第4章 通風(fēng)動力

1、1礦井通風(fēng)與安全礦井通風(fēng)與安全2第四章 通風(fēng)動力v4.1 自然風(fēng)壓 v4.2 通風(fēng)機(jī)類型和構(gòu)造及附屬裝置v4.3 通風(fēng)機(jī)特性 v4.4 通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作v4.5 通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型 v4.6 通風(fēng)機(jī)性能測定3 通風(fēng)動力基本概念v機(jī)械風(fēng)壓機(jī)械風(fēng)壓由通風(fēng)機(jī)造成的能量差v自然風(fēng)壓自然風(fēng)壓由礦井自然條件產(chǎn)生的能量差v機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓 均是礦井通風(fēng)的動力，用以克服礦井的通風(fēng)阻力，促使空氣流動44.1 自然風(fēng)壓v自然風(fēng)壓形成和計(jì)算v自然風(fēng)壓特性v自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算v自然風(fēng)壓測定5自然風(fēng)壓的形成和計(jì)算v形成原因 由于風(fēng)流流過井巷時與巖石發(fā)生了熱量交換，使得進(jìn)、回風(fēng)井內(nèi)的氣溫出現(xiàn)差異，回風(fēng)井里面

2、的空氣密度比進(jìn)風(fēng)井里的空氣密度較小，因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差就是自然風(fēng)壓。v自然通風(fēng)是在自然風(fēng)壓作用下，風(fēng)流不斷流過礦井的現(xiàn)象。6v自然風(fēng)壓的計(jì)算v 如圖所示礦井通風(fēng)系統(tǒng)：p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；為空氣密度，kg/m3，則自然風(fēng)壓為：)(4321210gZpph71、自然風(fēng)壓變化規(guī)律自然風(fēng)壓的大小和方向，主要受地面空氣溫度變化的影響。如圖所示分別為淺井和我國北部地區(qū)深井的自然風(fēng)壓隨季節(jié)變化的情形。由圖可以看出，對于淺井，夏季的自然風(fēng)壓出現(xiàn)負(fù)值；而對于我國北部地區(qū)的一些深井，全年的自然風(fēng)壓都為正值。 淺井自然風(fēng)壓示意圖 深井自然風(fēng)壓示意圖自然風(fēng)壓特性8自然風(fēng)壓特性2

3、、自然風(fēng)壓影響因素 1）兩側(cè)空氣柱的溫度差）兩側(cè)空氣柱的溫度差礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響的主要因素。影響氣溫差的主要因素是地面入風(fēng)氣溫和風(fēng)流與圍巖的熱交換。其影響程度隨礦井的開拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。 2）礦井深度）礦井深度當(dāng)兩側(cè)空氣柱溫差一定時，自然風(fēng)壓與礦井或回路最高與最低點(diǎn)間的高差Z成正比。深1000m的礦井，“自然通風(fēng)能”占總通風(fēng)能量的30%。9自然風(fēng)壓特性（3）主要通風(fēng)機(jī)工作對自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。由于風(fēng)流與圍巖的熱交換，冬季回風(fēng)井氣溫高于進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，這兩個井筒之間在一定時期內(nèi)仍存在溫差，從而仍有一定的自然風(fēng)壓起作用。有

4、時甚至?xí)蓴_通風(fēng)系統(tǒng)改變后的正常通風(fēng)工作。（4）地面大氣壓、空氣成分和濕度影響空氣的密度，因而對自然風(fēng)壓也有一定影響，但影響較小。10自然風(fēng)壓的控制和利用自然風(fēng)壓作用的兩面性積極和消極措施：（1）新設(shè)計(jì)礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時，應(yīng)使在全年大部分時間內(nèi)自然風(fēng)壓方向與機(jī)械通風(fēng)風(fēng)壓的方向一致，以便利用自然風(fēng)壓。例如，在山區(qū)要盡量增大進(jìn)、回風(fēng)井井口的高差；進(jìn)風(fēng)井井口布置在背陽處等。（2）適時調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。例如在冬季自然風(fēng)壓幫助機(jī)械通風(fēng)時，可采用減小葉片角度或轉(zhuǎn)速方法降低機(jī)械風(fēng)壓。（3）在多井口通風(fēng)的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要防止因自然風(fēng)壓作用

5、造成某些巷道無風(fēng)或反向而發(fā)生事故。11自然風(fēng)壓測定直接測定法 對于任一礦井，還可用另一種方法測算礦井的自然風(fēng)壓。如在礦井中任一地點(diǎn)制做臨時密閉，堵截風(fēng)流，主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，用壓差計(jì)測出密閉兩側(cè)的壓差，即為該礦的hn。要求是密閉不漏風(fēng)，否則測值不準(zhǔn)。124.2 通風(fēng)機(jī)類型和構(gòu)造及附屬裝置1、通風(fēng)機(jī)類型v按服務(wù)范圍分：主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)與局部通風(fēng)機(jī)。主扇是礦井的“肺臟”，必須晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)保證礦井安全生產(chǎn)。v按構(gòu)造礦用通風(fēng)機(jī)可分為離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)。134.2.1 離心式通風(fēng)機(jī)v離心式通風(fēng)機(jī)主要由動輪、蝸殼體、主軸、錐形擴(kuò)散器和電動機(jī)等構(gòu)成。葉輪轉(zhuǎn)動時，靠離心力作用，空氣由吸風(fēng)口12進(jìn)入，經(jīng)前

6、導(dǎo)器7進(jìn)入葉輪的中心，折轉(zhuǎn)90沿徑向離開葉輪流入機(jī)殼2，經(jīng)擴(kuò)散器3排出。1-動輪；2-蝸殼體；3-擴(kuò)散器；4-主軸；5-止推軸承；6-徑向軸承；7-前導(dǎo)器；8-機(jī)架；9-聯(lián)軸節(jié)；10-制動器；11-機(jī)座；12-吸風(fēng)口；13-通風(fēng)機(jī)房；14-電動機(jī)；15-風(fēng)硐 14v動輪1由若干個葉片構(gòu)成，在主軸4帶動下旋轉(zhuǎn)。v前導(dǎo)器7（有的通風(fēng)機(jī)沒有前導(dǎo)器）用來調(diào)節(jié)風(fēng)流進(jìn)入主要通風(fēng)機(jī)葉輪時的方向，以調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的風(fēng)壓和風(fēng)量。v制動器10可使主要通風(fēng)機(jī)緊急停轉(zhuǎn)。v通風(fēng)機(jī)房13中通常設(shè)有能反映通風(fēng)機(jī)工作狀況的各種儀表和電力拖動裝置等。15 徑向式 后傾式 前傾式v 根據(jù)通風(fēng)機(jī)的葉片角度的不同，離心式通風(fēng)機(jī)

7、可分為徑向式、后傾式和前傾式三種，2為葉片出口的構(gòu)造角，即為風(fēng)流沿葉片移動的切線W2與圓周速度u2的夾角。對于徑向式2為90，后傾式2大于90，而前傾式的2則小于90。 164.2.2 軸流式通風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)主要由動輪l、圓筒形機(jī)殼3、集風(fēng)器4、整流器5、流線體6和環(huán)形擴(kuò)散器7所組成。集風(fēng)器是外殼呈曲線形且斷面收縮的風(fēng)筒。流線體是一個遮蓋動輪輪轂部分的曲面圓錐形罩，它與集風(fēng)器構(gòu)成環(huán)形入風(fēng)口，以減少入口對風(fēng)流的阻力。 動輪由固定在輪上的輪轂和等間距安裝的葉片2組成。17v 葉片的安裝角可以根據(jù)需要來調(diào)整，國產(chǎn)軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般可調(diào)為15、25、30、35、40和45七種，使用時可以每

8、隔2.5調(diào)一次。v 葉片按等間距t安裝在動輪上，當(dāng)動輪的機(jī)翼形葉片在空氣中快速掃過時，由于葉片的凹面與空氣沖擊，給空氣以能量，產(chǎn)生正壓，將空氣從葉道壓出，葉片的凸面牽動空氣，產(chǎn)生負(fù)壓，將空氣吸入葉道。如此一壓一吸便造成空氣流動。18v一個動輪和它后面一個有固定葉片的整流器組成一段。整流器用來整理動輪流出的旋轉(zhuǎn)氣流，以減少渦流損失。為了提高通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，有些軸流式通風(fēng)機(jī)安裝兩段動輪。v環(huán)形擴(kuò)散器是軸流式通風(fēng)機(jī)特有的部件，其作用是使環(huán)狀氣流過渡到柱狀氣流時，速壓逐漸減少，以減少沖擊損失，同時使靜壓逐漸增加。194.2.3 對旋式通風(fēng)機(jī) 對旋式通風(fēng)機(jī)在構(gòu)造上屬于軸流式，采用雙級雙電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)，兩機(jī)葉

9、輪相對并反向旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于兩臺同型號軸流風(fēng)機(jī)對接在一起串聯(lián)工作，稱為對旋式風(fēng)機(jī)。這種結(jié)構(gòu)可省去中間及后置固定導(dǎo)葉，渦流損失較小，具有傳動損耗小、壓力高、高效范圍較寬、效率較高的特點(diǎn)。1-1-集流器集流器 2-2-前消聲器前消聲器 3-3-前機(jī)殼前機(jī)殼 4-4-進(jìn)氣翼進(jìn)氣翼 5-5-電機(jī)電機(jī) 6-6-級葉輪級葉輪 7-7-級葉輪級葉輪 8-8-出氣翼出氣翼 9-9-后機(jī)殼后機(jī)殼 10-10-后消聲器后消聲器204.2.4 通風(fēng)機(jī)附屬裝置v通風(fēng)機(jī)的附屬裝置包括反風(fēng)裝置、防爆門、風(fēng)峒和擴(kuò)散器、消音裝置等。v1.反風(fēng)裝置 規(guī)程規(guī)定生產(chǎn)礦井主風(fēng)機(jī)必須裝有反風(fēng)裝置，要求在10min內(nèi)能反轉(zhuǎn)礦井風(fēng)流方向，反風(fēng)

10、后的風(fēng)量不小于正常供風(fēng)的40%。 反風(fēng)作用：避免災(zāi)害擴(kuò)大；救災(zāi)需要 反風(fēng)方法：專用反風(fēng)道、備用風(fēng)機(jī)做反風(fēng)道、風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)動葉安裝角21v 利用反風(fēng)道反風(fēng)，可靠且能滿足反風(fēng)的時間和風(fēng)量要求。軸流式風(fēng)機(jī)反風(fēng)情況如圖所示，圖A為正常通風(fēng)時反風(fēng)門1和2的位置，風(fēng)機(jī)由井下吸風(fēng)，然后排至大氣；若將反風(fēng)門1、2置于圖B中的狀態(tài)，風(fēng)流從大氣吸入風(fēng)機(jī)內(nèi)，再經(jīng)反風(fēng)道壓入井下，井下風(fēng)流反向。 A BA B22 離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)情況如圖所示，正常通風(fēng)時，反風(fēng)門1和2為實(shí)線位置；反風(fēng)時，反風(fēng)門1提起，而將反風(fēng)門2放下，風(fēng)流自反風(fēng)門2進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，再從反風(fēng)門1進(jìn)入反風(fēng)道3，經(jīng)風(fēng)井壓入井下。23v利用通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)只適用

11、于軸流式風(fēng)機(jī)，將電動機(jī)的三相電源線中的任意兩相調(diào)換使電機(jī)反轉(zhuǎn)即可。v對于動葉可同時轉(zhuǎn)動的軸流式風(fēng)機(jī)，只要將所有葉片同時偏轉(zhuǎn)一定角度，就可實(shí)現(xiàn)礦井風(fēng)流反向。242.防爆門 規(guī)程規(guī)定：裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口，應(yīng)安裝防爆門。防爆門不得小于出風(fēng)井口的斷面積，并正對出風(fēng)口的風(fēng)流方向。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸時，爆炸氣浪將防爆門掀起，從而起到保護(hù)主扇的作用。253風(fēng)硐風(fēng)硐是主扇和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道。由于風(fēng)硐風(fēng)量和內(nèi)外壓差較大，應(yīng)降低風(fēng)硐阻力、減少漏風(fēng)。風(fēng)硐設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足：1)風(fēng)硐的斷面不宜太小，風(fēng)速以10m/s為宜，最大不超過15m/s；2) 風(fēng)硐的阻力不大于100200Pa。為減小阻力，風(fēng)硐不宜過長，內(nèi)

12、壁光滑并保持無堆積物，轉(zhuǎn)彎部分呈圓弧形，安裝導(dǎo)流葉片 。3) 風(fēng)硐及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密以防止漏風(fēng)。264. 擴(kuò)散器定義：通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口外接的一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道。 作用：減少出風(fēng)口的速壓損失，提高通風(fēng)機(jī)有效靜壓。 軸流式風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器是由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器。出口與混凝土砌筑成的外接擴(kuò)散器相連。外接擴(kuò)散器是一段向上彎曲的風(fēng)道，要求阻力小，出口動壓損失小，并且無回流現(xiàn)象。27離心式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器是長方形，其敞角取8 10，出風(fēng)口斷面(S3)與入風(fēng)口斷面(S2)之比約為34，如圖所示。285消音裝置 我國規(guī)定通風(fēng)機(jī)的噪音不得超過90dB。 速度較大的風(fēng)流在通風(fēng)機(jī)內(nèi)和高速旋轉(zhuǎn)的動輪葉

13、片迅猛沖擊，產(chǎn)生空氣動力噪音，同時機(jī)件振動產(chǎn)生機(jī)械噪音。當(dāng)通風(fēng)機(jī)的圓周速度大于20m/s時，空氣動力噪音占主要地位。 正對通風(fēng)機(jī)出口方向的噪音最大，側(cè)向逐漸減少。29消音裝置分為主動式與反射式。主動式是吸收聲音的能量，反射式是把聲能反射回聲源。通風(fēng)機(jī)多采用主動式，風(fēng)流通過多孔材料裝成的通道時，其噪音被吸收。為有效降噪，消音板要有足夠的厚度，也可制成空心，以節(jié)省材料。304.3 通風(fēng)機(jī)特性v通風(fēng)機(jī)特性參數(shù)包括：風(fēng)量、壓力、功率、效率。這四個參數(shù)可以描述通風(fēng)機(jī)的整個特性。1風(fēng)量 單位時間內(nèi)通過通風(fēng)機(jī)的空氣體積，稱為通風(fēng)機(jī)的流量，一般用Qf表示，單位為m3/s、 m3/min或m3/h。在礦井通風(fēng)中

14、，通過通風(fēng)機(jī)的流量，也就是通風(fēng)機(jī)送入井下或從井下排出的空氣量。312風(fēng)壓(1)主風(fēng)機(jī)全壓 hft 通風(fēng)機(jī)工作時，對每1 m3空氣做的功稱為風(fēng)機(jī)全壓。它用于克服管網(wǎng)阻力和消耗于出口處的動能損失。其值等于通風(fēng)機(jī)出口斷面上空氣的絕對全壓 (P2+hv2)與通風(fēng)機(jī)入口斷面上空氣的絕對全壓 (P1+hv1)之差：hft(P2+hv2) (P1+hv1)32實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)機(jī)都裝有擴(kuò)散器，用hft表示通風(fēng)機(jī)裝置全壓。它指通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口斷面空氣的絕對全壓與通風(fēng)機(jī)入口斷面空氣的絕對全壓之差。hft和hft在數(shù)值上相差不大，在通風(fēng)機(jī)選型計(jì)算中，可直接應(yīng)用廠家提供的性能曲線所給出的數(shù)值。33v (2)風(fēng)機(jī)靜壓hf

15、s：通風(fēng)機(jī)全壓中用來克服井巷通風(fēng)阻力的部分，為通風(fēng)機(jī)靜壓。v(3)風(fēng)機(jī)動壓hfv通風(fēng)機(jī)全壓中的出口斷面動能損失部分為通風(fēng)機(jī)動壓，計(jì)算公式為： hfv= Qf(/2sf2) 式中， 空氣密度，kg/m3； sf 風(fēng)機(jī)出口斷面積，m2； Qf風(fēng)機(jī)風(fēng)量，m3/s。 故通風(fēng)機(jī)全壓還可表示成：hft= hfshfv343. 主通風(fēng)機(jī)功率 (1)主風(fēng)機(jī)功率（輸出功率） KW單位時間內(nèi)主通風(fēng)機(jī)對通過風(fēng)量為Qf的空氣所做的功，可分為全壓功率Nfot和靜壓功率Nfos，計(jì)算公式為： Nfot hft.Qf/1000， Nfos hfs.Qf/1000 (2)軸功率N （輸入功率 ） KW電動機(jī)經(jīng)傳動部件輸入給主

16、通風(fēng)機(jī)的功率，計(jì)算公式為：U線電壓，V；I線電流，A；cos功率因數(shù)；d電動機(jī)效率，；c傳動功率，。cdUIN1000cos335v4主通風(fēng)機(jī)的效率v通風(fēng)機(jī)輸出功率和通風(fēng)機(jī)軸功率N軸之比，叫做通風(fēng)機(jī)的效率，即： ftNft/N軸hftQf/(1000 N軸) fsNfs/ N軸hfsQf/(1000 N軸)上式中ft 和fs 分別表示通風(fēng)機(jī)的全壓效率和靜壓效率。364.3.1 通風(fēng)機(jī)個體特征曲線v通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線 ：各基本參數(shù)之間的依存關(guān)系v風(fēng)量風(fēng)壓曲線（風(fēng)壓曲線）v風(fēng)量效率曲線（效率曲線）v風(fēng)量功率曲線（功率曲線）37離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線比較平緩，風(fēng)壓隨風(fēng)量變化不大；而功率

17、曲線顯示，在穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)功率隨風(fēng)量的增加而增加，為避免啟動負(fù)荷大而燒毀電動機(jī)，離心式通風(fēng)機(jī)啟動時，應(yīng)將閘門關(guān)閉，待啟動正常后再逐漸打開閘門。 38軸流式通通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線較陡，有一個類似“馬鞍”的駝峰區(qū)，風(fēng)壓隨風(fēng)量變化較大；而功率曲線，在穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)(圖中GF區(qū))，功率隨著風(fēng)量的增加而減少，為減少啟動負(fù)荷，故軸流式通風(fēng)機(jī)啟動時，不能關(guān)閉閘門。39v二 個體特性曲線的應(yīng)用1對于抽出式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置的全壓(hft)擴(kuò)散器出風(fēng)口斷面絕對全壓通風(fēng)機(jī)入口斷面絕對全壓 hftPt3Pt2(Ps3hv3)(Ps2hv2) 式中 Pt2 ，Pt3分別為，斷面上的絕對全壓，Pa， Ps2 ，Ps3分別為、

18、斷面上的絕對靜壓，Pa hv2 ，hv3分別為、斷面上的速壓，Pa40 由于Ps3地面大氣壓P， hft(PPs2)+hv3hv2 ， Pa hs2hv3hv2， Pa 式中 hs2為斷面上的相對靜壓，Pa。v上式表明：通風(fēng)機(jī)裝置的全壓可以通過測定風(fēng)峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2、平均速壓hv2和擴(kuò)散器出口斷面上的平均速壓hv3而獲得。41 在礦山機(jī)械設(shè)備中，通常將擴(kuò)散器出口的平均速壓hv3作為通風(fēng)機(jī)的速壓hfv，即 ： hfthfshfv hfshv3，Pa式中 hfs通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓。 與 hfths2hv3hv2對比有： hfshs2hv2，Pa42 對圖中1,2兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程可以得到：

19、 hr1-2hs2hv2(z1z2） hs2hv2hn hfshn上式表明：對抽出式通風(fēng)礦井，礦井井巷通風(fēng)阻力hr1-2由通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓和自然風(fēng)壓共同克服。因此，在抽出式通風(fēng)時主要應(yīng)用通風(fēng)機(jī)靜壓，hv3只是將抽出的風(fēng)流排入大氣。432對于壓入式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置全壓擴(kuò)散器出風(fēng)口全壓通風(fēng)機(jī)入風(fēng)口斷面全壓，即： hftPt2Pt1 因 Pt1P0，Pt2Ps2hv2 ，hv10 故 hftPs2hv2P0hs2hv2上式表明，壓入式通風(fēng)礦井通風(fēng)機(jī)裝置的全壓，為通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2與平均速壓hv2之和。44同樣對圖中23兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程，可得： hr2-3hs2hv2Z(一)hv

20、3 hs2 hv2 hnhv3 結(jié)合hfths2hv2對比 ，得：hft hn hr2-3 hv3 v上式表明，對壓入式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置全壓hft和自然風(fēng)壓hn共同作用，克服了礦井的通風(fēng)阻力以及由出風(fēng)井口排入大氣的速壓損失。454.3.2 通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)v 通風(fēng)機(jī)的個體風(fēng)壓曲線與管道或礦井的風(fēng)阻特性曲線的交點(diǎn)為通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。如圖所示，a、a1和a2為管道或礦井的風(fēng)阻由R變?yōu)镽1和R2時所對應(yīng)的工況點(diǎn)。 工況點(diǎn)所對應(yīng)的風(fēng)量就是此時礦井的實(shí)際風(fēng)量；對應(yīng)的風(fēng)壓就是用以克服管道或礦井通風(fēng)阻力的通風(fēng)壓力；對應(yīng)的功率和效率值就是通風(fēng)機(jī)此時的功率和效率。46v為使通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，保證通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)處于

21、一個合理的工作范圍之內(nèi)，對任何通風(fēng)機(jī)都有如下規(guī)定：1.實(shí)際風(fēng)壓不能超過最大風(fēng)壓的0.9倍；2.通風(fēng)機(jī)動輪的轉(zhuǎn)數(shù)不能超過它的額定轉(zhuǎn)數(shù)；3.主通風(fēng)機(jī)的靜壓效率不應(yīng)低于0.6。47v 軸流式通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍： 上限：“駝峰”右側(cè)，實(shí)際工作風(fēng)壓在最大風(fēng)壓值的0.9倍以下。 下限：通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，不得低于0.6。 左限：葉片安裝角的最小值，對一級葉輪為10，二級葉輪為15。 右限：葉片安裝角的最大值，對一級葉輪為40，二級葉輪為45。484.3.3 通風(fēng)機(jī)定律v影響通風(fēng)機(jī)個體特性曲線的因素有： 1. 動輪葉片安裝角度(指軸流式通風(fēng)機(jī))； 2. 前導(dǎo)器葉片角度； 3. 通風(fēng)機(jī)的新舊程度； 4. 動輪

22、的轉(zhuǎn)數(shù)； 5. 動輪的直徑； 6. 空氣的重率。v 前3項(xiàng)只能通過試驗(yàn)觀測確定。而后三項(xiàng)對個體特性曲線的影響，則可根據(jù)比例定律求出。 494.4 通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)v兩臺或兩臺以上的通風(fēng)機(jī)同時對風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行工作，叫做通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合作業(yè)或聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。這種作業(yè)基本分串聯(lián)作業(yè)和并聯(lián)作業(yè)兩種。一、通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)作業(yè)當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)路的阻力較大，一臺通風(fēng)機(jī)不能滿足需要時，應(yīng)采用通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。礦井主扇作串聯(lián)工作的較少，一般用于長距離掘進(jìn)通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作可分為集中串聯(lián)和間隔串聯(lián)兩種，下面以集中串聯(lián)為例進(jìn)行分析。50兩臺通風(fēng)機(jī)的特性曲線分別為和，網(wǎng)路的總風(fēng)阻為R1。通風(fēng)機(jī)作串聯(lián)工作時，兩臺通風(fēng)機(jī)的合成曲線可按“風(fēng)量相等，風(fēng)壓

23、相加”的原則，在等風(fēng)量線l1，l2 上將曲線和的縱坐標(biāo)相加，連接各點(diǎn)即為合成特性曲線，它與風(fēng)阻曲線R1的交點(diǎn)M0，即為聯(lián)合工況點(diǎn)。與M0所對應(yīng)的Q0為通風(fēng)網(wǎng)路的總風(fēng)量，且Q0QQ；網(wǎng)路的總風(fēng)壓為h0。由M0引垂直線交曲線于M，交曲線于M，與MI、M所對應(yīng)的風(fēng)壓為hft1和hft2，顯然有： h0hft1hft25152若通風(fēng)機(jī)和單獨(dú)工作，則其工況點(diǎn)分別為M和M，這時其風(fēng)壓分別為h和h，風(fēng)量分別為Q和Q?？梢姡琎0Q，Q0Q，說明串聯(lián)工作效果較好，這種情況在網(wǎng)路風(fēng)阻R越大時，越顯著。所以，通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，適合于通風(fēng)阻力大的通風(fēng)網(wǎng)路。53當(dāng)風(fēng)阻由R1降為R2，工況點(diǎn)為B時，則hh而h0，說明串聯(lián)后

24、的風(fēng)壓與單獨(dú)開動通風(fēng)機(jī)時的風(fēng)壓相等，號通風(fēng)機(jī)雖在運(yùn)轉(zhuǎn)，但產(chǎn)生的風(fēng)壓為零。所以B點(diǎn)稱為串聯(lián)工作時的極限點(diǎn)。 當(dāng)風(fēng)路風(fēng)阻由R2降到R3時，聯(lián)合工作點(diǎn)位于極限點(diǎn)B的右側(cè)，此時的聯(lián)合風(fēng)壓和風(fēng)量均小于通風(fēng)機(jī)工單獨(dú)工作時的風(fēng)壓和風(fēng)量。顯然，這時通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作是不合理的。 因此，可以得出結(jié)論，通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，只有在由于網(wǎng)路風(fēng)阻增大而使風(fēng)量不足的情況下才能運(yùn)用。 54v二、主扇和自然風(fēng)壓串聯(lián)v 主扇與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作時，其通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與自然風(fēng)壓的關(guān)系，如下圖所示。55礦井主扇的靜壓特性曲線為，礦井風(fēng)阻特性曲線為R，在冬季，礦井自然風(fēng)壓幫助機(jī)械通風(fēng)，其特性曲線為，由曲線和按“風(fēng)量相等，風(fēng)壓相加”的原則，可以得到聯(lián)

25、合工作特性曲線，它與R曲線的交點(diǎn)即為聯(lián)合工況點(diǎn)M0(Q0、h0)，而通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)為M1(hfs，Q0)。顯然，hfshnhr，表明通風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)壓hfs加上自然風(fēng)壓hn用來克服礦井通風(fēng)阻力hr。若無自然風(fēng)壓作用時，通風(fēng)機(jī)單獨(dú)工作的工況點(diǎn)為M(h0，Q0)， Q0QN，但Q02QN。這是因?yàn)橥L(fēng)機(jī)并聯(lián)后，使網(wǎng)路的總風(fēng)量增加的同時，網(wǎng)路的總阻力也由h1增為h，因而使風(fēng)量減小。這種現(xiàn)象在網(wǎng)路風(fēng)阻增加時更為明顯。v當(dāng)風(fēng)阻由R1增加為R2時，QM2QN；只有當(dāng)網(wǎng)路風(fēng)阻變?yōu)?時，通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的總風(fēng)量才等于單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時風(fēng)量的二倍。由此得出結(jié)論：通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作效果與通風(fēng)網(wǎng)路的風(fēng)阻有關(guān)，風(fēng)阻越小，效果越好

26、；否則并聯(lián)工作沒有意義。 612兩臺型號不同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作 如下圖圖所示，、分別為兩臺通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線，礦井總風(fēng)阻為R，同樣根據(jù)“風(fēng)壓相等，風(fēng)量相加”的原則，得通風(fēng)機(jī)、聯(lián)合工作特性曲線，它與R曲線的交點(diǎn)為M0，M0即是并聯(lián)工作時的工況點(diǎn)。與M0對應(yīng)的風(fēng)量Q0則為礦井總風(fēng)量，通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的靜壓為h0，且h0hfs1hfs2。h0是用來克服礦井井巷通風(fēng)阻力hr的。由M0引水平線得M和M，與M、M對應(yīng)的風(fēng)量Q、Q即為通風(fēng)機(jī)和各自的排風(fēng)量。工況點(diǎn)N1和N2所對應(yīng)的風(fēng)量Q1和Q2為兩通風(fēng)機(jī)單獨(dú)在礦井風(fēng)阻為R的網(wǎng)路上運(yùn)轉(zhuǎn)時的風(fēng)量，顯然：Q0(Q1Q2)。6263若礦井風(fēng)阻由R增加到R，并與曲線交于

27、A點(diǎn)，這時A對應(yīng)的號通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Q0，表明號通風(fēng)機(jī)為無效運(yùn)轉(zhuǎn)。故A點(diǎn)稱為并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的極限點(diǎn)或分界點(diǎn)。若礦井風(fēng)阻由R再增加到R“，與的交點(diǎn)為A，A位于A點(diǎn)的左側(cè)。此時號通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量為負(fù)值(Q”)。這說明，該通風(fēng)機(jī)不僅不起作用，反而成了號通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)通路，從而減少了礦井的總進(jìn)風(fēng)量，這是不允許存在的。但在兩臺型號相同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時，這種情況是不會出現(xiàn)的。64為了保證聯(lián)合工作的穩(wěn)定性，應(yīng)遵守如下規(guī)定：在較小通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線上，取其最大靜壓值的0.9倍處的B點(diǎn)，引平行線與聯(lián)合特性曲線交于B，B點(diǎn)即為聯(lián)合工作時工況點(diǎn)的上限，而其下限必須保證：較大通風(fēng)機(jī)的效率大于0.6，較小通風(fēng)機(jī)的效率大于0.5

28、。在通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時，也應(yīng)盡可能地選用兩臺型號相同的通風(fēng)機(jī)。65666768697071離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)的比較結(jié)構(gòu)方面：軸流式通風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是比較緊湊，體積小，轉(zhuǎn)速高。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，噪音大，故障較多。離心式通風(fēng)機(jī)則結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，維修方便，噪音小。但它的體積大。性能方面：軸流式通風(fēng)機(jī)在工作范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)V井總風(fēng)阻變化時，風(fēng)量變化較小。離心式通風(fēng)機(jī)則相反。72軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)比較方便，反風(fēng)方法較多。離心式通風(fēng)機(jī)則麻煩一些，反風(fēng)時必須有反風(fēng)道。 軸流式通風(fēng)機(jī)的起動負(fù)荷小，風(fēng)量增加時功率的變化不大，不致過載。離心式通風(fēng)機(jī)則相反。 軸流式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較差，而離心式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作

29、的穩(wěn)定性較好。734.5 通風(fēng)機(jī)特性試驗(yàn) 原因： 實(shí)際運(yùn)行的通風(fēng)機(jī)都裝有擴(kuò)散器，加之安裝質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)時的磨損等原因，通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)性能往往與廠方提供的性能曲線不相符合。內(nèi)容：測定大氣條件、通風(fēng)機(jī)的出入口斷面靜壓、通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒內(nèi)某斷面的平均風(fēng)速、通風(fēng)機(jī)軸功率、轉(zhuǎn)數(shù)。741. 通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的布置及參數(shù)測定 v因地制宜選取布置方案： 利用防爆門短路進(jìn)風(fēng)開展試驗(yàn) 利用備用風(fēng)機(jī)的風(fēng)道進(jìn)行試驗(yàn)(不停產(chǎn))v 要求：準(zhǔn)確、方便地測得通過通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓。為此，必須使測壓和測風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)流處于穩(wěn)定狀態(tài)，測定方法必須完善合理。75 如圖所示軸流式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)的礦井，利用防爆門進(jìn)風(fēng)進(jìn)行的通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)

30、。 進(jìn)行試驗(yàn)時，須打開防爆門作為主要進(jìn)風(fēng)口，在風(fēng)峒和風(fēng)井交接處安設(shè)欄桿b，距b約2米處布置調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置c，距c約2D(D為風(fēng)峒的寬度)處安置整流柵d(用1米長的木板隔成0.1米0.1米的方格)，并在彎道內(nèi)安設(shè)導(dǎo)向板e。 76各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測定方法如下： 1)通風(fēng)機(jī)靜壓的測定 對于抽出式通風(fēng)的礦井，鑒定時只測定通風(fēng)機(jī)的靜壓hfs。由式hfshs2hv2可知，通過測定通風(fēng)機(jī)入口處(斷面2-2)風(fēng)流的相對靜壓hs2和該斷面的平均速壓hv2可計(jì)算hfs。2-2斷面處風(fēng)流相對靜壓的測定方法，如前圖所示。 772)風(fēng)速測定 目的：計(jì)算通過通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qf和2-2斷面的平均速壓hv2。方法：一般用風(fēng)表或皮托管

31、兩種方法進(jìn)行風(fēng)速測定，有時兩種方法同時進(jìn)行以相互校核。用風(fēng)表測風(fēng)時，測風(fēng)地點(diǎn)應(yīng)選在風(fēng)流較為穩(wěn)定的直線段。用皮托管測風(fēng)時，為準(zhǔn)確測得平均速壓，應(yīng)在環(huán)形擴(kuò)散器的測風(fēng)位置預(yù)先焊接若干根鋼筋，并在鋼筋上對稱固定一定數(shù)量的皮托管。78v皮托管的固定位置，可按下式計(jì)算： 式中，Ri每根鋼筋上第i個測點(diǎn)距圓筒中心的距離，i測點(diǎn)序號； d心筒直徑，m； D外筒直徑，m； n劃分等面積環(huán)的個數(shù)，個。 對于No.1218，n34； No.2428， n56，mDdnidDRi, )(1212)2(22279v 速壓值的測定：利用微壓計(jì)讀取每支皮托管的示值 v 環(huán)形空間內(nèi)測風(fēng)斷面的平均風(fēng)速用下式計(jì)算： 式中 hv1

32、、hv2、hvn分別為各支皮托管的速壓值，Pa。 )(221vnvvahhhngV803)通風(fēng)機(jī)軸功率的測定 通風(fēng)機(jī)的軸功率電動機(jī)輸入功率電動機(jī)效率傳動效率 式中：I電流，A； V電壓 ，V；cos功率因數(shù)； 電電動機(jī)效率，； 傳傳動效率，直接傳動取1.0，間接傳動0.95。 電動機(jī)的輸入功率，也可以直接用瓦特表測得。KWVIN,1000cos3傳電軸814)轉(zhuǎn)數(shù)的測定 通風(fēng)機(jī)與電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，可用轉(zhuǎn)數(shù)表測定。根據(jù)指針的指示值，直接記取轉(zhuǎn)數(shù)表瞬時值。5)大氣物理?xiàng)l件的測定 大氣物理?xiàng)l件一般在斷面1-1處測量，測定的主要參數(shù)有：大氣壓力(毫米水銀柱)、溫度和濕度，以便計(jì)算空氣的重率。 822實(shí)際操作與注意事項(xiàng) 每調(diào)節(jié)一次風(fēng)量，同時測定一次風(fēng)壓、風(fēng)量、轉(zhuǎn)數(shù)、功率和大氣物理?xiàng)l件等參數(shù)，并記入預(yù)先制定的記錄表格中。 83在通風(fēng)機(jī)性能測定過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：v 1) 通風(fēng)機(jī)啟動時必須控制功率，離心式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在關(guān)閉閘門后啟動，軸流式通風(fēng)機(jī)可在閘門全開狀態(tài)下啟動；v 2) 試驗(yàn)時間盡可能縮短，防止通風(fēng)機(jī)工況改變導(dǎo)