軸流式離心式通風(fēng)機理論知識

1、第四章通風(fēng)動力本章重點與難點1、自然風(fēng)壓的產(chǎn)生、計算、利用與控制2、軸流式和離心式主要通風(fēng)機特性3、主要通風(fēng)機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)4、主要通風(fēng)機的合理工作范圍-i 一一 - - -I - - - - - - =_=-欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克服空氣沿井巷流動時所受到的阻力。這種克服通風(fēng)阻力的能量或壓力叫通風(fēng)動力。由第二章可知，通風(fēng)機風(fēng)壓和自WMWWWWWWWWWMWWIWW'WWWWWMfa-WMWWWMWWWWWWWWW然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力。本章將就。對這兩種壓力對礦井通風(fēng)的作用、影響因 URSUWhVWWJVUWW1_UIWWWHWW1-nbAUWW>VWMWW1_W

2、VV素、特性進(jìn)行分析研究，以便合理地使用通風(fēng)動力，從而使礦井通風(fēng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。第一節(jié) 自然風(fēng)壓自然風(fēng)壓及其形成和計算自然風(fēng)壓與自然通風(fēng)圖4-1-1為一個簡化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，2-3為水平巷道，0-5為通過系統(tǒng)最高點的水平線。如果把地表大氣視為斷面無限大，風(fēng)阻為零的假想風(fēng)路，則通風(fēng)系統(tǒng)可視為一個閉合的回路。在冬季，由于空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低，平均空氣密度較大，導(dǎo)致 兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。其重力之差就是該系統(tǒng)的自然風(fēng)壓。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口 5流出。在夏季時，若空氣柱5-4-3比0-1-2溫度低，平均密度大，則系統(tǒng)產(chǎn)生的自

3、然 風(fēng)壓方向與冬季相反。地面空氣從井口5流入，從井口 1 流出。這種由自然因素作. 用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。圖4 1 1簡化礦井通風(fēng)系統(tǒng)由上述例子可見，在一個有高差的閉合回路中，只要兩側(cè)有高差巷道中空氣的溫度或密度不等，則該回路就會產(chǎn)生自然風(fēng)壓。根據(jù)自然風(fēng)壓定義，圖4 1 1所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓Hn可用下式計算：25H N = 0 bgdz - 3 LgdZ4-1-1式中 Z礦井最高點至最低水平間的距離， m；2g重力加速度， m/sP i、p 2分別為0-1-2和5-4-3井巷中dZ段空氣密度，kg/m3。4-1-2由于空氣密度受多種因素影響， 與高度Z成復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系。因此利用式4-2-1

4、 計算自然風(fēng)壓較為困難。 為了簡化計算，一般采用測算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣 密度的平均值p m1和p m2,用其分別代替式 4 1 1中的p 1和p 2,則(4-1-1)可寫 為：H N = Zg (，m1 一m2 )自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律自然風(fēng)壓影響因素由式4-1-1可見，自然風(fēng)壓的影響因素可用下式表示：HN=f( p Z) =f p (T,RR, © )Z4-1-3影響自然風(fēng)壓的決定性因素是兩側(cè)空氣柱的密度差，而影響空氣密度又由溫度T、大氣壓力P、氣體常數(shù)R和相對濕度©等因素影響。1、礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響Hn的主要因素。影響氣溫差的主要

5、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。大陸性氣候的山區(qū)淺井，自然風(fēng)壓大小和 方向受地面氣溫影響較為明顯；一年四季，甚至?xí)円怪g都有明顯變化。由于風(fēng)流 與圍巖的熱交換作用使機械通風(fēng)的回風(fēng)井中一年四季中氣溫變化不大，而地面進(jìn)風(fēng) 井中氣溫則隨季節(jié)變化，兩者綜合作用的結(jié)果，導(dǎo)致一年中自然風(fēng)壓發(fā)生周期性的 變化。圖4-1-2曲線1所示為某機械通風(fēng)淺井自然風(fēng)壓變化規(guī)律示意圖。對于深井, 其自然風(fēng)壓受圍巖熱交 換影響比淺井顯著，一處 四季的變化較小，有的可 能不會出現(xiàn)負(fù)的自然風(fēng) 壓，如圖4-1-2曲線2所 示。2、 空氣成分和濕度影響空氣

6、的密度，因而對自然風(fēng)壓也有一定影響，但影響 較小。3、井深。由式4 1 2可見，當(dāng)兩側(cè)空氣柱溫差一定時，自然風(fēng)壓與礦井或回uwwwi_rwwvhA-wvwi>Mw_/路最高與最低點(水平)間的高差Z成正比。4、 主要通風(fēng)機工作對自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。因為礦井主要通 風(fēng)機工作決定了主風(fēng)流的方向，加之風(fēng)流與圍巖的熱交換，使冬季回風(fēng)井氣溫高于 進(jìn)風(fēng)井，在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶以后，即使風(fēng)機停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，這兩個 井筒之間在一定時期內(nèi)仍有一定的氣溫差，從而仍有一定的自然風(fēng)壓起作用。有時甚至?xí)蓴_通風(fēng)系統(tǒng)改變后的正常通風(fēng)工作，這在建井時期表現(xiàn)尤其明顯。如淮南 潘一礦及浙江長廣一號井

7、在建井期間改變通風(fēng)系統(tǒng)時都曾遇到這個問題。三、自然風(fēng)壓的控制和利用自然風(fēng)壓既是 礦井通風(fēng)的動力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然風(fēng)壓的控制和利用具有重要意義。1、新設(shè)計礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c，使在全年大部分時間內(nèi)自然風(fēng)壓作用的方向與機械通風(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、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時調(diào)整主要通風(fēng)機的工況點，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)壓幫助機械通風(fēng)時，可采用減小葉片角度或轉(zhuǎn)速方法降低機械風(fēng)壓。DBB CED系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為H

8、 nd = Zg CB - be )式中 5、*和：-be分別為CB、AF和BE空氣柱的平均密度，kg/m3自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機作用方向相反，相當(dāng)于在平硐口 A和進(jìn)風(fēng)立井口 D各安裝一臺抽風(fēng)機(向外)設(shè)AB風(fēng)流停滯，對回路 ABDEFA和ABB CEFA可分別列出壓力平衡方程:H NA - H nd二 RdQ2H S - H NA二 RcQ24-1-616式中 Hs風(fēng)機靜壓，Pa；Q DBB C風(fēng)路風(fēng)量，m3/S;Rd、Rc分別為DB和BB C分支風(fēng)阻，N S2/m8方程組4-1-6中兩式相除，得4-1-7H na H ndRdh s - h naRc此即AB段風(fēng)流停滯條件式。當(dāng)上式變?yōu)镠na

9、 -Hnd 電4-1-8H S H NARC則AB段風(fēng)流反向。根據(jù)式4-1-8，可采用下列措施防止 AB段風(fēng)流反向：(1) 加大Rd; (2)增大Hs; (3)在A點安裝風(fēng)機向巷道壓風(fēng)。為了防止風(fēng)流反向，必須做好調(diào)查研究和現(xiàn)場實測工作，掌握礦井通風(fēng)系統(tǒng)和各回路的自然風(fēng)壓和風(fēng)阻，以便在適當(dāng)?shù)臅r候采取相應(yīng)的措施。4、 在建井時期，要注意因地制宜和因時制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng)，如在表土施 工階段可利用自然通風(fēng)；在主副井與風(fēng)井貫通之后，有時也可利用自然通風(fēng)；有條 件時還可利用鉆孔構(gòu)成回路，形成自然風(fēng)壓，解決局部地區(qū)通風(fēng)問題。5、利用自然風(fēng)壓做好非常時期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機因故遭受破壞時，便可 利用自然風(fēng)壓

10、進(jìn)行通風(fēng)。 這在礦井制定事故預(yù)防和處理計劃時應(yīng)予以考慮。第二節(jié)通風(fēng)機的類型及構(gòu)造礦井通風(fēng)的主要動力是通風(fēng)機。通風(fēng)機是礦井的“肺臟”。其日夜不停地運轉(zhuǎn),加之其功率大，因此其能耗很大。據(jù)統(tǒng)計，全國部屬煤礦主要通機平均電耗約占礦 井電耗的16%。所以合理地選擇和使用通風(fēng)機，不僅關(guān)系到礦井的安全生產(chǎn)和職工 的身體健康，而且對礦井的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有一定影響。一一礦用一通風(fēng)機按其服務(wù)范圍可分為三種.；1、 主要通風(fēng)機，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；幫助主要通風(fēng)2、輔助通風(fēng)機，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面）機通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；1 i i 1 1 - 1- - - - 1.i. Ill

11、- - -、一- - 厶"rer.3、局部通風(fēng)機，服務(wù)于獨頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。按通風(fēng)機的構(gòu)造和工作原理可分為離心式通風(fēng)機和軸流式通風(fēng)機兩種。、離心式通風(fēng)機的構(gòu)造和工作原理風(fēng)機構(gòu)造。離心式通風(fēng)機一般由進(jìn)風(fēng)口、工作輪（葉輪）、螺形機殼和前導(dǎo)器等部分組成。圖4-2-1是G4-73-11型離心式通風(fēng)機的構(gòu)造。工作輪是對空氣做功的部 件，由呈雙曲線型的前盤、呈平板狀的后盤和夾在兩者之間的輪轂以及固定在輪轂 上的葉片組成。風(fēng)流沿葉片間流道流動，在流道出口處，風(fēng)流相對速度W2的方向與圓周速度U2的反方向夾角稱為葉片出口構(gòu)造角，以B 2表示。根據(jù)出口構(gòu)造角B 2的大小，離心式通風(fēng)機可分為 前傾式

12、（B 2>90（）、徑向式（B 2=900）和后傾式（B 2<90<） 三種，如圖4-2-2。B 2不同，通風(fēng)機的性能也不同。礦用離心式通風(fēng)機多為后傾式。圖4-2-1 離心式通風(fēng)機圖4-2-2 葉片出口構(gòu)造角與風(fēng)流速度圖進(jìn)風(fēng)口有單吸和雙吸兩種。在相同的條件下雙吸風(fēng)機葉（動）輪寬度是單吸風(fēng)機的兩倍。在進(jìn)風(fēng)口與葉（動）輪之間裝有前導(dǎo)器（有些通風(fēng)機無前導(dǎo)器），使進(jìn)入葉（動）輪的氣流發(fā)生預(yù)旋繞，以達(dá)到調(diào)節(jié)性能之目的。工作原理。當(dāng)電機通過傳動裝置帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進(jìn)入機殼。在機殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴散器排出。與

13、此同時，在葉片入口 （葉根）形成較低的壓力（低 于進(jìn)風(fēng)口壓力），于是，進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道，自葉根流入， 在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。常用型號。目前我國煤礦使用的離心式通風(fēng)機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點。型號參數(shù)的含義舉 例說明如下：G -4-代表通風(fēng)機的用途，K表示礦用誦風(fēng)機， G代表鼓風(fēng)機 表示通風(fēng)機在最高效率點時 全壓系數(shù)10倍化整 表示通鳳機比轉(zhuǎn)速 （ns）化整 說明：（1）比轉(zhuǎn)數(shù)ns是反映通J 1 M 25 DT 表示傳動方式誦風(fēng)，機葉輪直徑（ 25dm）設(shè)計序號（1 表示第一）表示進(jìn)風(fēng)

14、口數(shù),1為單吸，0為雙吸Q、H和n等之間關(guān)系的綜合特性參數(shù)。1/2広=門市嚴(yán)。式中Q、H分別表示全壓效率最高時的流量和壓力。相似通風(fēng)機的比轉(zhuǎn)數(shù)相同。（2）離心式通風(fēng)機的傳動方式有六種：A表示無軸承電機直聯(lián)傳動；B表示懸臂支承皮帶輪在中間；C表示懸臂支承皮帶輪在軸承外側(cè)；D表示懸臂支承聯(lián)軸器傳動；E表示雙支承皮帶輪在外側(cè)； F表示雙支承聯(lián)軸器傳動。、軸流式通風(fēng)機的構(gòu)造和工作原理如圖4-2-3，軸流式通風(fēng)機主要由進(jìn) 風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴散（芯筒） 器和傳動部件等部分組成。圖4-2-3軸流式通風(fēng)機進(jìn)風(fēng)口是由集流器與疏流罩構(gòu)成斷面逐漸縮小的進(jìn)風(fēng)通道，使進(jìn)入葉輪的風(fēng)流 均勻，以減小阻力，提高效率

15、。葉輪是由固定在軸上的輪轂和以一定角度安裝其上的葉片組成。葉片的形狀為中空梯形，橫斷面為翼形。沿高度方向可做成扭曲形，以消除和減小徑向流動。葉輪 的作用是增加空氣的全壓。葉輪有一級和二級兩種。二級葉輪產(chǎn)生的風(fēng)壓是一級兩 倍。整流器安裝在每級葉輪之后，為固定輪。其作用是整直由葉片流出的旋轉(zhuǎn)氣流，減小動能和渦流損失。環(huán)形擴散（芯筒）器是使從整流器流出的氣流逐漸擴大到全斷面，部分動壓轉(zhuǎn)化為 靜壓。工作原理。在軸流式通風(fēng)機中，風(fēng)流流動的特點是，當(dāng)葉（動）輪轉(zhuǎn)動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。用與機軸同心、半徑為R的圓柱面切割葉（動）輪葉片，并將此切割面展開成平面，就得到了由翼剖面排列而成的翼柵。如圖

16、4-2-4。在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與葉（動）輪旋轉(zhuǎn)方向（u）的夾角稱為葉片安裝角，以B表示。葉（動）輪上葉片的安裝角可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整，但 必需保持一致。當(dāng)葉（動）輪旋轉(zhuǎn)時，翼柵即以圓周速度u移動。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加；與此同時，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制， 不能向前運動，于是葉片迎面的高壓氣流由葉道出口流出，翼背的低壓區(qū)“吸引” 葉道入口側(cè)的氣體流入，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。常用型號。我國煤礦在用的軸流式通風(fēng)機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式通風(fēng)機。在用的60年代產(chǎn)品70B2。軸流式通風(fēng)機型號的般含義

17、是：1 K 58 4 M 25表示表示葉輪級數(shù),1表示" 單級：2表示雙級表示用途，K表示礦用， T表示通用通風(fēng)機葉輪直徑（25dm） 表示設(shè)計序號表示通風(fēng)機輪轂比_ .58化整防爆型對旋結(jié)構(gòu)B D K 65 j TT "表示用途，K為礦用8 血24T葉輪直徑（24dm）一電機為一8極（740r/min輪轂比 0 65的100倍化整對旋式軸流風(fēng)機的特點是，一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉(zhuǎn)方向相反；機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差30；電機為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi)，與通風(fēng)機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相 通，以達(dá)到散熱目的。此種通風(fēng)機

18、可進(jìn)行反轉(zhuǎn)反風(fēng)第三節(jié)通風(fēng)機附屬裝置礦山使用的通風(fēng)機，除了主機之外尚有一些附屬裝置。主機和附屬裝置總稱為 通風(fēng)機裝置。附屬裝置的設(shè)計和施工質(zhì)量，對通風(fēng)機工作風(fēng)阻、外部漏風(fēng)以其工作 效率均有一定影響。因此，附屬裝置的設(shè)計和施工質(zhì)量應(yīng)予以充分重視。一、風(fēng)硐風(fēng)硐是連接風(fēng)機和井筒的一段巷道。由于其通過風(fēng)量大、內(nèi)外壓差較大，應(yīng)盡 量降低其風(fēng)阻，并減少漏風(fēng)。在風(fēng)硐的設(shè)計和施工中應(yīng)注意下列問題：斷面適當(dāng)增 大，使其風(fēng)速w 10m/s，最大不超過15m/s ;轉(zhuǎn)彎平緩，應(yīng)成圓弧形；風(fēng)井與風(fēng)硐的 連接處應(yīng)精心設(shè)計，風(fēng)硐的長度應(yīng)盡量縮短，并減少局部阻力；風(fēng)硐直線部分要有 一定的坡度，以利流水；風(fēng)硐應(yīng)安裝測定風(fēng)流壓力

19、的測壓管。施工時應(yīng)使其壁面光 滑，各類風(fēng)門要嚴(yán)密，使漏風(fēng)量小。二、擴散器（擴散塔）無論是抽出式還是壓入式通風(fēng)，無論是離心式通風(fēng)機還是軸流式通風(fēng)機，在風(fēng) 機的出口都外接一定長度、斷面逐漸擴大的構(gòu)筑物擴散器。其作用是降低出口 速壓以提高風(fēng)機靜壓。小型離心式通風(fēng)機的擴散器由金屬板焊接而成，擴散器的擴 散角（敞角）a不宜過大，以阻止脫流，一般為 810 °；出口處斷面與入口處斷面之 比約為34。擴散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對速度方向而定。大 型的離心式通風(fēng)機和大中型的軸流式通風(fēng)機的外接擴散器，一般用磚和混凝土砌筑。其各部分尺寸應(yīng)根據(jù)風(fēng)機類型、結(jié)構(gòu)、尺寸和空氣動學(xué)特性等具體情況而

20、定，總的 原則是，擴散器的阻力小，出口動壓小并無回流。（可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。）三、防爆門（防爆井蓋）出風(fēng)井的上口，必須安裝防爆設(shè)施，在斜井井口安設(shè)防爆門，在立井井口安設(shè) 防爆井蓋。其作用是，當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，自動打開，以保護(hù)主要通風(fēng)機免受毀壞；在正常情況下它是氣密的，以防止風(fēng)流短 路。圖4-3-1所示為不提升的通風(fēng)立井井口的鐘形防爆井蓋。井蓋1用鋼板焊接而 成，其下端放入凹槽2中，槽中盛油密封（不結(jié)冰地區(qū)用水封），槽深與負(fù)壓相適應(yīng);在其四周用四條鋼絲繩繞過滑輪3用重錘4配重；井口壁四周還應(yīng)裝設(shè)一定數(shù)量的 壓腳5,在反風(fēng)時用以壓住井蓋，防止掀起造成風(fēng)流短路。裝

21、有提升設(shè)備的井筒設(shè) 井蓋門，一般為鐵木結(jié)構(gòu)。與門框接合處要加嚴(yán)密的膠皮墊層。防爆門（井蓋）應(yīng)設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、維護(hù) 良好、動作可靠。圖4 3 1立井井口防爆蓋示意圖1 .防爆井蓋 2.密封液槽 3 .滑輪 4.平衡 重錘 5壓角 6風(fēng)硐四、反風(fēng)裝置和功能反風(fēng)裝置是用來使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施，以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū)；有時為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。反風(fēng)方法因風(fēng)機的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：設(shè)專用反風(fēng) 道反風(fēng)；利用備用風(fēng)機作反風(fēng)道反風(fēng)；風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)和調(diào)節(jié)動葉安裝角反風(fēng)。丄.設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)一圖4-3-2為軸流式通風(fēng)機作抽出式通風(fēng)時利用反風(fēng)道反風(fēng)的示

22、意圖。反風(fēng)時， 風(fēng)門1、5、7打開，新鮮風(fēng)流由風(fēng)門1經(jīng)反風(fēng)門7進(jìn)入風(fēng)硐2，由通風(fēng)機3排出， 然后經(jīng)反風(fēng)門5進(jìn)入反風(fēng)繞道6,再返回風(fēng)硐送入井下。正常通通風(fēng)時，風(fēng)門1、 7、5均處于水平位置，井下的污濁風(fēng)流經(jīng)風(fēng)硐直接進(jìn)入通風(fēng)機，然后經(jīng)擴散器4 排到大氣中。圖432軸流式通風(fēng)機作抽出式通風(fēng)時利用專用反風(fēng)道反風(fēng)示意圖圖4-3-3為離心式通風(fēng)機作抽出式通風(fēng)時利用反風(fēng)道反風(fēng)的示意圖。通風(fēng)機正 常工作時反風(fēng)門1和2在實線位置。反風(fēng)時，風(fēng)門1提起，風(fēng)門2放下，風(fēng)流自反風(fēng)門2進(jìn)入通風(fēng)機，再從反風(fēng)門1進(jìn)入反風(fēng)道3,經(jīng)風(fēng)井流入井下圖4 33離心式通風(fēng)機作抽出式通風(fēng)時利用反風(fēng)道反風(fēng)示意圖2軸流式通風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)調(diào)換電動

23、機電源的任意兩項接線，使電動機改變轉(zhuǎn)向，從而改變通風(fēng)機葉（動）輪的旋轉(zhuǎn)方向，使井下風(fēng)流反向。此種方法基建費較小，反風(fēng)方便。但反風(fēng)量較小。3利用備用風(fēng)機的風(fēng)道反風(fēng)（無地道反風(fēng)）。如圖4-3-4所示，當(dāng)兩臺軸流式通風(fēng) 機并排布置時，工作風(fēng)機（正轉(zhuǎn)）可利用另一臺備用風(fēng)機的風(fēng)道作為“反風(fēng)道”進(jìn)行 反風(fēng)。圖中U號風(fēng)機正常通風(fēng)時，分風(fēng)風(fēng)門4、入風(fēng)門6、7和反風(fēng)門9處于實線 位置。反風(fēng)時風(fēng)機停轉(zhuǎn)，將分風(fēng)風(fēng)門4、反風(fēng)門9I 9 n拉到虛線位置，然后開啟入風(fēng)門6、7，壓緊入風(fēng)門6、7，再妄動啟動n號風(fēng)機，便可實現(xiàn)反風(fēng)。圖4 34軸流式風(fēng)機無地道反風(fēng)4調(diào)整動葉安裝角進(jìn)行反風(fēng)。對于動葉可同時轉(zhuǎn)動的軸流式通風(fēng)機，只要

24、把所 有葉片同時偏轉(zhuǎn)一定角度（大約120Q,不必改變?nèi)~（動）輪轉(zhuǎn)向就可以實現(xiàn)礦井風(fēng) 流反向，如圖4-3-5。我國上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn) GAF型風(fēng)機，結(jié)構(gòu)上具有這種性能。 國外此種風(fēng)機較多。圖435調(diào)整動葉安裝角反風(fēng)反風(fēng)裝置應(yīng)滿足下列要求：定期進(jìn)行檢修，確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài)；動作靈敏可靠，能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向；結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，漏風(fēng)少；反風(fēng)量不應(yīng) 小于正常風(fēng)量的40% ;每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。第四節(jié)通風(fēng)機的實際特性曲線一、通風(fēng)機的工作參數(shù)表示通風(fēng)機性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q風(fēng)機軸功率 N、效率和轉(zhuǎn)速n等。（一）風(fēng)機（實際）流量Q風(fēng)機的實際流量一般是指實際時間內(nèi)通過風(fēng)機入口空氣的體

25、積，亦稱體積流量（無特殊說明時均指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），單位為m3/h, m3/mi n或m3 / s。（二）風(fēng)機（實際）全壓Hf與靜壓Hs通風(fēng)機的全壓Ht是通風(fēng)機對空氣作功，消耗于每im空氣的能量（Nm/m或Pa）, 其值為風(fēng)機出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。在忽略自然風(fēng)壓時，Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hR和風(fēng)機出口動能損失 hv，即Ht =hR+hv,克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機的靜壓Hs, PaHs=hR=RQ24-4-2因此Ht =Hs+h v4-4-3三）通風(fēng)機的功率通風(fēng)機的輸出功率（又稱空氣功率）以全壓計算時稱全壓功率 Nt，用下式計算:t=HQX 10-3用風(fēng)機靜壓計算輸出功率，稱

26、為靜壓功率Ns,即s=HsQX 1034-4-5因此，風(fēng)機的軸功率，即通風(fēng)機的輸入功率(kWNHtQt 1000 tNsHsQN =ns1000化4-4-7式中 t、s分別為風(fēng)機折全壓和靜壓效率。設(shè)電動機的效率為 口傳動效率為tr時，電動機的輸入功率為 Nn,則NmHtQm tr I。t m tr4-4-8二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系和風(fēng)機房水柱計（壓差計）示值含義掌握礦井主要通風(fēng)機與通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)之間關(guān)系，對于礦井通風(fēng)的科學(xué)管理至關(guān) 重要。為了指示主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn)以及通風(fēng)系統(tǒng)的狀況，在風(fēng)硐中靠近風(fēng)機入口、 風(fēng)流穩(wěn)定斷面上安裝測靜壓探頭，通過膠管與風(fēng)機房中水柱計或壓差計（儀）相連接，測 得所在斷面上風(fēng)

27、流的相對靜壓 ho在離心式通風(fēng)機測壓探頭應(yīng)安裝在立閘門的外側(cè)。 水柱計或壓差計的示值與通風(fēng)機壓力和礦井阻力之間存在什么關(guān)系？它對于 通風(fēng)管理有什么實際意義？下面就此進(jìn)行討論。1 、抽出式通風(fēng)1）水柱（壓差）計示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機靜 壓之間關(guān)系如圖4-4-1 ,水柱計示值為 4斷面相對靜壓 h4，h4 （負(fù)壓）=P4-P°4（P4為4斷面絕對壓力，P04為與4斷面同標(biāo)高的大氣壓力）圖 4 4 1沿風(fēng)流方向，對1、4兩斷面列伯努力方程hRi 4=（P i+h v 1 + p m12 gZ®- （P4+h v4+ p m34 gZ34）式中hRi4 1至4斷面通風(fēng)阻力，Pa

28、;Pi、P4 分別為1、4斷面壓力，Pa;hv1、hv4 分別為1、4斷面動壓，Pa;Z12、乙4分別為12、34段高差，m；p m12、p m34 分別為12、34段空氣柱空氣密度平均值，kg/m 3；因風(fēng)流入口斷面全壓Pt1等于大氣壓力P0 1，即P1+hv1=Pt 1=Po1，又因1與4斷面同標(biāo)高，故1斷面的同標(biāo)高大氣壓P01 '與4斷面外大氣壓Po4相等。又 p m12gZ12' p m34gZ34 = HN故上式可寫為hR14=P04-P 4-hNhR14 = |h 4|-h v4+Hn即|h 4=h R14+h v4-H n4-4-9根據(jù)通風(fēng)機靜壓與礦井阻力之間的關(guān)

29、系可得Hs+Hn =|h 4| hv4 =ht 44-4-10式4-4-9和式4 410,反映了風(fēng)機房水柱計測值h4與礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力、通風(fēng)機靜壓及自然風(fēng)壓之間的關(guān)系。通常hv4數(shù)值不大，某一段時間內(nèi)變化較小，H隨季節(jié)變化，一般礦井，其值不大，因此， |h 4|基本上反映了礦井通風(fēng)阻力大小 和通風(fēng)機靜壓大小。如果礦井的主要進(jìn)回風(fēng)道發(fā)生冒頂堵塞，則水柱計讀數(shù)增大； 如果控制通風(fēng)系統(tǒng)的主要風(fēng)門開啟。風(fēng)流短路，則水柱計讀數(shù)減小，因此，它是通 風(fēng)管理的重要監(jiān)測手段。2 ）風(fēng)機房水柱計示值與全壓H之間關(guān)系。與上述類似地對4、5斷面（擴散器出口）列伯努力方程，便可得水柱計示值與 全壓之間關(guān)系Ht = |

30、h4| hv4 + h Rd+hv5即| h4| =Ht +hv4-h Rd-h v54 4 11式中hRd擴散器阻力，Pa ;hv5擴散器出口動壓，Pa;根據(jù)式4 4 11可得Ht =h R12 + h Rd + hv4Ht +HN=hR14 + h Rd +hv54 4 122 、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)如圖4-4-2，對1、2兩斷面列伯努力方程得：hR12=(P 1+h v1+ p m1 gZ"-(P2+h v2 + p m2 gZ2)因風(fēng)井出口風(fēng)流靜壓等于大氣壓，即P2 = P02 ； 1、2斷面同標(biāo)高，其 同標(biāo)高的大氣壓相等，即P01-P 02 ,故P1-P2= P 1-P 01=

31、h1 又p m1gZ1- p m2gZ2=H故上式可寫為hR12 =h 1+h V1 -h v2 + Hn所以風(fēng)機房水柱計值h 1 =h R12+h v 2-h V1-H n又Ht =Pt 1 -P11; =Pt 1-P o=P 1+hv1-P 0 =h 1 +hv 1Ht +HN=hR12+h v24 4 13由式44 12和式44 13可見，無論何種通風(fēng)方式，通風(fēng)動力都是克服風(fēng) 道的阻力和出口動能損失，不過抽出式通風(fēng)的動能損失在擴散器出口，而壓入式通 風(fēng)時出口動能損失在出風(fēng)井口，兩者數(shù)值上可能不等，但物理意義相同。圖 4 4 2三、通風(fēng)機的個體特性曲線當(dāng)風(fēng)機以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻R的管網(wǎng)上工作

32、時、可測算出一組工作參數(shù)風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、功率N、和效率 n，這就是該風(fēng)機在管網(wǎng)風(fēng)阻為R時的工況點。改變管網(wǎng)的風(fēng)阻，便可得到另一組相應(yīng)的工作參數(shù)，通過多次改變管網(wǎng)風(fēng)阻，可得到一系列 工況參數(shù)。將這些參數(shù)對應(yīng)描繪在以Q為橫坐標(biāo)，以H、N和n 為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系上，并用光滑曲線分另U把同名參數(shù)點連結(jié)起來，即得H0、NQ,禾口n 曲線，這組曲線稱為通風(fēng)機在該轉(zhuǎn)速條件下的個體特性曲線。有時為了使用方便，僅采用風(fēng)機靜壓特性曲線(H s-Q )。為了減少風(fēng)機的出口動壓損失，抽出式通風(fēng)時主要通機的出口均外接擴散器。通常把外接擴散器看作通風(fēng)機的組成部分，總稱之為通風(fēng)機裝置。通風(fēng)機裝置的全壓Ht為擴散器出口與風(fēng)

33、機入口風(fēng)流的全壓之差，與風(fēng)機的全壓Ht之關(guān)系為Htd 二 Ht 譏4-4-14式中h d擴散器阻力。通風(fēng)機裝置靜壓H sd因擴散器的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格不同而有變化，嚴(yán)格地說H td = H t (hd hvd )4415式中h vd擴散器出口動壓。比較式4 4 10與式4 4 15可見，只有當(dāng) hd+hvd<hv時，才有H sd>H s,即 通風(fēng)機裝置阻力與其出口動能損失之和小于通風(fēng)機出口動能損失時，通風(fēng)機裝置的 靜壓才會因加擴散器而有所提高，即擴散器起到回收動能的作用。圖 4 4 3 表示了 H t、H td、H s 和 H sd之間的相互關(guān)系，由圖可見，安裝了設(shè)計合理的擴散器之后，

34、雖然增加了擴散器阻力，使H td Q曲線低于H t Q曲線，但由于 hd+hvd<hv，故H sd Q曲線咼于H s Q曲線（工 況點由A變至A '）。若hd+hvd>hv，則說明了擴 散器設(shè)計不合理。圖4-4-3 H t、H td、H s和比sd之間的相互關(guān)系圖安裝擴散器后回收的動壓相對于風(fēng)機全壓來說很小，所以通常并不把通風(fēng)機特 性和通風(fēng)機裝置特性嚴(yán)加區(qū)別。通風(fēng)機廠提供的特性曲線往往是根據(jù)模型試驗資料換算繪制的，一般是未考慮 外接擴散器。而且有的廠方提供全壓特性曲線，有的提供靜壓特性曲線，讀者應(yīng)能 根據(jù)具體條件掌握它們的換算關(guān)系。圖4 4 4和圖4 4 5分別為軸流式和離

35、心式通風(fēng)機的個體特性曲線示例。軸流式通風(fēng)機的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。而且同一臺通風(fēng)機的駝峰區(qū)隨葉片裝置角度的增大而增大。駝峰點D.以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；點D以左.是不穩(wěn)定工作段，風(fēng)機在該段工作，有時會引起風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)壓和電動機功率的急劇波動，甚至機體發(fā)生震動，發(fā)岀不正常噪音，產(chǎn)生所謂喘振.（或飛動）現(xiàn)象，嚴(yán)重時會破壞風(fēng)機。離心式通風(fēng)機風(fēng)壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線工作段較軸流式通風(fēng)機平緩；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時，其風(fēng)量變化比軸流式通風(fēng)機要大。離心式通風(fēng)機的軸功率N又隨Q增加而增大，只有在接近風(fēng)流短路時功率才略有下降。因而，為了

36、保證安全啟動，避免因啟動負(fù)荷過大而燒壞電機，離心式通風(fēng) 機在啟動時應(yīng)將風(fēng)硐中的 閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。當(dāng)供 風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。軸流式通風(fēng)機的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率N隨Q增加而減 小。所以軸流式通風(fēng)機應(yīng)在 風(fēng)阻最小時啟動，以減少啟動負(fù)荷。圖5-4-4軸流式個體特性曲線圖5-4-5離心式通風(fēng)機個體特性曲線在產(chǎn)品樣本中，大、中型礦井軸流式通風(fēng)機給出的大多是靜壓特性曲線；而離 心式通風(fēng)機大多是全壓特性曲線。對于葉片安裝角度可調(diào)的軸流式通風(fēng)機的特性曲線，通常以圖4 7 2的形式給出，HQ曲線只畫出最大風(fēng)壓點右邊單調(diào)

37、下降部分，且把不同安裝角度的特性 曲線畫在同一坐標(biāo)上，效率曲線是以等效率曲線的形式給出。四、無因次系數(shù)與類型特性曲線目前風(fēng)機種類較多，同一系列的產(chǎn)品有許多不同的葉輪直徑，同一直徑的產(chǎn)品 又有不同的轉(zhuǎn)速。如果僅僅用個體特性曲線表示各種通風(fēng)機性能，就顯得過于復(fù)雜。還有，在設(shè)計大型風(fēng)機時，首先必須進(jìn)行模型實驗。那么模型和實物之間應(yīng)保持什Ht：u* 2=HtH s -"s4-4-16么關(guān)系？如何把模型的性能參數(shù)換算成實物的性能參數(shù)？這些問題都要進(jìn)行討論。294-4-17二常數(shù)式中Ht和Hs叫全壓系數(shù)和靜壓系數(shù)。 H為壓力系數(shù)，u為圓周速度(2)流量系數(shù)Q= 由幾何相似和運動相似可以推得=Q

38、=常數(shù)4418D2u4式中D、u、一分別表示兩臺相似風(fēng)機的葉論外緣直徑、圓周速度，同系列風(fēng) 機的流量系數(shù)相等。(3)功率系數(shù)N風(fēng)機軸功率計算公式需中的H和Q分別用式4-4-17和式4-4-18 代入得二常數(shù)4-4-191000N兀2-:D2u同系列風(fēng)機在相似工況點的效率相等，功率系數(shù)N為常數(shù)Q、H、N三個參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。(二)類型特性曲線Q、H、N和n可用相似風(fēng)機的模型試驗獲得，根據(jù)風(fēng)機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數(shù)Q、H、N和n。利用式4-4-17、4-4-18和4-4-19計算出該系列風(fēng)機的 Q、H、N和n。然后以Q為橫坐標(biāo)，以H、N和n為縱坐標(biāo),繪出H

39、- q、N-Q和n-Q曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機的類型特性曲線，亦叫通風(fēng)機的無因次特性曲線和抽象特性曲線。圖4-4-6和力圖4-4-7分別為4-72-11和G4-73-11型離心式通風(fēng)機的類型曲線，2K60型類型風(fēng)機的類型曲線如圖 4-7-2 ( a)、 (b)所示?？筛鶕?jù)類型曲線和風(fēng)機直徑、轉(zhuǎn)速換算得到個體特性曲線。需要指出的是，對于同一系列風(fēng)機，當(dāng)幾何尺寸(D)相差較大時，在加工和制造過程中很難保證流 道表面相對粗糙度、葉片厚度以及機殼間隙等參數(shù)完全相似，為了避免因尺寸相差 較大而造成誤差，所以有些風(fēng)機(4-72-11系列)的類型曲線有多條，可按不同直 徑尺寸而選用。圖 4 4 6圖 44

40、 7五、比例定律與通用特性曲線1、比例定律由式4-4-17 >4-4-18和4-4-19可見，同類型風(fēng)機在相似工況點的無因次系數(shù)Q、H、N和n是相等的。它們的壓力H流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣u= n Dn/60代入式密度P成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。將轉(zhuǎn)速4417、4-4-18 和 4-4-19 得對于1、2兩個相似風(fēng)機而言,H1=H2、N1 = N2，所以其壓力、風(fēng)量和功率之間關(guān)系為:2 2H10.00274 D1 n 1 H1= 2 2 =H20.00274 嘉 D2 n2 H2 嘉b：2ID24-4-20Q1Q230.04108 D1 n1 Q130.041

41、08 D2 n2 Q2nn24-4-2153M _ 1.127 ；?1D1 n1 N1 N2 _ 1.127 t2D25n23N74-4-22各種情況下相似風(fēng)機的換算公式如表 4 4 1所示。由比例定律知，同類型同直徑風(fēng)機的轉(zhuǎn)速變化時，其相似工況點在等風(fēng)阻曲線 上變化。表4-4 1兩臺相似風(fēng)機H、Q、和N的換算壓力 換算 風(fēng)量 換算 功率 換算n 1= n 2效率換算例題某礦使用主要通風(fēng)機為4-72-11 M20B離心式通風(fēng)機，其特性曲線如圖4-4-7所示，圖上給出三種不同轉(zhuǎn)速n的H-Q曲線，四條等效率曲線。轉(zhuǎn)速為n1=630r/min,風(fēng)機工 作風(fēng)阻 R=0.0547 x 9.81=0.53

42、657N . s2/m8，工況點為 M (Q=58m/s,H t=1805Pa)，后來，風(fēng)阻變?yōu)镽'=0.7932 N . s2/m8，礦風(fēng)量減小不能滿足生產(chǎn)要求，擬采用調(diào)整轉(zhuǎn)速方法保持風(fēng)量Q=58 m/s，求轉(zhuǎn)速調(diào)至多少？解因管網(wǎng)風(fēng)阻已變，故應(yīng)先將新風(fēng)阻R'=0.7932 N . s2/m8的曲線繪制在圖中，得其與 n1=630r/min曲線的交點為 M,其風(fēng)量 Q=51.5 m3/s。在此風(fēng)阻下風(fēng)量增至 Q=58 m以抽出式通風(fēng)礦井（安有外接擴散器）為例，如已知通風(fēng)機裝置靜壓特性曲線H sQ,則對應(yīng)地要用礦井系統(tǒng)總風(fēng)阻Rs （包括風(fēng)硐風(fēng)阻）作風(fēng)阻特性曲線，求工況點。若使用廠

43、家提供的不加外接擴散器的靜壓特性曲線HsQ，則要考慮安裝擴散器所回收的風(fēng)機出口動能的影響，此時所用的風(fēng)阻RS應(yīng)小于R m,即Rs = Rm -( Rv - Rd - Rvd )/s的轉(zhuǎn)速n2,可按下式求得：n 2=n 1 Q/Qi=630X 58/51.5=710r/min即轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至n2=710r/min，可滿足供風(fēng)要求。圖4-4-8 4-72=11M20B離心式通風(fēng)機特性曲線2 、通用特性曲線為了便于使用，根據(jù)比例定律，把一個系列產(chǎn)品的性能參數(shù)，如壓力H、風(fēng)量Q、和轉(zhuǎn)速n、直徑D、功率N和效率n等相互關(guān)系同畫在一個坐標(biāo)圖上，這種曲線叫通用特性曲線。圖4-7-3為G4-73系列離心式通風(fēng)機的

44、對數(shù)坐標(biāo)曲線，在對數(shù)坐標(biāo)圖中，風(fēng)阻R曲線為直線，與 Q軸夾角為63. ° ,與機號線平行，大大簡化了作風(fēng)阻曲 線的步驟。第五節(jié)通風(fēng)機工況點及其經(jīng)濟(jì)運行一、工況點的確定方法所謂工況點，即是風(fēng)機在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù)，如Q、 H、N和n等，一般是指H和Q兩參數(shù)。已知通風(fēng)機的特性曲線，設(shè)礦井自然風(fēng)壓忽略不計，則可用下列方法求風(fēng)機工 況點。1圖解法當(dāng)管網(wǎng)上只有一臺通風(fēng)機工作時，只要在風(fēng)機風(fēng)壓特性（HQ）曲線的坐標(biāo)上，按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點之坐標(biāo)值，即為通風(fēng)機的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過交點作Q軸垂線，與NQ和n Q曲線相交，交點的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機的軸功率

45、N和效率n。圖解法的理論依據(jù)是： 風(fēng)機風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為日= f（Q ），管網(wǎng)風(fēng)阻特性（或稱阻力特性）曲線函數(shù)式是h= RQ 2,風(fēng)機風(fēng)壓H是用以克服阻力 h,所以H= h， 因此兩曲線的交點，即兩方程的聯(lián)立解。.可見圖解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻 4-5-1力相對應(yīng)。式中R v相當(dāng)于風(fēng)機出口動能損失的風(fēng)阻,Sv風(fēng)機出口斷面，即外接擴散器入口斷面；R d擴散器風(fēng)阻；R Vd相當(dāng)于擴散器出口動能損失的風(fēng)阻，S vd 為擴散器出口斷面。若使用通風(fēng)機全壓特性曲線H tQ，則需用全壓風(fēng)阻R t作曲線，且Rt = Rm ' Rd ' Rvd4-5-2若使用通風(fēng)機裝置全壓特性曲線Ht

46、dQ，則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為R td，且Rtd - Rm ' Rvd4-5-3應(yīng)當(dāng)指出，在一定條件下運行時，不論是否安裝外接擴散器，通風(fēng)機全壓特性 曲線是唯一的，而通風(fēng)機裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴散器的規(guī)格、質(zhì)量 而有所變化。2解方程法隨著電子計算機的應(yīng)用，復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算已成為可能。風(fēng)機的風(fēng)壓曲線可用下面 多項式擬合23H = a0 a1Q a2Q a3Q4-5-4式中 ai、a2、a3曲線擬合系數(shù)。曲線的多項式次數(shù)根據(jù)計算精度要求確定， 一般取3，精度要求較高時也可取 5。在風(fēng)機風(fēng)壓特性曲線的工作段上選取i個有代表性的工況點（H i、Q i），一般取i =6。通常用最小二乘法求方

47、程中各項系數(shù)，也可將已知的H i、Q i值代入上式，即得含i個未知數(shù)的線性方程，解此聯(lián)立線性方程組，即得風(fēng)壓特性曲線方程中的 各項擬合系數(shù)。對于某一特定礦井，可列出通風(fēng)阻力方程h = RQ24-5-5式中 R為通風(fēng)機工作管網(wǎng)風(fēng)阻，可根據(jù)上述方法確定。解式4 5- 4、4- 5 5兩聯(lián)立方程，即可得到風(fēng)機工況點。如果礦井自然風(fēng)壓不能忽略，用圖解法求工況點的方法見本章第六節(jié)中通風(fēng)機 的自然風(fēng)壓串聯(lián)工作。若井口漏風(fēng)較大，通風(fēng)系統(tǒng)因外部漏風(fēng)通道并聯(lián)而風(fēng)阻減小，此時應(yīng)算出考慮 外部漏風(fēng)后的礦井系統(tǒng)總風(fēng)阻，然后按上述方法求工況點。、通風(fēng)機工況點的合理工作范圍為使通風(fēng)機安全、經(jīng)濟(jì)地運轉(zhuǎn)，它在整個服務(wù)期內(nèi)的工

48、況點必須在合理的范圍 之內(nèi)。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)效率不應(yīng)低于 6 0%;從安全方面來考慮， 其工況點必須位于駝峰點的右下側(cè)、單調(diào)下降的直線段上。由于軸流式通風(fēng)機的性能曲線存在馬鞍形區(qū)段，為了防止礦井風(fēng)阻偶 爾增加等原因，使工況點進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，一般 限定實際工作風(fēng)壓不得超過最高風(fēng)壓的90%，即 H SV0 . 9H Smax。軸流式通風(fēng)機的工作范圍如圖4 51 的陰影部分所示。上限為最大風(fēng)壓0 . 9倍的連 線，下限為n =0 .6的等效曲線圖4-5-1軸流式通風(fēng)機的合理工作范圍通風(fēng)機葉（動）輪的轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過額定轉(zhuǎn)速。分析主要通風(fēng)機的工況點合理與否，應(yīng)使用實測的風(fēng)機裝置特性曲線。因廠方

49、 提供之曲線一般與實際不符，應(yīng)用時會得出錯誤的結(jié)論。三、主要通風(fēng)機工況點調(diào)節(jié)在煤礦中，通風(fēng)機的工況點常因采掘工作面的增減和轉(zhuǎn)移、瓦斯涌出量等自然 條件變化和風(fēng)機本身性能變化（如磨損）而改變。為了保證礦井的按需供風(fēng)和風(fēng)機 經(jīng)濟(jì)運行，需要適時地進(jìn)行工況點調(diào)節(jié)。實質(zhì)上，工況點調(diào)節(jié)就是供風(fēng)量的調(diào)節(jié)。 由于風(fēng)機的工況點是由風(fēng)機和風(fēng)阻兩者的特性曲線決定的，所以，欲調(diào)節(jié)工況點只 需改變兩者之一或同時改變即可。據(jù)此，工點調(diào)節(jié)方法主要有：匕改變風(fēng)阻特性曲線一當(dāng)風(fēng)機特性曲線不變時，改變其工作風(fēng)阻，工況點沿風(fēng)機特性曲線移動。1）增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的 供風(fēng)量，可以采取下列措施：（1）減少礦.井總風(fēng)阻。在礦井（或系

50、統(tǒng)）的主要進(jìn)、回風(fēng)道采取增 加并聯(lián)巷道、縮短風(fēng)路、擴刷巷道斷 面、更換摩擦阻力系數(shù)小的支架（護(hù)）、減小局部阻力等措施，均可收到一定效果。這種調(diào)節(jié)措施的優(yōu)點是，主要通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)費用經(jīng)濟(jì)，但有時工程費用較大。（2）當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時，可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。這樣做，通風(fēng)機的風(fēng)量雖然因其工作風(fēng)阻增大而減小，但礦井風(fēng)量卻會因有效風(fēng)量率的提高 而增大。這種方法實施簡單，經(jīng)濟(jì)效益較好，但調(diào)節(jié)幅度不大。2）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過大時，應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有：（1） 增阻調(diào)節(jié)。對于離心式通風(fēng)機可利用風(fēng)硐中閘門增阻（減小其開度）。這 種方法實施較簡單，但因無故增阻而增加附加能量損耗。調(diào)節(jié)時間不宜過長

51、，只能作為權(quán)宜之計。（2）對于軸流式通風(fēng)機，當(dāng)其叫一二Q曲線在工作段具有單調(diào)下降特點時，因種種原因不能實施低轉(zhuǎn)速和減少 葉片安裝角度0時，可以用增大外部漏一 風(fēng)的方法，來減小礦井風(fēng)量。這種方法 比增阻調(diào)節(jié)要經(jīng)濟(jì)，但調(diào)節(jié)幅度較小。2改變風(fēng)機特性曲線這種調(diào)節(jié)方法的特點是礦井總風(fēng)阻不變，改變風(fēng)機特性，工況點沿風(fēng)阻特性曲線移動。調(diào)節(jié)方法有：1）軸流風(fēng)機可采用改變?nèi)~安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。但要注意的是，防止因增大葉片安裝角度而導(dǎo)致進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)運行。對于有些軸流式通風(fēng)機還可以改 變?nèi)~片數(shù)改變風(fēng)機的特性。 圖4-7-2a和圖4-7-2b分別為2K60型風(fēng)機不同葉片數(shù) 的特性曲線。改變?nèi)~片數(shù)時，應(yīng)按說明書

52、規(guī)定進(jìn)行。對于能力過大的雙級葉（動） 輪風(fēng)機，還可以減少葉（動）輪級數(shù)，減少供風(fēng)。目前，有些從國外進(jìn)口的風(fēng)機能 夠在風(fēng)機運轉(zhuǎn)時，自動調(diào)節(jié)葉片安裝角。如淮南礦務(wù)局潘一礦和謝橋礦從德國進(jìn)口 的GVI軸流式通風(fēng)機，自帶狀態(tài)監(jiān)測和控制計算機。只需向計算機輸入要求的風(fēng)機 工作風(fēng)量，計算機就能自動選擇并調(diào)節(jié)到合適的葉片安裝角。）裝有前導(dǎo)器的離心式通風(fēng)機，可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。風(fēng)流經(jīng)過前導(dǎo)器葉片后發(fā)生一定預(yù)旋，能在很小或沒有沖角的情況下進(jìn)入風(fēng)機。前導(dǎo) 葉片角由0°變到9 0°時，風(fēng)壓曲線降低，風(fēng)機效率也有所降低。但調(diào)節(jié)幅度不 大（7 0%以上）時，比增阻調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)。圖4-4-

53、7是G4-73風(fēng)機調(diào)節(jié)范圍在06 0°時的類型特性曲線。3）改變風(fēng)機轉(zhuǎn)速。 無論是軸流式通風(fēng)機還是離心式通風(fēng)機都可采用。調(diào)節(jié)的 理論依據(jù)是相似定律，即（1）改變電機轉(zhuǎn)速。 可采用可控硅串級調(diào)速；更換合適轉(zhuǎn)速的電動機和采用 變速電機（此種電機價格貴）等方法。（2）利用傳動裝置調(diào)速。女口，利用液壓聯(lián)軸器調(diào)速。其原理是，改變聯(lián)軸器工作室內(nèi)的液體量來調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速；利用皮帶輪傳動的風(fēng)機可以更換不同直徑的皮 帶輪，改變傳動比。這種方法只適用于小型離心式通風(fēng)機。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速沒有額外的能量損耗， 對風(fēng)機的效率影響不大，因此是一種較經(jīng)濟(jì)的調(diào) 節(jié)方法，當(dāng)調(diào)節(jié)期長，調(diào)節(jié)幅度較大時應(yīng)優(yōu)先考慮。但要注意，增大轉(zhuǎn)速

54、時可能會 使風(fēng)機震動增加，噪音增大、軸承溫度升高和發(fā)生電動機超載等問題。調(diào)節(jié)方法的選擇，取決于調(diào)節(jié)期長短、調(diào)節(jié)幅度、投資大小和實施的難易程度。 調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多種方案，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時，還要考慮實 施的可能性。有時，可以考慮采用綜合措施。第六節(jié)通風(fēng)機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)在煤礦生產(chǎn)和建設(shè)時期，通風(fēng)系統(tǒng)的阻力是經(jīng)常變化的。當(dāng)管網(wǎng)的阻力變大到 使一臺風(fēng)機不能保證按需供風(fēng)時， 就有必要利用二臺或二臺以上風(fēng)機進(jìn)行聯(lián)合工作， 以達(dá)到增加風(fēng)量的目的。兩臺或兩臺以上風(fēng)機同在一個管網(wǎng)上工作叫通風(fēng)機聯(lián)合工 作。兩臺風(fēng)機聯(lián)合工作與一臺風(fēng)機單獨工作有所不同。如果不能掌握風(fēng)機聯(lián)合工作 的特點和技術(shù)，將會事與愿

55、違，后果不良，甚至可能損壞風(fēng)機。因此，分析通風(fēng)機 聯(lián)合運轉(zhuǎn)的特點、效果、穩(wěn)定性和合理性是十分必要的。風(fēng)機聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。下面就兩種聯(lián)合工作的特點進(jìn)行分析。一、風(fēng)機串聯(lián)工作一臺風(fēng)機的進(jìn)風(fēng)口直接或通過一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一臺風(fēng)機的出風(fēng)口 上同時運轉(zhuǎn)，稱為風(fēng)機串聯(lián)工作_。風(fēng)機串聯(lián)工作的特點是_，通過管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺風(fēng)機的風(fēng)量（沒有漏風(fēng)） 兩臺風(fēng)機的工作風(fēng)壓之和等于所克服管網(wǎng)的阻力。即h=Hsi+Hs2Q=Qi=Q2式中h為管網(wǎng)的總阻力，Hsi、Hs2分別為1、2兩臺風(fēng)機的工作靜壓；Q為管網(wǎng)的 總風(fēng)量，Qi、Q2分別為1、2兩臺風(fēng)機的風(fēng)量。1、風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機串聯(lián)工作分析串聯(lián)風(fēng)機的等效特性曲線。 如圖 4-6-1所示，兩臺不同型號風(fēng)機 Fi和 F2的特性曲線分別為I、U。兩臺風(fēng) 機串聯(lián)的等效合成曲線I +U按風(fēng)量 相等風(fēng)壓相加原理求得。即在兩臺風(fēng) 機的風(fēng)量范圍內(nèi)，作若干條風(fēng)量坐標(biāo) 的垂線（等風(fēng)量線），在等風(fēng)量線上 將兩臺風(fēng)機的的風(fēng)壓相加， 得