礦用局扇的性能試驗研究和實際運行性能對比分析，進一步明確了對局扇運行性能的要求。指出被淘汰的仿蘇(國際水平)普通軸流式局扇是我國優良的礦用局部通風設備。高效低噪安全可靠的普通軸流式局扇，因性能試驗方法問題，已被子午加速所取代而被淘汰；可高噪低效的對旋卻由于被所謂的“高效率、高風壓、大風量、低噪聲”而取代了子午加速；從而“一統天下”，中國礦用
風機形勢不容樂觀。2通風機性能試驗的重要性試驗表明：新型局部通風機的本機(或本體)全壓效率比老局扇有升有降，尤其是子午加速風機，其全壓效率最高已達97.6%～98.42%。BKJ66-1兩次按GB1236-76的測試結果分別為92%和85.98%，相差6.02%。對旋實測為60%~70%，可是說明書標值為80%~82%，竟相差10%~20%。新型局部通風機的本機(或本體)噪聲比老局扇有較大幅度的改變，一般均在10~15dB，噪聲級最低的是子午加速和斜流風機，約為95dB，噪聲級最高的對旋式風機高達120dB以上。BKJ66-1第一次公開值LA=100dB(A)，而全國集中測評值LA=109.5dB(A)，為何竟相差9.5dB(A)原因不明(筆者分析，是局扇長短問題，長則效率高，噪聲低；短則相反。另外葉片與風筒徑向間隙過大，達2.25mm)。但必須指出如下幾點。（1）目前采用的通風機性能試驗方法，從基本原理上講，是不合理的，必定會使一些局扇的測試結果偏高或偏低。而且這樣測定的風機全壓并未扣除其出口擴散損失，也并非完全有用，即便高效率也不一定節能。局扇的效率和噪聲的高低，可人為地通過改變局扇總長度來予以改變。（2）近20年來，由于在設計中為了片面追求高的全壓效率，致使有些局扇壓力曲線和功率曲線并不適合于采掘通風的要求。其實，單憑局扇全壓效率的高低，并不能評價局扇運行性能的優劣和取舍，因為局扇實際運行經濟性不僅與局扇本身全壓效率有關，而且還取決于通風機性能（特性）曲線與管網的性能（特性）曲線的配合。（3）盡管新型局扇的噪聲均比老局扇有較大的改觀，但均遠未達到《煤礦安全規程》的要求，特別是對旋，在裝上龐大消聲器后噪聲仍很高，仍需進一步降低噪聲。降低噪聲已是煤礦對風機的基本要求。（4）從BKJ66-1兩次測試效率和噪聲竟相差6.02%和9.5dB(A)的結果可以看出，壓入式通風用的進氣試驗方法有問題。總之，目前局扇發展中存在和亟需解決的問題仍然是：通風機性能測試問題；局扇性能評價問題；局扇性能改善問題；礦用風機統一標準和管理體制問題。關于性能測試問題早已有人指出，目前局扇性能測試存在的主要問題是：①對于不同出口結構型式的風機采用同一方法測試，將會使一些局扇的測試結果出入很大，可信度很小，甚至完全錯誤1；②壓入式通風采用進氣試驗方法所得的測試結果不符合實際使用需要。效率和噪聲與實際相差很大；③試驗研究表明：以圓面積作為出口面積并不合理。因為出口截面上靜壓p2≠pa，而且速度分布也很不均勻；④GB/T1236-2000也明確規定：自由進口與管道出口應作B型試驗，即出氣試驗。因為連接到通風機出口和/或進口的管道，改變了管道通風機性能(特性曲線、效率和噪聲等)。將風機出口損失計入風機本身，并考慮靜壓回收，得到的風機性能便是有效性能。有效性能的參數與用進氣試驗方法測試的結果相差很大，特別是轂比d和l/d，兩值較大時，相差更大。我國近幾年研制的新產品，其有效全壓效率最高的也僅為80%左右，有的還不到70%，比老局扇還低。因此，用目前的測試結果來評價局扇的性能和優劣取舍是很不合理的，目前全國礦用風機雜、亂、差也源于此。而采用合理、正確的性能測試方法則是至關重要的。3局扇實際運行性能的對比分析長期以來，我國對局扇性能的評價僅限于局扇本身的某些性能參數（特別是效率）而忽視了采掘通風的特殊要求，致使局扇的設計不符合實際需要。研究分析表明：我國近年研發的新產品在實際運行性能、結構、安全可靠性、綜合性能及性價比和耗能耗材上，并不比老局扇好，甚至還差。因此，從掘進通風的要求出發，正確地評價局扇的性能已是確定局扇發展方向的首要問題。根據掘進通風的要求，以局扇的有效性能為基礎，簡單地對現有局扇的運行性能、實際運行經濟性、最大通風距離、不同工況下風量的變化幅度、有效工況范圍和噪聲水平等進行對比分析很有必要。3.1掘進通風管網特性為了研究局扇在通風系統下的實際運行性能，首先討論掘進通風管網的特性。在煤礦掘進通風中，局扇多為壓入式通風，通風管道多為柔性風管，如膠皮和帆布風筒。掘進通風管網包含柔性風筒的漏風特性和柔性風管的阻力特性。柔性風管的漏風情況非常復雜，但現場資料實測表明：柔性風筒的漏風發生在接頭和針眼等處，而接頭的嚴密性，風管的阻力等均與風壓有關。風管在通常的安裝質量下，其漏風量與管長基本成正比。即Q1=Q0(1－KL) (1)式中Q1為風管出口端的風量；Q0為風管入口端風量；K為單位長度風管漏風率；L為風管長度，即通風距離。3.2柔性風管的阻力特性當風管長度較大，且漏風發生于接頭時，可視漏風沿風管均勻。如果將風管進、出口端風量的平均值作為風管的風量，那么可假定，風筒內徑沿管長不變，即可不考慮風壓對內徑的影響，但要考慮風阻R’隨風壓變化的影響。實際上，對于柔性風管，當風壓增大時，風管內徑變大，管壁膨脹而變得光滑，從而沿程摩擦阻力減小，而接頭處卻相對不變，從而使接頭的局部阻力增大。兩方面的影響綜合起來，使總風阻與風壓存在一定的規律。4局扇實際工況與最佳配合工況分析如圖1所示，掘進工作面所需的風量為Q1，考慮到風管漏風，根據式（1），局扇的輸出風量應為Q0=Q1/Pe(Pe為有效漏風率)，此時局扇的風壓應等于管網的阻力，即H0=RQ02，從掘進通風要求講，（Q0,H0）即為局扇與管網的最佳配合工況。當風管長度，即送風距離改變時，最佳配合工況沿a-a線移動，即由（Q0,H0）R1—>（Q0,H0）R2—>…—>（Q0,H0）Rn。因此，局扇最理想的壓力曲線就是與a-a線擬合。但由于風機本身的固有特性，局扇的實際運行工況大都會偏離其最佳工況的。且只有Qfan≥Q0,Hfan≥H0,方能滿足掘進通風的要求。由于局扇實際工況與最佳配合工況的偏離，風機產生的實際風壓和風量勢必大于掘進通風所需的風壓和風量，即“供大于求”。從局扇實際運行經濟性的理論分析，得出結論：實際運行經濟性良好的局扇應具有與最佳配合工況線擬合較近的壓力特性和較高且寬廣的有效全壓效率區。5我國現有局扇實際運行性能的對比分析為了更明確以上的看法，并對我國現有局扇的性能有較全面的了解，對老局扇及近年研制的幾種具有代表性的新型局扇作了如下的計算及分析。根據計算及分析，可以明確以下幾點。（1）局扇的最大送風距離是表征其通風能力，并為用戶所關心的一個指標。在保證必要的風量下，局扇送風距離愈大愈好。筆者所分析的局扇功率均在同一等級內，并且使用條件也相同，因此，對最大通風距離進行比較是有意義的。由表1可見，當風量要求較小時（≤1.5m3/s）,老局扇和2MKJ4.5-2/5.5×2的最大通風距離均比新型局扇大；當風量要求較大時（≥2.0m3/s)，與子午加速風機TFA430-1和TFA430-2相當，但比雙級普通軸流式2MKJ4.85-2/11和2MKJ4.5-2/5.5×2風機小，而BKJ66-1子午加速風機的最大通風距離比上述幾種風機要小得多。因此，除BKJ66-1風機外，上述幾種局扇基本上能滿足掘進長度為500~700m的通風要求。當最大掘進長度達到800~1000m或更大時，使用單臺雙級普通軸流式和對旋風機亦有可能保證必要的風量。因此，老局扇這一特點是比較好的。（2）為了避免局扇在短距離通風時產生的風量過大，致使乏風循環，造成局扇選型困難；或者增加主通風系統的負擔，使主扇功耗增加，要求局扇在不同工況下的風量變化幅度應盡可能地小。普通型軸流局扇在大風量運行時的風量較其額定風量最多超出30%左右，而子午加速風機最大的竟超過60%還多，如此大的風量變化，是用戶所不希望的，從這點上來看，雙級普通軸流式局扇，尤其是老局扇要比子午加速風機要好。（3）局扇的實際運行經濟性能與掘進通風的特性有關，每種局扇都有其經濟合理的實用條件。一般來說，子午加速風機的壓力和功率特性曲線比較平坦（功率特性甚至隨風量上升），其高效率區在較小風量的區段內，而在此區段內的壓力曲線更為平坦。因此，子午加速風機適用條件是阻力變化小，而風量變化要求較大的場合，如鍋爐通風，但掘進通風的特性，恰好與此相反，即阻力變化大，而風量變化要求小。由表2和表3可見，當風管阻力較大時，子午加速風機的運行效率較高；而當風管阻力變小時，其運行效率卻降低了。再由表4的比較結果來看，選擇內徑較大的風管，降低了管網阻力，局扇的功耗也隨之下降，但子午加速風機下降幅度比普通型軸流風機要小得多，甚至還增加了功耗。這說明現有的子午加速風機的適應性不如普通型軸流風機，它的性能特性倒成了一種缺陷，使其優勢未能在掘進通風上得到充分的發揮。（4）分析表2和表3看出，我國近年研制的新型局扇和老局扇相比，實際運行經濟性能差別不大，甚至還差些，現有局扇的實際運行效率比其本身的效率要低得多，以d=500mm的使用情況為例，大多數局扇的平均有效全壓效率超過60%，部分已超過70%，但局扇有效能量的平均利用率超過60%的寥寥無幾（當Q1≤2.0m3/s時），當掘進工作面風量要求為2.0m3/s時，平均實際運行效率最高的也不到40%，當需風量為2.5m3/s時，最高的也不到50%，這說明現有局扇的壓力特性曲線與最佳配合工況特性曲線距離頗遠，同時也表明了不能單憑局扇本身效率的高低來直接說明局扇的實際運行效益。（5）對局扇運行性能的一個重要要求是，在長距離通風即小風量運行時，仍具有穩定的工況，現有局扇中，只有老局扇和對旋能滿足這個要求，其原因是對旋和老局扇的壓力曲線基本無折斷，從而具有較大的使用范圍，而新型局扇的壓力曲線往往由于出現折斷，且未設置有效的防失速脫流裝置，因此相對來說，他們的有效工況范圍要比老局扇小得多。從這一點來看，亦是老局扇和對旋為好。（6）上述幾種局扇的A聲級及比A聲級如表5所示，由表可見，除老局扇和BKJ66-1風機外，幾種新型局扇的比A聲級均小于國家規定的38dB(A)，比老局扇下降12～14dB(A),但仍遠遠超出國家勞動衛生標準的要求LA=90dB(A),新型局扇噪聲級最低的也有95dB(A)，因此局扇噪聲確實是井下生產環境的最大污染源之一，這應引起足夠的關注。綜合以上分析，得出結論：新型局扇(對旋除外)的噪聲水平普遍低于老局扇，在運行經濟性方面，新老局扇大致相當，而在最大通風距離，風量變化幅度有效工況范圍等方面，還是普通型軸流式和對旋局扇，尤其是老局扇為優，子午加速風機與國外同類產品相比，如前蘇聯的BM-5M子午加速風機，設計性能相當，但由于我國現有的子午加速局扇功能不夠齊全（如性能調節、防脫流等），故實際運行性能差距很大。6局扇運行性能的要求根據以上分析，進一步明確對局扇運行性能的要求：（1）實際運行經濟性好，才有實際的節能效果；（2）在保證必要的風量下，具有足夠的通風距離，換言之，在長距離通風小風量運行時，應仍具有良好穩定的工況；（3）不同工況下，風量變化幅度小；（4）噪聲低。7局扇合理型式及結構參數的選擇局扇的運行性能與風機的型式結構參數有關，只有選擇合理的型式和結構參數，才有可能使局扇的運行性能滿足上述要求，因此，有必要對國外局扇的發展狀況作簡要的介紹。現將國內外有關局扇的性能概況匯成表6。（1）從風機型式看，子午加速風機只有在前蘇聯最普及，且風機具有調節和防脫流功能，而其他一些國家，除普通型軸流風機外，采用對旋式和斜流式風機，離心式風機只有在前蘇聯及英國使用，且數量有限。（2）各國局部通風機效率一般在70%~75%，不追求高效率。局部通風一般不需要高壓力。壓力高，漏風大，浪費能源，噪聲高，不利于安全生產。世界各國局扇一般p≤4900Pa。根據筆者所掌握的資料分析，表中噪聲值大多是帶消聲器后測取的，JBT系列未帶消聲器，因此各國局扇的本機(體)噪聲較高。8建議（1）礦用局部通風機一般應以普通軸流式為主，以新型結構對旋為輔。（2）新型局扇要盡量縮小體積與質量，在結構上降低噪聲并收集粉塵。（3）小煤礦巷道在500m左右，采用5.5~14kW局扇可滿足使用要求，中大型煤礦，巷道設計長度較長(500~1500m)，實踐證明采用壓抽混合式通風有利除塵。（4）煤礦采用炮掘時原規定的85m3/min通風量滿足要求，機掘后，風量提高到150~250m3/min。原局部通風使用較多的5.5~11kW局扇逐步被30~45kW大功率局扇所取代，但在舊礦井中換用大功率局扇會造成主通風系統風量不足。因此，擬采用壓力曲線較陡的雙級高壓通風機。
