侯文桂
摘要：通风机是煤矿的主要能耗设备，本文探讨了矿用轴流式通风机的节能问题。分析了容积、机械摩擦和流动三种流体机械能量损失形式，从减少径向间隙、调整风叶个数、改为圆形出风口、降低转速并加大叶片安装角度等方面，提出实现该机经济运行的节能途径。
关键词：矿用轴流式通风机；流体机械损失；节能；途径
中图分类号：TH443文献标识码：B
通风机是煤矿的主要能耗设备，其电耗约为吨煤电耗的1/3，现就矿用轴流式通风机的节能运行谈些粗浅的方法。
一、通风机能耗的分析
流体机械能量损失形式可归纳为容积损失、机械摩擦损失和流动损失，具体轴流式通风机即为：
1．容积损失。由于轴流式风机转动叶片与机壳之间有一定间隙（称为径向间隙）。因此，风机运转过程中，在间隙两侧产生一定的压差，使部分已获得能量的流体通过间隙从高压侧泄漏到低压侧，并形成回流运动，如图1所示。由这种涡流引起的能量损失称为容积损失。其值为风机理论进风量Qr与实际排风量Q之差，按照艾特尔特实验得出效率与间隙存在着下列关系，即径向间隙每超过叶片长度的1%，效率就下降2.8%。
2．机械损失。指风机各部分的机械摩擦损失。即由各运转部件间的摩擦损失及旋转的叶片与流体摩擦而引起的圆盘损失两部分形成，前者摩擦损失较小，后者是机械损失的主要部分。
3．流动损失。指流体自风机进口到出口的各项流动所损失的能量。它主要包括气体自进风口到出风口间的摩擦阻力损失，风恫变径和转向时的阻力和涡流损失。流体进出叶片时的撞击损失，以及由动能转化为静压时的损失。在这些损失中，有些是不可避免的，但是，由于风机制造、安装、使用、维护不当即可增大上述损失。
二、实现通风机经济运行的几种途径
1．减少风机径向间隙
(1)局部更换机壳，为使紧靠动叶处的圆筒不因碰撞和振动而引起变形，可在此处将外壳分成两段，加工一厚30mm的圆环，并对其镀锌防腐处理，用此环将两段外壳联接在一起。该项改造费用较小，可防止机壳变形。
(2)对那些径向间隙大机壳变形量小的风机可采用加大风叶长度的方法来缩卸向间隙，提高风机的容积效率。
(3)对那些椭圆度较大或局部超差的风机外壳可采用修补机壳内壁的方法，把滑石粉加环氧树脂后均匀搅拌成浆糊状，然后加入二丁脂、乙二胺，搅拌均匀即可，涂抹前应对机壳内壁进行除锈处理。该法虽不能完全解决变形达到间隙填补均匀，但此法操作简单，施工经济，有一定的实用价值。
2．调整风叶个数，改双段运行为单段运行
一些初用或投产时间不长的矿井，工况点负压较低，为使风机经济运行，在满足矿井通风要求的前提下，可适当调整风叶个数，当叶片减少后，叶片与流体的摩擦接触面也相应减少，这样可使圆盘摩擦系数降低，圆盘损失功率下降，从而提高了风机的机械效率。但由于风机叶轮的转动需高度平稳，减少风叶后可使其平衡遭到破坏，故需对转动部件做静平衡试验，确认无误方可投用。
3．把方形出风口改成圆形风口
根据流体摩擦阻力损失与流体速度的平方成正比，在各种封闭曲线所围成的图形中，当周长一定时，圆面积最大。因此当出风口周长相同时，方形出风口的摩擦阻力是圆形出风口的两倍，可见圆形出风口可大大减少流体经过出风口的流体损失。
4．降低风机转速，增大叶片安装角度
有些新矿长期处于高速低效的运转状态，造成电能严重浪费，究其原因：(1)是叶片安装角度小，流体对叶片的冲击角增大，流体在叶片的工作面上形成涡流区，引起冲击增加损失；(2)由于高速旋转的叶轮与流体的剧烈摩擦增加，圆盘的损失功率。为减少上述两种损失，可采取降低风机转速，适当增大风叶的安装角度来满足矿井供风量的要求。原因是转速降低时，将减少转动部件的机械摩擦损失和流体对叶片的冲击损失，通过绘制不同转速条件下的风网特性曲线和风机特性曲线可发现在满足流量和风压的前提下，低速大安装角度比高速小安装角度风机的工况点效率高，固可达到经济运行的目的。
5．推广应用新技术
改变叶形，用扭曲风叶205b替代原不扭曲风叶，是老式风机改造的主要方法，并经实践证明可提高轴流式通风机效率。