周速度 對于風機采用強前向葉片，且多葉片葉輪有利于增大葉柵的氣動力載荷，在得到同樣風量風壓情況下，葉輪葉片外圓上圓周速度可使風機噪聲明顯降低。 (2)合理的蝸舌間隙和蝸舌半徑 當氣流與葉片做相對運動時，葉片后緣的氣流尾跡中速度及壓力均小于主流區(qū)，使葉柵后的氣流速度與壓力分布皆不均勻，這種不均勻的氣流在旋轉(zhuǎn)，由于在動葉的氣流出口有蝸舌存在，則這種非穩(wěn)定流動與蝸舌相互作用將產(chǎn)生噪聲，距離噪聲愈近噪聲愈烈，通常適當取較大的風舌前端半徑可以降低離心風機的旋轉(zhuǎn)噪聲與渦流噪聲。 (3)蝸舌傾斜 風機葉輪葉柵氣流的周期性脈動速度所產(chǎn)生的周期性脈動氣動力也使蝸舌相互作用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪聲，此噪聲大小與脈動氣動力的劇烈程度及渦舌的迎風面積有關(guān)，把蝸舌做成傾斜式，則同相位的脈動氣動力的作用面積小了，輻射的噪聲也就減小了。 (4)葉輪入(出)口處加紊流化裝置 在風機葉輪葉片的入口或出口處加紊流化裝置(金屬網(wǎng))可以使葉片背面的層流附面層立即轉(zhuǎn)換成紊流附面層，推遲葉片背面附面層的分離，甚至不分離，葉片后緣裝上網(wǎng)，網(wǎng)后的氣流速度與壓力梯度能迅速變均勻，若網(wǎng)在渦區(qū)中則可將渦區(qū)大大縮小,可進一步減噪. (5)在動葉進出氣邊上設(shè)鋸齒形結(jié)構(gòu) 在動葉進出氣邊上設(shè)鋸齒形結(jié)構(gòu)可使葉片上氣流層流附面層較早地轉(zhuǎn)化為紊流，從而避免層流附面層中的不穩(wěn)定波導(dǎo)致渦流分離，使渦流分離，噪聲降低。 (6)在蝸舌處設(shè)置聲學共振器 蝸舌處設(shè)置聲學共振器，當聲波傳到共振器時，小孔孔徑和空腔中的氣體存聲波作用下來回運動，這運動的氣體具有一定的質(zhì)量，它抗拒由于聲波作用而引起的運動，同時聲波進入小孔孔徑時，由于頸壁的摩擦和阻尼，使相當一部分聲能因熱耗而損失掉。另外充滿氣體的空腔具有阻礙來自小孔的壓力變化的特性，由于這些因素的共同作用，當氣體通過共振器時，噪聲得到了降低。 方案F： 應(yīng)該不是電的問題 既然已經(jīng)消除了風聲，那么剩下的應(yīng)該是風機的噪聲，風機噪聲與風機的結(jié)構(gòu)形式和工作狀態(tài)有關(guān)，不同系列、不同型號的的噪聲不一樣的。即使是同一風機，在不同的工況下，噪聲也不一樣。 控制風機噪聲除了在機械設(shè)備上優(yōu)化外（輪、軸的動平衡，潤滑系統(tǒng)等），還可以通過外裝消聲器，或隔音、消音設(shè)備來控制。

離心式通風機作為流體機械的一種重要類型，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各個部門,是主要的耗能機械之一，也是節(jié)能減排的一個重要研究領(lǐng)域。研究過程表明：提高離心通風機葉輪設(shè)計水平,是提高離心通風機效率、擴大其工況范圍的關(guān)鍵。本文將從離心通風機葉輪的設(shè)計和利用邊界層控制技術(shù)提高離心通風機葉輪性能這兩個方面，對近年來提出的提高離心通風機性能的方法和途徑的研究進行歸納分析。 1　離心通風機葉輪的設(shè)計方法簡述 　　如何設(shè)計高效、工藝簡單的離心通風機一直是科研人員研究的主要問題，設(shè)計高效葉輪葉片是解決這一問題的主要途徑。 　　葉輪是風機的核心氣動部件，葉輪內(nèi)部流動的好壞直接決定著整機的性能和效率。因此國內(nèi)外學者為了了解葉輪內(nèi)部的真實流動狀況，改進葉輪設(shè)計以提高葉輪的性能和效率，作了大量的工作。 　　為了設(shè)計出高效的離心葉輪,科研工作者們從各種角度來研究氣體在葉輪內(nèi)的流動規(guī)律,尋求最佳的葉輪設(shè)計方法。最早使用的是一元設(shè)計方法[1]，通過大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和一定的理論分析，獲得離心通風機各個關(guān)鍵截面氣動和結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇規(guī)律。在一元方法使用的初期，可以簡單地通過對風機各個關(guān)鍵截面的平均速度計算，確定離心葉輪和蝸殼的關(guān)鍵參數(shù)，而且一般葉片型線采用簡單的單圓弧成型。這種方法非常粗糙，設(shè)計的風機性能需要設(shè)計人員有非常豐富的經(jīng)驗，有時可以獲得性能不錯的風機，但是，大部分情況下，設(shè)計的通風機效率低下。為了改進，研究人員對葉輪輪蓋的子午面型線采用過流斷面的概念進行設(shè)計[2-3]，如此設(shè)計出來的離心葉輪的輪蓋為兩段或多段圓弧，這種方法設(shè)計的葉輪雖然比前一種一元設(shè)計方法效率略有提高，但是該方法設(shè)計的風機輪蓋加工難度大，成本高，很難用于大型風機和非標風機的生產(chǎn)。另外一個重要方面就是改進葉片設(shè)計，對于二元葉片的改進方法主要為采用等減速方法和等擴張度方法等[4]，還有采用給定葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m分布[5]的方法。等減速方法從損失的角度考慮，氣流相對速度在葉輪流道內(nèi)的流動過程中以同一速率均勻變化，能減少流動損失，進而提高葉輪效率；等擴張度方法是為了避免局部地區(qū)過大的擴張角而提出的方法。給定的葉輪內(nèi)相對速度W沿平均流線m的分布是通過控制相對平均流速沿流線m的變化規(guī)律，通過簡單幾何關(guān)系，就可以得到葉片型線沿半徑的分布。以上方法雖然簡單，但也需要比較復(fù)雜的數(shù)值計算。 　　隨著數(shù)值計算以及電子計算機的高速發(fā)展，可以采用更加復(fù)雜的方法設(shè)計離心通風機葉片。苗水淼等運用“全可控渦&dquo;概念[6],建立了一種采用流線曲率法在葉輪流道的子午面上進行葉輪設(shè)計的設(shè)計方法,該方法目前已經(jīng)推廣至工程界,并已經(jīng)取得了顯著效果[7]。但是此方法中決定葉輪設(shè)計成功與否的關(guān)鍵,即如何給出子午流面上葉片渦的合理分布。這一方面需要具有較豐富的設(shè)計經(jīng)驗；另一方面也需要在設(shè)計過程中對設(shè)計結(jié)果不斷改進以符合葉片渦的分布規(guī)律,以期最終設(shè)計出高效率的葉輪機械。對于整個子午面上可控渦的確定，可以采用Cu沿輪盤、輪蓋的給定，可以通過線性插值的方法確定Cu在整個子午面上的分布[8-9]，也可以通過經(jīng)驗公式確定可控渦的分布[10]，也有利用給定葉片載荷法[11]設(shè)計離心通風機的葉片。以上方法都是采用流線曲率法，設(shè)計出的是三元離心葉片，對于二元離心通風機葉片還不能直接應(yīng)用。但數(shù)值計算顯示，離心通風機的二元葉片內(nèi)部流動的結(jié)構(gòu)是更復(fù)雜的三維流動。因此，如何利用三維流場計算方法進一步來設(shè)計高效二元離心葉輪是提高離心通風機設(shè)計技術(shù)的關(guān)鍵。 　　隨著計算技術(shù)的不斷發(fā)展，三維粘性流場計算獲得了非常大的進步，據(jù)此，有一些研究者提出了近似模型方法。該方法是針對在工程中完全采用隨機類優(yōu)化方法尋優(yōu)時計算量過大的問題，應(yīng)用統(tǒng)計學的方法，提出的一種計算量小、在一定程度上可以保證設(shè)計準確性的方法。在近似模型方法應(yīng)用于葉輪機械氣動優(yōu)化設(shè)計方面,國內(nèi)外研究者們已經(jīng)做了相當一部分工作[12-14],其中以響應(yīng)面和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用居多。如何有效地將近似模型方法應(yīng)用于多學科、多工況的優(yōu)化問題,并用較少的設(shè)計參數(shù)覆蓋更大的實際設(shè)計空間,是一個重要的課題。 　　2007年，席光等提出了近似模型方法在葉輪機械氣動優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[15]。近似模型的建立過程主要包括:（1）選擇試驗設(shè)計方法并布置樣本點,在樣本點上產(chǎn)生設(shè)計變量和設(shè)計目標對應(yīng)的樣本數(shù)據(jù)；（2）選擇模型函數(shù)來表示上面的樣本數(shù)據(jù)；（3）選擇某種方法,用上面的模型函數(shù)擬合樣本數(shù)據(jù)，建立近似模型。以上每一步選擇不同的方法或者模型，就相應(yīng)產(chǎn)生了各種不同的近似模型方法。該方法不僅有利于更準確地洞察設(shè)計量和設(shè)計目標之間的關(guān)系，而且用近似模型來取代計算費時的評估目標函數(shù)的計算分析程序，可以為工程優(yōu)化設(shè)計提供快速的空間探測分析工具，降低了計算成本。在氣動優(yōu)化設(shè)計過程中，用該模型取代耗時的高精度的計算流體動力學分析,可以加速設(shè)計過程,降低設(shè)計成本?；诮y(tǒng)計學理論提出的近似模型方法，有效地平衡了基于計算流體動力學分析的葉輪機械氣動優(yōu)化設(shè)計中計算成本和計算精度這一對矛盾。該近似模型方法在試驗設(shè)計方法基礎(chǔ)上，將響應(yīng)面方法、Kiging方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成功地應(yīng)用于葉輪機械部件的優(yōu)化設(shè)計中，在離心壓縮機葉片擴壓器、葉輪和混流泵葉輪設(shè)計等問題中得到了成功應(yīng)用,展示了廣闊的工程應(yīng)用前景。目前，席光課題組已經(jīng)建立了離心壓縮機部件及水泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，并在工程設(shè)計中發(fā)揮了重要作用。 　　2008年，李景銀等在近似模型方法的基礎(chǔ)上提出了控制離心葉輪流道的相對平均速度優(yōu)化設(shè)計方法[16]，將近似模型方法較早的應(yīng)用于離心通風機葉輪設(shè)計。該方法通過給出流道內(nèi)氣流平均速度沿平均流線的設(shè)計分布，設(shè)計出一組離心風機參數(shù)，根據(jù)正交性準則，在充分考慮影響葉輪效率因素的基礎(chǔ)上，采用正交優(yōu)化方法進行優(yōu)化組合，并結(jié)合基于流體動力學分析軟件的數(shù)值模擬，最終成功開發(fā)了與全國推廣產(chǎn)品9-19同樣設(shè)計參數(shù)和葉輪大小的離心通風機模型，計算全壓效率提高了4%以上。該方法簡單易行、合理可靠，得到了很高的設(shè)計開發(fā)效率。 　　隨著理論研究的不斷深入和設(shè)計方法的不斷提高，對于降低葉輪氣動損失、改善葉輪氣動性能的措施，提高離心風機效率的研究，將會更好的應(yīng)用于工程實際中。 2　改善離心通風機內(nèi)葉輪流動的方法 　　葉輪是離心風機的心臟，離心風機葉輪的內(nèi)部流動是一個非常復(fù)雜的逆壓過程，葉輪的高速旋轉(zhuǎn)和葉道復(fù)雜幾何形狀都使其內(nèi)部流動變成了非常復(fù)雜的三維湍流流動。由于壓差，葉片通道內(nèi)一般會存在葉片壓力面向吸力面的二次流動，同時由于氣流90°轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致輪盤壓力大于輪蓋壓力也形成了二次流，這一般會導(dǎo)致葉輪的輪蓋和葉片吸力面區(qū)域出現(xiàn)低速區(qū)甚至分離，形成射流—尾跡結(jié)構(gòu)[17]。由于射流—尾跡結(jié)構(gòu)的存在，導(dǎo)致離心風機效率下降，噪聲增大。為了改善離心葉輪內(nèi)部的流動狀況，提高葉輪效率，一個重要的研究方向就是采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能，這也是近年的熱點研究方向。 　　2007年，劉小民等人采用邊界層主動控制技術(shù)在壓縮機進氣段選擇性布置渦流發(fā)生器，從而改變?nèi)~輪進口處流場,通過數(shù)值計算對不同配置參數(shù)下離心壓縮機性能進行對比分析[18]。該文章對渦流發(fā)生器應(yīng)用于離心葉輪內(nèi)流動控制的效果進行了初步的驗證和研究,通過數(shù)值分析表明這種方法確實可以改善葉輪內(nèi)部流動,達到提高葉輪性能的效果。但是該主動控制技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且需要外加控制設(shè)備和能量，對要求經(jīng)濟耐用的離心通風機產(chǎn)品不具有競爭力。 　　采用邊界層控制方式提高離心葉輪性能的另外一種方法就是采用自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)。1999年，黃東濤等人提出了離心通風機葉輪設(shè)計中采用長短葉片開縫方法[19-20]，該方法采用的串列葉柵技術(shù)，綜合了長短葉片和邊界層吹氣兩種技術(shù)的優(yōu)點，利用邊界層吹氣技術(shù)抑制邊界層的增長，提高效率，而且試驗結(jié)果表明[20]，該方法可以有效的提高設(shè)計和大流量下的風機效率，但對小流量效果不明顯。文獻[21]用此思想解決了離心葉輪內(nèi)部積灰的問題。雖然串列葉柵技術(shù)在離心壓縮機葉輪[20]內(nèi)沒有獲得效率提高的效果，但從文獻內(nèi)容看，估計是由于該文作者主要研究的是串聯(lián)葉片的相位效應(yīng)，而沒有研究串聯(lián)葉片的徑向位置的變化影響導(dǎo)致的。 　　理論和試驗都表明，離心葉輪的射流尾跡結(jié)構(gòu)隨著流量減小更加強烈，而且小流量時，尾跡處于吸力面，設(shè)計流量時，尾跡處于吸力面和輪蓋交界處。為了提高設(shè)計和小流量離心通風機效率，2008年，田華等人提出了葉片開縫技術(shù)[22]，該技術(shù)提出在葉輪輪蓋與葉片之間葉片尾部處開縫，引用葉片壓力面?zhèn)鹊母邏簹怏w吹除吸力面?zhèn)鹊牡退傥槽E區(qū)，直接給葉輪內(nèi)的低速流體提供能量。最終得到在設(shè)計流量和小流量情況下，葉輪開縫后葉片表面分離區(qū)域減小，整個流道速度和葉輪內(nèi)部相對速度分布更加均勻，且最大絕對速度明顯減小的結(jié)果。這種方法改善了葉輪內(nèi)部流場的流動狀況，達到了提高離心葉輪性能和整機性能的效果，而且所形成的射流可以吹除葉片吸力面的積灰，有利于葉輪在氣固兩相流中工作。 　　2008年，李景銀等人提出在離心風機輪蓋上靠近葉片吸力面處開孔的方法[23]，利用蝸殼內(nèi)的高壓氣體產(chǎn)生射流，從而直接給葉輪內(nèi)的低速或分離流體提供能量，以減弱由葉輪內(nèi)二次流所導(dǎo)致的射流-尾跡結(jié)構(gòu)，并可用于消除或解決部分負荷時,常發(fā)生的離心葉輪的積灰問題。通過對離心風機整機的數(shù)值試驗，發(fā)現(xiàn)輪蓋開孔后，在設(shè)計點附近的風機壓力提高了約2％，效率提高了1％以上，小流量時壓力提高了1.5％，效率提高了2.1％。在設(shè)計流量和小流量時，由于輪蓋開孔形成的射流，可以明顯改善葉輪出口的分離流動，減小低速區(qū)域，降低葉輪出口處的最高速度和速度梯度，從而減弱了離心葉輪出口處的射流—尾跡結(jié)構(gòu)。此外，沿葉片表面流動分離區(qū)域減小，壓力增加更有規(guī)律。輪蓋開孔方法可以提高設(shè)計流量和小流量下的閉式離心葉輪性能和整機性能，如果結(jié)合離心葉輪串列葉柵自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)，有可能全面提高離心葉輪性能。 3　結(jié)論 　　綜上所述,近年來對離心通風機葉輪內(nèi)部流動的研究取得了明顯進展,有些研究成果已經(jīng)應(yīng)用到實際設(shè)計中，并獲得令人滿意的結(jié)果。目前,對離心通風機葉輪內(nèi)部流動的研究仍是比較活躍的研究領(lǐng)域之一，筆者認為可在如下方面進行進一步研究： 　?。?）如何將近似模型方法在通風機方面的應(yīng)用進行更深入的研究，結(jié)合已有的葉片設(shè)計技術(shù)，探索更加高效快速的優(yōu)化設(shè)計方法； 　　（2）如何將串列葉柵、輪蓋開孔和葉片開縫等離心葉輪自適應(yīng)邊界層控制技術(shù)結(jié)合起來，在全工況范圍內(nèi)改善離心通風機葉輪的性能，提高離心風機的效率； 　?。?）考慮非定常特性的設(shè)計方法研究。目前，研究離心通風機葉輪內(nèi)部的流動均仍以定常計算為主，隨著動態(tài)試驗和數(shù)值模擬的發(fā)展,人們對于葉輪機械內(nèi)部流動的非定常現(xiàn)象及其機理將越來越清楚,將非定常的研究成果應(yīng)用于設(shè)計工作中是非常重要的方面。

針對正在使用的排粉風機效率低，功耗大，磨損嚴重的特點，經(jīng)過分析計算，對其進行換型改造。通過運行實踐，風機轉(zhuǎn)子壽命提高，運行效率也顯著提高，還節(jié)省了大量能源。 　　引言隨我國國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展。電力需求越來越人，火力發(fā)電廠所使用的各類型風機。是火電廠的重要輸機之，同時也是電車廠的耗能大戶，其用電量約占發(fā)電機組總發(fā)電量的35%.因此，提高風機的運行效率，減少能耗，是節(jié)能工作原有設(shè)備運行狀況鍋爐為鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)，使用的排粉風機型號為Y6-35-23D，銘牌參數(shù)如全雅6650Pa，風機流量220000m3/h；使用過程中，雖能滿足現(xiàn)運行要求，但通過試驗發(fā)現(xiàn)其流量和壓力存在偏差，具體現(xiàn)為風機電流偏大功耗較高。原排粉機雖然有風壓高風量大較低，磨損也較嚴重。應(yīng)當視具體使用情況。用高效風機取而代之，排粉風機的變型設(shè)計現(xiàn)場測試和運行情況明，原5-36型排粉風機在軍電的運行效率為60%左右。經(jīng)與有關(guān)專家分析討論，得出結(jié)論該風機的流量壓頭雖能滿足運行要求，但其本身性能卻無關(guān)，所配風機葉輪進口的沖角過大，沖擊損失也大，導(dǎo)致風機效率降低，磨損嚴重，變工況運行的性能差。為此確定了粉風機改造應(yīng)達到的效果是在保證制粉系統(tǒng)原出力的前提下，適當調(diào)整風機流量與壓力的關(guān)系，使之與管網(wǎng)阻相適應(yīng)；解決葉輪磨損嚴重的問，提高葉輪的使用壽命；提高風機的運行效率，降低制粉單耗。 　　由于儲式球磨機制粉系統(tǒng)的阻力較大，因此考慮新風機的壓頭不能降得太多，否則將會使風機出力不足，從而導(dǎo)致改造失敗。經(jīng)過實際測量和反復(fù)計算，確定了改造用的風機新參數(shù)，經(jīng)過慎重考慮和篩選，最終決定對風機葉輪及進風口進行變型設(shè)計，調(diào)整葉輪直徑和寬度，并對氣流沖角進行修正，經(jīng)試驗臺模型試驗得到令人滿意的效果。在進行風機選型計算的同時，對保留的風機主軸承，進1了校枝和壽命計兌，并對軸進行了強度校核及臨界轉(zhuǎn)，計算，以確保風機的安全穩(wěn)定運行。 　　改造新的工況參數(shù)設(shè)計流；230000m3/h，設(shè)計壓力6535Pa，進氣溫度70.風機轉(zhuǎn)速=1450/min.，根據(jù)風機的無因次特性曲線，計算出風機的葉輪直徑乃2150，又經(jīng)過調(diào)整風機葉輪的進出寬度，排粉風機的節(jié)能改造口角度及葉輪的出口寬度以適應(yīng)管網(wǎng)阻力，得出了風機的效率80%，計算出的風機軸功率=621.7kw，改造后的排粉風機性能曲線1. 　　排粉風機改造情況2003年3月，在6號爐大修時對排粉風機實施了現(xiàn)場改造。根據(jù)改造原則，只對排粉風機的葉輪和進風口進行了改造，仍保留了原風機的機殼傳動組包括軸承座軸承和主軸和電動機。 　　現(xiàn)場施工是按照排粉風機大修更換葉輪及集流器的項目正常進行的，因此并未造成其他有關(guān)設(shè)備重大改動。 　　施工期間嚴格執(zhí)行了有關(guān)排粉風機大修項目配期間無任何差錯，確保了風機能安全穩(wěn)定運行。 　　改造后的效果分析在排粉風機投入使用后，對其進行了綜合測試，詳1.試驗結(jié)果明改造后的風機其風量及壓頭略有降與系統(tǒng)阻力特性己完全適應(yīng)并滿足了制粉出力要求。由于改造后排粉風機效率大幅度提高，使風機功耗下降較多，制粉單耗降低明顯排粉風卵行時的電流及軸功率由改造前的89.6和84.5,通風單耗由改造前的10.76降低至現(xiàn)在的7.51. 　　風機改造后運行平穩(wěn)，軸承溫升穩(wěn)定，葉輪磨損輕微，證明風機運行在高效區(qū)附近，氣流平穩(wěn)，達到了改造的預(yù)期效果。 　　按改造后單臺排粉風機年節(jié)約電能約150萬,直接經(jīng)濟效益約30萬元按0.2元計算，該廠現(xiàn)有同型排粉風機8臺，若全部改造后，年可創(chuàng)經(jīng)濟效益可達到240萬元。 　　項目改造前改造后風門開度風機全壓進口溫度，風機效率風機軸功率kW運行電流7通風單耗1識16結(jié)論雖然排粉風機的改造工作己經(jīng)完成，但在實際運行當中還是發(fā)現(xiàn)了些問，并進行了積極盤聯(lián)接，采用的是鉚接形式，它存在鉚接不嚴而松動的問；而改造后的形式為螺栓+雙螺母形式，雖然它克服了上述缺點，但是由于螺母較厚，易受帶塵顆粒氣流的沖刷，有可能導(dǎo)致螺栓失效而造成事故，因此及時采取措施，將螺栓與螺母保護起來，增大了安全系數(shù)，降低了隱患。另外，由于排粉風機改造后，風機效率的提，使風機的運行電流有較大幅度的下降，從而電動機的耗電量也隨之降低；但是由于電機容量沒有改變，造成了大馬拉小車的現(xiàn)象，使電動機的功率因數(shù)減低，電機的運行效率下降。為了進步挖掘節(jié)電潛力，在有條件的情況下，可以將原來的電機進行減容改造，從而進步提高排粉風機改造的節(jié)能效果。

礦井主通風機是煤礦的重大安全設(shè)礦備之一，按照國家標準的規(guī)定，通常配 有兩臺，一用一備，每個月切換一次。 不同類型的風機其倒機方案也是不同的，對于停機調(diào)節(jié)葉片的風機，其倒機過程相對比較復(fù)雜，最典型的特征是測試門要參與倒機的過程，見下圖，而且測試門和風道風門要互相配合，如果配合不協(xié)調(diào)，井下會瞬時斷風，因此對于停機調(diào)節(jié)葉片的風機，是比較難實現(xiàn)完全意義上的不停風倒機。隨著國家建設(shè)智慧礦山的策略以及企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的目標，動葉可調(diào)軸流風機作為主扇的應(yīng)用越來越多。 動葉可調(diào)軸流風機采用先進的三元流設(shè)計，是國外八十年代早期研發(fā)出來的高效風機，其葉片采用高性能的翼型設(shè)計，風機的性能范圍寬廣，從本世紀初期就已經(jīng)成功應(yīng)用于礦業(yè)主通風機市場，將近二十年的運行情況表明該類產(chǎn)品在礦上的應(yīng)用很成功。 實踐表明，動葉可調(diào)軸流風機的實際運行效率高，動葉可調(diào)軸流風機在啟動的時候，葉片是全關(guān)閉的，風機可以直接啟動，啟動電流小，對電網(wǎng)的沖擊很小，所以動葉可調(diào)軸流風機完全沒有必要配套變頻器，也降低了為變頻器而設(shè)的恒溫恒濕電控間的投資，同時也消除了由于變頻器故障而導(dǎo)致的停機事故，大大提高了主通風機的可靠性和煤礦的安全性。另外，也要正確評估變頻器帶來的節(jié)能效益，在計算節(jié)能效益的時候，要考慮變頻器自身的效率損失。 動葉可調(diào)軸流風機由于調(diào)節(jié)方便，而且調(diào)節(jié)響應(yīng)快、調(diào)節(jié)精度高、對井下阻力變化適應(yīng)性強，為實現(xiàn)智慧礦山建設(shè)提供了強有力的保障。   相對于停機調(diào)節(jié)葉片的風機，動葉可調(diào)軸流風機倒機非常簡單，可以實現(xiàn)完全不停風的“一鍵倒機&dquo;，大大提高了倒機的可靠性和縮短倒機的時間。 動葉特調(diào)軸流風機倒機的最典型特征是風機切換時不需要測試風門的參與，見下圖： 1號風機運行，2號風機備用:

摘要：目前，智慧礦山是我國煤礦行業(yè)的熱點話題，按照國家相關(guān)政策的導(dǎo)向，智慧礦山的建設(shè)已經(jīng)開始實施。礦井通風系統(tǒng)是煤礦最重要的系統(tǒng)，本文通過分析我國煤礦通風系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出按需通風的設(shè)計理念和方案，目的是探索一條合理高效的煤礦智能通風系統(tǒng)，實現(xiàn)按需要通風，為煤礦企業(yè)降低成本，節(jié)省費用，提高工人的安全，助力智慧礦山的建設(shè)，為國家早日實現(xiàn)工業(yè)自動化添磚加瓦。   關(guān)鍵詞：煤礦通風、智能通風、智慧礦山、按需通風、風機、節(jié)能   □1前言 2016年，國土資源部、國家發(fā)改委等6部委正式發(fā)布了《全國礦產(chǎn)規(guī)劃（2016-2020年）》，明確提出了5年內(nèi)要大力推進礦業(yè)領(lǐng)域科技創(chuàng)新；同年，國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》提出，到2030年，重點煤礦基本實現(xiàn)無人化，全面建成綠色、高效智能礦山體系，實現(xiàn)煤炭安全綠色、高效智能生產(chǎn)；2017年我國出臺的《安全生產(chǎn)“十三五“規(guī)劃》中強調(diào)，建設(shè)大中型煤礦機械化、自動化、信息化和智能化融合等示范企業(yè)，建設(shè)智慧礦山1。 礦井通風系統(tǒng)是礦井最重要的系統(tǒng)之一，煤礦要求“以風定產(chǎn)&dquo;，就可以看出煤炭開采中通風系統(tǒng)的重要性。目前，全球經(jīng)濟處于第四次工業(yè)革命邊緣之際，采礦業(yè)正在面臨數(shù)字化的進步如何在煤礦的日常運營，特別是通風中發(fā)揮作用。在全球范圍內(nèi)，沒有任何國家、經(jīng)濟組織或行業(yè)不受數(shù)字化進步的影響。近年來，我們已經(jīng)看到礦業(yè)公司如何利用數(shù)字自動化的令人印象深刻的事例，比如無人駕駛的卡車可全天24小時運行、機器人裝載機,、WiFi的安裝可以跟蹤人員和設(shè)備等等。   □2我國煤礦通風系統(tǒng)現(xiàn)狀 目前，對于我國大部分煤礦，通風系統(tǒng)的參數(shù)是通過監(jiān)測風道風速、瓦斯?jié)舛群头蹓m濃度等指標，然后根據(jù)這些指標由人工操作來調(diào)節(jié)通風參數(shù)的2，人工調(diào)節(jié)和監(jiān)測會造成風量不均而且穩(wěn)定性差，不僅耗費了大量的人力物力，而且通風系統(tǒng)的效率低并導(dǎo)致耗能高，屬于典型的粗放經(jīng)營管理，據(jù)不完全統(tǒng)計，煤礦通風用電量占采礦用電量的40%左右，較低的通風效率對礦企的利潤的影響還是很大的。 另一方面，目前，煤礦通風系統(tǒng)中通風設(shè)備的智能化水平比較低，有相當一部分仍然靠手動調(diào)節(jié)，在通風的主要設(shè)備中，主通風機的智能化率較高，達到73%，有2%的局部通風機可通過自動化控制，而對于構(gòu)筑物的調(diào)節(jié)風門，自動化控制的比率也只有5%左右3。 國內(nèi)絕大部分煤礦沒有一套能夠?qū)崿F(xiàn)可視化管理的通風監(jiān)控系統(tǒng)，部分礦井采用了國際上知名的VenSim設(shè)計軟件，對通風系統(tǒng)進行模擬，并對通風系統(tǒng)進行優(yōu)化。 對于通風的核心設(shè)備主通風機，當前以對旋風機和長軸寬曲線軸流風機為主，其中對旋風機是在本世紀初期替代早期老舊型號而逐步在市場上使用的，目前在市場上臺數(shù)占絕對多數(shù)，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前80%的主通風機為對旋風機。而長軸寬曲線軸流風機是從2000年開始在國內(nèi)使用，目前在市場上的應(yīng)用越來越多。對旋風機的實際效率低，自動化程度低4，這不利于智能通風的建設(shè)。 當前煤礦企業(yè)的這種情況，導(dǎo)致工人的勞動量大，通風系統(tǒng)總體效率低，嚴重影響智慧礦山的建設(shè)。   □3煤礦按需通風（VOD）的理念 每個煤礦都面臨著生產(chǎn)過程中風量受到影響而變化的問題，包括采礦方法、設(shè)備和人員、氣候條件、污染物和熱負荷、法律法規(guī)以及風量的要求等。按需通風（VOD）系統(tǒng)，是一個根據(jù)井下生產(chǎn)情況來自動調(diào)節(jié)風量從而實現(xiàn)按需求自動化通風的系統(tǒng)，它的原理示意圖如圖1： 按需通風能帶來以下的好處： 減少新風風機能源的浪費，僅在需要的時間和地點，開啟風機運行 更加快速地抽取有害氣體，大幅降低停產(chǎn)時間，以便有效地組織生產(chǎn)和提升能 根據(jù)相應(yīng)的法規(guī)校準評估風量，大幅提升安全水準，確保生產(chǎn)人員工作于最佳環(huán)境 根據(jù)人員及設(shè)備的實際需求實時計算并調(diào)整風量，從而減少新風的浪費 自動調(diào)整風量至實際需求水平，最大限度地降低風機的能耗 可以實現(xiàn)井下通風可視化管理，不同巷道的通風參數(shù)一目了然，盡在掌握    所以，相對于目前的煤礦通風方式，按需通風屬于精細化管理，借助于優(yōu)化后的智能通風系統(tǒng)，可根據(jù)礦山環(huán)境的變化調(diào)整風量及能耗，以確保通風系統(tǒng)工作于高效區(qū)，從而達到更加安全、提升產(chǎn)能、增加效益的目的。   □4按需通風應(yīng)用的案例 如上所述，按需通風系統(tǒng)能給煤礦帶來可觀的收益，目前國外已經(jīng)有很多成功實施按需通風的案例，在這里舉一個加拿大礦井實施按需通風的成功案例，在實現(xiàn)安全、有效通風的同時降低能耗，節(jié)省礦井運營成本。 2014年，加拿大Goldcop礦業(yè)，引入全新的豪頓Vensim按需通風控制技術(shù)系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了真正意義上的按需通風。通過這套通風智能化控制系統(tǒng)，礦井能實現(xiàn)通風成本與通風網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟性優(yōu)化和分析，可以動態(tài)監(jiān)測瓦斯、一氧化碳、熱力、污染物，還可以進行火災(zāi)和反風演習的模擬等。 該礦所需的新鮮空氣量超過425m3/s，目前該礦的通風任務(wù)主要由兩臺并聯(lián)的抽出式軸流風機承擔，每臺風機的額定功率為1471kW。同時，該礦還有一座用于勘探作業(yè)的勘探井，該勘探井的通風任務(wù)主要由兩臺并聯(lián)的壓入式軸流風機承擔，每臺風機的額定功率為552kW，此外，該礦還配備了140多臺局部通風機和增壓風機，協(xié)同風門風窗以及丙烷加熱系統(tǒng)一起執(zhí)行礦井通風任務(wù)。 該按需通風系統(tǒng)實施之后，該礦所有通風設(shè)備均實現(xiàn)自動化控制，這些設(shè)備主要包括：主通風機、局部通風機和增壓風機、風門和風窗。該礦共計安裝了30處通風監(jiān)測站（VMS），以監(jiān)測井下各地點處空氣的流量和質(zhì)量。通風監(jiān)測站是該按需通風系統(tǒng)的重要組成部分，每個通風監(jiān)測站配置一臺流量傳感器和三臺氣體傳感器，以監(jiān)測CO、NO和C3H8的濃度。 該通風控制系統(tǒng)接入了礦井原有的礦山全范圍追蹤定位系統(tǒng)，用于實時獲取井下作業(yè)車輛和工作人員信息。該礦的144臺作業(yè)車輛均配備無線射頻識別卡，以實時、準確地顯示這些車輛的井下位置以及車輛引擎的運行情況。每一名井下工作人員也配備了唯一的無線射頻識別卡，該識別卡可將信息傳輸至礦內(nèi)254個數(shù)據(jù)信息接入點中的其中一點，以進行后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。 這些接入點通過混合光纖網(wǎng)絡(luò)將追蹤定位信息傳輸至地面的控制室。目前該礦的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率為60%至70%，當?shù)V井達到設(shè)計生產(chǎn)能力后，無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率將達到100%。借助無線射頻識別卡反饋的數(shù)據(jù)，井下車輛和人員的安全保障顯著提升，礦方也更易于加強井下車輛和人員的管理和調(diào)度，同時可以實現(xiàn)礦井的按需通風。 利用跟蹤定位系統(tǒng)捕捉到的實時數(shù)據(jù)，按需通風邏輯分析軟件可以解算出井下各區(qū)域的實際通風需求量；然后將計算結(jié)果反饋給井下的局部通風機，實現(xiàn)風機出力的自動調(diào)整，在實現(xiàn)井下各區(qū)域新鮮空氣充足供給的同時，最大程度地減少通風電耗。 Vensim系統(tǒng)及其通風監(jiān)控站安裝后，所有通風設(shè)備可實現(xiàn)自動化控制，可向井下各區(qū)域供應(yīng)充足的新鮮空氣，為所有井下人員創(chuàng)造舒適的作業(yè)環(huán)境。礦井通風控制系統(tǒng)可以顯著提升礦井的生產(chǎn)率和安全性，實現(xiàn)礦井可持續(xù)開采。 在實施了按需通風(VOD)之后，風量根據(jù)實際生產(chǎn)的需要配風，所需風量有大幅的下降，每月所需風量的變化見圖3，平均風量下降23%。 圖4實施按需通風后主要指標節(jié)省百分比示意圖 通過計算，實施按需通風后，該礦2015年節(jié)約的通風費用達到411萬美元，這還不包括產(chǎn)能提升方面的收益。由此可見，按需通風系統(tǒng)帶來的收益是非?？捎^的。   □5煤礦實現(xiàn)按需通風的關(guān)鍵設(shè)備---主通風機 煤礦主通風機是確保井下通風的重要設(shè)備，風機的可靠運行不僅關(guān)系到煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益，而且對礦企的安全生產(chǎn)至關(guān)重要，與此同時，主通風機也是煤礦實現(xiàn)按需通風的關(guān)鍵設(shè)備。主通風機一般安裝在回風巷道的出口，位于地面上，其作用是把礦井下面的氣體抽出來，而新鮮空氣通過主井進入到礦井下面，達到空氣循環(huán)的目的。 目前，國內(nèi)主通風機基本上都采用軸流風機，主要有對旋風機和動葉可調(diào)軸流風機兩種型式，對旋風機的市場占有率非常高，但對旋風機的實際效率低，自動化程度低5，制約著礦井按需通風的應(yīng)用和國家智慧礦山的建設(shè)。 動葉可調(diào)軸流風機采用先進的三元流設(shè)計，是國外八十年代早期研發(fā)出來的高效風機，其葉片采用高性能的翼型設(shè)計，風機的性能范圍寬廣，從本世紀初期就已經(jīng)成功應(yīng)用于礦業(yè)主通風機市場，將近二十年的運行情況表明該類產(chǎn)品在礦上的應(yīng)用很成功。 煤礦主通風機一般有三種調(diào)節(jié)方式，停機逐片調(diào)節(jié)、停機一次可調(diào)、動葉可調(diào)，其中動葉可調(diào)方式是通過液壓缸自動調(diào)節(jié)葉片角度來實現(xiàn)調(diào)節(jié)風機負荷的，調(diào)節(jié)快速平穩(wěn)，自動化程度很高，動葉可調(diào)軸流風機是目前世界上技術(shù)最先進的風機產(chǎn)品。 實踐表明，動葉可調(diào)軸流風機的實際運行效率高5，與按需通風系統(tǒng)結(jié)合在一起，更能達到節(jié)能降耗的目的。最主要的是，動葉可調(diào)軸流風機的高效區(qū)寬廣，即使風機在低負荷運行的時候，風機依然能有相對較高的效率，圖5是動葉可調(diào)軸流風機與常用的對旋風機的性能對比，圖中藍色的區(qū)域是效率高于80%的區(qū)域，可以看出，動葉可調(diào)軸流風機的高效區(qū)范圍遠大于對旋風機。 圖5動葉可調(diào)軸流風機與對旋風機的性能對比圖 動葉可調(diào)軸流風機在啟動的時候，葉片是全關(guān)閉的，風機可以直接啟動，啟動電流小，對電網(wǎng)的沖擊很小，所以動葉可調(diào)軸流風機完全沒有必要配套變頻器，也降低了為變頻器而設(shè)的恒溫恒濕電控間的投資，同時也消除了由于變頻器故障而導(dǎo)致的停機事故，大大提高了主通風機的可靠性和煤礦的安全性。另外，也要正確評估變頻器帶來的節(jié)能效益，在計算節(jié)能效益的時候，要考慮變頻器自身的效率損失，一般約為5%。 動葉可調(diào)軸流風機由于調(diào)節(jié)方便，而且調(diào)節(jié)響應(yīng)快、調(diào)節(jié)精度高、對井下阻力變化適應(yīng)性強，為實現(xiàn)智慧礦山建設(shè)提供了強有力的保障，該類風機配有剎車裝置，采用反轉(zhuǎn)反風，10分鐘內(nèi)可實現(xiàn)一鍵反風，反風滿足國家標準的要求。動葉可調(diào)軸流風機結(jié)構(gòu)緊湊，風道設(shè)計簡單，簡化了反風的操作程序。 另外，動葉可調(diào)軸流風機倒機非常簡單，可以實現(xiàn)完全不停風的“一鍵倒機&dquo;，大大提高了倒機的可靠性和縮短倒機的時間，是智慧礦山通風的最佳選擇。 目前國內(nèi)市場上有數(shù)百臺動葉可調(diào)軸流風機在運行，實際運行情況表明該類設(shè)備運行平穩(wěn)可靠，維護保養(yǎng)周期長，降低了維護費用，與其他煤礦風機產(chǎn)品相比，在市場上處于技術(shù)領(lǐng)先水平6。   □6結(jié)束語 通過前面的論述，礦井按需通風系統(tǒng)能給礦業(yè)帶來很可觀的收益，符合國家關(guān)于智慧礦山建設(shè)的政策導(dǎo)向。但目前我國還處于智慧礦山建設(shè)的初級階段，大多數(shù)企業(yè)仍處于摸索階段，對智慧礦山建設(shè)的概念理解不清晰，智慧礦山建設(shè)的技術(shù)不成熟，智慧礦山的建設(shè)細節(jié)做的不到位7，要實現(xiàn)國家號召的綠色、高效的智慧礦山還有很長的路要走。 國外在實現(xiàn)智能化通風方面走在歷史的前沿，有很成功的技術(shù)和經(jīng)驗，比如文中提到的Vensim按需通風控制技術(shù)，非常值得我們學習和借鑒。國內(nèi)的礦企應(yīng)該借助于這些先進的技術(shù)平臺，與國外經(jīng)驗豐富的公司加強合作，結(jié)合自己的特點和需求，開發(fā)一條適合自己的智能通風的解決辦法，真正實現(xiàn)井下的按需通風，降低能耗，實現(xiàn)通風的智能化。 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，在工業(yè)4.0、云計算、人工智能等技術(shù)的支撐下，借助于目前最先進技術(shù)的動葉可調(diào)軸流風機，智慧礦山的建設(shè)會加速發(fā)展。 “科技、人才、創(chuàng)新&dquo;是智慧礦山建設(shè)的核心，礦業(yè)經(jīng)營者需要轉(zhuǎn)變觀念，接受新的技術(shù)，這才是實現(xiàn)礦井按需通風和實現(xiàn)智慧礦山建設(shè)的關(guān)鍵。降低成本，提高效率，綠色發(fā)展是企業(yè)立足的永恒的根本。

通過送風系統(tǒng)和冷水系統(tǒng)把冷氣送到各個房間，這就很容易通過空調(diào)系統(tǒng)使建筑物內(nèi)空氣互相摻混，如果某處有污染的空氣，很有可能通過空調(diào)系統(tǒng)傳播到其他房間，從而導(dǎo)致交叉感染。尤其是有些高層建筑不能開窗，或有許多無外窗的內(nèi)區(qū)房間，更容易出現(xiàn)問題，必須引起高度重視。防治非典的一個很有效的措施就是加強通風，其原理是通過大量的室外空氣進人室內(nèi)，使室內(nèi)可能存在的非典病毒稀釋，從而抑制了其發(fā)作的可能性，因此，必須要對原有的空調(diào)系統(tǒng)進行改造。改造的方法是增大新風管道，最大量強化新風和排風系統(tǒng)，在系統(tǒng)中增加亞高效高效過濾器，在中央空調(diào)系統(tǒng)中增設(shè)臭氧或紫外線消毒系統(tǒng)。中央空調(diào)主要有風機盤管加新風系統(tǒng)和全空氣系統(tǒng)兩種方式，其防止病毒細菌污染的方式也不完全相同，因此，應(yīng)采取不同的改造方法。風機盤管加新風系統(tǒng)該系統(tǒng)有單獨的新風機，可將新鮮空氣送人房間，同時房間內(nèi)的回風通過專供各個房間的風機盤管冷卻后返回房間。這類空調(diào)系統(tǒng)要解決室內(nèi)帶有病菌的空氣無法從建筑物排出的問題，同時注意風機盤管的清潔，其改造方法如下。采用臭氧為整個空調(diào)系統(tǒng)滅菌，把臭氧發(fā)生器制造的臭氧送人新風空調(diào)機組，通過新風管道送人各個房間，進而使整個空調(diào)系統(tǒng)進行滅菌處理。臭菌消毒對人體無害，殺滅細菌病毒的效率較高，使用方便。采用紫外線燈管消毒，在風機盤管的循環(huán)風管內(nèi)，安裝紫外線消毒燈，室內(nèi)空氣通過風機盤管循環(huán)時經(jīng)紫外線進行了滅菌處理。在每個空調(diào)房間的新風口和風機盤管送風口增加高效過濾器，在空調(diào)不開機時，臟空氣也不會在房間之間亂竄。同時在新風管道上增加加壓風機，克服過濾器對空氣的阻力，在一定程度上加大了新風量。在風機盤管送風口安裝高效過濾器，可以過濾掉以上的細菌，使循環(huán)風不斷得到凈化。全空氣系統(tǒng)增加空調(diào)全新風運行方式的功能，在傳染病多發(fā)時期或過濾季節(jié)，可以全部排走回風，室內(nèi)不留污染。  

一般地，平衡系統(tǒng)送風量和各風口風量的程序如下凈化空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試關(guān)確定系統(tǒng)中各支路閥門處于全開位置，各風口閥門處于開度為的位置。分析挑選最不利環(huán)路，選取該支路上最不利風口和最有利風口的風量進行測試，與設(shè)計值比較后確定該支路調(diào)節(jié)閥門的開度，如果最不利環(huán)路上在閥門全部打開且最理想風口風量也達不到設(shè)計要求時，需要挑選第不利環(huán)路進行驗證，如兩路基本相類似則需要適當加大系統(tǒng)送風量。 　　在對最不利環(huán)路上的風口風量進行調(diào)整完畢后，依次對各支路上具最不利風口和最有利風口的風量進行測定，與設(shè)計值相比較后確定該支路調(diào)節(jié)閥門的開度。初步對各支路閥門進行整定后，需要對每個風口的風量進行統(tǒng)一測定，計算系統(tǒng)的總送風量，確定是否對總送風管上的閥門進行微調(diào)。在兩個風量相差不多的情況下，需要對每一支路中偏差較大的風口風量進行調(diào)整和測試。需要說明的是，在對某個支路上的風口進行調(diào)試時，盡管高效過濾器的阻力比較大，閥門的調(diào)節(jié)在整個管路系統(tǒng)中作用不太顯著，但在調(diào)試時不能簡單地把該風口的風量直接調(diào)整到設(shè)計值，需要判斷調(diào)整相鄰風口對于該風口風量的影響。在對每一支路進行調(diào)整后，需要復(fù)測一遍系統(tǒng)中各風口的送風量，對風量相差超過國家相關(guān)標準的風口再次利用上述的方法進行調(diào)整。一般情況下，通過兩次的調(diào)整可，各風口的風量基本能達到與設(shè)計值吻合。

引風機在燃燒系統(tǒng)中的作用是，將熔鋁爐中的燃燒煙氣經(jīng)蓄熱式換熱器進行熱交換后，由引風機抽排到煙道，并排放到大氣中。經(jīng)過換熱器熱交換之后，到達風機葉輪的煙氣溫度可達120-150℃，當時在風機設(shè)計選型時，選用的是生產(chǎn)的高溫風機，軸承選用C。 　　雖然風機選用的軸承，其自身允許的轉(zhuǎn)速完全能夠滿足風機實際運轉(zhuǎn)的需要，但是由于該軸承在較高的工作溫度、較高的運轉(zhuǎn)速度下工作，很容易將軸承內(nèi)部的潤滑脂甩出軸承的滾道，引起軸承滾動體潤滑不良，從而成為軸承失效的主要原因之一。 　　另一個原因是：風機軸系的兩個軸承，由于存在安裝同軸度誤差，再加上風機整個底座剛性較弱等因素，加大了軸承的軸向載荷，加劇運轉(zhuǎn)系統(tǒng)的動態(tài)不平衡，從而造成系統(tǒng)的振動，而振動的存在又加速了軸承的疲勞破壞，使軸承的使用壽命縮短。 　　經(jīng)過改造，不但徹底消除了風機軸的振動、軸承溫升過高及軸承潤滑不良等弊端，而且，在一年來的生產(chǎn)實際運行過程中，除了定期對軸承進行補充潤滑油以外，從未出現(xiàn)過任何故障。

風機葉輪的不平衡常常是引起風機振動的主要原因。由于風機生產(chǎn)廠家般只對葉輪在動平衡機上進行單體平衡。組裝風機整機振動常會出現(xiàn)超標現(xiàn)象，引起這種超標現(xiàn)象的原因大致有：1裝配誤差；2焊接葉輪在焊縫處應(yīng)力釋放產(chǎn)生不均勻稱的變化；3不均勻磨損；4葉輪上污垢堆積等。 　　目前運行中的風機，一旦發(fā)生由上述原因引起的不平衡振動故障，常常需要將葉輪拆下，送風機生產(chǎn)廠家維修，在動平衡機上進行校平衡。這種動平衡方修成本也比較高。如果能在工業(yè)現(xiàn)場對風機進行整機動平衡，消除由于不平衡引起的振動，那將具有十分重要的意義。 　　1影響系數(shù)法動平衡原理整機動平衡的方法很多，以影響系數(shù)法最為尚單實用。常風機屬剛性轉(zhuǎn)子，滿足線性疊加原理，當風機的固有特性系統(tǒng)剛度阻尼質(zhì)量保持不變時，風機的不平衡響應(yīng)的幅值同不平衡量大小成正比，不平衡響應(yīng)的相位與不平衡量的相位差為固定值。 　　結(jié)合影響系數(shù)法的平衡原理設(shè)風機的不平衡量為依據(jù)，原始不平衡振動應(yīng)在風葉上試加重后的平衡振動響應(yīng)，為試加重所引起的振動響應(yīng)，根據(jù)系統(tǒng)線性疊加原理求得風機的原始不平衡量的大小為由于原始振動響應(yīng)的相位與原始不平衡量位置位置的差值相等。因此，從試加重位置沿著尋找去重位置。通過上述分析，得到風機動平衡時的兩響系數(shù)1幅值影響系數(shù)=2相位影響系數(shù)。 　　2不平衡振動響應(yīng)測量原理風機的不平衡響應(yīng)是個正弦信號，用影響系數(shù)法對風機進行現(xiàn)場整機動平衡的關(guān)鍵是如何測得不平衡振動信號的幅值于相位。不平衡振動信號的測相測幅原理2，中不平衡相位角令為不平衡振動信號最大值振幅同基準信號上升沿之間的夾角21. 　　3平衡儀的硬件設(shè)計31振動信號提取由。01速度型測振傳感器，拾取風機軸承座處振動信號。振動信號經(jīng)自動量程，進行放大或者衰減處理。不平衡振動信號為同轉(zhuǎn)子同頻的正弦信號，實際從軸承座處提取的信號處除平衡所需的有用信號外，還包含其他干擾信號。為剔除干擾，選用中心頻率可控的帶通濾波器，帶通濾波器中心頻率由轉(zhuǎn)速信號。將處理后的信號，送入人工智能，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入平衡儀表，由軟件完成對不平衡振動信號幅值與相位的測量。 　　基準信號處理應(yīng)用影響系數(shù)法作平衡時，需要個轉(zhuǎn)速信號作為基準，它是準確測量不平衡響應(yīng)幅值與相位的前提。實際平衡時，可以在風機的轉(zhuǎn)子上貼小片反光片，用光電傳感器對準轉(zhuǎn)子，這樣轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周，光電傳感器就輸出個脈沖。用芯片對該信號進行適當?shù)恼屑纯色@得平衡所需的基準信號，路直接送入單片機進行測速測相；另路通過鎖相環(huán)構(gòu)成的倍頻電路，去控制帶通濾波器的中心頻率。 　　人際交互接口設(shè)計儀器的交互接口，主要包括鍵盤，液晶打印機。鍵盤用于測量數(shù)據(jù)測試命令的輸入。儀器采用以1569芯片實現(xiàn)鍵盤與儀表的接口，該芯片提供多種掃描方式，能對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別按下的鍵，并給出編碼。液晶主要用于顯振動信號的幅值相位；不平衡量的大小位置，而且能動態(tài)顯振動波形，實現(xiàn)動平衡步驟菜單化操作。儀器選用深圳天馬公司生產(chǎn)的點陣式形控制模塊，該模塊內(nèi)藏控制器，能方便顯點線和中文漢字. 　　4平衡儀的軟件設(shè)計現(xiàn)場智能整機動平衡儀的硬件結(jié)構(gòu)框，這是個以人為核心的單片機測量系統(tǒng)。除單片機外，系統(tǒng)還包括傳感器模塊信號預(yù)處理模塊人機交互模塊等。 　　風機整機動平衡儀是通過軟件和硬件的相互協(xié)調(diào)來實現(xiàn)儀器的各項功能，主要包括以下關(guān)鍵模塊轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速測量，基準信號和不平衡振動信號衡所需參數(shù)的輸入，粗平衡精平衡計算，平衡結(jié)果打印。整個軟件系統(tǒng)的功能采用兩級中斷的方式實現(xiàn)，即鍵盤中斷和定時中斷，其中定時中斷的優(yōu)先級高于鍵盤中斷的優(yōu)先級。當儀器上電啟動后，先對系統(tǒng)進行初始化，并顯系統(tǒng)的功能菜單，然后碰盤等待鍵按下，即向CPU發(fā)出中斷請求，CPU根據(jù)計算的鍵碼不同，執(zhí)行相應(yīng)菜單的功能。 　　系統(tǒng)初始化.由于風機的葉輪通過聯(lián)軸節(jié)同電機聯(lián)成體，因此，選擇電機的外殼作為振動的測量點，能較靈敏地反映風機的不平衡振動情況且測振傳感器固定十分方便。另外在聯(lián)軸節(jié)旋轉(zhuǎn)圓周上貼上反光片，用光電傳感器對準反光片用于獲得基準信號。布置好傳感器后即可對風機進行動平衡，平衡結(jié)果如1所不，風機經(jīng)上述平衡后，振動由原來的10，下降至08總的振動下降率達到可觀。平衡后的風機振動烈度己經(jīng)大大優(yōu)于風機國家標準的優(yōu)秀等級。 　　結(jié)束語生產(chǎn)實踐證明，提出的風機現(xiàn)場智能整機動平衡儀的設(shè)計方案是正確可行的，動平衡儀具有操作方便結(jié)構(gòu)簡單工作穩(wěn)定等優(yōu)點，對風機的生產(chǎn)和維修具有十分重要的意義，具有廣闊的應(yīng)用前景。