随着煤矿开采技术的不断发展,煤矿巷道的掘进距离在不断增加,而在巷道通风过程中,巷道通风所需风量、风压与巷道距离成正比,这就导致煤矿局部对旋通风机在通风时存在风量、风压与通风距离不匹配的问题:在短距离通风时风量过大、能耗浪费严重,容易吹起煤尘造成二次污染;在远距离通风时,对旋风机一级电机未充分利用、二级电机容易过载。因此,本文在对局部通风系统运行特性研究的基础上,提出了一种单电机叶片可调对旋风机方案并对其结构进行了优化,建立了风机的仿真模型,对风机关键部件进行了仿真与试验研究。首先,对某巷道进行了通风阻力的计算,并通过B型(压入式)风管试验装置采集了FBD No8.0型风机在不同通风阻力下的试验数据,得出了风机风量、风压、轴功率以及效率随通风距离变化的曲线。以FBD No8.0型对旋风机试验数据为基础,对某巷道局部通风系统在0~3000 m整个通风过程下的恒转速通风、单双级切换通风、变频通风三种通风方式的运行特性进行了研究,结果表明:单双级切换通风比恒转速通风节能5%左右,变频通风比恒转速通风节能30%。之后,在煤矿局部通风运行特性研究的基础上,提出了单电机叶片可调对旋风机方案,研发了风机的对旋传动装置及叶片角度调节机构。对叶片角度可调叶轮进行了研制,并利用逆向造型对叶片进行了三维建模。在叶片三维模型的基础上建立了单电机叶片可调对旋风机及FBD No8.0型风机的整体模型,并对FBD型风机的仿真模型进行了试验验证。由于两种风机的两级叶轮区域及风机后段结构相同,故验证后的FBD型风机仿真模型的叶轮及风机后段区域可直接应用于单电机叶片可调对旋风机中。而对于单电机叶片可调对旋风机的前段区域,则选用与FBD风机后段区域相同的方法建立仿真模型,在最大程度上确保单电机叶片可调对旋风机整体仿真模型的可靠性。然后,利用Fluent仿真软件对单电机叶片可调对旋风机入口集流器、整流罩、扩压器等主要通流部件进行了数值模拟。得出了风机集流器的合理参数:圆弧半径与风机入口水力直径的比值r/D_C应取0.2以上,集流器长度L应取0.8 r,集流器与风筒连接处的角度α应取0°。研究了整流罩及扩压器对风机性能的影响,得出了扩压器长度与风筒直径相等时的最优扩散角为16°~18°。最后,对单电机叶片可调对旋风机的叶片角度调节机构进行了试验研究。叶片角度调节机构驱动装置的模态试验表明:驱动装置在风机运行时不会产生共振;叶片角度调节机构测试试验表明:其结构能够满足设计要求;对研制的前后级叶轮进行了双面(动)平衡校正,校正结果表明:校正后的前后级叶轮平衡等级达到G5.6,满足技术标准。