礦井通風(fēng)設(shè)備3

第三章礦井通風(fēng)設(shè)備

礦井通風(fēng)設(shè)備包括通風(fēng)機(jī)、電氣設(shè)備、擴(kuò)散器及反風(fēng)裝置等?！?—1概述一、礦井通風(fēng)設(shè)備的作用向井下輸送新鮮空氣，稀釋和排除有毒、有害氣體，調(diào)節(jié)井下所需風(fēng)量、溫度和濕度，改善勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)。二、礦井通風(fēng)方法及方式1、通風(fēng)方法自然通風(fēng)：機(jī)械通風(fēng)：（每個(gè)礦井必須采用（《規(guī)程》規(guī)定））2、主通風(fēng)設(shè)備的工作方式抽出式：（我國(guó)常采用）壓入式：三、礦井通風(fēng)系統(tǒng)1、中央式通風(fēng)系統(tǒng)2、對(duì)角式通風(fēng)系統(tǒng)3、區(qū)域式通風(fēng)系統(tǒng)4、混合式通風(fēng)系統(tǒng)四、通風(fēng)機(jī)的分類(lèi)1、礦用通風(fēng)機(jī)按其結(jié)構(gòu)和工作原理，可分為離心式和軸流式兩大類(lèi)。2、按其用途、服務(wù)范圍可分為以下三類(lèi)：（1）主要通風(fēng)機(jī)；（2）輔助通風(fēng)機(jī)（3）局部通風(fēng)機(jī)。3、按葉輪數(shù)目分：?jiǎn)渭?jí)——通風(fēng)機(jī)只有一個(gè)葉輪；雙級(jí)——通風(fēng)機(jī)有兩個(gè)葉輪。五、通風(fēng)機(jī)的工作原理通風(fēng)機(jī)的分類(lèi)通風(fēng)機(jī)按服務(wù)范圍分，可分為主要通風(fēng)機(jī)（它負(fù)責(zé)全礦井或某一區(qū)域通風(fēng)任務(wù)）和局部通風(fēng)機(jī)（它負(fù)責(zé)掘進(jìn)工作面或加強(qiáng)采煤工作面通風(fēng)）；按氣體在葉輪內(nèi)部流動(dòng)方向分，可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)（一）離心式通風(fēng)機(jī)的工作原理P83（二）軸流式通風(fēng)機(jī)的工作原理P84六、通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)1、風(fēng)量（流量）（Q）單位時(shí)間內(nèi)通風(fēng)機(jī)輸送的空氣體積。單位是：m3/s、m3/min、m3/h2、風(fēng)壓（P）單位體積的空氣流經(jīng)通風(fēng)機(jī)所獲得的能量。通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓分為靜壓、動(dòng)壓和全壓。單位為Pa（N/㎡）（1）靜壓（Pj）指單位體積的氣體流過(guò)通風(fēng)機(jī)后所獲得的壓力能（即壓力勢(shì)能）（2）動(dòng)壓（Pd）指單位體積的氣體流過(guò)通風(fēng)機(jī)后所獲得的動(dòng)能。（3）全壓（P）指單位體積的氣體流過(guò)通風(fēng)機(jī)后所獲得的總能量。3、功率（1）軸功率（P）單位KW。（2）有效功率（Pe）指單位時(shí)間內(nèi)氣體從通風(fēng)機(jī)獲得的能量。PX=QH/10005、轉(zhuǎn)速（n）風(fēng)機(jī)葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為r/min。4、效率（1）全效率（η）指通風(fēng)機(jī)的有效功率與軸功率之比。（2）靜效率（ηj）指在上式中如果用靜壓代替全壓，則所得的效率稱為靜效率?！?—2通風(fēng)機(jī)的特性曲線一、離心式通風(fēng)機(jī)的特性曲線（1）風(fēng)量—風(fēng)壓曲線（Q—H曲線）如圖示。（2）風(fēng)量—功率曲線（Q—N曲線）當(dāng)風(fēng)量為零時(shí)，功率為最小數(shù)值，隨著風(fēng)量的增加，功率逐漸變大，因此，離心式通風(fēng)機(jī)須在關(guān)閉調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)時(shí)啟動(dòng)。（3）風(fēng)量效率曲線（Q—η曲線）形狀近似拋物線，隨風(fēng)量的增加，效率也逐漸增大，當(dāng)增到最大值后又隨著風(fēng)量的增加而減小。二、軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線（1）風(fēng)量—風(fēng)壓曲線（Q—H曲線）呈現(xiàn)馬鞍形，駝峰狀，在馬鞍的左端是不穩(wěn)定階段，在駝峰的右區(qū)域工作較穩(wěn)定。（2）風(fēng)量—功率曲線（Q—N曲線）當(dāng)風(fēng)量為零時(shí)，功率有較大數(shù)值，隨著風(fēng)量的增加，功率逐漸變?yōu)樽钚≈?，而后又達(dá)到最大值。因此，軸流式通風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，閘門(mén)不允許全閉起動(dòng)的。（3）風(fēng)量效率曲線即Q—η曲線形狀近似拋物線，隨風(fēng)量的增加，當(dāng)增到最大值后又隨著風(fēng)量的增加而減小。二、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線通風(fēng)機(jī)是與一定的網(wǎng)絡(luò)相連接而進(jìn)行工作的，因此通風(fēng)機(jī)本身與相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。通風(fēng)機(jī)的工作狀況不僅取決于通風(fēng)機(jī)本身，同時(shí)也取決于網(wǎng)絡(luò)的狀況。通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性曲線三、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)和工業(yè)利用區(qū)（一）工況點(diǎn)1、定義：將通風(fēng)機(jī)的特性曲線與網(wǎng)絡(luò)特性曲線，按同一比例畫(huà)在同一坐標(biāo)圖上所得的交點(diǎn)。2、工況參數(shù)：QM、HM、PM、ηM。注意：網(wǎng)絡(luò)特性曲線與風(fēng)壓特性曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。（二）工業(yè)利用區(qū)1、劃定原則穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性1、劃定方法（1）穩(wěn)定工作條件（有且只有一個(gè)工作點(diǎn)）（2）經(jīng)濟(jì)工作條件大于等于0.8倍，但不小于0.6倍通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)四、通風(fēng)機(jī)的工況調(diào)節(jié)及運(yùn)行調(diào)節(jié)原因：在礦井開(kāi)采過(guò)程中，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)是變化的，為了適應(yīng)這種變化，通風(fēng)機(jī)的工況應(yīng)具有可調(diào)節(jié)性。調(diào)節(jié)途徑：一是改變網(wǎng)絡(luò)特性曲線調(diào)節(jié)法；二是改變通風(fēng)機(jī)特性曲線調(diào)節(jié)法。（一）改變網(wǎng)絡(luò)特性曲線調(diào)節(jié)法1、閘門(mén)調(diào)節(jié)（1）調(diào)節(jié)原理及方法注意：閘門(mén)調(diào)節(jié)不節(jié)能。（2）適用范圍及特點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)整容易而均勻。但有附加能量損失。只能作為一種暫時(shí)的應(yīng)急方法使用。2、串并聯(lián)巷道

（二）改變通風(fēng)機(jī)特性曲線調(diào)節(jié)法

1、改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理比例定律：（2）調(diào)節(jié)方法1）階段調(diào)節(jié)2）無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)注意：轉(zhuǎn)速不能超過(guò)葉輪圓周速度允許值。（3）應(yīng)用范圍及特點(diǎn)1）特點(diǎn)

調(diào)節(jié)范圍較寬，在網(wǎng)絡(luò)特性不變的情況調(diào)節(jié)時(shí)，效率不變。階段性調(diào)速的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，但必須在停機(jī)時(shí)操作；無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)構(gòu)復(fù)雜投資大，但調(diào)節(jié)性能好，節(jié)電效果明顯，其投資很快可以得到補(bǔ)償，且能在不停機(jī)情況下完成調(diào)節(jié)工作。2）應(yīng)用范圍：離心式和軸流式都可使用。2、改變?nèi)~片安裝角調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理（2）調(diào)節(jié)方法1）停機(jī)調(diào)節(jié)方法：人工和機(jī)構(gòu)2）動(dòng)葉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)原理

平衡抵消閉合力矩。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

油壓式、機(jī)械式、電氣式（3）特點(diǎn)及適用范圍停機(jī)調(diào)節(jié)葉片安裝角的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，理論上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，但由于必須停機(jī)操作，實(shí)際上只能做到階段調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較寬，調(diào)節(jié)中效率有所變化。動(dòng)葉調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，可在不停機(jī)情況下完成操作并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)范圍廣，而且可以得到覆蓋全調(diào)節(jié)范圍的特性，調(diào)節(jié)時(shí)效率有所變化。采用這種機(jī)構(gòu)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。廣泛應(yīng)用于軸流式通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)中。

（2）調(diào)節(jié)方法1）離心式通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器2）軸流式通風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)器（3）特點(diǎn)及適用范圍前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)的機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可以在不停機(jī)的情況下完成操作，通常只能達(dá)到階段調(diào)節(jié)的目的，在網(wǎng)絡(luò)特性不變的情況下調(diào)節(jié)時(shí)，效率有所變化。由于調(diào)節(jié)范圍比較窄，作為其它階段性調(diào)節(jié)的補(bǔ)充較為適宜。

3、前導(dǎo)器調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理4、改變軸流式通風(fēng)機(jī)級(jí)數(shù)和葉輪葉片數(shù)調(diào)節(jié)法（1）調(diào)節(jié)原理（2）調(diào)節(jié)方法注意：改變?nèi)~片數(shù)目后，葉輪的平衡問(wèn)題。（3）特點(diǎn)及適用范圍不需要另外附加機(jī)構(gòu)，需要在停機(jī)情況下操作。只能實(shí)現(xiàn)階段調(diào)節(jié)，可調(diào)范圍窄，效率也有所變化，可以作為輔助的調(diào)節(jié)措施。五、通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作當(dāng)一臺(tái)通風(fēng)機(jī)不能滿足礦井通風(fēng)要求時(shí)，可以將多臺(tái)通風(fēng)機(jī)同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上工作，增加系統(tǒng)的風(fēng)量或提高風(fēng)壓，滿足礦井通風(fēng)要求。這種多臺(tái)通風(fēng)機(jī)在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上同時(shí)工作稱為通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合工作。聯(lián)合工作的基本方式為串聯(lián)和并聯(lián)。

（一）通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)工作1、串聯(lián)工作的任務(wù)增加風(fēng)壓2、串聯(lián)工作的特點(diǎn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量相等，風(fēng)壓為兩臺(tái)風(fēng)機(jī)在該流量下的風(fēng)壓之和。3、串聯(lián)工況點(diǎn)（1）構(gòu)造等效風(fēng)機(jī)按照“相同流量下，風(fēng)壓相加”的原則。（2）求等效風(fēng)機(jī)的特性曲線（3）等效工況點(diǎn)（4）串聯(lián)效果

注意：兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)后并不都是增加風(fēng)壓。一般是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)阻力較大的系統(tǒng)，串聯(lián)效果較好。

（二）通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)工作1、并聯(lián)工作的任務(wù)增加風(fēng)量2、并聯(lián)工作特點(diǎn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓相等，都等于克服網(wǎng)絡(luò)阻力所需的風(fēng)壓，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)量等于兩風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和。3、并聯(lián)工況點(diǎn)（1）構(gòu)造等效風(fēng)機(jī)按照“等風(fēng)壓下，流量相加”的原則。（2）求等效風(fēng)機(jī)的特性曲線（3）等效工況點(diǎn)（4）并聯(lián)效果注意：兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)后并不都是增加風(fēng)量。一般是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)阻力較小的系統(tǒng)，并聯(lián)效果較好；兩臺(tái)風(fēng)機(jī)并聯(lián)后運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。

§8—3通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及反風(fēng)裝置

一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及性能（一）結(jié)構(gòu) 離心式通風(fēng)機(jī)的主要?dú)鈩?dòng)部件是葉輪、集流器（進(jìn)風(fēng)口）和外殼。1、葉輪——由前盤(pán)面、后盤(pán)面和葉片組成。用于礦井通風(fēng)的離心式通風(fēng)機(jī)屬于中、低壓風(fēng)機(jī)過(guò)去，它的葉輪葉型多采用圓弧形；現(xiàn)在，多采用機(jī)翼形葉片，葉輪的葉片數(shù)目與安裝角和葉輪外徑對(duì)內(nèi)徑的比值有關(guān)，2、外殼（螺殼）風(fēng)機(jī)的外殼的作用是匯集從葉輪流出的氣流，并輸送到外殼的出口。形狀外殼的截面呈螺旋狀。其螺殼的型線與其中氣流要求有關(guān)。假定氣流在所有徑向截面中的流速保持常數(shù)，其螺殼的型線應(yīng)是阿基米德螺線；若假定葉輪出口絕對(duì)速度在圓周方向上的分量，即旋繞速度C2u的分布規(guī)律為C2uR=常數(shù)，則螺殼的型線為對(duì)數(shù)螺旋線。3、集流器（進(jìn)風(fēng)口）集流器的作用是保證氣流平穩(wěn)地進(jìn)入葉輪，使葉輪得到良好的進(jìn)氣條件。常用的是錐弧形的，它的前半部分是圓錐形的收斂段，后部是近似雙曲線的擴(kuò)散段，前后兩段之間的過(guò)度段，是收斂度較大的喉部。氣流進(jìn)入這種集流器后，首先是緩慢加速，在喉部形成高速氣流，而后又均勻擴(kuò)散，均勻地充滿整個(gè)葉輪流道。集流器的喉部形狀和喉部直徑，對(duì)風(fēng)機(jī)效率有較大影響。集流器與葉輪入口部分之間的間隙形式和大小，對(duì)容積損失和流動(dòng)損失有重要影響。4—72和4—73模型機(jī)采用徑向間隙，通過(guò)這種間隙的泄漏氣流方向，與主氣流方向一致，不會(huì)干擾主氣流。此外，為了減少容積損失，在工藝允許的條件下，應(yīng)盡可能采用較小的間隙尺寸。

（二）幾種常用離心式通風(fēng)機(jī)1、4—72—11型離心式通風(fēng)機(jī)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）型號(hào)意義□4—72—11—No.20B右90°□——一般用字母表示通風(fēng)機(jī)的用途?！癎”表示鍋爐用通風(fēng)機(jī)；“K”表示礦用通風(fēng)機(jī)；4——最高效率點(diǎn)的全壓系數(shù)乘以10；72——比轉(zhuǎn)數(shù)1——表示葉輪進(jìn)風(fēng)方式?！?”表示葉輪單側(cè)進(jìn)風(fēng)；“0”

表示葉輪雙側(cè)進(jìn)風(fēng)No.20——機(jī)號(hào)；葉輪直徑除以100B——傳動(dòng)方式（離心式通風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)方式有六種：A—無(wú)軸承箱；B—支撐皮帶（懸臂支撐，皮帶傳動(dòng)，帶輪在支撐點(diǎn)中部）；C—懸臂皮帶；D—懸臂聯(lián)軸節(jié)；E—中間皮帶；F—中間聯(lián)軸節(jié)。一般4—72—11和G4—73—11采用前四種；大型的K4—73—01采用后兩種。）右——葉輪旋向（站在電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視葉輪，順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為“右”旋，逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的稱為“左”旋。）90°——出風(fēng)口位置（3）技術(shù)性能及特性曲線2、G4—73—11型離心式通風(fēng)機(jī)3、K4—73—01型離心式通風(fēng)機(jī)二、軸流式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及性能（一）結(jié)構(gòu)一般礦用軸流式通風(fēng)機(jī)的主要?dú)鈩?dòng)部件有葉輪、導(dǎo)葉（前導(dǎo)葉、中導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉）、外殼、進(jìn)風(fēng)口（集流器、疏流罩）以及出口處的擴(kuò)散器。1、葉輪葉輪是風(fēng)機(jī)的主要部件，決定著風(fēng)機(jī)性能的主要因素是風(fēng)機(jī)翼型、葉輪外徑、外徑對(duì)輪轂的比值（輪轂比）和葉輪轉(zhuǎn)速。適用于礦用通風(fēng)機(jī)的翼型、CLARK—Y翼型和RAF—6E翼型等。葉輪外徑和風(fēng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速?zèng)Q定圓周速度，直接影響到風(fēng)機(jī)全壓。輪轂比與風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，輪轂比大時(shí)，軸向速度Ca增大，葉片數(shù)目z和葉片相對(duì)寬度b/l（b為弦長(zhǎng)，l為葉展）也相應(yīng)增大，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓系數(shù)提高；反之，輪轂比小，多數(shù)取0.6，風(fēng)壓系數(shù)也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風(fēng)機(jī)全壓。通常，可在10～45°范圍內(nèi)調(diào)整。2、導(dǎo)葉前導(dǎo)葉：

某些風(fēng)機(jī)設(shè)有前導(dǎo)葉，用以控制進(jìn)入葉輪的氣流方向，達(dá)到調(diào)節(jié)特性的目的。此導(dǎo)葉可分為兩段，頭部固定不動(dòng)，尾部可以擺動(dòng)。這樣，外界氣流可以較小的沖擊進(jìn)入前導(dǎo)葉，而后改變方向進(jìn)入葉輪。中導(dǎo)葉

在多級(jí)軸流式通風(fēng)機(jī)中級(jí)間設(shè)置。它的作用是將前級(jí)葉輪的流出氣流方向，轉(zhuǎn)為軸向流入后級(jí)葉輪。后導(dǎo)葉

作用是將最后一級(jí)葉輪的出流方向轉(zhuǎn)為接近軸向流出。剩余的旋繞速度使氣流不僅沿軸向，而且是沿螺線方向在擴(kuò)散器中流動(dòng)，有利于改善擴(kuò)散器的工作。注意：（1）導(dǎo)葉的形式

以前多采用圓弧形葉片。現(xiàn)在多采用機(jī)翼形葉片，中、后導(dǎo)葉還采用扭曲機(jī)翼形葉片。（2）導(dǎo)葉的數(shù)目（前導(dǎo)葉、中導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉）應(yīng)與葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)，以避免氣流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生同期擾動(dòng)。3、進(jìn)風(fēng)口（集流器和整流罩）作用是使氣流順利地進(jìn)入風(fēng)機(jī)的環(huán)行入口信道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場(chǎng)。目前，礦用通風(fēng)機(jī)集流器型線為圓弧形，疏流罩的型面為球面或橢球面。4、擴(kuò)散器作用是把風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓的一部分轉(zhuǎn)換為靜壓，以提高風(fēng)機(jī)的靜效率。一般由錐形筒芯和筒殼組成，裝在風(fēng)機(jī)出口側(cè)。5、外殼風(fēng)機(jī)外殼呈圓筒形，重要的是葉輪外緣與外殼內(nèi)表面的徑向間隙應(yīng)盡可能地減小。通常（s—徑向間隙，l—葉片展長(zhǎng)）在0.01～0.06之間。

二）幾種常用軸流式通風(fēng)機(jī)1、2K60型通風(fēng)機(jī)（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2）技術(shù)性能和性能曲線（3）型號(hào)意義2、2K56型軸流式通風(fēng)機(jī)三、礦用通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)（一）反風(fēng)的意義及要求1、意義2、要求《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機(jī)必須裝有反風(fēng)設(shè)施，必須能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向。當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量，不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%。反風(fēng)設(shè)施由礦長(zhǎng)組織有關(guān)部門(mén)每季度至少檢查一次，每年應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。當(dāng)?shù)V井通風(fēng)系統(tǒng)有較大變化時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行1次反風(fēng)演習(xí)。