鋒速達通風降溫系統
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負壓風機_煤與瓦斯突出地段不允許采用混合式局部通風的異義佳木
| 佳木斯雙鴨山建龍礦業風機系統 |
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| 一、 項目背景： 在安全事故多發的煤礦行業，安全作為首要任務被越來越多的業主所重視，建龍礦業公司為保證礦井內作業安全，使可引起爆炸的瓦斯氣體濃度低于爆炸閾值，特采用大功率容量的電機拖動排風風機，對礦井內含瓦斯空氣進行不中斷排出；同時對拖動風機運轉的高壓電機做嚴密監控，確保設備運行正常，給井下作業提供安全保障。此舉對于煤礦行業的安全生產具有重要意義。
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| 普傳科技在風機水泵類負載的節能實踐 |
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| 【摘要】在產業生產和產品加工制造業中，風機、泵類設備應用范圍廣泛;其電能消耗是一筆不小的生產用度開支。國家節能減排政策的制定和執行，節能降耗業已成為降低生產本錢、進步產品質量的重要手段之一。
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城市地鐵交通是世界各國解決大型城市公共交通的主要途徑，目前在我國正得到大力發展。 我國有近20個城市完成地鐵建設立項，更多城市正在積極規劃。 地鐵系統中的通風空調的耗能可達地鐵系統總能耗的50%[1] ，其中風機又是通風空調系統的主要耗能設備，而且無論寒暑，地鐵風機都必須每天運行且時間長達20h以上。另外，地鐵通風系統事關防火安全，一直得到國際上的高度重視和不斷研究[2-3]。
目前國內的地鐵通風系統的風機從通風模式和防火安全角度需要，要求地鐵風機能夠迅速完全反風，由于設計研究難度大，至今公開發表的研究文獻還較少。本文在全面查閱國內外文獻的基礎上，結合筆者自己的工作，就地鐵風機氣動技術方面的發展現狀和趨勢作一簡要綜述 。
1 地鐵風機的主要技術要求與基本結構
可逆軸流通風機在地鐵上主要有兩種運行模式[4]：（1）作為隧道事故/冷卻風機，主要用于地鐵區間通風，列車阻塞、火災時的通風和排煙，并根據運行模式的要求進行正轉或反轉運行；（2）用于車站公共區空調通風/區間通風系統。風機可通過送、回管路對車站公共區空調通風，當需要區間、夜間通風時，通過風閥轉換實現對區間的通風換氣，以滿足區間通風性能要求。該類風機兼容了車站及區間火災事故發生時的通風。
地鐵的特殊工作環境和特點給地鐵風機的設計提出了特殊的技術要求：（1） 防火要求和通風模式的需要，地鐵風機要能夠滿足反風要求，而且要安全可靠；（2）為滿足列車火災時的通風，地鐵風機還需要滿足耐高溫要求；（3）由于列車運行的阻塞效應、正常和早上、晚間對隧道的通風清潔等多種工況要求，地鐵風機的管網阻力變化很大，經常會在旋轉失速流量區間工作，所以，地鐵風機要防止喘振；（4）風機要解決高效低噪、電機防潮等基本問題。
地鐵軸流通風機最典型的要求是風機能提供反向通風，而且為了保證地鐵運輸安全，擔負防火功能的地鐵風機必須能可靠和便捷地實現反風。 曾經有人提出采用普通單向軸流通風機通過在基座上轉動180°來實現反風的發明專利 [5] ，也有人提出采用動葉直接反轉180°的方式來實現反風的實用新型專利 [6] 。但都由于結構過于復雜，保養不便，在實際運行中不可靠而沒有得到任何應用。目前常用的地鐵風機基本結構與普通風機一樣，即采用 B5 型內置電機，電機外的風機內筒具有和輪轂一樣大小的直徑，風機內筒（電機筒）由沿圓周均勻分布的靜葉支撐在風機外筒上，而風機轉子以懸臂支撐方式安裝在電機伸出端，這樣只需要通過電機反轉就使得動葉反轉，從而實現反風，結構簡單可靠。但是為了保證完全可逆運行，風機動葉必須采用特種的反向對稱翼型設計。
地鐵系統的防火要求需要風機整機能耐150℃高溫1h以上。與普通消防排煙風機不同的是，在地鐵火災工況下，風機周圍都是高溫煙氣，不可能有新的并低于環境溫度的空氣被引到電機周圍來為電機降溫，這就要求電機本身要有良好的耐高溫性；其次，葉片材料、電動機、軸承潤滑油脂和軟連接等的選用都要充分考慮高溫下的運行性能。
至于防喘振要求，一種比較好的做法就是將適用普通軸流通風機的防喘振環[7] 加設在地鐵風機動葉片兩邊。防喘振環（也稱分流器）是一種環形的帶有若干小導流片的裝置，其環內的小導流片可以將進口氣流進行一定的回流放空，而且具有自適應能力，從而可以使風機特性曲線在失速區的大范圍內保持穩定。就筆者實際開發地鐵風機產品的經驗看，這種方法可以保持流量大范圍變化時，壓力一直隨流量減小而增高。從有限的資料看，加設防喘振環后，風機效率將下降2%～4%。
地鐵可逆風機除了要滿足以上特殊要求外，還需要風機效率盡量高，特別是地鐵風機作為地鐵交通系統中主要的耗功設備，數量大，全年運行，因此，高效可逆是地鐵風機最基本的要求。目前國內外對地鐵風機氣動性能研究的文獻相對較少，研究也不充分，以下將對地鐵風機特殊的氣動問題以及最新的進展情況進行介紹。
2 完全可逆地鐵風機的翼型研究情況與進展
地鐵軸流通風機的關鍵技術是風機要能完全可逆運行，這就需要采用專門的翼型才能達到。從理論分析可知，地鐵風機要想通過動葉直接反轉達到完全反風，其動葉的基本翼型就必須沿弦長中心反向對稱。目前國內外研究和應用較廣泛的是S型翼型，此種翼型的特點是翼型的中弧線呈S型。國際上對S型翼型用于水輪機進行了一定的研究[8-10] ，其中弧線由兩段拋物線組成，翼型的厚度分布有的是沿弦長中點完全對稱，有的采用普通翼型厚度分布。國內李超俊、魏百鎖等人對S型翼型用于可逆風機葉片的設計率先進行了研究[11-13] , 先后設計出3種用于可逆風機的翼型:（1）雙圓弧S翼型CS-4, 其S型中弧線由兩段相切的圓弧連接而成，試驗測量得最大升阻比(Cy/Cx )max=20.8 ，最大升力系數Cymax=0.87 （未進行翼型有限翼展升阻力修正）；（2）雙頭雙機翼反向對稱翼型DORMOY-S40, 它是由兩個相同的原始翼型DORMOY反向對接而成，其中弧線呈S型，翼型相對拱度f/L=3.24%，最大迎角為9°時有最大升力系數C ymax =0.9（未進行翼型有限翼展升阻力修正）；（3）擺線S型對稱翼型BX-S396，它是通過利用擺線低阻特性可降低噪聲，增加升阻比的特點設計而成。此S翼型相對拱度f/L=3.96%，最大迎角為12°，對應最大升力系數C ymax =0.89，最大升阻比(Cy/Cx)max=30.9 。限于那時計算技術和計算機性能的限制，上述翼型性能只能靠試驗研究，因此當時只能在理論分析的基礎上，根據直覺設計出幾種性能較好的翼型進行試驗研究，研究很不充分。
1999年，席德科等人[14] 通過計算生成可逆翼型坐標，然后采用流場計算的方法進行了可逆風機葉片的翼型研究。通過對5種不同可逆風機翼型的數值計算和試驗測量，優選了兩種翼型，獲得的最大升阻比為25。
2002年，楊波等人[15]在仔細分析上述S型翼型研究的基礎上，認為上述所有可逆翼型的最大升力系數偏小，升阻比不大，于是提出采用組合葉柵思想另辟蹊徑。所謂組合葉柵就是通過充分利用和合理選擇現有的、成熟的(對稱或非對稱)翼型，通過采取特別的、正反向葉片組合的方法來大幅度提高葉片的性能指標(即升力系數Cymax、失速迎角值αCymax ) 。通過對其設計的組合葉柵詳細的葉柵性能試驗，發現組合葉柵內的流體流動與普通葉柵的流動不同，有自己的特有規律，而且在一定的重合度和柵距比情況下，組合葉柵氣動性能明顯優于其基本翼型組成的單列葉柵。
地鐵風機專用翼型其實可以看作翼型彎曲角度為零的一種特殊葉片，其升力完全是靠葉片進氣沖角產生的，而不像普通翼型那樣靠葉片彎曲角產生，而且，從筆者主持設計的幾個地鐵風機系列產品看，設計的高效地鐵風機的動葉稠度都較大，葉根稠度可達1.5～1.7，葉頂稠度也達到0.5～0.8。但是，上述文獻中為地鐵風機開發的專用翼型還都是基于孤立翼型設計方法，吹風試驗數據也都是在孤立翼型狀態下進行，按孤立翼型的升力、阻力系數整理，與實際產品開發要求有一定差別。
另外，目前國內外都沒有發表對兩維的反向對稱翼型的優化設計研究，而通過對高效二維翼型的進行參數化建模優化，研究建模的關鍵參數和影響因素，是三維動葉優化設計的基礎。
綜上所述，對可逆地鐵風機專用翼型還需要在葉柵條件下，進行兩維多種不同翼型參數化建模和優化的研究，為進一步優化葉片，提高風機效率奠定基礎。
3 地鐵風機的流場計算和優化設計
1991年文獻[16]在國內率先開展了可逆軸流通風機的研究。該文獻采用最優控制理論，以動葉出口環量沿半徑的梯度變化為控制變量，在扣除葉片流動損失和出口周向速度動能損失的前提下，對單葉輪轉子風機的流型進行了優化，然后，按照孤立翼型設計方法，選擇可逆風機專用翼型的升力和攻角測試結果，設計開發成功了雙向軸流通風機。采用此 專用翼型進行葉片成型，實測風機正向運行時的壓力系數為0.0724，效率為76.4%，反向運行時壓力系數為0.070，效率為70.0%，基本上達到了風機正反風性能相近的要求。限于當時的計算條件，整個設計還是按照傳統的孤立翼型設計方法進行的，沒有對該風機的三維粘性流場進行驗證計算。
2003年文獻[17]在國內率先利用商用計算流體力學（CFD）軟件FLUENT對地鐵風機內部流場進行了全面的三維粘性流場計算和分析，計算區域包括整流罩、動葉和支撐電機的導葉，采用三維定常流場計算，并與試驗結果進行了對比，結果符合良好。
隨著計算技術的進步，對可逆軸流通風機動葉的設計方法也在不斷的進步。2005年文獻[18]采用現代優化設計技術優化設計了一臺地鐵風機的動葉葉片。該文首先 提出了一種構造對稱S型葉片的方法，就是利用NACA4系列翼型，把后半部分去掉，將前半部分葉型旋轉180°后當做后半部分，就得到S型基本翼型，在此基礎上做出一條S母線，結合基本翼型得到S型翼型，然后以葉片各個截面的S型翼型的最大拱度、S型母線、葉片扭角和葉根安裝角作為自變量，通過正交試驗，經過75次數值試驗，優選出效率最高的葉片，最終獲得葉片的流動效率達87.67%的優化結果。但是，該文 獻 沒有考慮支撐電機的導葉對風機性能和流場的影響。
2006年文獻[19]對某可逆地鐵風機流場進行計算時發現，由于支撐電機的導葉存在，導致可逆風機正反轉性能不一致。為此該文專門設計了具有一定安裝角度的導葉，使得風機正轉時，相當于前導葉加動葉的風機模式；而風機反轉時，相當于動葉加后導葉模式。其具體的設計方法是：首先以等環量規律設計出初始葉片；然后以葉片安裝角、葉片數、葉型為自變量，以風機的效率為優化目標函數，進行轉子的優化設計；再根據轉子的流場計算結果，進行靜子的優化設計；最后將轉子和靜子進行合理匹配，直到達到設計要求為止。
以上文章是筆者查閱到的國內全部公開發表的有關可逆軸流通風機的設計優化和流場計算的典型文獻，國外文獻一篇都未查到。其它由同一作者寫出的類似文獻不再一一列舉。
4 新型地鐵風機及其進一步發展方向
筆者在為多家企業開發可逆地鐵風機的過程中，發現了與文獻[19]同樣的問題，即雖然使用了由完全反向對稱翼型成型的動葉和支撐電機的導葉，但由于動葉加導葉的方式使得地鐵風機的流道結構不對稱，導致了可逆風機正反風性能不一致，而且在試驗測量中發現，采用正轉方向為動葉加支撐導葉模式的風機效率高。為了仔細查明原因，筆者首先對試驗測量的風機進行了數值計算，計算的正反風結果與測量結果一致，這證明電機支撐導葉的存在對提高風機效率是有益的，為了進一步提高反風效率，同時也使得風機正反風性能更加一致，筆者提出在完全可逆風機的動葉兩邊設置兩列平行于軸向的導葉的發明專利[20] ，在某企業地鐵風機樣機測試中，已證實了該專利的有效性。
為了深入探索該發明提高地鐵風機效率的機理，筆者專門設計了一臺高壓大流量地鐵風機并對其進行了詳細的數值研究，發現在保證計算區域和動葉轉子等各種可比參數完全一致的前提下，動葉兩端加平直對稱導葉的風機計算全壓效率比單葉輪風機提高近10%，全壓也相應明顯提高了。流場分析表明，安裝導葉后效率和全壓提高的主要機理是導葉的設置大大降低風機出口氣流在擴散筒內的流動距離，從而減小了流動損失，同時導葉還可以回收一些動葉出口氣流的旋繞動能。
但是，數值計算結果也顯示，下游導葉出現了流動分離，這是為了不干擾進口氣流，上游導葉需要采用平行于來流的直板或翼型導葉，這就導致同樣形狀的下游導葉總是處于大沖角下，流動從后導葉進口就發生分離，因此動葉出口氣流周向旋繞動能的回收效率非常低。由于地鐵風機動葉出口氣流的旋繞動能可以占到設計壓力的15%～22%，因此通過抑制導葉分離，進一步回收旋繞動能，將明顯提高這種新型地鐵軸流通風機效率。
一般抑制翼型表面邊界層流動分離方法是吹除或抽吸邊界層，可通過外加能量或依靠自身的壓差實現。依靠自身的壓差這種自適應方法控制邊界層分離，可實現設備的可靠性和結構的簡便，筆者曾對離心通風機葉輪采用自適應邊界層控制方法，并獲得了設計流量和小流量下提高整機效率2%的好效果[21] ，在此研究工作的啟發下，筆者設計了6種不同的翼型來對比研究通過形成射流來抑制頭部流動分離的效果，兩維數值計算顯示無論是分離流動還是壓力恢復系數都獲得了明顯改進和提高，現仍在進行數值計算對比和準備試驗驗證。
需要說明的是，本專利的下游導葉流動分離與得到廣泛研究的普通翼型邊界層流動分離不同。地鐵風機導葉的流動分離是由于大沖角引起的，發生在頭部，而普通翼型是由于氣流擴壓度過大而導致翼型后部分離。
此外，在為企業設計地鐵風機的時候,屋頂排風機，發現主要結構參數不符合最佳普通軸流通風機選擇規律、預計性能不好的地鐵風機，計算出來的效率反而較高，這說明可逆軸流通風機和普通軸流通風機的主要結構參數的確定方面有所不同。軸流通風機的主要結構參數的選擇對風機的效率起非常重要的作用，但目前國內外還沒有有關可逆風機最佳結構參數選擇的文獻，需要進一步的研究。
5 結論與展望
綜上所述，隨著我國地鐵交通事業的發展，近年來我國對可逆地鐵軸流通風機的研究也取得了明顯進展，研究方法也從 20世紀90年代初的主要依靠試驗的方法，過渡到現在數值模擬與試驗相結合的方法，有些研究成果已在實際設計生產中得到應用。但相對普通軸流通風機的研究，對于地鐵風機的研究仍然相當稀少，可在以下方面開展進一步研究。
�。�1) 目前國內外已經提出了一些設計可逆軸流 通 風機專用翼型的思路和方法，但還沒有采用現代流場計算技術進行基于葉柵思想的翼型參數化建模和優化的研究，這方面工作是地鐵風機三維葉片高效快速優化的基礎。
�。�2）可逆風機的最優結構參數的選擇問題還需要進行深入和全面的研究。
�。�3）筆者提出的新型可逆軸流通風機的導葉由于來流沖角較大，導葉從葉片頭部就發生流動分離，從而使導葉回收動葉出口旋繞動能的能力大大下降，如何采用邊界層控制方法，改善導葉的分離流動是進一步提高這種新型地鐵風機效率的關鍵。
一、注塑機的成型過程
注塑成型是一個循環的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環。注塑機操作項目包括控制鍵盤操作、電器控制系統操作和液壓系統操作三個方面。分別進行注射過程動作、加料動作、注射壓力、注射速度、頂出型式的選擇，料筒各段溫度的監控，注射壓力和背壓壓力的調節等。
注塑機的工作原理：與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態（即粘流態）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。
一般螺桿式注塑機的成型工藝過程是：首先將粒狀或粉狀塑料加入機筒內，并通過螺桿的旋轉和機筒外壁加熱使塑料成為熔融狀態，然后機器進行合模和注射座前移，接著向注射缸通人壓力油，使螺桿向前推進，從而以很高的壓力和較快的速度將熔料注入溫度較低的閉合模具內，經過一定時間和壓力保持（又稱保壓）、冷卻，使其固化成型，便可開模取出制品。
注塑成型的基本要求是塑化、注射和成型。塑化是實現和保證成型制品質量的前提，而為滿足成型的要求，注射必須保證有足夠的壓力和速度。同時，由于注射壓力很高，相應地在模腔中產生很高的壓力，因此必須有足夠大的合模力。由此可見，注射裝置和合模裝置是注塑機的關鍵部件。
二、注塑機耗電和工作原理
注塑機是一種專用的塑料成型機械，它利用塑料的熱塑性，經加熱融化后，加以高的壓力使其快速流入模腔，經一段時間的保壓和冷卻，成為各種形狀的塑料制品。
1、注塑機的工作循環
冷卻和保壓：按設定多種壓力和時間段，保持料筒的壓力，同時模腔冷卻成型。鎖合模：模扳快速接近定模扳（包括慢-快-慢速），且確認無異物存在下，系統轉為高壓，將模板鎖合（保持油缸內壓力）。射臺前移到位：射臺前進到指定位置（噴嘴與模具緊貼）。
注塑：可設定螺桿以多段速度，壓力和行程，將料筒前端的溶料注入模腔。冷卻和預塑：模腔內制品繼續冷卻，同時液力馬達驅動螺桿旋轉將塑料粒子前推，螺桿在設定的背壓控制下后退，當螺桿后退到預定位置，螺桿停止旋轉，注射油缸按設定松退，預料結束。
2、注塑機的電能消耗
注塑機的電能消耗主要表現在以下幾個部分：循環冷卻水泵的電能消耗，其中液壓油泵電機的用電量占整個注塑機用電量的80%以上，液壓系統油泵的電能消耗 ，加熱器的電能消耗，所以降低其耗電量是注塑機節能的關鍵。
三、注塑機溫度上升過高有哪些危害
注塑機溫升過高將導致油的粘度降低，泄漏增加，泵的容積效率和整個系統的效率會明顯降低。由于油的粘度降低，滑閥等移動部件的油膜變薄和被切破，摩擦阻力增大，導致磨損加劇。從而會減短機器的使用壽命。
注塑機溫升過高會導致部件工作質量變差：注塑機溫升過高會導致部件工作質量變差，油中溶解空氣逸出，產生氣穴，致使液壓系統工作性能降低。同時也降低的工作效率。
注塑機溫升過高會加速油液氧化變質，析出瀝青物質，降低液壓油的使用壽命。析出物堵塞阻尼小孔和縫隙式閥口，導致壓力閥卡死而不能動作、金屬管路伸長而彎曲，甚至破裂等。
四、注塑機應該如何保養
不論是進口還是國產注塑機都具有以下特點：
1 .注塑機由機械、液壓、電器、專用配套件等，按照注塑加工工藝技術的需要，有機地組合在一起，自動化程度高，相互之間關聯緊密；注塑機可3班24h連續運轉。若注塑機的某個元件發生故障，將導致停機。
2.注塑機固定資產投資大，生產規模大，消耗原料多，勞動生產率高，創產值大。是一種勞動效率較高的生產組織形式。
注塑機上雖然操作簡單，工人少，但注塑機管理和維修的技術含量高，工作量也大。
所以要保證注塑機經常處于完好狀態，就必須加強注塑機管理工作，嚴格控制注塑機的故障發生。以達到降低故障率，減少維修費用，延長使用壽命的目的。
注塑機的功能體現著它在注塑制品生產活動中存在的價值和對注塑生產的保證程度。注塑機故障，一般是指注塑機或系統在使用中喪失或降低其規定功能的事件或現象。注塑機是企業為滿足注塑制品生產工藝要求而配備的。在現代化注塑機生產中，由于注塑機結構復雜，自動化程度很高，液壓、電控及機械的聯系非常緊密， 因而注塑機出現故障，那怕是局部的失靈，都會造成整個注塑機的停產。注塑機故障直接影響注塑產品的數量和質量。
本報訊（記者李振林）國華愛依斯新巴爾虎風電有限公司投資建設的新左旗白音查干風電一期４９．５ＭＷ工程，目前已有３３臺風機相繼并網發電。截至５月底發電量達１０５１萬千瓦時，上網電量９２５萬千瓦時，產值達５００萬元，預計２０１０年發電量達７０００萬千瓦時，可實現產值３７８０萬元。
該項目占地７８００３平方米，建筑面積１３４００平方米，已累計完成投資近５億元。目前二期４９．５ＭＷ發電機組工程正在進行土地預審組件上報、接入系統、可研審查、環境評價等相關工作，今年力爭核準開工建設。
來源：呼倫貝爾日報
11月3日，浙江正泰太陽能科技有限公司200兆瓦微晶薄膜電池生產項目、中國航天萬源國際(集團)有限公司兆瓦級風機總裝項目、北京京城機電控股有限責任公司2000套兆瓦級風力發電機生產項目同時落戶甘肅酒泉國家風電裝備高新技術產業化基地，標志著酒泉千萬千瓦級風電基地建設步入了一個新的發展期。
正泰太陽能科技有限公司在酒泉新建的200兆瓦微晶薄膜電池生產項目總投資近30億元，項目建成投產后，將形成200萬千瓦(MW級)薄膜電池及組件生產能力，可實現年銷售收入近20億元。中國航天萬源國際(集團)有限公司酒泉兆瓦級風機總裝項目總投資3億元，項目一期具備年產2MW和3MW永磁直驅風電機組600臺的生產能力，達產后年產值50億，項目計劃于2010年11月奠基并開工建設，于2011年4月底投產。北京京城新能源有限公司在酒泉投產的2000臺兆瓦級風力發電機生產項目，總投資5.5億元，項目建成投產后，將形成2000臺1.5～3MW風力發電機生產制造和試驗能力，年實現銷售收入8億元。
據悉，酒泉新能源裝備制造產業園是酒泉千萬千瓦級風電基地建設的大后方。截至目前，已有30多家風電裝備制造領軍企業簽訂入園協議，總投資達80多億元。甘肅金風風機總裝、華銳科技風機總裝、中材科技風機葉片制造、中復連眾風機葉片制造、酒鋼天成法蘭輪轂制造等5個項目率先建成投產，風電裝備制造業銷售收入達到259.84億元。
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