礦井通風-學習情景5礦井通風動力控制與利用

學習情景5礦井通風動力控制與利用任務(wù)1礦井自然風壓利用和控制任務(wù)2礦井主要通風機及其附屬裝置任務(wù)3礦井主要通風機的工作特性及其調(diào)節(jié)任務(wù)4主通風機安全運轉(zhuǎn)控制與管理任務(wù)5主通風機性能測試方法1、上一章內(nèi)容回顧

1)、上一章所講的主要內(nèi)容礦井通風阻力測定、尼古拉茲實驗、摩擦阻力系數(shù)、摩擦風阻、摩擦阻力、礦井局部阻力系數(shù)的計算方法、礦井風阻特性曲線及畫法、總風阻與等積孔的計算及降低礦井通風阻力的措施。2)、能解決的實際問題(1)摩擦阻力系數(shù)及摩擦風阻值的計算；(2)礦井通風阻力計算問題(3)降低礦井通風阻力的技術(shù)措施2、本章要求：能陳述礦井通風設(shè)備和通風設(shè)施的特點3、本章的重點：1)自然風壓的產(chǎn)生、計算、利用與控制2)軸流式和離心式主要通風機特性3)主要通風機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)4)主要通風機的合理工作范圍任務(wù)1礦井自然風壓利用和控制一、自然風壓及其形成和計算1、自然風壓與自然通風由自然因素作用而形成的通風叫自然通風。

冬季：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，導致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。

夏季：相反。

自然風壓：在通風系統(tǒng)中，由于重力差引起的通風壓力，就叫該系統(tǒng)的自然風壓。其大小等于作用在最低水平兩側(cè)空氣柱重力差。012345dzρ1dzρ2z2、自然風壓的計算根據(jù)自然風壓定義，自然風壓是“勢函數(shù)”，是一種勢能，因此要注意選取計算的參考面，即0勢位面，圖所示系統(tǒng)的自然風壓HN可用下式計算

：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ρ均進和ρ均回，用其分別代替上式的ρ1和ρ2，則上式可寫為：注意：1）自然風壓的計算必須取一閉合系統(tǒng)。2）進風系統(tǒng)和回風系統(tǒng)必須取相同的標高。3）一般選取最低點作為基準面。012345dzρ1dzρ2z二、自然風壓的影響因素及變化規(guī)律影響自然風壓的決定性因素是兩側(cè)空氣柱的密度差，而空氣密度又受溫度T、大氣壓力P、氣體常數(shù)R(氣體常數(shù)，是一個只與氣體的種類有關(guān)，與氣體所處的狀態(tài)無關(guān)的一個物理量)和相對濕度φ等因素影響。1、溫差：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。影響氣溫差的主要因素是地面入風流氣溫和風流與圍巖等的熱交換。其影響程度隨礦井的開拓方式、開采深度、地形、地質(zhì)原因不同而有不同的影響，在山區(qū)淺井，受地面溫度影響大，深井偏小。

影響井下風流溫度的因素1）礦井進風溫度；2）井下風流的自壓縮熱；3）機電設(shè)備放熱；4）氧化放熱；5）地下熱水散熱；6）圍巖散熱；7）運輸中煤炭及矸石散熱等。

2、空氣成分和濕度：它影響空氣的密度，因而對自然風壓也有一定影響，但影響較小。3、井深：HN與礦井或回路最高與最低點間的高差Z成正比。

10121234567891112月份HN深井自然風壓受圍巖熱交換影響顯著，一年四季變化小。深井淺井

4、主要通風機：主要通風機工作對自然風壓的大小和方向也有一定影響。因為礦井主要通風機工作決定了主風流的方向，在進風井周圍形成了冷卻帶，加之風流與圍巖的熱交換，使回風井氣溫高于進風井，即使風機停轉(zhuǎn)或通風系統(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壓起作用。三、自然風壓的控制和利用自然風壓既可作為礦井通風的動力，也可能是事故的肇兇。因此，研究自然風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、擬定通風系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮利用地形和當?shù)貧夂蛱攸c。新井設(shè)計應(yīng)盡量使自然風壓全年的方向與機械通風機方向一致。2、根據(jù)自然風壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時調(diào)整主通風機的工況點，使其既能滿足礦井通風需要，又可節(jié)約電能。3、在建井時期，要注意因地制宜和因時制宜利用自然風壓通風，如在表土施工階段可利用自然通風；在主副井與風井貫通之后，有時也可利用自然通風；有條件時還可利用鉆孔構(gòu)成回路。

4、利用自然風壓做好非常時期通風。一旦主要通風機因故遭受破壞時，便可利用自然風壓進行通風。

5、在多井口通風的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風壓的變化規(guī)律，防止因自然風壓作用造成某些巷道無風或反向而發(fā)生事故。

三、自然風壓測定1、直接測定法在礦井中任一地點制做臨時密閉，堵截風流，主要通風機停止運轉(zhuǎn)后，用壓差計測出密閉兩側(cè)的壓差，即為該礦的HN。要求是密閉不漏風，否則測值不準。

2、間接測定法如上圖所示的抽出式通風礦井，因風硐中通風機入口風流的相對全壓h全與自然風壓HN的代數(shù)和等于礦井的通風阻力，即h全+HN=RQ2HN=RQ自2首先在通風機正常運轉(zhuǎn)時測出礦井總風量Q及通風機入風口處風流的相對全壓h全，而后停止主要通風機得運轉(zhuǎn)，若有自然風流，立即測出自然風流的風速，求出風量Q自，那么有任務(wù)2礦用主要通風機及其附屬裝置

礦井的通風動力主要是通風機，每個風井至少有2臺主要通風機（一臺使用、備用）,一般功率都很大，其電耗一般為全礦的20%～30%，有的礦井甚至高達50%。礦用通風機按其服務(wù)范圍和所起的作用可分為三種：1、主要通風機，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；

2、輔助通風機，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風機通風，以保證該分支風量；存在安全隱患，一般不用；3、局部通風機，服務(wù)于獨頭掘進井巷等局部地區(qū)。按構(gòu)造和工作原理可分為：

離心式通風機和軸流式通風機。（一）離心式通風機的構(gòu)造和工作原理1、風機構(gòu)造。離心式通風機一般由：吸風口、工作輪（葉輪）、蝸殼體、電動機和前導器等部分組成。

前導器(有些通風機無前導器)，使進入葉(動)輪的氣流發(fā)生預旋繞，以達到調(diào)節(jié)性能之目的。

葉輪是唯一的旋轉(zhuǎn)部件。葉片出口構(gòu)造角：風流相對速度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β2表示。離心式風機可分為：前傾式（β2>90o)、徑向式（β2=90o)和后傾式（β2<90o)三種。β2不同，通風機的性能也不同。礦用離心式風機多為后傾式。w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β22、工作原理當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。與此同時，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于進風口壓力），于是，進風口的風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。3、常用型號目前我國煤礦使用的離心式風機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風機具有規(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：K4—73—11№25D代表通風機的用途，K表示表示傳動方式礦用通風機，G代表鼓風機通風機葉輪直徑（25dm)表示通風機在最高效率點時全壓系數(shù)10倍化整設(shè)計序號(1表示第一次設(shè)計）表示通風機比轉(zhuǎn)速(ns)化整表示進風口數(shù),1為單吸,0為雙吸（二）軸流式風機的構(gòu)造和工作原理1、風機構(gòu)造主要由進風口、工作輪、整流器、風筒、擴散器（芯筒）和傳動部件等部分組成。工作輪有一級和二級兩種2、工作原理（1）特點：在軸流式風機中，風流流動的特點是，當動輪轉(zhuǎn)動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。（2）葉片安裝角在葉片迎風側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與動輪旋轉(zhuǎn)方向（u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。

可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個動輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。uθ（3）工作原理當動輪旋轉(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。3、常用型號目前我國煤礦在用的軸流式風機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式風機。軸流式風機型號的一般含義是：1K—58—4№25

表示表示葉輪級數(shù),1表示通風機葉輪直徑（25dm)單級，2表示雙級表示設(shè)計序號表示用途，K表示礦用，T表示通用表示通風機輪轂比,0.58的100倍化整

BDK658№24

防爆型葉輪直徑（24dm)對旋結(jié)構(gòu)電機為8極（740r/min）表示用途，K為礦用輪轂比0.65的100倍化整

若輪轂比低于0.4則認為是低壓(或低輪轂比)型軸流通風機，輪轂比大于0.71時，則認為是高壓（或大輪轂比）型軸流通風機，輪轂比介于0.4～0.71之間的則被認為是中壓（或中輪轂比）型軸流通風機。

（三）對旋式通風機

對旋式通風機在構(gòu)造上屬于軸流式，采用雙級雙電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)，兩機葉輪相對并反向旋轉(zhuǎn)，相當于兩臺同型號軸流風機對接在一起串聯(lián)工作，稱為對旋式風機。這種結(jié)構(gòu)可省去中間及后置固定導葉，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。1-集流器2-前消聲器3-前機殼4-進氣翼5-電機6-Ⅰ級葉輪7-Ⅱ級葉輪8-出氣翼9-后機殼10-后消聲器

一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉(zhuǎn)方向相反,組成對旋結(jié)構(gòu)；機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3o,葉面也互為反向，省去了一般軸流式通風機的中、后導葉，減少了壓力損失，提高了風機效率；電機為防爆型安裝在主風筒中的密閉罩內(nèi)，與通風機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達到散熱目的。此種風機可以進行反轉(zhuǎn)反風。對旋風機的工作原理：工作時兩級工作輪分別由兩個等容量、等轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向相反的電動機驅(qū)動，當氣流通過集流器進入第一個工作輪獲得能量后，再經(jīng)第二級工作輪升壓排出。兩級工作輪互為導葉，第一級后形成的旋轉(zhuǎn)速度，由第二級反向旋轉(zhuǎn)消除并形成單一的軸向流動。離心式和軸流式通風機的比較

結(jié)構(gòu)方面：軸流式通風機的優(yōu)點是比較緊湊，體積小，轉(zhuǎn)速高。其缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜，噪音大，故障較多。離心式通風機則結(jié)構(gòu)簡單，造價低，維修方便，噪音小。但它的體積大。性能方面：軸流式通風機在工作范圍內(nèi)，當?shù)V井總風阻變化時，風量變化較小。離心式通風機則相反。

軸流式通風機的風量調(diào)節(jié)比較方便，反風方法較多。離心式通風機則麻煩一些，反風時必須有反風道。軸流式通風機的起動負荷小，風量增加時功率的變化不大，不致過載。離心式通風機則相反。軸流式通風機并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較差，而離心式通風機并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較好。

二、主要通風機附屬裝置及其施工礦井使用的主要通風機，除了主機之外尚有一些附屬裝置。主要通風機和附屬裝置總稱為通風機裝置。附屬裝置有風硐、擴散器、防爆門和反風裝置等。1、風硐風硐是連接通風機和井筒的一段巷道，如圖。通過風量大、內(nèi)外壓差較大，應(yīng)盡量降低其風阻，并減少漏風。風硐應(yīng)滿足以下要求：(1)應(yīng)有足夠大的斷面，風速不宜超過15m／s。(2)風硐的風阻不應(yīng)大于0.0196Ns2／m8，阻力不應(yīng)大于100～200Pa。風硐不宜過長，與井筒連接處要平緩，轉(zhuǎn)彎部分要呈圓弧形，內(nèi)壁要光滑，并保持無堆積物，拐彎處應(yīng)安設(shè)導流葉片，以減少阻力。(3)風硐及閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴密，以防止漏風。(4)風硐內(nèi)應(yīng)安設(shè)測量風速和風流壓力的裝置，風硐和主通風機相連的一段長度不應(yīng)小于10～12D(D為通風機工作輪的直徑)。(5)風硐與傾角大于30。的斜井或立井的連接口距風井1~2m處應(yīng)安設(shè)保護柵欄，以防止檢查人員和工具等墜落到井筒中；在距主要通風機入風口1~2m處也應(yīng)安設(shè)保護柵欄，以防止風硐中的臟、雜物被吸入通風機。(6)風硐直線部分要有流水坡度，以防積水。2、擴散器(擴散塔)

作用：是降低出口速壓以提高通風機靜壓。擴散器出口斷面與入口斷面之比約為3~4.出風口為長方形斷面（長為葉輪直徑的2.1倍，寬為葉輪直徑的1.4倍）。擴散器的拐彎處安設(shè)有一組導流葉片，以降低阻力。3.防爆門

防爆門是在裝有主要通風機的出風井口上，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，以保護主要通風機免受損壞的安全裝置。正常條件下是密閉的，以防止風流短路。要求：①防爆門應(yīng)布置在出風井軸線上；②面積不得小于井口的斷面積；③從出風井與風硐的交叉點到防爆門的距離應(yīng)比從該交叉點到主要通風機吸風口的距離至少短10m；④防爆門必須有足夠的強度，并有防腐蝕和防拋出的措施。4、反風裝置和功能作用：當進風流發(fā)生火災(zāi)或者爆炸時，使井下風流反向的一種設(shè)施，以防止進風系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的有害氣體進入作業(yè)區(qū)；有時為了適應(yīng)救護工作也需要進行反風。目前的反風方法主要有：

1）設(shè)專用反風道反風；2）利用備用風機作反風道反風；3）軸流式風機反轉(zhuǎn)反風4）調(diào)節(jié)葉片安裝角反風。

要求：生產(chǎn)礦井主要通風機必須裝有反風設(shè)施，能在10min內(nèi)改變巷道中風流方向；結(jié)構(gòu)要嚴密，漏風少；反風量不應(yīng)小于正常風量的40%；每季度至少檢查一次反風設(shè)施，每年至少進行一次反風演習。1）設(shè)專用反風道反風離心式

離心式通風機正常工作時，反風門1和2處于藍線位置，反風時將反風門1提起，把反風門2放下,地表空氣自活門2進入通風機，再從活門1進入旁側(cè)反風道3，進入風井流入井下，達到反風的目的。122）利用備用風機作反風道反風5．消音裝置我國規(guī)定通風機的噪音不得超過90dB。速度較大的風流在通風機內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的動輪葉片迅猛沖擊下，產(chǎn)生空氣動力噪音，同時機件振動產(chǎn)生機械噪音。當通風機的圓周速度大于20m/s時，空氣動力噪音占主要地位。正對通風機出口方向的噪音最大，側(cè)向逐漸減少。

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。通風機多采用主動式，風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（甘蔗板、超細玻璃棉）。五、主要通風機的使用及安全要求

為了保證通風機安全可靠的運轉(zhuǎn)，《煤礦安全規(guī)程》中規(guī)定：

1.主要通風機必須安裝在地面；裝有通風機的井口必須封閉嚴密，其外部漏風率在無提升設(shè)備時不得超過5%，有提升設(shè)備時不得超過15%。2.必須保證主要通風機連續(xù)運轉(zhuǎn)。3.必須安裝2套同等能力的主要通風機裝置，其中一套作備用，備用通風機必須能在10min內(nèi)開動。在建井期間可安裝1套通風機和1部備用電動機。生產(chǎn)礦井現(xiàn)有的2套不同能力的主要通風機，在滿足生產(chǎn)要求時，可繼續(xù)使用。

4.嚴禁采用局部通風機或局部通風機群作為主要通風機使用。5.裝有主要通風機的出風井口應(yīng)安裝防爆門，防爆門每6個月檢查維修1次。6.新安裝的主要通風機投入使用前，必須進行1次通風機性能測定和試運轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少進行1次性能測定。主要通風機至少每月檢查1次。改變通風機轉(zhuǎn)數(shù)或葉片角度時，必須經(jīng)礦技術(shù)負責人批準。7.主要通風機因檢修、停電或其它原因停止運轉(zhuǎn)時，必須制訂停風措施。8、對只有一臺主要通風機擔負全礦井的通風，在停止運轉(zhuǎn)期間必須打開防爆門和有關(guān)風門，利用自然風壓通風。

任務(wù)3礦井主要通風機的工作特性及其調(diào)節(jié)一、通風機的工作參數(shù)通風機性能主要參數(shù)是風壓H、風量Q、風機軸功率N、效率和轉(zhuǎn)速n等。（一）風機(實際)風量Q風機的風量一般是指單位時間內(nèi)通過風機入口的空氣的體積。單位為m3/h,m3/min或m3/s。（二）風機(實際)全壓Hf與靜壓Hs全壓Ht:是通風機對空氣作功，消耗于每1m3空氣的能量（N·m/m3或Pa），其值為風機出口風流的全壓與入口風流全壓之差。忽略自然風壓時，Ht用以克服通風管網(wǎng)阻力hk和風機出口動能損失hv，即:Ht=hR+hV,Pa

靜壓:克服管網(wǎng)通風阻力的風壓稱為通風機的靜壓HS（Pa）。HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV(三）通風機的功率

①全壓功率：通風機的輸出功率以全壓計算時稱全壓功率Nt。計算式：Nt=HtQ×10-3KW

②靜壓功率：用風機靜壓計算輸出功率，稱為靜壓功率NS。計算式：NS=HSQ×10—3KW

③軸功率N（輸入功率）KW電動機經(jīng)傳動部件輸入給主通風機的功率，計算公式為：U－線電壓，V；I－線電流，A；cosψ－功率因數(shù)；ηd－電動機效率，％；ηc－傳動功率，％。（四）主通風機的效率通風機輸出功率和通風機軸功率N軸之比，叫做通風機的效率，即：

ηft＝Nft/N軸＝hftQf/(1000N軸)ηfs＝Nfs/N軸＝hfsQf/(1000N軸)上式中ηft

和ηfs

分別表示通風機的全壓效率和靜壓效率。二、通風機的個體特性曲線個體特性曲線：不斷改變R，得到許多的Q、H、N、η。以Q為橫坐標，分別以H、N、η為縱坐標，將同名的點用光滑的曲線相連，即得到個體特性曲線。

1、軸流式通風機個體特性曲線

特點：（1）軸流式風機的風壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。（2）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；（3）點Ｄ以左是不穩(wěn)定工作段，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動）現(xiàn)象；（4）軸流式風機的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率隨Ｑ增加而減小。

風機開啟方式：軸流式風機應(yīng)在風阻最?。ㄩl門全開）時啟動，以減少啟動負荷。

說明：軸流式風機給出的大多是靜壓特性曲線。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDMR2、離心式通風機個體特性曲線特點：（1）離心式風機風壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風壓曲線工作段較軸流式風機平緩；（2）當管網(wǎng)風阻作相同量的變化時，其風量變化比軸流式風機要大。（3）離心式風機的軸功率Ｎ隨Ｑ增加而增大，只有在接近風流短路時功率才略有下降。風機開啟方式：離心式風機在啟動時應(yīng)將風硐中的閘門全閉，待其達到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。說明：（1）離心式風機大多是全壓特性曲線。（2）當供風量超過需風量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風量，以節(jié)省電能。三、通風機工況點井巷阻力特性曲線與通風機個體特性曲線的交點即為工況點。合理的工況點的要求：1、從安全角度，工況點必須位于駝峰點右側(cè)。2、風機的轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速。3、上限：實際工作風壓在最大風壓值的0.9倍以下。4、下限：通風機的運轉(zhuǎn)效率，不得低于0.6。5、左限：葉片安裝角θ的最小值，對一級葉輪為10°，二級葉輪為15°。6、右限：葉片安裝角θ的最大值，對一級葉輪為40°，二級葉輪為45°。四、主要通風機工況點調(diào)節(jié)工況點調(diào)節(jié)方法主要有：1、改變風阻特性曲線當風機特性曲線不變時，改變工作風阻，工況點沿風機特性曲線移動。R1R1’R1”MM’M”QQ’Q”HH’H”⒉、改變風機特性曲線

這種調(diào)節(jié)方法的特點是礦井總風阻不變，改變風機特性，工況點沿風阻特性曲線移動。MM2M1QQ1Q2HH2H1QH調(diào)節(jié)方法有：１）軸流風機可采用改變?nèi)~片安裝角度達到增減風量的目的。２）裝有前導器的離心式風機，可以改變前導器葉片轉(zhuǎn)角進行風量調(diào)節(jié)。３）改變風機轉(zhuǎn)速。無論是軸流式風機還是離心式風機都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即（１）改變電機轉(zhuǎn)速。（２）利用傳動裝置調(diào)速。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。前導器又稱為導葉閥通過調(diào)節(jié)前導器的葉片轉(zhuǎn)角就可以改變通風機的性能曲線和工況點。廠家將前導器的葉片轉(zhuǎn)角分為8個擋，每個檔位增減11.25o。五、比例定律和類型特性曲線1、比例定律同類型通風機它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。同一系列風機在相似工況點的流動是彼此相似的。將轉(zhuǎn)速u=πDn/60代入無因次系數(shù)關(guān)系式得：

應(yīng)用比例定律在實際工作中有重要的用途?？筛鶕?jù)一臺通風機得個體特性曲線，推算和繪制轉(zhuǎn)述、葉輪直徑或空氣密度不相同的另一臺同類型通風機得個體特性曲線。通風機制造廠就是應(yīng)用比例定律。2、類型特性曲線（無因次特性曲線）根據(jù)風機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風機的、、和η。然后以為橫坐標，以、和η為縱坐標，繪出-、-和η-曲線，此曲線即為該系列風機的類型特性曲線六、通風機的聯(lián)合運轉(zhuǎn)兩臺或兩臺以上風機在同一管網(wǎng)上工作。叫風機聯(lián)合工作。風機聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。㈠、風機串聯(lián)工作一個風機的吸風口直接或通過一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一個風機的出風口上同時運轉(zhuǎn)，稱為風機串聯(lián)工作。特點：1、通過管網(wǎng)的總風量等于每臺風機的風量，即Q=Q1=Q2。2、總風壓等于兩臺風機的工作風壓之和，即H＝H1＋H2

。Ⅰ、兩臺風壓特性曲線不同風機串聯(lián)工作分析1、串聯(lián)風機的等效特性曲線。

作圖方法：按風量相等，風壓疊加的原則。F1F22、風機的實際工況點。在風阻為R管網(wǎng)上風機串聯(lián)工作，各風機的實際工況點按下述方法求得：在等效風機特性曲線Ⅰ+Ⅱ上作管網(wǎng)風阻特性曲線R1，兩者交點為M0，過M0作橫坐標垂線，分別與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于M1和M2，此兩點即是兩風機的實際工況點。效果分析：用等效風機產(chǎn)生的風量Q與能力較大風機的F2單獨工作產(chǎn)生風量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工況點位于A點以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，則表示串聯(lián)有效；（2）R=R’工況點與A點重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0，則串聯(lián)無增風；（3）R=R”<R’,工況點位于A點以下，ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0，則表示串聯(lián)有害。F1F2F1+F2R1M0M2M1QR’QⅡR”HQQ”ⅡQ’Q”AH2H1M2’M”2Ⅱ、風壓特性曲線相同風機串聯(lián)工作兩臺特性曲線相同的風機串聯(lián)工作。由圖可見，臨界點A位于Q軸上。這就意味著在整個合成曲線范圍內(nèi)串聯(lián)工作都是有效的，不過工作風阻不同增風效果不同而已。結(jié)論：1、風機串聯(lián)工作適用于因風阻大而風量不足的管網(wǎng)；2、風壓特性曲線相同的風機串聯(lián)工作較好；3、串聯(lián)合成特性曲線與工作風阻曲線相匹配，才會有較好的增風效果。4、串聯(lián)工作的任務(wù)是增加風壓，用于克服管網(wǎng)過大阻力，保證按需供風。HQⅠ/ⅡMAⅠ+ⅡR1QHⅢ、風機與自然風壓串聯(lián)工作1、自然風壓特性自然風壓特性是指自然風壓與風量之間的關(guān)系。自然風壓隨風量增大略有增大。風機停止工作時自然風壓依然存在。故一般用平行Q軸的直線表示自然風壓的特性。2、自然風壓對風機工況點影響自然風壓對機械風壓的影響，類似于兩個風機串聯(lián)工作。

結(jié)論：當自然風壓為正時，機械風壓與自然風壓共同作用克服礦井通阻力，使風量增加；當自然風壓為負時，成為礦井通風阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM”2M”Q1Q”2ⅠⅡⅡQMRⅠ+Ⅱ

㈡、通風機并聯(lián)工作兩臺風機的吸風口直接或通過一段巷道連結(jié)在一起工作叫通風機并聯(lián)。

特點：（1）、H=H1=H2（2）、Q=Q1+Q21、風壓特性曲線不同風機并聯(lián)工作1）作圖方法

原則：風壓相等，風量相加的原則。

方法：根據(jù)上述原則在同一坐標系中將兩條風機特性曲線（I，II）合成。F1F2Q1Q2Q2）工況分析

用并聯(lián)等效風機產(chǎn)生的風量Q與能力較大風機的F1單獨工作產(chǎn)生風量Q1之差來分析Ⅰ+Ⅱ合成曲線與Ⅰ風機曲線交點，臨界點A，R’臨界風阻(A)當工作風阻R=R時，工況點位于A點右下側(cè)，ΔQ=Q-Q1>0，并聯(lián)有效；(B)當工作風阻R=R’時，工況點與A點重合，ΔQ=Q-Q1＝0，并聯(lián)增風無效；(C)當工作風阻R=R”>R’時，工況點位于A點左上側(cè)，ΔQ=Q-Q1＜0，并聯(lián)有害。Q2QMM1M2M1’QQ1’Q1Q1’’R’R”HⅠⅠ+ⅡⅡAQ=Q1’RQM’M”2、風壓特性曲線相同風機并聯(lián)工作M1為風機的實際工況點；M為并聯(lián)合成工況點。由圖可見，總有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。結(jié)論：1、風機并聯(lián)工作適用于因風機能力小，風阻小而風量不足的管網(wǎng)；2、風壓特性曲線相同的風機并聯(lián)工作較好；3、并聯(lián)合成特性曲線與工作風阻曲線相匹配，才會有較好的增風效果。4、并聯(lián)工作的任務(wù)是增加風量，用于風機能力小，保證按需供風。

QRMⅠ/ⅡM1Ⅰ+ⅡM’QQ1=Q2Q1=Q2HA㈢、并聯(lián)與串聯(lián)工作的比較以兩臺同型號離心式風機風壓特性曲線為例。當風阻R2通過B點時，兩者增風效果相同（兩者實際工況點分別為MI和MII），但串聯(lián)功率大于并聯(lián)功率，即Q并=Q串，N串>N并。當風阻為R1時，Q并＞Q串，N串>N并。當風阻為R3時，Q串＞Q并，N串>N并。結(jié)論：（1）并聯(lián)適用于管網(wǎng)風阻較小，但因風機能力小導致風量不足的情況；（2）風壓相同的風機并聯(lián)運行較好；（3）軸流式風機并聯(lián)作業(yè)時，若風阻過大則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定運行。所以，使用軸流式風機并聯(lián)工作時，除要考慮并聯(lián)效果外，還要進行穩(wěn)定性分析。MIMIIR2BQH0N--QR1FIIIR3III串聯(lián)

并聯(lián)

任務(wù)4主通風機安全運轉(zhuǎn)控制與管理一、主通風機安全運轉(zhuǎn)控制與管理1）新建礦井選擇通風設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定：?應(yīng)滿足首采水平各個時期的工況變化，并使通風設(shè)備長期高效運行。當工況變化較大時，應(yīng)根據(jù)礦井分期時間及節(jié)能情況，分期選擇電動機；?風機能力應(yīng)留有10%的余量；?軸流式通風機應(yīng)校驗電動機正常啟動容量，還應(yīng)校驗反風時的容量。2）礦井必須采用機械通風；主要通風機必須安裝在地面；裝有通風機的井口必須封閉嚴密，其外部漏風率在無提升設(shè)備時不得超過5%，有提升設(shè)備時不得超過15%。3）必須保證主要通風機連續(xù)運轉(zhuǎn)。主要通風機應(yīng)有兩回路直接由變（配）電所饋出的供電線路；主要通風機的控制回路和輔助設(shè)備，必須有與主要通風機同等可靠的備用電源。4）必須安裝兩套同等能力的主要通風機裝置，其中一套備用，備用通風機必須能在10min內(nèi)開動；5）生產(chǎn)礦井嚴禁采用局部通風機或風機群作為主要通風機；6）礦井應(yīng)建立主要通風機定期檢修制度，至少每月檢查1次主要通風機；7）改變通風機轉(zhuǎn)數(shù)或葉片安裝角時，必須經(jīng)礦技術(shù)負責人批準；8）新安裝的主要通風機投入使用前，必須進行一次通風機性能測試和試運轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少一次性能測定；

9）礦井通風機房應(yīng)按同類型礦井井口防洪標準采取防洪措施；10）通風機房周圍20m以內(nèi)不得布置有煙火作業(yè)的建筑物及設(shè)施，并應(yīng)考慮噪聲和排出的乏風對周圍的影響，與提升機房、變電所、礦辦公樓的距離不宜小于30m；與進風井口、壓縮空氣站的距離應(yīng)符合下列規(guī)定：?低瓦斯礦井不應(yīng)小于30m；?高瓦斯礦井不應(yīng)小于50m。11）通風機房附近20m內(nèi)不得有煙火或用火取暖；12）嚴禁主要通風機房兼作他用。主要通風機房內(nèi)必須安裝水柱計、電流表、電壓表、軸承溫度計等儀表，還必須有直通調(diào)度室的電話，并有反風操作示意圖、司機崗位責任制和操作規(guī)程；13）主要通風機的運轉(zhuǎn)應(yīng)由專職司機負責，司機應(yīng)每小時將通風機運轉(zhuǎn)情況計入運轉(zhuǎn)記錄薄；發(fā)現(xiàn)異常立即報告；14）每個主要通風機房內(nèi)，主要通風機的噪聲不得超過90dB（A）；通風裝置對附近的住宅區(qū)、辦公室的噪聲值不得超過55dB(A)，當達不到要求時，通風裝置必須采取消除噪聲的措施。15）因檢修、停電或其他原因停止主要通風機運轉(zhuǎn)時，必須制定停風措施；16）主要通風機停止運轉(zhuǎn)時，受停風影響的地點必須立即停止工作、切斷電源，撤出人員；17）主要通風機停止運行期間，對由1臺主要通風機擔負全礦通風的礦井，必須打開井口防爆門和有關(guān)封閉，利用自然風壓；對有多臺主要通風機聯(lián)合通風的礦井，必須正確控制風流，防止風流紊亂；18）礦井主要通風機應(yīng)有監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)測主要通風機及電機的運轉(zhuǎn)情況。二、礦井主要通風機附屬裝置管理

?裝有主要通風機的通風井口應(yīng)安裝防爆門，防爆門每6個月檢查維修1次；?礦井主要通風機與出風井連接的風硐，風速最大不得超過15m/s；風硐轉(zhuǎn)彎部分要呈圓弧形，內(nèi)墻光滑，拐彎平滑，并保證無堆積物；風硐及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴密不漏風；風硐和主要通風機相連的一段巷道的長度不小于10～12倍的風機動輪直徑；?擴散器應(yīng)用混凝土砌筑或金屬板焊接，擴散器的設(shè)計、構(gòu)筑原則是阻力小、出口速壓低；?暖風道和壓入式通風的風硐必須用不燃材料砌筑，并應(yīng)至少設(shè)兩道防火門。三、礦井通風設(shè)施管理?礦井中控制風流的風門、風橋、風墻、風窗等通風設(shè)施必須可靠，位置合理；?在井筒之間、礦井（一翼、采區(qū)）進回風巷之間、石門、采區(qū)上下山車場，各區(qū)段車場等需長期隔斷風流，但人員、物料需要通過的地點應(yīng)設(shè)置永久風門。每處至少安裝兩道連鎖的正向風門和兩道反向風門，風門能自動關(guān)閉；任意兩道風門之間的距離不小于4m，需要有運輸工具通過時，兩道風門之間的距離同時不得小于運輸工具長度；?不應(yīng)在傾斜巷道中設(shè)置風門；如果必須設(shè)置風門，應(yīng)安設(shè)自動風門或設(shè)專人管理，并有防止礦車或風門碰撞人員以及礦車破壞風門的安全措施；?凡報廢的采區(qū)通向運輸大巷和總回風巷的所有聯(lián)絡(luò)巷，所有結(jié)束回采的工作面，平巷間的聯(lián)絡(luò)巷、巖石集中巷聯(lián)通煤層的巷道都應(yīng)設(shè)置永久性封閉；

?開采突出煤層時，工作面回風側(cè)不應(yīng)設(shè)置風窗；?井下巷道需臨時封閉的地點應(yīng)構(gòu)筑臨時封閉；?凡是進風、回風風流平面交叉的地點均應(yīng)設(shè)置風橋。風橋應(yīng)用不燃性材料建筑，橋面平整不漏風，風橋不應(yīng)設(shè)置風門；?礦井的總進風巷、總回風巷、礦井一翼的總進風巷、總回風巷應(yīng)設(shè)置永久測風站，采掘工作面及其他用風地點應(yīng)設(shè)置臨時測風站。任務(wù)5主通風機性能測試方法

原因：通風機制造廠提供的通風機特性曲線是根據(jù)不帶擴散器的模型測定獲得的，而實際運行的通風機都裝有擴散器，加之安裝質(zhì)量和運轉(zhuǎn)時的磨損等原因，通風機的實際運轉(zhuǎn)性能往往與廠方提供的性能曲線不相符合。因此，通風機在正式運轉(zhuǎn)之前和運轉(zhuǎn)5年以后，必須通過測定,繪制出其個體特性曲線，以便有效的使用好通風機。

內(nèi)容：測定風量、風壓、輸入功率和轉(zhuǎn)數(shù)，并計算通風機的效率，最后繪出通風機實際運轉(zhuǎn)特性曲線。時間：一般在礦井停產(chǎn)檢修時進行。1.通風機性能測定試驗的布置及參數(shù)測定因地制宜選取布置方案：①利用防爆門短路進風開展試驗（停產(chǎn)）②利用備用風機的風道進行試驗（不停產(chǎn)）要求：準確、方便地測得通過通風機的風量和通風機產(chǎn)生的風壓。為此，必須使測壓和測風地點的風流處于穩(wěn)定狀態(tài)，測定方法必須完善合理。

如圖所示為軸流式通風機作抽出式通風的礦井，利用防爆門進風進行的通風機試驗。進行試驗時，須打開防爆門作為主要進風口，在風硐和風井交接處安設(shè)欄桿b，距b約2米處布置調(diào)節(jié)風量（工況點）的框架c（不少于8~10個），距c約2D(D為風硐的寬度)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)導向板e。

工礦調(diào)節(jié)框架對于抽出式通風的礦井，鑒定時只測定通風機的靜壓hfs。

由可知，通過測定通風機入口處(斷面2-2)風流的相對靜壓hs2和該斷面的平均速壓hv2可計算hfs。各項數(shù)據(jù)的測定方法如下：1)通風機靜壓的測定靜壓測量的位置應(yīng)在工況調(diào)節(jié)處與風機入口之間的直線段上，距通風機入風口的2倍葉輪直徑以遠的穩(wěn)定風流中，如上圖中1—1斷面處。為了測出測壓斷面上的平均相對靜壓，可在風硐內(nèi)設(shè)十字形連通管，在連通管上均勻設(shè)置靜壓管，然后將總管連接到壓差計上，如圖示。

圖8-17靜壓管的布置2)風速測定目的：計算通過通風機的風量Qf和1-1斷面的平均速壓hv2。方法：一般用風表或皮托管兩種方法進行風速測定，有時兩種方法同時進行以相互校核。用風表測風時，測風地點應(yīng)選在風流較為穩(wěn)定的直線段。用皮托管測風時，為準確測得平均速壓，應(yīng)在通風機圓錐形擴散器的環(huán)形空間，預先焊接若干根鋼筋，并在鋼筋上對稱固定一定數(shù)量的皮托管。

為了使測量數(shù)據(jù)準確可靠，在測量斷面上按等面積布置多根(圖中為12根)皮托管。安裝時應(yīng)將皮托管固定牢靠，務(wù)必使頭部正對風流方向。若微壓計臺數(shù)充足時，每支皮托管可配一臺微壓計，然后求動壓的算術(shù)平均值。若微壓計臺數(shù)不足時，可采用幾支皮托管并聯(lián)于一臺微壓計上，這樣使讀數(shù)與計算都較簡便，雖有點誤差，但對測量結(jié)果影響不大。速壓值的測定：利用微壓計讀取每支皮托管的示值環(huán)形空間內(nèi)測風斷面的平均風速用下式計算：

3)通風機軸功率的測定通風機的軸功率＝電動機輸入功率×電動機效率×傳動效率(電壓表和電流表)

式中：I——電流，A；U——電壓，V；cosψ——功率因數(shù)；η電——電動機效率，％；η傳——傳動效率％，直接傳動取1.0，間接傳動0.95。

電動機的輸入功率，也可以直接用兩個單相瓦特表或一個三相瓦特表來測得。4)轉(zhuǎn)數(shù)的測定通風機與電動機的轉(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)空氣的密度的測定一般在斷面1-1處測量，測定的主要參數(shù)有：

大氣壓力(空盒氣壓計或數(shù)字式氣壓計)、溫度和濕度（風扇濕度計）。2．實際操作與注意事項每調(diào)節(jié)一次風量，同時測定一次風壓、風量、轉(zhuǎn)數(shù)、功率和大氣物理條件等參數(shù)，并記入預先制定的記錄表格中。

在通風機性能測定過程中應(yīng)注意以下事項：1)通風機啟動時必須控制功率，離心式通風機應(yīng)在關(guān)閉閘門后啟動，軸流式通風機在閘門全開狀態(tài)下啟動；2)試驗時間盡可能縮短，防止通風機工況改變導致的瓦斯排放和火區(qū)管理困難；同時為避免發(fā)生意外事故，應(yīng)加強井上下的檢查與管理，做好安全措施；

3)隨時檢查電動機的負載和各部件的溫升情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即報告；4)全體人員必須思想集中，聽從統(tǒng)一指揮，以保證測定工作協(xié)調(diào)一致；5)各項測定數(shù)據(jù)必須記錄清楚，應(yīng)配備速算人員，隨時核實各測定結(jié)果，并草繪出通風機的特性曲線。

3．實測數(shù)據(jù)的整理與制圖1)風量計算：①用風表測風速②用皮托管測風時

2)在試驗條件下通風機靜壓h’fs的計算：h’fs＝hs2－h(huán)v2，Pa式中hs2——在風硐斷面2-2測得的相對靜壓，Pa；

S'——斷面2-2的面積，m2。3)試驗條件下通風機輸入功率N‘軸和輸出功率N’fs的計算：

N’fs＝hfs·Qf/1000，kW4)通風機靜壓效率計算：

為了便于比較把通風機的上述四項數(shù)據(jù)換算換算成標準大氣狀態(tài)(ρ。=1.2kg/m3)和固定轉(zhuǎn)數(shù)條件下的數(shù)值，然后繪制通風機的個體特性曲線。首先計算校正系數(shù)：轉(zhuǎn)速校正系數(shù)：

空氣密度校正系數(shù)：校正后的通風機排風量Qfs＝Q’fs·Kn，m3/s校正后的通風機靜壓hfs＝h’fs·Kn2·Kρ

，Pa校正后的通風機軸功率N軸和輸出功率NfsN軸＝N’軸Kn3·Kρ，kWNfs＝N’fsKn3·Kρ＝hfsQ