一、矿用对旋轴流通风机的变频改造的必要性

长期以来，煤矿由于受复杂的生产条件和环境影响，在矿用设备选型上都采用功率比较大的型号，电机全速运行，大马拉小车现象非常普遍，耗能十分严重。如何以技术进步和技术创新为先导，降低企业的生产成本，提高劳动生产率是煤炭生产企业需要解决的迫切课题。

煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一，作为矿井主通风，它每天24小时不停地运转，是整个矿井的“呼吸”系统。然而随着开采及掘进的不断延伸，巷道延长，所需的风量也将不断增加，风机所用功率也将加大。四季的交替，冷热的变化，所需的风量也需不断调节。但煤矿原根据反风及开采后期运行工况所设计的通风机及拖动的电动机的功率，通常远大于煤矿正常生产所需的运行功率。

矿井一般按开采各阶段中通风最困难时期选择风机型号。一般矿山选型时，按实际通风参数配备电机功率，计算方法如下：

N-所需电机功率，系指I，II级电机的总功率（kW）；

Pst－矿井最困难时期总阻力（Pa） ；

Q－矿井最困难时期总风量（m3s）；

ηst－按Pst、Q参数查本样本的实际运行工况效率；

K－功率贮备系数，一般取K＝1.1～1.15。

传统的调节系统，是根据风量所需的多少，靠调节风门、叶片角度来实现的。从通风机选型的过程和煤炭生产的实际情况，通风机恒速运行存在以下几个问题: 

1．电能的严重浪费

大型煤矿的服务年限大多在几十年以上，投产初期到井田稳定开采一般在十年以上，但是一般主扇风机设计上余量特别大，在相当长的时间主扇风机一直处在较轻负载下运行。由于煤矿主扇风机一般采用档板调节，因此造成能源浪费，增加了生产成本。

　　2、启动困难，机械损伤严重

　　主扇风机采用直接启动，启动时间长，启动电流大，对电动机的绝缘有着较大的威胁，严重时甚至烧毁电动机。而高压电动机在启动过程中所产生的单轴转矩现象使风机产生较大的机械振动应力，严重影响到电动机、风机及其它机械的使用寿命。

　　3、自动化程度低

　　主扇风机依靠人工调节档板，更不具备风量的自动实时调节功能，自动化程度低。在故障状态下，如风流短路，将对矿井正常生产造成严重影响。

　 变频调速器作为一种新型的电力变换装置，已成熟地应用到工业生产的各个方面，不但启动容易，节能效果显著，而且对电机保护功能齐全。因此，为保证矿井生产的安全，降低生产成本，提高自动化程度，对矿井通风机的变频改造就成为势在必行的工程了。

二、对旋轴流通风机的特点

两级的轴流通风机中，有一种很好的设计方案。它是将一个叶轮装在另一个叶轮的后面，而叶轮的转向彼此相反，称为对旋型轴流通风机，或对置式轴流风机。

煤矿对旋风机因其主要由该通风机采用两级叶轮对旋式结构，两级叶轮分别由容量及相同型号电动机驱动，两个叶轮旋转方向相反，从进风口看，第一级叶轮顺时针方向旋转，第二级叶轮则逆时针方向旋转。当空气流入第一级叶轮获得能量后并经第二级叶轮排出，第二级叶轮兼备普通轴流风机中静叶的功能，在获得整直圆周方向速度风量同时，增加气流的能量，从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率，高风压。

它与普通轴流风机相比有以下几个优点

1)可以省略导叶，因而具有较短的结构尺寸。

2) 传动效率高。叶轮直接安装在电机轴上，改变了传统的传动结构，既避免了传动装置的频繁损坏，消除了能量损耗，也提高了风机装置的传动效率，同时也提高了使用效率。对旋轴流式通风机因为没有静叶,不存在静叶损失,因此,其效率比普通通风机要高；

3) 对旋轴流式通风机具有较大的逆向送风量,其一般可达70%～80% ,而普通通风机的逆向送风量仅为30%～40%；

4)轴流对旋风机使用灵活。对旋风机两级工作轮分别由两台电机驱动，因而对旋风机对应不同的使用状态，可进行各式各样的组合，使其中一级空转可组成前导加动叶级或动叶加后导叶级，亦可配备一个静叶作为附件，可以调节栅距以实现变风量调节。对旋风机可变转速和两转子的转速比来调节流量，这是对旋风机所特有的。

三、矿用对旋轴流通风机的变频改造的案例