一、礦用對旋軸流通風機的變頻改造的必要性

長期以來，煤礦由于受復雜的生產(chǎn)條件和環(huán)境影響，在礦用設備選型上都采用功率比較大的型號，電機全速運行，大馬拉小車現(xiàn)象非常普遍，耗能十分嚴重。如何以技術進步和技術創(chuàng)新為先導，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率是煤炭生產(chǎn)企業(yè)需要解決的迫切課題。

煤礦主通風機是煤礦的四大主要設備之一，作為礦井主通風，它每天24小時不停地運轉(zhuǎn)，是整個礦井的“呼吸”系統(tǒng)。然而隨著開采及掘進的不斷延伸，巷道延長，所需的風量也將不斷增加，風機所用功率也將加大。四季的交替，冷熱的變化，所需的風量也需不斷調(diào)節(jié)。但煤礦原根據(jù)反風及開采后期運行工況所設計的通風機及拖動的電動機的功率，通常遠大于煤礦正常生產(chǎn)所需的運行功率。

礦井一般按開采各階段中通風最困難時期選擇風機型號。一般礦山選型時，按實際通風參數(shù)配備電機功率，計算方法如下：

N-所需電機功率，系指I，II級電機的總功率（kW）；

Pst－礦井最困難時期總阻力（Pa） ；

Q－礦井最困難時期總風量（m3s）；

ηst－按Pst、Q參數(shù)查本樣本的實際運行工況效率；

K－功率貯備系數(shù)，一般取K＝1.1～1.15。

傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是根據(jù)風量所需的多少，靠調(diào)節(jié)風門、葉片角度來實現(xiàn)的。從通風機選型的過程和煤炭生產(chǎn)的實際情況，通風機恒速運行存在以下幾個問題: 

1．電能的嚴重浪費

大型煤礦的服務年限大多在幾十年以上，投產(chǎn)初期到井田穩(wěn)定開采一般在十年以上，但是一般主扇風機設計上余量特別大，在相當長的時間主扇風機一直處在較輕負載下運行。由于煤礦主扇風機一般采用檔板調(diào)節(jié)，因此造成能源浪費，增加了生產(chǎn)成本。

　　2、啟動困難，機械損傷嚴重

　　主扇風機采用直接啟動，啟動時間長，啟動電流大，對電動機的絕緣有著較大的威脅，嚴重時甚至燒毀電動機。而高壓電動機在啟動過程中所產(chǎn)生的單軸轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象使風機產(chǎn)生較大的機械振動應力，嚴重影響到電動機、風機及其它機械的使用壽命。

　　3、自動化程度低

　　主扇風機依靠人工調(diào)節(jié)檔板，更不具備風量的自動實時調(diào)節(jié)功能，自動化程度低。在故障狀態(tài)下，如風流短路，將對礦井正常生產(chǎn)造成嚴重影響。

　 變頻調(diào)速器作為一種新型的電力變換裝置，已成熟地應用到工業(yè)生產(chǎn)的各個方面，不但啟動容易，節(jié)能效果顯著，而且對電機保護功能齊全。因此，為保證礦井生產(chǎn)的安全，降低生產(chǎn)成本，提高自動化程度，對礦井通風機的變頻改造就成為勢在必行的工程了。

二、對旋軸流通風機的特點

兩級的軸流通風機中，有一種很好的設計方案。它是將一個葉輪裝在另一個葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，稱為對旋型軸流通風機，或?qū)χ檬捷S流風機。

煤礦對旋風機因其主要由該通風機采用兩級葉輪對旋式結構，兩級葉輪分別由容量及相同型號電動機驅(qū)動，兩個葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進風口看，第一級葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)，第二級葉輪則逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當空氣流入第一級葉輪獲得能量后并經(jīng)第二級葉輪排出，第二級葉輪兼?zhèn)淦胀ㄝS流風機中靜葉的功能，在獲得整直圓周方向速度風量同時，增加氣流的能量，從而達到普通軸流式通風機不能達到的高效率，高風壓。

它與普通軸流風機相比有以下幾個優(yōu)點

1)可以省略導葉，因而具有較短的結構尺寸。

2) 傳動效率高。葉輪直接安裝在電機軸上，改變了傳統(tǒng)的傳動結構，既避免了傳動裝置的頻繁損壞，消除了能量損耗，也提高了風機裝置的傳動效率，同時也提高了使用效率。對旋軸流式通風機因為沒有靜葉,不存在靜葉損失,因此,其效率比普通通風機要高；

3) 對旋軸流式通風機具有較大的逆向送風量,其一般可達70%～80% ,而普通通風機的逆向送風量僅為30%～40%；

4)軸流對旋風機使用靈活。對旋風機兩級工作輪分別由兩臺電機驅(qū)動，因而對旋風機對應不同的使用狀態(tài)，可進行各式各樣的組合，使其中一級空轉(zhuǎn)可組成前導加動葉級或動葉加后導葉級，亦可配備一個靜葉作為附件，可以調(diào)節(jié)柵距以實現(xiàn)變風量調(diào)節(jié)。對旋風機可變轉(zhuǎn)速和兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速比來調(diào)節(jié)流量，這是對旋風機所特有的。

三、礦用對旋軸流通風機的變頻改造的案例