子午加速
上虞風機的思考及發(fā)展方向，煤礦安全形勢嚴峻，瓦斯事故頻繁，礦用風機面臨安全節(jié)能降耗和環(huán)保壓力。煤礦對風機的主要要求：堅固耐用、安全可靠、噪聲低、節(jié)能高效及價格低廉?？傊?，性價比要高。近幾年，由于煤礦對噪聲危害的重視，噪聲低已成為煤礦對風機的基本要求《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：作業(yè)場所的噪聲，不應超過85dB(A)。
1 概況
煤礦風機按使用范圍分為主通風機(主扇) 、輔助通風機(輔扇) 和局部通風機(局扇)。主扇向全礦井或其一翼輸送新鮮空氣，要求大流量和高壓力，且具有高效率。國外一般采用型號№11 ，№16 ，№25 ，№32 ，№47 的離心和軸流式礦井主通風機。輔扇用于建井時期井筒和主巷道的通風以及礦井通風系統(tǒng)中個別區(qū)段的通風，其流量和壓力均低于主通風機，國外一般采用型號№7 ，№8 ，№11 ，№16 。而煤礦將局扇用于采掘工作面或局部通風有困難的地方，煤巷、半煤巖掘進都采用壓入式，巖巷掘進可采用壓入式也可采用混合式，壓入式在礦井是量大面廣耗能甚多的通風設備。它安裝在井下，安全節(jié)能降噪尤為重要。國外主要采用單級和雙級通風機，國外一般采用型號№4，№5，№6的通風機。國內(nèi)過去與世界一樣，采用№4，№5，№6的單級和雙級高壓(俗稱普通)軸流式通風機；80年代前在我國煤礦可謂一統(tǒng)天下。
90年代以來，我國煤礦用局部通風機，幾乎全部采用雙級或三級高壓對旋和雙級高壓軸流風機，其功率達264kW ，壓力8000多Pa ，風量1000m3/min ，長幾米，重幾噸，既耗能耗材，又產(chǎn)生高分貝噪聲，污染了煤礦作業(yè)環(huán)境。然而，因新舊性能試驗方法的差異(GB/T1236-76，GB/T1236-85，GB/T1236-2000) 和標準問題 (JB/T 9100-1999，MT222-1996和MT755-1997)，其主要問題：（1）局扇工作輪機號采用了 R40 數(shù)列 (19個或更多，國外少有)，取代R10數(shù)列(4～5個) ，導致了雜亂差；（2）壓入式風機采用進氣試驗，且在p2≠pa時，采用p2＝pa，導致了外風筒超出長度l與葉輪直徑D之比l/D＞0和l/D=0，風機效率相差 10% ；（3）采用錯誤的比A聲級計算公式，導致：比A聲級小4dB；（4）同機號不同風機采用不同的比 A 聲級和效率限值，導致了兩值分別相差5dB和5%。所以，對旋局部通風機被認為 “ 具有結(jié)構(gòu)緊湊、噪聲低、風壓高、風量大、效率高等特點，其結(jié)構(gòu)緊湊，方便運輸和安裝。對旋局部通風機與普通軸流通風機相比，在產(chǎn)生同樣的風量和風壓時，使用對旋局部通風機可減少通風機數(shù)量或增加通風距離，亦可在根據(jù)不同的通風要求，采用分級使用以節(jié)省能源 ( 來源于對旋使用說明書) ”；取代子午加速而一統(tǒng)天下。然而因 工作輪直徑采用了R40數(shù)列，型號有№3.15，№3.55 ，№4，№4.25， №4.5，№4.75， №5.0等19個；再加上為擴大給定型號通風機工況范圍的變型；工作輪直徑和型號(代號) 就更多、更雜亂無序了；影響煤礦安全節(jié)能省材降耗和環(huán)保。
2 分析與改善
通過對我國現(xiàn)有煤礦用局部通風機的性能試驗研究和實際運行性能的對比分析，可以進一步對局扇運行性能提出明確要求：（1）實際運行經(jīng)濟性好，才有實際的節(jié)能效果；（2）噪聲低；（3）在不同工況下風量變化幅度要??；（4）在保證必要的風量下，具有足夠的通風距離。也就是說，在長距離通風做小風量運行時，應仍有良好穩(wěn)定的工況。
根據(jù)上述要求并結(jié)合我國現(xiàn)有局扇存在的問題，探討其運行性能的改善途徑及辦法，已勢在必行。
2.1 局扇的合理型式
局扇運行性能與風機的型式及結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，只有選擇合理的型式和結(jié)構(gòu)參數(shù)才有可能使其運行性能滿足上述要求，筆者簡介國內(nèi)外局扇的發(fā)展現(xiàn)狀時曾指出：（1）前蘇聯(lián)使用最普及的是具有調(diào)節(jié)和防脫流功能的子午加速風機 ( 因能“按需供風 ”避免“供大于求 ”的無謂浪費) ；（2）美國及其他一些國家除主要使用單級和雙級軸流風機外 ( 因效率高，無需調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，級噪聲相對于對旋低，世界各國廣泛應用 ) ，其他則采用斜流和對旋式風機；（3）各國局部通風機效率在67%～75%，不片面追求高效率和高風壓。唯我國片面追求高效率高風壓，全部改用雙級高壓風機，耗能耗材。
現(xiàn)從局扇的運行性能分析子午加速、斜流、對旋和普通軸流式風機各有何特點？能滿足哪些要求？哪些值得我國借鑒的？關(guān)于對旋和普通軸流風機的特點，筆者己作過論述，此不贅述?，F(xiàn)將“按需供風 ” 節(jié)能低噪省材的子午加速和斜流風機特點介紹如下。
2.2 子午加速風機特點
(1) 葉輪流道中氣流的子午速度逐漸增大的通風機稱子午加速通風機。其氣動略圖： BHA+K+CA 氣流是加速的。它與一般軸流式通風機不同之處，在于其通流部分中的氣流軸向分速度是增速的。這對于擴壓式葉柵，尤其對于工作輪具有特殊意義，因為它可促使靜壓梯度減小，從而可避免氣流脫離。因此，子午加速風機的壓力系數(shù)高。在足夠大的工作輪葉片安裝角下，單級葉輪便可獲得與一般普通型雙級軸流風機相當?shù)膲毫透叩娜珘盒剩Y(jié)構(gòu)也比較簡單。
(2) 足夠大的工作輪葉片安裝角使子午加速風機具有優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能，使局扇在其運行期間內(nèi)能夠“按需供風” ，即輸出能量平均有效利用效率ηpau≌1 ，從而局扇的實際運行效率等于其本身效率，即ηeau=ηfanau ，因此具有非常高的運行效率。這是前蘇聯(lián)廣為應用的節(jié)能風機。而過去我國子午加速因沒有設置可調(diào)前導流葉片和防脫流裝置，從圖 1可見，其壓力曲線與小風量時的管網(wǎng)曲線不相交，所以運行性能和經(jīng)濟性很差。若加以改進設計，可成為我國的優(yōu)良節(jié)能和環(huán)保型通風機。
?。?）由于能夠“按需供風”，因而就不會存在風量變化過大的問題；避免了乏風循環(huán)?！ 。?）子午加速風機壓力曲線的折斷可以通過簡單有效的分流器裝置得以消除，因而它具有很寬廣的有效工況范圍。
（5）由于葉片安裝角較大，葉片的氣動負荷大，因此噪聲也較高，但以前蘇聯(lián)的子午加速風機 BM-5M 為例，本體(級)噪聲為92～100dB(A)，比JBT52-2的本體(級)噪聲低 108-[92～100]=16～8dB(A) ；比對旋本體(級) 噪聲級低120-[92～100]=28～20dB(A)。因此，只要采取降噪措施，其噪聲可低于85dB(A)。
從圖2所示的前蘇聯(lián)BM-5M型子午加速風機的壓力特性曲線可以看出，其風機設置了防脫流的分流器裝置，采用前導葉調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)深度達±20%左右。-
上虞風機
