AGF606-2.20-2安全高效扇风机在矿井中的应用
内容提要：本文介绍了AGF606-2.20-2轴流式扇风机的结构特点、使用性能的可行性论证、实施及取得的经济效益与社会效益。
关键词：扇风机 矿井 应用
1、前言：
四矿北风井原主扇是沈阳风机厂生产的K58-NO.28-Ｍ9000型扇风机，运转初期的工作风量为101m3/s，负压为3350Pa，风机轴功率850KW，运转角度为51度，基本上满足了井下安全生产的需要，然而随着开采深度的不断延伸，最大通风量实际为115m3/s，负压为4285pa，在此状态下，风机工况点落入其特性曲线驼峰区，致使东、西两台风机相继发生喘振现象。喘振延续时间，短者几秒钟，长者几分钟，且日趋严重，直接威胁到矿安全生产。为此，矿领导多次组织人员对井下通风网络和主扇进行全面调查、分析，采取了一系列的降阻措施，并把风叶角度调到最大53.5度，加调节风门等。然而，由于矿井通风线路长，风阻大，东台负压到3100pa，西台到3050pa，就开始喘振，井下供风不足的问题更为突出了，掘进工作面被迫停工，造成工作面接替紧张。丁九一综采工作面处于高瓦斯采区，也被迫放慢割煤速度，瓦斯涌出量大时，必须采取停止割煤的措施，风机供风不足问题已制约了我矿一水平的生产。
根据《煤矿安全规程》规定，为保证井下有足够的清洁空气，要求按井下工作人数最多时计算，每人每分钟供给风量不得少于4立方米，二氧化碳不得超过0.5%，有害气体必须稀薄到无危险的浓度。同时根据四矿北主扇的通风机现状，进行技术改造已迫在眉捷。经研究分析，将K58型风机改造为AGF606-2.20-1.30-2型扇风机，高效安全、体积小、重量轻、噪音低，既节能又环保。
2、AGF风机简介：
AGF606-2.20-1.30-2风机是一种安全、高效的大型抽出式轴流矿用风机，其工作原理是旋转的叶轮作功，抽取矿井内的气体，并将其排入大气，使外界的新鲜空气从主风井口进入巷道，以确保采掘工作的安全。
该风机由集风器、转子组件、主体风筒、扩压器、传动轴、联轴器等主要部件构成，风机采用整体内置轴承箱结构，便于风机的安装调整。风机主轴通过挠性联轴器和传动轴由电机直接驱动，电机置于风机进气弯道一侧。
该风机为双级动叶型风机，风机的气动性能和动、静叶片型面设计均应用了先进的航空叶片机研制技术，其稳定工作范围广，全压效率高。风机两级动叶角度可进行停机调整，以满足不同运行工况的要求。当矿井需要反风时，本风机可直接反转反风运行。AGF606-2.20-1.30-2风机结构简图如图1
3、AGF风机主要部件的结构特点
3.1、风机集风器为喇叭形焊接件，筒内装有流线型整流罩，用于减小气流进入叶轮时的撞击损失，提高风机效率。
3.2、风机转子由两个带动叶的轮盘和轴承箱组成。风机动叶材料为高强度锻铝合金，经机械加工成型。动叶外径缩小为2200mm，轮壳直径缩为1300mm，每级16片动叶分别用6个特制高强度螺栓紧固在钢制叶柄上。风机轮盘为钢制焊接结构，轮盘与动叶叶柄间采用螺纹式联接，便于动叶角度的调整，检查与维修。轮盘轮缘对应各叶片安装处刻有标示叶片角度的刻线。轮盘与主轴间采用带键过盈配合联接。
3.3、风机轴承箱箱体为球墨铸铁铸成的整体式结构，用16个螺栓固定在主体风筒下半部的两个支座上。其主轴上装有4个进口轴承，型号为NU330的两个圆柱滚子轴承，承受风机转子的径向负荷，型号为7330和7234的向心推力轴承，分别承受转子正反向的轴负荷。主轴两端各装一个进口骨架油封，以防止润滑油渗漏箱外。
3.4、主体风筒组件为一钢制焊接体，从水平中分面处分成上下两个半环，7片钢制中导叶置于主体风筒内，上半环3片，下半环4片，分别与其内外壁焊成一体。主体风筒下半部的一支导叶与内外筒体连接处通孔，以便将轴承箱的润滑油的储油箱油位计及油，气管路均安装在主体风筒外部。
3.5、联轴器为叠片式挠性联轴器，它能补偿传动轴安装和运行时产生的挠度和变形。这种联轴器安装对中方便，无磨损另件，不需润滑，无特殊保养要求。
3.6、为防止筒体和管道振动的相互传递，集风器、主体风筒、后导风筒、扩压器间均采取橡胶封气箍带联接。
4、风机的主要技术参数：
一般参数：
风量 m3/s：前期120 后期108.3 设计点：120
风压 Pa: 前期4700 后期3520 设计点：4700
风机转速: r/min: 985
电机功率：KW: 1000
旋转方向：顺进气方向看，逆时针旋转。
机械参数：
动叶外径：2200mm
轮毂直径：1300mm
级数：2
一级动叶片数：16
二级动叶片数：16
中导叶片数：7
后导叶片数：13
风机外壳与动叶间的间隙：2.0mm(叶片在0°位置时)
5、AGF风机使用性能的可行性论证：
5.1、根据轴和轴承负荷和寿命初步估算，AGF风机的轴和轴承完全可以承受改造后的负荷工作。
5.2、对AGF风机动叶组件作应力分析，结果表明强度裕度足够大，可以保证其长期安全运转，叶柄螺纹强度储备足够。
5.3、AGF风机的轮盘组件经强度计算，各零件的安全储备系数较大，强度合格，轮盘的破裂转速储备较大，不会在正常工作转速下破裂，轮盘焊缝应力不大。
综上所述，可得出结论：AGF风机结构完全满足工作要求。
6、风机轴承箱的润滑与监控
6.1、轴承润滑方法
轴承箱内的轴承采用油浴润滑方法。轴承箱体内贮有定量的润滑油，使各轴承的最低滚动体下半部浸入油中，当主轴转动时，轴承滚动体带出适量的润滑油，使轴承保持良好的润滑状态。在两个支承轴承的外侧各装有一个甩油环，甩油环不浸入油中，其作用是挡住油不进入油封，减少卸漏。
6.2、润滑系统的构成
轴承箱润滑系统由贮油箱、油位计、液压空气滤清器、空气滤清器、压力平衡管、截止阀等主要部件构成，润滑系统如图2
油位计底部出油口径一根供油软管与轴承箱下部的油池相连，压力平衡管将油计的上腔轴承箱的上腔连通，并经空气滤清器通至大气，因此，油位计和轴承箱内的压力相等，油位高度相同。
6.3、润滑油特性要求
为保证轴承的良好润滑，选用的润滑油粘度特性应满足如下要求：
在40℃时，运动粘度为42~50厘斯可选用N46机械油，为防止轴承磨损或锈蚀，所用润滑油应清洁，无水份。
6.4、润滑油位的监测
润滑条件的好坏对轴承的寿命起着非常重要的作用。操作人员必须按风机维护要求，使润滑油油位始终保持在最高、最低刻线之间，以保证轴承良好的润滑。
6.5、轴承温度的测量与监控
轴承箱的4个轴承各装有一个铂端面热电阻温度计，经屏蔽铜导线与控制间温度显示仪表相连，以便监测风机运行中各轴承温度的变化，轴承温度达到80℃时，温度测示系统应发出警报信号，当轴承温度超过95℃时，操作人员应立即停机检查温度升高的原因。
7、AGF风机的安装
7.1、经集团公司和矿领导批复同意后，方案实施之前，由于先更换安装西台主扇，为确保主扇单极运行的成功，矿召开了由通风部门和机电部门有关人员参加的专题会议，对此项工作进行全面部署和安排。
通风部门和机电部门针对自己的业务范围，分别就主扇单极运行的安全工作，通风系统的调整和西台主扇的拆装、调试等制订了切实可行、周密详细的安全技术措施，并狠抓措施的落实；根据制订的措施对人员组织、操作程序，工具物质准备，运输等方面进行了全面细致的准备工作；通知主扇厂家人员提前两天来到矿上，以确保主扇安装的顺利进行。
7.2、准备工作全部完成后，此项工作于2002年7月10日八点班开始进行，西单主扇电机拆装及试转于15日上午10点开始进行，西台风机的拆、装、试运转于21日上午9：50开始进行，共历时13天时间，于23号下午14：00，全部工作试车顺利成功。
8、运行结果：
北主扇西台进行技术改造后与改造前运转情况对比表
主扇工作状态 改造前 改造后
主扇参数 风叶角度（度） 53.5 -2.5
主扇负压H(Pa) 3150 4600
主扇风量Q(m3/min) 6016 7870
电机参数 额定电压V(V) 6000 6000
额定电流I(A) 121.5 114
转速rpm 594 988
功率N(KW) 1000 1000
起动柜电流电压（kv） 6.6 6.6
电流（A） 87 75
北主扇经技术改造后，通风能力得到较大改善，达到了预期目的，效益十分明显。
8.1、经济效益
8.1.1、改造后一水平提高产量
综采产量：175吨/小时
改造前一天影响时间7.5小时。
改造前每月影响产量：
175×7.5×30=39375（吨/月）
改造前每月影响金额：
39375×140元/吨=551.25万元
改造后每年度新增产值：
551.25×12=6615（万元）
8.1.2、改造后节约电能
改造前主扇电机电压6600V、电流87A、风量：6016m3/min.
改造后主扇电机电压6600V，电流75A、风量7870m3/min
一天可节电：
6600×87×24× /1000-6600×75×24× /1000=3288.384（度）
运行一年可节电：3288.384×30×12=1183718.24（度）
以每度电费0.42元计算可节约电费：
1183718.24×0.42=497161.7（元）
8.2、社会效益
8.2.1、彻底解决了四矿通风能力不足的问题，保证了一水平采面的正常接替，具有明显的长远效果。
8.2.2、消除了风机的喘振现象，提高了风机安全运行程度。
8.2.3、及时排除了井下有毒、有害气体，为井下职工创造了温度适宜的工作环境，保证了职工的身心健康。
8.2.4、对风机的改造进行有益的控索，为兄弟单位解决由于矿井通风能力不足问题，积累了一些技改经验。
参考文献：
《煤矿安全规程》 煤炭工业出版社
白铭声 陈祖苏 编，《流体机械》 煤炭工业出版社
齐允平 编， 《煤矿大型设备机械维修与安装》 山西人民出版社
刘鸿文 编， 《材料力学》 高等教育出版社
哈尔滨工业大学理论力学教研室编， 《理论力学》 高等教育出版社
作者：宋葡英：1965年3月出生、女、汉族、河南省宁陵县；
高级工程师、主管技术员、1989年7月毕业于焦作矿业学院。
2005年被评为省级“巾帼建功标兵”
2003年度被评为公司级“十佳女杰”
多次被评为“科技兴矿先进个人”、矿“四有职工”、矿“优秀党员”
