礦用局扇的性能試驗(yàn)研究和實(shí)際運(yùn)行性能對(duì)比分析，進(jìn)一步明確了對(duì)局扇運(yùn)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(yōu)良的礦用局部通風(fēng)設(shè)備。高效低噪安全可靠的普通軸流式局扇，因性能試驗(yàn)方法問題，已被子午加速所取代而被淘汰；可高噪低效的對(duì)旋卻由于被所謂的“高效率、高風(fēng)壓、大風(fēng)量、低噪聲”而取代了子午加速；從而“一統(tǒng)天下”，中國礦用
風(fēng)機(jī)形勢(shì)不容樂觀。2通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的重要性試驗(yàn)表明：新型局部通風(fēng)機(jī)的本機(jī)(或本體)全壓效率比老局扇有升有降，尤其是子午加速風(fēng)機(jī)，其全壓效率最高已達(dá)97.6%～98.42%。BKJ66-1兩次按GB1236-76的測(cè)試結(jié)果分別為92%和85.98%，相差6.02%。對(duì)旋實(shí)測(cè)為60%~70%，可是說明書標(biāo)值為80%~82%，竟相差10%~20%。新型局部通風(fēng)機(jī)的本機(jī)(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(jí)最低的是子午加速和斜流風(fēng)機(jī)，約為95dB，噪聲級(jí)最高的對(duì)旋式風(fēng)機(jī)高達(dá)120dB以上。BKJ66-1第一次公開值LA=100dB(A)，而全國集中測(cè)評(píng)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(zhǎng)短問題，長(zhǎng)則效率高，噪聲低；短則相反。另外葉片與風(fēng)筒徑向間隙過大，達(dá)2.25mm)。但必須指出如下幾點(diǎn)。（1）目前采用的通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)方法，從基本原理上講，是不合理的，必定會(huì)使一些局扇的測(cè)試結(jié)果偏高或偏低。而且這樣測(cè)定的風(fēng)機(jī)全壓并未扣除其出口擴(kuò)散損失，也并非完全有用，即便高效率也不一定節(jié)能。局扇的效率和噪聲的高低，可人為地通過改變局扇總長(zhǎng)度來予以改變。（2）近20年來，由于在設(shè)計(jì)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(fēng)的要求。其實(shí)，單憑局扇全壓效率的高低，并不能評(píng)價(jià)局扇運(yùn)行性能的優(yōu)劣和取舍，因?yàn)榫稚葘?shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不僅與局扇本身全壓效率有關(guān)，而且還取決于通風(fēng)機(jī)性能（特性）曲線與管網(wǎng)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(yuǎn)未達(dá)到《煤礦安全規(guī)程》的要求，特別是對(duì)旋，在裝上龐大消聲器后噪聲仍很高，仍需進(jìn)一步降低噪聲。降低噪聲已是煤礦對(duì)風(fēng)機(jī)的基本要求。（4）從BKJ66-1兩次測(cè)試效率和噪聲竟相差6.02%和9.5dB(A)的結(jié)果可以看出，壓入式通風(fēng)用的進(jìn)氣試驗(yàn)方法有問題。總之，目前局扇發(fā)展中存在和亟需解決的問題仍然是：通風(fēng)機(jī)性能測(cè)試問題；局扇性能評(píng)價(jià)問題；局扇性能改善問題；礦用風(fēng)機(jī)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和管理體制問題。關(guān)于性能測(cè)試問題早已有人指出，目前局扇性能測(cè)試存在的主要問題是：①對(duì)于不同出口結(jié)構(gòu)型式的風(fēng)機(jī)采用同一方法測(cè)試，將會(huì)使一些局扇的測(cè)試結(jié)果出入很大，可信度很小，甚至完全錯(cuò)誤1；②壓入式通風(fēng)采用進(jìn)氣試驗(yàn)方法所得的測(cè)試結(jié)果不符合實(shí)際使用需要。效率和噪聲與實(shí)際相差很大；③試驗(yàn)研究表明：以圓面積作為出口面積并不合理。因?yàn)槌隹诮孛嫔响o壓p2≠pa，而且速度分布也很不均勻；④GB/T1236-2000也明確規(guī)定：自由進(jìn)口與管道出口應(yīng)作B型試驗(yàn)，即出氣試驗(yàn)。因?yàn)檫B接到通風(fēng)機(jī)出口和/或進(jìn)口的管道，改變了管道通風(fēng)機(jī)性能(特性曲線、效率和噪聲等)。將風(fēng)機(jī)出口損失計(jì)入風(fēng)機(jī)本身，并考慮靜壓回收，得到的風(fēng)機(jī)性能便是有效性能。有效性能的參數(shù)與用進(jìn)氣試驗(yàn)方法測(cè)試的結(jié)果相差很大，特別是轂比d和l/d，兩值較大時(shí)，相差更大。我國近幾年研制的新產(chǎn)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(cè)試結(jié)果來評(píng)價(jià)局扇的性能和優(yōu)劣取舍是很不合理的，目前全國礦用風(fēng)機(jī)雜、亂、差也源于此。而采用合理、正確的性能測(cè)試方法則是至關(guān)重要的。3局扇實(shí)際運(yùn)行性能的對(duì)比分析長(zhǎng)期以來，我國對(duì)局扇性能的評(píng)價(jià)僅限于局扇本身的某些性能參數(shù)（特別是效率）而忽視了采掘通風(fēng)的特殊要求，致使局扇的設(shè)計(jì)不符合實(shí)際需要。研究分析表明：我國近年研發(fā)的新產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行性能、結(jié)構(gòu)、安全可靠性、綜合性能及性價(jià)比和耗能耗材上，并不比老局扇好，甚至還差。因此，從掘進(jìn)通風(fēng)的要求出發(fā)，正確地評(píng)價(jià)局扇的性能已是確定局扇發(fā)展方向的首要問題。根據(jù)掘進(jìn)通風(fēng)的要求，以局扇的有效性能為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)單地對(duì)現(xiàn)有局扇的運(yùn)行性能、實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、最大通風(fēng)距離、不同工況下風(fēng)量的變化幅度、有效工況范圍和噪聲水平等進(jìn)行對(duì)比分析很有必要。3.1掘進(jìn)通風(fēng)管網(wǎng)特性為了研究局扇在通風(fēng)系統(tǒng)下的實(shí)際運(yùn)行性能，首先討論掘進(jìn)通風(fēng)管網(wǎng)的特性。在煤礦掘進(jìn)通風(fēng)中，局扇多為壓入式通風(fēng)，通風(fēng)管道多為柔性風(fēng)管，如膠皮和帆布風(fēng)筒。掘進(jìn)通風(fēng)管網(wǎng)包含柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)特性和柔性風(fēng)管的阻力特性。柔性風(fēng)管的漏風(fēng)情況非常復(fù)雜，但現(xiàn)場(chǎng)資料實(shí)測(cè)表明：柔性風(fēng)筒的漏風(fēng)發(fā)生在接頭和針眼等處，而接頭的嚴(yán)密性，風(fēng)管的阻力等均與風(fēng)壓有關(guān)。風(fēng)管在通常的安裝質(zhì)量下，其漏風(fēng)量與管長(zhǎng)基本成正比。即Q1=Q0(1－KL) (1)式中Q1為風(fēng)管出口端的風(fēng)量；Q0為風(fēng)管入口端風(fēng)量；K為單位長(zhǎng)度風(fēng)管漏風(fēng)率；L為風(fēng)管長(zhǎng)度，即通風(fēng)距離。3.2柔性風(fēng)管的阻力特性當(dāng)風(fēng)管長(zhǎng)度較大，且漏風(fēng)發(fā)生于接頭時(shí)，可視漏風(fēng)沿風(fēng)管均勻。如果將風(fēng)管進(jìn)、出口端風(fēng)量的平均值作為風(fēng)管的風(fēng)量，那么可假定，風(fēng)筒內(nèi)徑沿管長(zhǎng)不變，即可不考慮風(fēng)壓對(duì)內(nèi)徑的影響，但要考慮風(fēng)阻R’隨風(fēng)壓變化的影響。實(shí)際上，對(duì)于柔性風(fēng)管，當(dāng)風(fēng)壓增大時(shí)，風(fēng)管內(nèi)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(duì)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(fēng)阻與風(fēng)壓存在一定的規(guī)律。4局扇實(shí)際工況與最佳配合工況分析如圖1所示，掘進(jìn)工作面所需的風(fēng)量為Q1，考慮到風(fēng)管漏風(fēng)，根據(jù)式（1），局扇的輸出風(fēng)量應(yīng)為Q0=Q1/Pe(Pe為有效漏風(fēng)率)，此時(shí)局扇的風(fēng)壓應(yīng)等于管網(wǎng)的阻力，即H0=RQ02，從掘進(jìn)通風(fēng)要求講，（Q0,H0）即為局扇與管網(wǎng)的最佳配合工況。當(dāng)風(fēng)管長(zhǎng)度，即送風(fēng)距離改變時(shí)，最佳配合工況沿a-a線移動(dòng)，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(fēng)機(jī)本身的固有特性，局扇的實(shí)際運(yùn)行工況大都會(huì)偏離其最佳工況的。且只有Qfan≥Q0,Hfan≥H0,方能滿足掘進(jìn)通風(fēng)的要求。由于局扇實(shí)際工況與最佳配合工況的偏離，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的實(shí)際風(fēng)壓和風(fēng)量勢(shì)必大于掘進(jìn)通風(fēng)所需的風(fēng)壓和風(fēng)量，即“供大于求”。從局扇實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的理論分析，得出結(jié)論：實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性良好的局扇應(yīng)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(qū)。5我國現(xiàn)有局扇實(shí)際運(yùn)行性能的對(duì)比分析為了更明確以上的看法，并對(duì)我國現(xiàn)有局扇的性能有較全面的了解，對(duì)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(jì)算及分析。根據(jù)計(jì)算及分析，可以明確以下幾點(diǎn)。（1）局扇的最大送風(fēng)距離是表征其通風(fēng)能力，并為用戶所關(guān)心的一個(gè)指標(biāo)。在保證必要的風(fēng)量下，局扇送風(fēng)距離愈大愈好。筆者所分析的局扇功率均在同一等級(jí)內(nèi)，并且使用條件也相同，因此，對(duì)最大通風(fēng)距離進(jìn)行比較是有意義的。由表1可見，當(dāng)風(fēng)量要求較小時(shí)（≤1.5m3/s）,老局扇和2MKJ4.5-2/5.5×2的最大通風(fēng)距離均比新型局扇大；當(dāng)風(fēng)量要求較大時(shí)（≥2.0m3/s)，與子午加速風(fēng)機(jī)TFA430-1和TFA430-2相當(dāng)，但比雙級(jí)普通軸流式2MKJ4.85-2/11和2MKJ4.5-2/5.5×2風(fēng)機(jī)小，而BKJ66-1子午加速風(fēng)機(jī)的最大通風(fēng)距離比上述幾種風(fēng)機(jī)要小得多。因此，除BKJ66-1風(fēng)機(jī)外，上述幾種局扇基本上能滿足掘進(jìn)長(zhǎng)度為500~700m的通風(fēng)要求。當(dāng)最大掘進(jìn)長(zhǎng)度達(dá)到800~1000m或更大時(shí)，使用單臺(tái)雙級(jí)普通軸流式和對(duì)旋風(fēng)機(jī)亦有可能保證必要的風(fēng)量。因此，老局扇這一特點(diǎn)是比較好的。（2）為了避免局扇在短距離通風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)量過大，致使乏風(fēng)循環(huán)，造成局扇選型困難；或者增加主通風(fēng)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使主扇功耗增加，要求局扇在不同工況下的風(fēng)量變化幅度應(yīng)盡可能地小。普通型軸流局扇在大風(fēng)量運(yùn)行時(shí)的風(fēng)量較其額定風(fēng)量最多超出30%左右，而子午加速風(fēng)機(jī)最大的竟超過60%還多，如此大的風(fēng)量變化，是用戶所不希望的，從這點(diǎn)上來看，雙級(jí)普通軸流式局扇，尤其是老局扇要比子午加速風(fēng)機(jī)要好。（3）局扇的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能與掘進(jìn)通風(fēng)的特性有關(guān)，每種局扇都有其經(jīng)濟(jì)合理的實(shí)用條件。一般來說，子午加速風(fēng)機(jī)的壓力和功率特性曲線比較平坦（功率特性甚至隨風(fēng)量上升），其高效率區(qū)在較小風(fēng)量的區(qū)段內(nèi)，而在此區(qū)段內(nèi)的壓力曲線更為平坦。因此，子午加速風(fēng)機(jī)適用條件是阻力變化小，而風(fēng)量變化要求較大的場(chǎng)合，如鍋爐通風(fēng)，但掘進(jìn)通風(fēng)的特性，恰好與此相反，即阻力變化大，而風(fēng)量變化要求小。由表2和表3可見，當(dāng)風(fēng)管阻力較大時(shí)，子午加速風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率較高；而當(dāng)風(fēng)管阻力變小時(shí)，其運(yùn)行效率卻降低了。再由表4的比較結(jié)果來看，選擇內(nèi)徑較大的風(fēng)管，降低了管網(wǎng)阻力，局扇的功耗也隨之下降，但子午加速風(fēng)機(jī)下降幅度比普通型軸流風(fēng)機(jī)要小得多，甚至還增加了功耗。這說明現(xiàn)有的子午加速風(fēng)機(jī)的適應(yīng)性不如普通型軸流風(fēng)機(jī)，它的性能特性倒成了一種缺陷，使其優(yōu)勢(shì)未能在掘進(jìn)通風(fēng)上得到充分的發(fā)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(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能差別不大，甚至還差些，現(xiàn)有局扇的實(shí)際運(yùn)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(shù)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(dāng)Q1≤2.0m3/s時(shí)），當(dāng)掘進(jìn)工作面風(fēng)量要求為2.0m3/s時(shí)，平均實(shí)際運(yùn)行效率最高的也不到40%，當(dāng)需風(fēng)量為2.5m3/s時(shí)，最高的也不到50%，這說明現(xiàn)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(yuǎn)，同時(shí)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(shí)際運(yùn)行效益。（5）對(duì)局扇運(yùn)行性能的一個(gè)重要要求是，在長(zhǎng)距離通風(fēng)即小風(fēng)量運(yùn)行時(shí)，仍具有穩(wěn)定的工況，現(xiàn)有局扇中，只有老局扇和對(duì)旋能滿足這個(gè)要求，其原因是對(duì)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(xiàn)折斷，且未設(shè)置有效的防失速脫流裝置，因此相對(duì)來說，他們的有效工況范圍要比老局扇小得多。從這一點(diǎn)來看，亦是老局扇和對(duì)旋為好。（6）上述幾種局扇的A聲級(jí)及比A聲級(jí)如表5所示，由表可見，除老局扇和BKJ66-1風(fēng)機(jī)外，幾種新型局扇的比A聲級(jí)均小于國家規(guī)定的38dB(A)，比老局扇下降12～14dB(A),但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國家勞動(dòng)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求LA=90dB(A),新型局扇噪聲級(jí)最低的也有95dB(A)，因此局扇噪聲確實(shí)是井下生產(chǎn)環(huán)境的最大污染源之一，這應(yīng)引起足夠的關(guān)注。綜合以上分析，得出結(jié)論：新型局扇(對(duì)旋除外)的噪聲水平普遍低于老局扇，在運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面，新老局扇大致相當(dāng)，而在最大通風(fēng)距離，風(fēng)量變化幅度有效工況范圍等方面，還是普通型軸流式和對(duì)旋局扇，尤其是老局扇為優(yōu)，子午加速風(fēng)機(jī)與國外同類產(chǎn)品相比，如前蘇聯(lián)的BM-5M子午加速風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)性能相當(dāng)，但由于我國現(xiàn)有的子午加速局扇功能不夠齊全（如性能調(diào)節(jié)、防脫流等），故實(shí)際運(yùn)行性能差距很大。6局扇運(yùn)行性能的要求根據(jù)以上分析，進(jìn)一步明確對(duì)局扇運(yùn)行性能的要求：（1）實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好，才有實(shí)際的節(jié)能效果；（2）在保證必要的風(fēng)量下，具有足夠的通風(fēng)距離，換言之，在長(zhǎng)距離通風(fēng)小風(fēng)量運(yùn)行時(shí)，應(yīng)仍具有良好穩(wěn)定的工況；（3）不同工況下，風(fēng)量變化幅度小；（4）噪聲低。7局扇合理型式及結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇局扇的運(yùn)行性能與風(fēng)機(jī)的型式結(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)，才有可能使局扇的運(yùn)行性能滿足上述要求，因此，有必要對(duì)國外局扇的發(fā)展?fàn)顩r作簡(jiǎn)要的介紹。現(xiàn)將國內(nèi)外有關(guān)局扇的性能概況匯成表6。（1）從風(fēng)機(jī)型式看，子午加速風(fēng)機(jī)只有在前蘇聯(lián)最普及，且風(fēng)機(jī)具有調(diào)節(jié)和防脫流功能，而其他一些國家，除普通型軸流風(fēng)機(jī)外，采用對(duì)旋式和斜流式風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī)只有在前蘇聯(lián)及英國使用，且數(shù)量有限。（2）各國局部通風(fēng)機(jī)效率一般在70%~75%，不追求高效率。局部通風(fēng)一般不需要高壓力。壓力高，漏風(fēng)大，浪費(fèi)能源，噪聲高，不利于安全生產(chǎn)。世界各國局扇一般p≤4900Pa。根據(jù)筆者所掌握的資料分析，表中噪聲值大多是帶消聲器后測(cè)取的，JBT系列未帶消聲器，因此各國局扇的本機(jī)(體)噪聲較高。8建議（1）礦用局部通風(fēng)機(jī)一般應(yīng)以普通軸流式為主，以新型結(jié)構(gòu)對(duì)旋為輔。（2）新型局扇要盡量縮小體積與質(zhì)量，在結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)長(zhǎng)度較長(zhǎng)(500~1500m)，實(shí)踐證明采用壓抽混合式通風(fēng)有利除塵。（4）煤礦采用炮掘時(shí)原規(guī)定的85m3/min通風(fēng)量滿足要求，機(jī)掘后，風(fēng)量提高到150~250m3/min。原局部通風(fēng)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(huì)造成主通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量不足。因此，擬采用壓力曲線較陡的雙級(jí)高壓通風(fēng)機(jī)。
