四矿三水平轴流式通风机技术研究与应用

王艳红

摘 要：通过分析四矿三水平通风现状，阐述了新型风机的技术原理、创新点和使用效果。

关键词：新型风机；软起动装置；“一键式”倒台；经济效益

中图分类号：TD441 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.03.074

1 研究内容

四矿为瓦斯突出矿井，原煤生产能力为3.0×106 t/年，三水平设计服务年限20年。经通风网络计算，三水平最大风量为304 m3/s，最小157 m3/s，最大负压3 536 Pa，最小2 122.2 Pa。北主扇风机负压最高达到4 900 Pa，高负压运行已经对北主扇主通风机的运行和矿井安全构成严重威胁。现有主通风机风量已不能满足三水平煤层开采供风需求。

为解决此问题，四矿有关单位经过充分考察论证，选用北京燕山风机厂生产的型号为FBCDZ-10-№38型风机，配用YBF800M1-10，2×1 200 kW型风机，用高压隔爆型三相异步电动机，采用NC3S6/250软启动柜进行启动。该风机具有气动性能优良、效率高、振动小、噪声低、高效区域广的优点，最高静压效率达85%以上，比同类产品高5%～10%，具有明显的节能效果。

2 技术原理

在三水平主扇安装两台主通风机型号为FBCDZ-10-№38，配用YBF800M1-10，2×1 200 kW型风机用高压隔爆型三相异步电动机，使用许继公司生产的KYN28A-12（Z）铠装移开式交流金属封闭开关柜，采用NC3S6/250软启柜进行软启动。风机前期效率不低于80%，后期效率不低于85%，且风机调节余量较大，反风量不小于70%.

3 主要指标、优点和特点

3.1 主要指标

主要指标如下：

电机功率：2×1 200 kW；

风量：5 520～34 560 m3/min；

静压：1 480～5 840 Pa。

3.2 优点

电动机的优点有：①具有软起动装置，气动性能优良、效率高、振动小、噪声低；②具有防止误操作联锁装置，可实现自动倒风门和不停风“一键式”操作倒台，且有自动防水槽通风机的工況及其合理工作段。

3.3 特点

3.3.1 工况点

将网络风阻特性曲线与通风机特性曲线画在同一坐标中，两曲线的交点就是它的工况点。轴流式通风机特性曲线呈马鞍形，且有驼峰点，工况点需选择在驼峰的右侧，才能保证其稳定性，从经济性考虑，要求通风机的静压效率大于60%，运行工况点的喧杂应不低于最高效率的85%～90%最为经济。

3.3.2 满足“五防”要求

启动柜设有防止误操作连锁装置，满足“五防”要求：①仪表室门上有提示性的按钮或KK型转换开关，以防止误合、误分断路器，手车位置与二次插头设有连锁，手车在工作位置，二次插头被锁定不能拔出。防止带负荷分、合隔离开关。断路器手车在试验或工作位置时，断路器才能合分，而且在断路器合闸之后，断路器无法移动。②断路器与接地开关机构连锁，防止带电合接地开关。③防止接地开关未分前合断路器。只有当断路器手车退出柜体后，接地开关才能合闸，同时手车不能进入柜体，手车在柜内时，接地开关不能合闸。④断路器在进入柜体之后，下门及后门无法打开，防止了误入带电间隔。另外，启动柜加装了欠压脱扣装置。

3.3.3 设有微机保护装置

微机保护装置包括WXH-831D电机保护测控装置（起动柜）、WXH-832D线路保护测控装置（电源柜）、WXH-831D电压互感器监测装置（PT柜）和WBT-831D备自投装置（联络柜）。

3.3.4 装置功能

装置功能主要有：①方向（低压）过流保护，判别是起动大电流还是短路电流。②加速保护，过流加速投入。③过负荷保护。④零序过流保护，保护系统接地故障。⑤低周减载。系统发生故障，频率下降过快超过滑差闭锁值时瞬间闭锁低频减载。⑥低压减载。系统电压下降过快，超过滑差闭锁定值时瞬时闭锁低压减载。⑦手合同期。合闸条件，开关处于跳位，满足手合周期条件。⑧装置故障告警。保护装置的硬件发生故障，LED可以显示故障信息，并闭锁保护的开出回路，同时发中央信号。

4 创新点

创新点在于：①风机主副风门采用百叶窗形式，能够实现自动或手动开闭。②风机配带在线监测装置，能现场监测风机风量、负压、效率、轴功率、轴承测温、风机电机定子绕组温度、电机电流、电压等参数并打印记录，同时具有故障自诊断功能。③软起动具备对电机和软起动的全面保护，因此在电机软起动、运行和停止过程中，电机的保护可由软起动自带保护功能完成。④风机风道外加装自动防水槽，使风机内凝聚而成的水自动流入水槽，然后通过管子流入下水道。⑤在风机前删栏处加装钢网，保证了风机的运行安全。⑥该风机安装较为简单，对基础要求不高。⑦采用软启动装置实现平滑启动。⑧可实现“一键式”倒台、不停风倒台。

5 经济效益

根据平煤集团四矿提供的现场试验数据和三水平主扇风机节能效益计算，维修人员可减少6人，减少工资支出（以人均工资3.5万元计算）21万元；三水平正式开采后，按年产6.0×105 t计算，每年创造效益约21 600万元，经济效益共计约21 621万元。

6 社会效益

该风机自2011-11投入使用以来，解决了四矿长期以来制约生产的供风不足、原有主扇高负压运行等问题，消除了安全隐患，对保证矿井安全生产和可持续发展具有深远意义。同时，该风机改造提高了设备的可靠性，降低了事故率，而且由于节能效果明显，有效降低了吨煤成本费用，达到了节支降耗的作用，也方便了司机操作与设备维护，为安全供风奠定了基础。

7 结束语

随着矿井开采的不断延伸，采用软启动、“一键式”倒台、不停风倒台的轴流式通风机在技术改造方面显得更为迫切和重要。旋轴流式通风机在我国矿山企业中的广泛应用和自动化产品的不断成熟为我们充分发挥对旋轴流式通风机的综合技术优势提供了更为广阔的应用前景。

参考文献

[1]王德军，曹树良，吴玉林.对旋轴流式叶轮机械的研究进展[J].水力发电学报，2002（S1）.

[2]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[3]白铭声，陈祖苏.流体机械[M].北京：煤炭工业出版社，1986.

〔编辑：王霞〕