通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)

通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)第1頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2上一章內(nèi)容第5章局部通風(fēng)5.1局部通風(fēng)方法5.2局部通風(fēng)裝備5.3局部通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.4局部通風(fēng)技術(shù)管理及安全措施第2頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖的繪制6.2風(fēng)量分配基本規(guī)律

6.3風(fēng)網(wǎng)的基本形式及通風(fēng)參數(shù)的計(jì)算

6.4計(jì)算機(jī)解算礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)

6.5礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)

6.6多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的相互調(diào)節(jié)第6章通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)量分配與調(diào)節(jié)□第3頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日4第4頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日5第5頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖的繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖是煤礦安全生產(chǎn)必備的圖件。它是根據(jù)礦井開拓、采區(qū)巷道布置及礦井的通風(fēng)系統(tǒng)繪制而成的。礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖包括礦井通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流路線與方向，通風(fēng)設(shè)施和安裝位置?？傮w來說，礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖包括通風(fēng)系統(tǒng)平面圖、通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖和通風(fēng)系統(tǒng)立體圖，下面分別對(duì)這三類圖形的繪制方法進(jìn)行說明?！醯?頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日一、礦井通風(fēng)系統(tǒng)平面圖礦井通風(fēng)系統(tǒng)平面圖是表示礦井通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)流路線與方向、流速、風(fēng)量及阻力、通風(fēng)裝備和通風(fēng)設(shè)施等情況的總圖，由各巷道在水平面上投影繪制而成。根據(jù)線型的不同，礦井通風(fēng)系統(tǒng)平面圖可以分為單線圖和雙線圖。第7頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日二、礦井通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖礦井通風(fēng)系統(tǒng)往往是十分復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)，巷道數(shù)目多、縱橫交錯(cuò)、上下重疊，相互關(guān)系不易一目了然，直接用實(shí)際的通風(fēng)系統(tǒng)圖分析通風(fēng)問題有很多不便。為克服這些缺點(diǎn)，需要對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，即用反映巷道空間關(guān)聯(lián)的單線條來表示通風(fēng)系統(tǒng)中各風(fēng)流(道)的分合關(guān)系，將通風(fēng)系統(tǒng)圖抽象成點(diǎn)與線集合的網(wǎng)狀線路示意圖。此圖即是通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，簡稱通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖或風(fēng)網(wǎng)。第8頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日平面圖網(wǎng)絡(luò)圖第9頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日在該圖中點(diǎn)可以位移、邊可以伸縮、曲直、翻轉(zhuǎn)，必要時(shí)，還可以對(duì)點(diǎn)或邊進(jìn)行簡化，但必須反映風(fēng)流的分合關(guān)系。圖的幾何形狀也不是唯一的，可畫成長方形（圖中分支用直線表示），也可畫成橢圓形（圖中分支多用弧線），也有畫成圓形的。第10頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日11采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖總的要求是：需要人工輸入的數(shù)據(jù)盡可能少，生成以后的人工編輯也要盡可能少，生成的網(wǎng)絡(luò)圖美觀，符合一般的使用習(xí)慣，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的具體繪制原則一般為：①用一個(gè)進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)代替所有進(jìn)風(fēng)節(jié)點(diǎn)，布置在網(wǎng)絡(luò)圖的最下邊；②用一個(gè)出風(fēng)節(jié)點(diǎn)代替所有出風(fēng)節(jié)點(diǎn)，布置在網(wǎng)絡(luò)圖的最上邊；③分支方向基本都應(yīng)由下向上；④分支間的交叉盡可能少；⑤節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間應(yīng)有一定的間距；⑥分支與其他分支之間應(yīng)有一定的間距；第11頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日12分支曲率優(yōu)化-樣條曲線-第一次嘗試第12頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日13復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖自動(dòng)生成嘗試-樣條曲線第13頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日14使用圓弧、添加相關(guān)規(guī)則-圓弧第14頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日15進(jìn)一步修改完善網(wǎng)絡(luò)圖自動(dòng)生成規(guī)則-圓弧第15頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日16分支曲率和交叉點(diǎn)優(yōu)化-圓弧第16頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日172）通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的繪制步驟通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖是點(diǎn)和線的組合圖，僅表示風(fēng)網(wǎng)中分支中各分支的風(fēng)流方向聯(lián)接形式，不按比例，不表示空間關(guān)系的單線繪制，繪制通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖的步驟和要點(diǎn)歸納如下幾點(diǎn)：(1)節(jié)點(diǎn)編號(hào)。在礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖上確定風(fēng)流分合點(diǎn)的位置，并從進(jìn)風(fēng)井口開始，沿風(fēng)流流動(dòng)方向直到出風(fēng)井口為止，對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)。編號(hào)順序通常是沿風(fēng)流方向從小到大，也可以按進(jìn)回風(fēng)段系統(tǒng)、按翼分采區(qū)進(jìn)行編號(hào)，節(jié)點(diǎn)編號(hào)不能重復(fù)。第17頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日18(2)繪制草圖。沿風(fēng)流方向從進(jìn)風(fēng)井口出發(fā)至出風(fēng)井口逐個(gè)節(jié)點(diǎn)、逐個(gè)分支地進(jìn)行繪制，將有風(fēng)流連通的節(jié)點(diǎn)用單線條聯(lián)接。在繪制的過程中先連主干風(fēng)路，后連支流，遇到風(fēng)流流入或流出時(shí)，在節(jié)點(diǎn)處應(yīng)留有分叉，并在分叉上標(biāo)明流入或流向節(jié)點(diǎn)的號(hào)碼。為了便于區(qū)分，正常風(fēng)路用實(shí)線表示，漏風(fēng)風(fēng)路和準(zhǔn)備開掘的分支用虛線表示，大氣節(jié)點(diǎn)之間用點(diǎn)劃線表示。第18頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日19(3)圖形整理。繪制復(fù)雜通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖，需先畫草圖和框架，再經(jīng)過整理變形，才能完成整形的目的，一是把圖形畫美觀，更主要的是設(shè)法將通風(fēng)系統(tǒng)各獨(dú)立單元和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)突出出來，便于運(yùn)用。第19頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日三、通風(fēng)系統(tǒng)立體圖礦井通風(fēng)系統(tǒng)立體圖是根據(jù)投影原理把礦井巷道的立體圖投影到平面上而形成的圖形。它能較好地表達(dá)巷道之間的立體關(guān)系，是進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工管理必不可少的資料。一般采用軸側(cè)投影法繪制礦井通風(fēng)系統(tǒng)立體圖。軸側(cè)投影的實(shí)質(zhì)就是把空間物體連同空間坐標(biāo)軸投影于投影面上，利用三個(gè)坐標(biāo)軸確定物體的三個(gè)尺度。其特點(diǎn)是：平行于某一坐標(biāo)軸的所有線段，其變形系數(shù)相等。第20頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.2風(fēng)量分配基本規(guī)律6.2.1風(fēng)網(wǎng)的基本術(shù)語l.節(jié)點(diǎn):是指兩條或兩條以上風(fēng)道的交點(diǎn)；斷面或支護(hù)方式不同的兩條風(fēng)道，其分界點(diǎn)有時(shí)也可稱為節(jié)點(diǎn)。2.分支:是兩節(jié)點(diǎn)間的連線，也叫風(fēng)道，在風(fēng)網(wǎng)圖上，用單線表示分支。其方向即為風(fēng)流的方向，箭頭由始節(jié)點(diǎn)指向末節(jié)點(diǎn)。3．路:是由若干方向相同的分支首尾相接而成的線路，即某一分支的末節(jié)點(diǎn)是下一分支的始節(jié)點(diǎn)?！醯?1頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日4．回路和網(wǎng)孔:是由若干方向并不都相同的分支所構(gòu)成的閉合線路，其中有分支者叫回路，無分支者叫網(wǎng)孔。5．假分支:是風(fēng)阻為零的虛擬分支。一般是指通風(fēng)機(jī)出口到進(jìn)風(fēng)井口虛擬的一段分支。6．生成樹:它包括風(fēng)網(wǎng)中全部節(jié)點(diǎn)而不構(gòu)成回路或網(wǎng)孔的一部分分支構(gòu)成的圖形。每一種風(fēng)網(wǎng)都可選出若干生成樹。7.弦:在任一風(fēng)網(wǎng)的每棵樹中，每增加一個(gè)分支就構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立回路或網(wǎng)孔，這種分支叫做弦(又名余樹弦)。第22頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日風(fēng)量分配基本規(guī)律風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流動(dòng)時(shí)，除服從能量守恒方程（伯努利方程）外，還遵守以下規(guī)律：風(fēng)量平衡定律風(fēng)壓平衡定律阻力定律第23頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.2.2風(fēng)量平衡定律根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量，等于單位時(shí)間內(nèi)流出該節(jié)點(diǎn)的空氣質(zhì)量，由于礦井空氣不壓縮，故可用空氣的體積流量(即風(fēng)量)來代替空氣的質(zhì)量流量。在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，流進(jìn)節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量等于流出節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量。即任一節(jié)點(diǎn)或閉合回路的風(fēng)量代數(shù)和為零。第24頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日對(duì)于流進(jìn)節(jié)點(diǎn)的情況：第25頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日對(duì)于流進(jìn)閉合回路的情況：或把上面的式子寫成一般的數(shù)學(xué)式：上式表明；流入節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量與流出節(jié)點(diǎn)、回路或網(wǎng)孔的風(fēng)量的代數(shù)和等于零。一般取流入的風(fēng)量為正，流出的風(fēng)量為負(fù)。第26頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日對(duì)上圖有：或?qū)懗梢话銛?shù)學(xué)式：該式表明：回路或網(wǎng)孔中，不同方向的風(fēng)流風(fēng)壓或阻力的代數(shù)和等于零。一般取順時(shí)針方向的風(fēng)壓為正，逆時(shí)針方向的風(fēng)壓為負(fù)。6.2.3風(fēng)壓平衡定律在任一閉合回路中，無通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，各巷道風(fēng)壓降的代數(shù)和為零。即順時(shí)針的風(fēng)壓降等于反時(shí)針的風(fēng)壓降。有通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，各巷道風(fēng)壓降的代數(shù)和等于通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與自然風(fēng)壓之和。第27頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日寫成一般數(shù)學(xué)式是：上式就是風(fēng)壓平衡定律，其意義為對(duì)于任一個(gè)網(wǎng)孔或者回路而言，其風(fēng)壓的代數(shù)和與作用在其上的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓之差值為零。上式的適用條件是：取順時(shí)針方向的風(fēng)流的風(fēng)壓為正；網(wǎng)孔或回路中的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓(即當(dāng)圖A中的ρ'>ρ時(shí))的作用方向都是順時(shí)針方向。第28頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.2.4阻力定律風(fēng)流在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)，絕大多數(shù)屬于完全紊流狀態(tài)，遵守阻力定律，即：hi=RiQi2式中：hi——巷道的風(fēng)壓降；Ri——巷道的風(fēng)阻；Qi——通風(fēng)巷道的風(fēng)量。第29頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.3風(fēng)網(wǎng)的基本形式及通風(fēng)參數(shù)的計(jì)算

6.3.1通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的基本形式通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)形式很復(fù)雜，多種多樣，但基本聯(lián)結(jié)形式可分為：串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜聯(lián)結(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)□第30頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)由兩條或兩條以上的分支彼此首尾相聯(lián)，中間沒有分叉的線路叫做串聯(lián)風(fēng)路。第31頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)由兩條或兩條以上具有相同始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)稱為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)

自風(fēng)流能量相同的節(jié)點(diǎn)分開到能量相同的節(jié)點(diǎn)匯合，形成一個(gè)或幾個(gè)網(wǎng)孔。如右圖所示。第32頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)在簡單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)之間有一條或幾條風(fēng)路貫通的風(fēng)網(wǎng)叫做角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。貫通的分支習(xí)慣叫做對(duì)角分支。單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)只有一條對(duì)角分支，多角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)則有兩條或兩條以上的對(duì)角分支。第33頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日復(fù)雜聯(lián)結(jié)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)由串聯(lián)、并聯(lián)、角聯(lián)和更復(fù)雜的聯(lián)結(jié)方式所組成的通風(fēng)網(wǎng)路，統(tǒng)稱為復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)路。復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)第34頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.3.2風(fēng)網(wǎng)參數(shù)計(jì)算包括以下形式：串聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路并聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路簡單角聯(lián)通風(fēng)網(wǎng)路復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)第35頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日串聯(lián)網(wǎng)路1風(fēng)量關(guān)系式Q0=Q1=Q2=Q3=·······=Qn上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量等于各條分支的風(fēng)量。2風(fēng)壓關(guān)系式h0=h1+h2+h3+·······+hn上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)壓等于其中各條分支的風(fēng)壓之和。3風(fēng)阻關(guān)系式R0=R1+R2+R3+·······+Rn上式表明：串聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)阻等于其中各條分支的風(fēng)阻之和。第36頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日并聯(lián)網(wǎng)路1風(fēng)量關(guān)系式Q0=Q1+Q2+Q3+·······+Qn上式表明：并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和。2風(fēng)壓關(guān)系式h0=h1=h2=h3=·······=hn上式表明：并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)壓等于各分支的風(fēng)壓。第37頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日3風(fēng)阻關(guān)系式把上式代入并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量關(guān)系式，再根據(jù)風(fēng)壓關(guān)系式得：因式中m——為1到n條風(fēng)路中的某一條風(fēng)路。上式表明，并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)阻和各條分支的風(fēng)阻成復(fù)雜的繁分?jǐn)?shù)關(guān)系。對(duì)于簡單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)(n＝2)，有：*Q0=Q1+Q2+Q3+·······+Qn第38頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日4自然分配風(fēng)量的計(jì)算因h＝hm，即RQ2=RmQm2將*式代入上式，可得：如已知并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)量Q和各條分支的風(fēng)阻Ri，即可用上式算出某一分支的自然分配風(fēng)量Qm。在簡單并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，第一和第二條分支的自然分配風(fēng)量的計(jì)算式分別為：*第39頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日串聯(lián)與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的比較在任何一個(gè)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，都同時(shí)存在串聯(lián)風(fēng)路與并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。礦井的進(jìn)、回風(fēng)風(fēng)路多為串聯(lián)風(fēng)路，而工作面與工作面之間多為并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)。從提高工作地點(diǎn)的空氣質(zhì)量及安全性出發(fā)，采用并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)（即分區(qū)通風(fēng)）具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。此外，在同樣的分支風(fēng)阻和總風(fēng)量條件下，若干分支并聯(lián)時(shí)的總阻力也遠(yuǎn)小于它們串聯(lián)時(shí)的總阻力。因此在有條件的情況下，應(yīng)盡量采用并聯(lián)風(fēng)路，以降低礦井通風(fēng)阻力。第40頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日簡單角聯(lián)網(wǎng)路如上圖所示：在單角聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中，對(duì)角分支5的風(fēng)流方向，隨著其它四條分支的風(fēng)阻值R1、R2、R3、R4的變化，而有以下三種變化：第41頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日當(dāng)風(fēng)量Q5向上流時(shí)，由風(fēng)壓平衡定律hl>h2，h3<h4；由風(fēng)量平衡定律Q1<Q3，Q2>Q4。則：R1Q12>R2Q22→R1Q12>R2Q42R3Q32<R4Q42→R3Q12<R4Q42

將上面兩式相除，得：這就是Q5向上流的判別式。或第42頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日同理可推出Q5向下流的判別式為：Q5等于零的判別式為：判別式中不包括對(duì)角風(fēng)路本身的風(fēng)阻R5，說明無論R5怎樣變化，該風(fēng)路的風(fēng)流方向不會(huì)變化，只可能使這一風(fēng)路的風(fēng)量大小發(fā)生變化。這是因?yàn)樵擄L(fēng)路的風(fēng)流方向只取決于該風(fēng)路起末兩點(diǎn)風(fēng)流的能量之差，而這項(xiàng)能量差與R5無關(guān)。第43頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日

判別式的作用之一是用來預(yù)先判別不穩(wěn)定風(fēng)流的方向。例如在分支5尚未掘通之前，便可判定該風(fēng)路掘通后的風(fēng)流方向，即把四條非對(duì)角分支的風(fēng)阻值代入判別式，如算得判據(jù)K>1，便可判定Q5向上流，如得K<1，則Q5必須向下流，如得K=1，Q5必等于零。

判別式的作用之二是用來制定風(fēng)流不穩(wěn)定的預(yù)防措施。例如，若1、5、4都是工作面，為保持Q5穩(wěn)定地向上流，不允許Q5向下流或Q5＝0，須始終滿足K>1，而且K值越大，Q5向上流就越穩(wěn)定。故可根據(jù)實(shí)際情況，采取加大R1或R4，減少R2或R3的技術(shù)措施，并不斷進(jìn)行調(diào)整，使K始終保持最大的合理值，以保證Q5的方向和數(shù)量始終穩(wěn)定。第44頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)礦井通風(fēng)的基本任務(wù)就是根據(jù)井下各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)(采掘工作面、充電峒室、炸藥庫、...等)的需要，供給它們一定的新鮮風(fēng)量(即為按需分配的風(fēng)量)，這個(gè)風(fēng)量是巳知數(shù)。 新風(fēng)在被送到各用風(fēng)地點(diǎn)之前，以及各用風(fēng)地點(diǎn)用過的回風(fēng)，都要經(jīng)過許多風(fēng)路，這些風(fēng)路有時(shí)形成復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)。 在風(fēng)速不超限的條件下，這些復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)中各條分支通過的風(fēng)量任其自然分配(即為自然分配的風(fēng)量)，是未知數(shù)，需通過計(jì)算確定。

第45頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日計(jì)算復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)中自然分配風(fēng)量的目的主要是為了掌握復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)的通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻，若不先求出風(fēng)網(wǎng)中各分支的自然分配風(fēng)量，就無法計(jì)算復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)的通風(fēng)總阻力和總風(fēng)阻；

其次是為了驗(yàn)算各風(fēng)道的風(fēng)速是否符合《規(guī)程》的規(guī)定。第46頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)中自然分配風(fēng)量的計(jì)算方法很多。但無論哪種方法都必須使用前述的那些規(guī)律建立數(shù)學(xué)方程，然后用不同的數(shù)學(xué)手段計(jì)算。這里介紹的計(jì)算方法是斯考德一恒斯雷法。此種方法的實(shí)質(zhì)是：預(yù)先在風(fēng)網(wǎng)中選擇幾個(gè)網(wǎng)孔或回路，擬定其中各分支的初始風(fēng)量，然后求解其校正值以校正擬定的初始風(fēng)量，經(jīng)過幾次迭代計(jì)算，使風(fēng)量接近真值。這種思路也是計(jì)算機(jī)解算風(fēng)網(wǎng)中自然分配的風(fēng)量的思路。第47頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日1.基本方程

任何風(fēng)網(wǎng)都有N條分支，須列出線性無關(guān)的N個(gè)獨(dú)立方程，以求解N條分支中的N個(gè)風(fēng)量。當(dāng)風(fēng)路中有J個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，該風(fēng)網(wǎng)中獨(dú)立的網(wǎng)孔或回路數(shù)為M＝N－J＋1，用風(fēng)壓平衡定律可列出M個(gè)線性無關(guān)的獨(dú)立方程。又因?yàn)轱L(fēng)網(wǎng)有J個(gè)節(jié)點(diǎn)，用風(fēng)量平衡定律可列出(J—1)個(gè)線性無關(guān)的獨(dú)立方程(有一個(gè)是和其它方程線性相關(guān)的)。故對(duì)于任何風(fēng)網(wǎng)，可列出線性無關(guān)的獨(dú)立方程數(shù)為N＝M＋(J－1)個(gè)。正好等于網(wǎng)路中的分支數(shù)N。

第48頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日網(wǎng)路中的網(wǎng)孔或回路的確定有很多種不是隨意確定的，而是要根據(jù)最小樹的概念來選擇網(wǎng)孔或回路。先在風(fēng)網(wǎng)中選擇風(fēng)阻值較小的(但不一定是最小的)(J—1)條分支為樹枝，構(gòu)成一棵最小樹。再選擇風(fēng)阻值較大的M條分支為弦，這樣由這顆最小樹的樹枝和弦所構(gòu)成的網(wǎng)孔或回路就是所選定的獨(dú)立網(wǎng)孔或回路。第49頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2.計(jì)算各分支的自然分配風(fēng)量現(xiàn)以并聯(lián)網(wǎng)路為例計(jì)算各分支自然分配的風(fēng)量。如右圖所示。設(shè)并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量為Q，風(fēng)路ACB、ADB的，風(fēng)阻分別為R1、R2，先需求這兩條分支的自然分配風(fēng)量Qc、Qd。圖中有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，用風(fēng)量平衡方程可以列出J－1=2－1個(gè)方程：

Q=Qc＋Qd用風(fēng)壓平衡方程可以列出N－(J－1)＝2－(2－1)＝1個(gè)方程：

hc＝hd

即R1Qc2=R2Qd2第50頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日由于Qc、Qd是未知的，需要求出。斯考德—恒斯雷法首先假定風(fēng)路ACB、ADB的風(fēng)量是Q1和Q2則有：

Q1＋Q2＝Qc＋Qd＝Q

Q1與Qc的差值就是Qd與Q2的差值△Q：

△Q＝Q1－Qc

＝Qd－Q2這一差值也是我們要求的ACBD網(wǎng)孔中的風(fēng)量校正值。將它代入風(fēng)壓平衡方程：

Qc

＝Q1－△Q，Qd＝Q2＋△QR1(Q1－△Q)2=R2(Q2＋△Q)2展開后略去二階微量得：第51頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日有了風(fēng)量校正值，就可以對(duì)這一網(wǎng)路中各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。其校正式為：

Q1’=Q1＋△Q，Q2’=Q2－△Q上式中Q1的方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，△Q取正值，Q2的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，△Q取負(fù)值。如果第一次校正后還未達(dá)到需要的精度，還同樣可以進(jìn)行第二次，第三次校正……。一般來說，經(jīng)過三次漸進(jìn)計(jì)算，Q1’”與Qc、Q2’”與Qd就非常接近了。網(wǎng)孔中的風(fēng)壓差值不超過最小風(fēng)壓的5%。第52頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日這是在網(wǎng)路中只有一個(gè)網(wǎng)孔的情況。如果網(wǎng)路中有M個(gè)這樣獨(dú)立的網(wǎng)孔，就需要求出M個(gè)這樣的風(fēng)量校正值，并對(duì)網(wǎng)孔中各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。如果一個(gè)網(wǎng)孔中有n條分支，而不是并聯(lián)網(wǎng)孔中的兩條分支，則對(duì)照前面的風(fēng)量校正公式，這時(shí)的風(fēng)量校正公式為：該式分子為各分支的風(fēng)壓的代數(shù)和，單位為Pa。風(fēng)流順時(shí)針為正值，逆時(shí)針為負(fù)值。第53頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日若網(wǎng)孔或回路中另有機(jī)械風(fēng)壓hf和自然風(fēng)壓hn存在時(shí)，則：式中取順時(shí)針方向的風(fēng)流的風(fēng)壓為正；網(wǎng)孔或回路中的機(jī)械風(fēng)壓hf和自然風(fēng)壓hn都是順時(shí)針方向。同樣，有了各網(wǎng)孔或回路的風(fēng)量修正值△Qi,可用下式對(duì)該網(wǎng)孔或回路中各分支的風(fēng)量進(jìn)行修正：Qi’＝Qi±△Qi式中取風(fēng)流順時(shí)針方向流動(dòng)時(shí)的△Qi

為正值，反之為負(fù)值。第54頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日為了加快計(jì)算中的收斂速度，須做到：1.

在有多個(gè)網(wǎng)孔的網(wǎng)路中，選擇網(wǎng)孔時(shí)須使得網(wǎng)孔的公共分支風(fēng)阻最小，而非公共分支風(fēng)阻較大。要做到這一點(diǎn)，可先將風(fēng)網(wǎng)中風(fēng)阻值較小的(J—1)條分支為樹枝，構(gòu)成一棵最小樹。再選擇風(fēng)阻值較大的M條分支為弦，這樣在由這顆最小樹的樹枝和弦所構(gòu)成的M個(gè)獨(dú)立網(wǎng)孔或回路中，風(fēng)阻最小的分支處于公共分支，而風(fēng)阻較大的分支處于非公共分支上。2.任一閉合網(wǎng)孔或風(fēng)路的風(fēng)量校正值求得后，應(yīng)對(duì)本閉合風(fēng)路的各支風(fēng)量及時(shí)進(jìn)行校正。3.在相鄰閉合風(fēng)路的風(fēng)量校正值計(jì)算中，凡是進(jìn)行過風(fēng)量校正的風(fēng)路均應(yīng)采用校正后的風(fēng)量，而不再采用擬定風(fēng)量。第55頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日現(xiàn)舉例說明手算方法和步驟。在圖所示的風(fēng)網(wǎng)中，各分支的風(fēng)阻分別為：R1＝0.38，R2＝0.5；R3=0.2，R4＝0.085；R5＝0.65N·s2/m8。風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)量Q＝30m3/s，無附加的機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓。求各分支的自然分配風(fēng)量和該風(fēng)網(wǎng)的總阻力、總風(fēng)阻。解：1.判別對(duì)角分支的風(fēng)向故該對(duì)角分支中的風(fēng)流是自b流向c。對(duì)于其它風(fēng)網(wǎng)，如事先無法判別其中不穩(wěn)定風(fēng)流的方向，可先假定，若計(jì)算出該假定風(fēng)向的風(fēng)量是負(fù)值時(shí)，則假定的風(fēng)向不正確，改正過來即可。第56頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2.確定獨(dú)立網(wǎng)孔或回路的數(shù)目因該風(fēng)網(wǎng)的分支數(shù)N＝5，節(jié)點(diǎn)數(shù)J＝4，則獨(dú)立網(wǎng)孔或回路數(shù)M＝N－J＋1＝5－4＋1＝2。3.選擇獨(dú)立網(wǎng)孔或回路因該風(fēng)網(wǎng)的樹枝數(shù)為J－1＝4－1＝3，故選風(fēng)阻較小的三條分支c—d、b—d和a—b為樹枝，構(gòu)成圖中實(shí)線所示的最小樹c—d—b—a。又因弦數(shù)M＝2，故選風(fēng)阻較大的兩條分支a—c和b—c為弦。由此確定出1個(gè)獨(dú)立回路a—b—d—c—a和1個(gè)獨(dú)立網(wǎng)孔b—d—c—b來進(jìn)行迭代計(jì)算。第57頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日4.擬定各分支的初始風(fēng)量首先把各個(gè)網(wǎng)孔看作是并聯(lián)，用并聯(lián)網(wǎng)路中自然分配風(fēng)量計(jì)算公式給出各分支的風(fēng)量：Q2＝Q－Q1＝30－16.03＝13.97m3/sQ4＝Q－Q3＝30－11.84＝18.16m3/sQ5＝Q1－Q3＝16.03－11.84＝4.19m3/s第58頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日5．進(jìn)行迭代計(jì)算對(duì)所選定的1個(gè)回路和1個(gè)網(wǎng)孔計(jì)算其風(fēng)量校正值△Qi，然后對(duì)網(wǎng)孔或回路中的各分支的風(fēng)量進(jìn)行校正。這種校正要循環(huán)進(jìn)行多次，直到達(dá)到規(guī)定的精度。例如，對(duì)回路a—b—d—c—a，第一次的△Qi值用下式計(jì)算：第59頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日然后，校正計(jì)算該回路中各分支的風(fēng)量。例如，1分支第一次校正后的風(fēng)量為：

Q1'＝Q1＋△Qi＝16.03－0.002＝16.028m3/s2分支第一次校正后的風(fēng)量為：

Q2'＝Q2－△Qi＝13.97+0.002＝13.972m3/s回路a—b—d—c—a校正完后，就按同樣的方法校正計(jì)算網(wǎng)孔b—d—c—b中各分支的風(fēng)量。其它各項(xiàng)的計(jì)算結(jié)果見后表。表中帶括號(hào)的風(fēng)量值是上一次校正過的風(fēng)量值，這樣可以加快收斂。第60頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日第61頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.檢驗(yàn)計(jì)算結(jié)果將各分支最后一次校正的風(fēng)量值和算出的相應(yīng)風(fēng)壓值均填入表中。經(jīng)過下表的驗(yàn)算，知一個(gè)回路和兩個(gè)網(wǎng)孔中不同方向的累計(jì)風(fēng)壓很接近，誤差均小于5%。故表中即為風(fēng)網(wǎng)各分支的自然分配風(fēng)量和風(fēng)壓。見下兩表。第62頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日7．計(jì)算風(fēng)網(wǎng)的總阻力和總風(fēng)阻總阻力為：總風(fēng)阻為：第63頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.4計(jì)算機(jī)解算礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)煤礦實(shí)際的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)絕大多數(shù)為復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)量的解算是礦井通風(fēng)安全技術(shù)管理中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。第一個(gè)階段主要是純數(shù)值計(jì)算時(shí)期。第二個(gè)階段就是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)可視化解算時(shí)期。其中1998年中國礦業(yè)大學(xué)通風(fēng)防滅火課題組推出的通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件是具有代表性的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算軟件之一。該軟件不僅具有通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的數(shù)據(jù)處理功能，而且實(shí)現(xiàn)了解算過程和解算結(jié)果的可視化?！醯?4頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日一、迭代方法Scott-Hinsley法牛頓法第65頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日

二、確定余樹利用風(fēng)網(wǎng)樹圖的余樹作為選擇回路的基礎(chǔ)分支。一般采用構(gòu)造最小樹的“破圈”方法選擇余樹。程序的操作過程相當(dāng)于將風(fēng)網(wǎng)圖中的分支去掉，僅保留全部節(jié)點(diǎn)，然后從風(fēng)阻最小的分支開始，逐一向風(fēng)網(wǎng)圖中原來該分支的位置添圖以形成最小樹。在建立最小樹的過程中一旦出現(xiàn)回路，則最后形成回路的分支就是余樹。顯然余樹是該回路的高阻分支，去掉余樹形成最小樹的過程稱為“破圈”第66頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日具體做法為：（1）從風(fēng)阻最小的分支開始，在原風(fēng)網(wǎng)圖上用藍(lán)色畫出相應(yīng)分支的位置。（2）開始畫的藍(lán)色分支本身構(gòu)成一子圖，該子圖的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)號(hào)為1。（3）如所畫的藍(lán)色分支與已有的藍(lán)色分支相連，使已有子圖增加一個(gè)分支，則該分支的節(jié)點(diǎn)標(biāo)志號(hào)取已有子圖節(jié)點(diǎn)的標(biāo)志號(hào)。第67頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日68（4）如所畫的藍(lán)色分支形成一新的子圖，其節(jié)點(diǎn)標(biāo)志號(hào)取圖中最大標(biāo)志號(hào)加1。.（5）如所畫的藍(lán)色分支使已有的二個(gè)子圖連為一體，則該新子圖的節(jié)點(diǎn)標(biāo)志號(hào)統(tǒng)一為同一值。（6）如所畫藍(lán)色分支位子圖中出現(xiàn)回路，則該分支就是余樹并涂以紅色。對(duì)任一風(fēng)網(wǎng)按上述步驟操作完后，則相連通的藍(lán)色分支組成最小樹，紅色分支為余樹。第68頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日三、選回路選回路是以余樹為基礎(chǔ)，從風(fēng)阻最大的分支開始逐一查找可與余樹出風(fēng)節(jié)點(diǎn)相連的分支，反復(fù)操作直到構(gòu)成回路為止。程序中規(guī)定余樹的方向?yàn)榛芈返姆较颍芈分信c余樹方向一致的分支為正向分支，否則為反向分支，并逐一記錄。要求余樹連接的必須是一般分支，因?yàn)橐粋€(gè)回路只能含有一個(gè)余樹。第69頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日四、處理風(fēng)機(jī)特性曲線考慮到風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作的相互影響以及風(fēng)機(jī)工作的不穩(wěn)定問題，對(duì)風(fēng)機(jī)性能曲線采用二段曲線擬合法，其中對(duì)正常工作段用拉格朗日插值法擬合，如圖6-4-3所示，其方程為：第70頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日為了擬合風(fēng)機(jī)性能曲線的工作段，應(yīng)在風(fēng)機(jī)性能曲線圖上選三點(diǎn)，如圖6-4-3，其中第1點(diǎn)成為上限點(diǎn)，第2點(diǎn)接近高效點(diǎn)，第3點(diǎn)為下限點(diǎn)。一般，對(duì)于新型風(fēng)機(jī)三個(gè)點(diǎn)的效率均應(yīng)高于70％。根據(jù)三個(gè)點(diǎn)的風(fēng)量風(fēng)壓值(Qi，Hi)可寫出曲線擬合系數(shù)的求解公式：第71頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日因此，只要輸入風(fēng)機(jī)性能曲線上三個(gè)點(diǎn)的參數(shù)即可求出擬合系數(shù)，因而只要知道風(fēng)機(jī)的風(fēng)量就可用(6-4-14)式求出風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓值，其精度完全能滿足需求。對(duì)風(fēng)機(jī)性能曲線的不穩(wěn)定工作段，采用直線擬合，由于這段曲線處于非工作區(qū)，而且實(shí)際上不穩(wěn)定工作段的曲線形狀很不相同(主要指軸流式風(fēng)機(jī))。對(duì)實(shí)際運(yùn)用沒有意義。采用直線代替非工作段曲線主要是計(jì)算過程中不使數(shù)據(jù)偏離太遠(yuǎn)、另外也為防止二次曲線出現(xiàn)二個(gè)交點(diǎn)的問題，如圖6-4-3中的虛線所示，有利于計(jì)算過程的收斂。第72頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日73最小二乘法5次多項(xiàng)式擬合H-Q第73頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日五、賦風(fēng)量初值在迭代計(jì)算之前應(yīng)對(duì)風(fēng)網(wǎng)圖的余樹給定風(fēng)量初值，然后根據(jù)風(fēng)量平衡方程對(duì)每一回路中的各分支賦風(fēng)量初值，做為迭代計(jì)算的基礎(chǔ)。程序規(guī)定：固定風(fēng)量分支以固定風(fēng)量為初值，風(fēng)機(jī)分支以風(fēng)機(jī)性能曲線第2點(diǎn)的風(fēng)量為初值，而其他余樹均以10為初值。然后按回路計(jì)算各個(gè)分支風(fēng)量。第74頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日六、迭代計(jì)算迭代計(jì)算是已知風(fēng)網(wǎng)各分支的風(fēng)阻、自然風(fēng)壓和風(fēng)機(jī)性能曲線，求解風(fēng)網(wǎng)的的風(fēng)量分配。為保證按需配風(fēng)的固定風(fēng)量值不變，程序規(guī)定含有固定風(fēng)量的回路不參與迭代計(jì)算。由于這類回路中除固定風(fēng)量分支外，其余分支都是與其他回路共用的分支。因而實(shí)際上，都參與了迭代計(jì)算。迭代計(jì)算以回路為單位，直到所有回路的修正風(fēng)量都達(dá)到預(yù)定精度為止。第75頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日七、計(jì)算固定風(fēng)量分支的阻力和風(fēng)阻值由于固定風(fēng)量分支不參與迭代計(jì)算，固定風(fēng)量分支的阻力是按回路的風(fēng)壓平衡關(guān)系計(jì)算：故，Pa（6-4-15）式中——固定風(fēng)量分支的阻力，Pa。固定風(fēng)量分支的風(fēng)阻為：，kg/m7（6-4-16）式中Rfix——固定風(fēng)量分支的風(fēng)量，m3/s。上述風(fēng)阻值是保證固定風(fēng)量值不變，固定風(fēng)量分支必需具有的風(fēng)阻值，有時(shí)該值小于固定風(fēng)量分支實(shí)際的風(fēng)阻值，供阻力調(diào)節(jié)時(shí)參考。第76頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.5礦井風(fēng)量調(diào)節(jié)在礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)流按照巷道風(fēng)阻的匹配關(guān)系，分配到各作業(yè)地點(diǎn)的風(fēng)量，往往不能滿足要求，需要采取控制與調(diào)節(jié)風(fēng)量的措施。另外，礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，它隨生產(chǎn)的推進(jìn)而不斷變化，從網(wǎng)絡(luò)分支數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都在發(fā)生變化，而網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)用風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)量需求基本不變，所以經(jīng)常需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的變化，對(duì)通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)配各網(wǎng)絡(luò)分支的風(fēng)量。風(fēng)量調(diào)節(jié)按照其范圍的大小，可分為局部風(fēng)量調(diào)節(jié)和礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)。□第77頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.5.1局部風(fēng)量調(diào)節(jié)主要包括以下方法：增阻調(diào)節(jié)法降阻調(diào)節(jié)法增壓調(diào)節(jié)法第78頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日一、增阻調(diào)節(jié)法增阻調(diào)節(jié)法就是以并聯(lián)網(wǎng)路中阻力大的風(fēng)路的阻力值為基礎(chǔ)，在各阻力較小的風(fēng)路中增加局部阻力（安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門、窗），使各條風(fēng)路的阻力達(dá)到平衡，以保證各風(fēng)路的風(fēng)量按需供給。第79頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日1．增阻調(diào)節(jié)的計(jì)算有一并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，其中R1＝0.8N·s2/m8

，R2＝1.2N·s2/m8。若總風(fēng)量Q＝30m3/s，則該并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中自然分配的風(fēng)量分別為：則Q2＝Q－Q1=30－16.5=13.5m3/s如按生產(chǎn)要求，1分支的風(fēng)量應(yīng)為Q‘1＝5m3/s，2分支的風(fēng)量應(yīng)為Q’2＝25m3/s，應(yīng)該如何來調(diào)節(jié)？第80頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日顯然自然分配的風(fēng)量不符合要求，按上述風(fēng)量要求，兩分支的阻力分別為：為保證按需供風(fēng)，必須使兩分支的風(fēng)壓平衡。為此，需在1分支的回風(fēng)段設(shè)置一調(diào)節(jié)風(fēng)門，使它產(chǎn)生一局部阻力her=h2－h(huán)1＝750－20＝730Pa。調(diào)節(jié)風(fēng)門的形式如右圖所示，在風(fēng)門或風(fēng)墻的上部開一個(gè)面積可調(diào)的矩形窗口，通過改變調(diào)節(jié)風(fēng)門的開口面積來改變調(diào)節(jié)風(fēng)門對(duì)風(fēng)流所產(chǎn)生的阻力hw，使hw＝hev＝730Pa。第81頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日用下式計(jì)算調(diào)節(jié)風(fēng)門的面積：式中Rw—調(diào)節(jié)風(fēng)門的風(fēng)阻，Rw＝hw/Q2，N·s2/m8

。上式的由來是：hw主要是由于風(fēng)流通過調(diào)節(jié)風(fēng)門時(shí)，風(fēng)流收縮到最小斷面S2(m2)以后，又突然擴(kuò)大到巷道斷面S(m2)所造成的沖擊損失。或第82頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日在上例中，若1分支設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門處的巷道斷面S＝4m2，則算出調(diào)節(jié)風(fēng)門的面積為：即在1分支設(shè)置一個(gè)面積為0.23m2的調(diào)節(jié)風(fēng)門就能保證1和2分支都得到所需要的風(fēng)量5和25m3/s。第83頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2．增阻調(diào)節(jié)的分析1)增阻調(diào)節(jié)使風(fēng)網(wǎng)總風(fēng)阻增加，如果主要通風(fēng)機(jī)特性曲線不變，總風(fēng)量會(huì)減少。因此，在一定條件下可能達(dá)不到風(fēng)量調(diào)節(jié)的預(yù)期效果。如右圖所示，已知主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線I和兩分支的風(fēng)阻曲線R1、R2，并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)的總風(fēng)阻曲線R。R與I交點(diǎn)a即為主要通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，自a作垂線和橫坐標(biāo)相交，得出礦井總風(fēng)量Q。從a作水平線和R1、R2交于b、c兩點(diǎn)，由這兩點(diǎn)作垂線分別得兩風(fēng)路的風(fēng)量Q1和Q2。第84頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如在1風(fēng)路中安設(shè)一風(fēng)阻為Rw的調(diào)節(jié)風(fēng)門，則該風(fēng)路的總風(fēng)阻為R1‘＝R1＋Rw。在圖上繪出R1’曲線，并繪出R1‘和R2并聯(lián)的風(fēng)阻曲線R’。由R‘與I的交點(diǎn)a’得出調(diào)節(jié)后的礦井總風(fēng)量Q‘。由a’作水平線交R1‘和R2于b’和c‘，自這兩點(diǎn)得出風(fēng)量分別為Q1’和Q2‘。當(dāng)風(fēng)機(jī)性能不變時(shí)，由于礦井總風(fēng)阻增加，使總風(fēng)量減少，其減少值為△Q＝Q－Q'，安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門的分支中風(fēng)量也減少，其減少值為△Q1＝Q1－Q1'；另一分支風(fēng)量增加，其增加值為△Q2＝Q2'－Q2。顯然減少的多，增加的少，其差值就等于總風(fēng)量的減少值，即△Q=△Q1－△Q2。第85頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如右圖所示，I為軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線，Ⅱ?yàn)殡x心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。R、R‘為調(diào)節(jié)前后的風(fēng)阻曲線，與通風(fēng)機(jī)曲線分別交于a、b和a’、b‘；從這些點(diǎn)的橫坐標(biāo)可得出總風(fēng)量的減少值△Q和△Q’。從圖中看出，△Q‘>△Q，表明通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線愈陡(軸流式通風(fēng)機(jī))，總風(fēng)量的減少值愈小，反之則愈大。2)總風(fēng)量的減少值與主要通風(fēng)機(jī)性能曲線的陡緩有關(guān)。第86頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日3)增阻調(diào)節(jié)有一定的范圍，超出這范圍可能達(dá)不到調(diào)節(jié)的目的。圖中，若主要通風(fēng)機(jī)性能曲線不變，且取R1＝0.59N·s2/m8，R2=1.64N·s2/m8

。當(dāng)不斷改變調(diào)節(jié)風(fēng)門風(fēng)阻Rw時(shí)，可以得到并聯(lián)風(fēng)路中各分支對(duì)應(yīng)的風(fēng)量及其變化，如右圖，隨著Rw增加，所在1分支的風(fēng)阻R1'增加，風(fēng)量Q1'不斷減少，Q2'增大，但當(dāng)Q2'增加到一定限度時(shí)，變化很小。因?yàn)轱L(fēng)路中總風(fēng)量是下降的。第87頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日3.使用增阻調(diào)節(jié)法的注意事項(xiàng)

1)調(diào)節(jié)風(fēng)門應(yīng)盡量安設(shè)在回風(fēng)巷道中，以免妨礙運(yùn)輸。當(dāng)非安設(shè)在運(yùn)輸巷道不可時(shí)，則可采取多段調(diào)節(jié)，即用若干個(gè)面積較大的調(diào)節(jié)風(fēng)門來代替一個(gè)面積較小的調(diào)節(jié)風(fēng)門(這些大面積調(diào)節(jié)風(fēng)門的阻力之和，應(yīng)等于小面積調(diào)節(jié)風(fēng)門的阻力)，此時(shí)大面積的調(diào)節(jié)風(fēng)門可讓運(yùn)輸設(shè)備通過。第88頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2)在復(fù)雜的風(fēng)網(wǎng)中，要注意調(diào)節(jié)風(fēng)門位置的選擇，防止重復(fù)設(shè)置，避免增大風(fēng)壓和電耗。如下圖所示的復(fù)雜風(fēng)網(wǎng)，若每條風(fēng)路所需風(fēng)壓值是括號(hào)內(nèi)的數(shù)值，網(wǎng)孔B和C的風(fēng)壓不平衡，可在3—6風(fēng)路上設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，使它消耗l00Pa的風(fēng)壓，安設(shè)這個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)門后，每個(gè)網(wǎng)孔的風(fēng)壓都平衡，從1到8并聯(lián)回路的總風(fēng)壓為380Pa。如果不加分析，把調(diào)節(jié)風(fēng)門設(shè)在6—7風(fēng)路中，便會(huì)破壞網(wǎng)孔C、D和并聯(lián)回路的風(fēng)壓平衡，因而使1到8并聯(lián)回路的總風(fēng)壓增加l00Pa，而且調(diào)節(jié)風(fēng)門的數(shù)目增加三個(gè)。第89頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日904.增阻調(diào)節(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)與適用條件這種調(diào)節(jié)法具有簡便、易行的優(yōu)點(diǎn)，它是采區(qū)內(nèi)巷道間的主要調(diào)節(jié)措施。但這種調(diào)節(jié)法使礦井的總風(fēng)阻增加，如果風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線不變，勢(shì)必造成礦井總風(fēng)量下降，要想保持總風(fēng)量不減少，就得改變風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線，提高風(fēng)壓，增加通風(fēng)電力費(fèi)用。因此，在安排產(chǎn)量和布置巷道時(shí)，盡量使網(wǎng)孔中各風(fēng)路的阻力不要相差太懸殊，以避免在通過風(fēng)量較大的主要風(fēng)路中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門。第90頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日二、降阻調(diào)節(jié)法降阻調(diào)節(jié)法與增阻調(diào)節(jié)法相反，它是以并聯(lián)網(wǎng)路中阻力較小風(fēng)路的阻力值為基礎(chǔ)，使阻力較大的風(fēng)路降低風(fēng)阻，以達(dá)到并聯(lián)網(wǎng)路各風(fēng)路的阻力平衡。巷道中的風(fēng)阻包括摩擦風(fēng)阻和局部風(fēng)阻。當(dāng)局部風(fēng)阻較大時(shí)，應(yīng)首先降低局部風(fēng)阻；當(dāng)局部風(fēng)阻較小摩擦風(fēng)阻較大時(shí)，則應(yīng)降低摩擦風(fēng)阻。降低摩擦風(fēng)阻的主要方法是擴(kuò)大巷道斷面或改變支架類型（即改變摩擦阻力系數(shù)）。第91頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日1.降阻調(diào)節(jié)的計(jì)算如下圖的并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)，兩巷道的風(fēng)阻分別為R1和R2，所需風(fēng)量為Q1和Q2，則兩巷道的阻力分別為：

h1＝R1Q12，Pah2＝R2Q22，Pa如果h1>h2，則以h2為依據(jù)，把h1減到h1’，為此，須把R1降到R1’，即：

h1’＝R1’Q12＝h2

，Pa第92頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日降阻調(diào)節(jié)與增阻調(diào)節(jié)相反。為保證風(fēng)量按需分配，當(dāng)兩并聯(lián)巷道的阻力不等時(shí)，以小阻力為依據(jù)，設(shè)法降低大阻力巷道的風(fēng)阻，使網(wǎng)孔達(dá)到阻力平衡。根據(jù)式：降阻的主要辦法是擴(kuò)大巷道的斷面。如把巷道全長L(m)的斷面擴(kuò)大到S1'，則式中α1'—巷道1擴(kuò)大后的摩擦阻力系數(shù)，N·s2/m4;

U1'一巷道1擴(kuò)大后的周界，隨斷面大小和形狀而變化。第93頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日C—決定于巷道斷面形狀的系數(shù)，對(duì)梯形巷道：C＝4.03～4.28；對(duì)三心拱巷道：C＝3.8～4.06；對(duì)半圓拱巷道，C＝3.78～4.11。由上式得到巷道1擴(kuò)大后的斷面積為：第94頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如果所需降阻的數(shù)值不大，而且客觀上又無法采用擴(kuò)大巷道斷面的措施時(shí)，可改變巷道壁面的平滑程度或支架型式，以減少摩擦阻力系數(shù)來調(diào)節(jié)風(fēng)量。改變后的摩擦阻力系數(shù)可用下式計(jì)算：第95頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2.降阻調(diào)節(jié)的分析降阻調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是使礦井總風(fēng)阻減少。若風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線不變，采用降阻調(diào)節(jié)后，礦井總風(fēng)量增加。因而，在增加風(fēng)量的風(fēng)路中風(fēng)量的增加值將大于另一風(fēng)路的風(fēng)量減少值，其差值就是礦井總風(fēng)量的增加值。但這種調(diào)節(jié)法工程量最大，投資較多，施工時(shí)間也較長。所以降阻調(diào)節(jié)多在礦井產(chǎn)量增大或原設(shè)計(jì)不合理，或者某些主要巷道年久失修的情況下，用來降低主要風(fēng)流中某一段巷道的阻力。一般，當(dāng)所需降低的阻力值不大時(shí)，應(yīng)首先考慮減少局部阻力。另外，也可在阻力大的巷道旁側(cè)開掘并聯(lián)巷道。在一些老礦中，應(yīng)注意利用廢舊巷道供通風(fēng)用。第96頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日三、增壓調(diào)節(jié)法（自學(xué)）1.增壓調(diào)節(jié)的計(jì)算如圖所示，一采區(qū)和二采區(qū)所需要的風(fēng)量分別為27.07和34.7m3/s，風(fēng)阻分別為0.69和1.27N·s2/m8。要使一、二采區(qū)得到所需的風(fēng)量，一采區(qū)將產(chǎn)生505.6Pa的阻力，二采區(qū)將產(chǎn)生1529.2Pa的阻力?？傔M(jìn)風(fēng)段1-2的風(fēng)阻為0.23N·s2/m8，通過61.77m3/s的總風(fēng)量時(shí)，將產(chǎn)生877.6Pa的阻力，總回風(fēng)段3-4的風(fēng)阻為0.02N·s2/m8，則產(chǎn)生76.3Pa的阻力。主要通風(fēng)機(jī)附近的漏風(fēng)量為6.83m3/s，通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為68.6m3/s。第97頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如果采用增加風(fēng)壓的調(diào)節(jié)方法，就必須以阻力小的一采區(qū)的阻力值為依據(jù)，在阻力較大的二采區(qū)內(nèi)安設(shè)一臺(tái)輔助通風(fēng)機(jī)，讓輔助通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓和主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)的風(fēng)壓共同來克服二采區(qū)的阻力。布置方法有二：

(1)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，但不調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。(2)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，同時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。第98頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日(1)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，但不調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。如上圖所示，若現(xiàn)用主要通風(fēng)機(jī)是70B2—21型、24號(hào)、600r/min的軸流式通風(fēng)機(jī)，其動(dòng)輪葉片安裝角度是27.5°，它的靜風(fēng)壓特性曲線是Ⅰ曲線?？梢钥闯觯?dāng)這臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)需通過68.6m3/s的風(fēng)量時(shí)，能夠產(chǎn)生的靜風(fēng)壓hfs＝1519Pa，即這時(shí)風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)是a點(diǎn)。第99頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日在兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)以外，總進(jìn)風(fēng)段和總回風(fēng)段的總阻力為：h1-2＋h3-4＝877.6+76.3＝953.9Pa

當(dāng)?shù)V井的自然風(fēng)壓很小或可忽略不計(jì)時(shí)，主要通風(fēng)機(jī)能夠供給兩個(gè)并聯(lián)采區(qū)使用的剩余風(fēng)壓為：hfa－(h1-2＋h3-4)＝1519－953.9＝565.1Pa二采區(qū)按需通過34.7m3/s的風(fēng)量時(shí)，其阻力是1529.2Pa。這個(gè)數(shù)值超出主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這個(gè)采區(qū)使用的剩余風(fēng)壓，故需在這個(gè)采區(qū)內(nèi)安置一臺(tái)合適的輔助通風(fēng)機(jī)。第100頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日這臺(tái)輔助通風(fēng)機(jī)要按以下兩個(gè)數(shù)值來選擇：通過輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為二采區(qū)的風(fēng)量：Qaf＝34.7m3/s輔助通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓：haft＝1529.2－565.1≈964Pa

它的全風(fēng)壓特性曲線應(yīng)通過或大于這兩個(gè)數(shù)值所構(gòu)成的工作點(diǎn)b。

第101頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日一采區(qū)按需通過27.07m3/s的風(fēng)量時(shí)，其阻力是505.6Pa，這個(gè)數(shù)值小于主要通風(fēng)機(jī)能夠供給這個(gè)采區(qū)使用的剩余風(fēng)壓。即565.1－505.6＝59.5Pa。在此情況下，還要在一采區(qū)的回風(fēng)流中安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，使它能夠產(chǎn)生59.5Pa的阻力。第102頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日(2)選擇合適的輔助通風(fēng)機(jī)，同時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線。在二采區(qū)安設(shè)一臺(tái)輔助通風(fēng)機(jī)，這臺(tái)輔助通風(fēng)機(jī)需用以下兩個(gè)數(shù)值來選擇：通過輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qaf＝34.7m3/s輔助通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓haft＝1529.2－505.6＝1023.6Pa

同時(shí)要調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓特性曲線，使它通過以下兩個(gè)數(shù)值所構(gòu)成的工作點(diǎn)：主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qaf＝68.6m3/s主要通風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓hfs＝953.9＋505.6＝1459.5Pa

這兩種選擇輔助通風(fēng)機(jī)的方法中，后一方法雖然輔助通風(fēng)機(jī)所需功率較大，但主要通風(fēng)機(jī)所需功率較小，比前種方法要經(jīng)濟(jì)。需要注意的是輔助通風(fēng)機(jī)和主要通風(fēng)機(jī)有著串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)系，因此選擇輔助通風(fēng)機(jī)不能孤立進(jìn)行，必須和主要通風(fēng)機(jī)緊密配合。第103頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2．選擇、安裝和使用輔助通風(fēng)機(jī)的注意事項(xiàng)在選擇輔助通風(fēng)機(jī)時(shí)，必須根據(jù)輔助通風(fēng)機(jī)服務(wù)期限以內(nèi)通風(fēng)最困難時(shí)的風(fēng)量、風(fēng)阻和風(fēng)壓等數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。在通風(fēng)不困難時(shí)，如果輔助通風(fēng)機(jī)性能不能調(diào)整，可在輔助通風(fēng)機(jī)出風(fēng)的風(fēng)路上安設(shè)調(diào)節(jié)風(fēng)門，以控制輔助通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量，如果輔助通風(fēng)機(jī)性能可以調(diào)整，則應(yīng)予以調(diào)整。

第104頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日為了保證新鮮風(fēng)流通過輔助通風(fēng)機(jī)而又不致妨礙運(yùn)輸，一般把輔助通風(fēng)機(jī)安設(shè)在進(jìn)風(fēng)流的繞道中，但在巷道中至少安設(shè)兩道自動(dòng)風(fēng)門，其風(fēng)門的間距必須大于一列車的長度，風(fēng)門須向壓力大的方向開啟。如果安設(shè)在回風(fēng)流中，安設(shè)方法基本相同，但要設(shè)法(如利用大鉆孔)引入一股新鮮風(fēng)流供給輔助通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)使用，使電動(dòng)機(jī)在新鮮風(fēng)流中運(yùn)轉(zhuǎn)，為此，安設(shè)電動(dòng)機(jī)的房間必須和回風(fēng)流嚴(yán)密隔開。第105頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如輔助通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須立即打開巷道中的自動(dòng)風(fēng)門，以便利用主要通風(fēng)機(jī)單獨(dú)通風(fēng)。當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輔助通風(fēng)機(jī)也應(yīng)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開自動(dòng)風(fēng)門，以免發(fā)生相鄰采區(qū)風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、循環(huán)風(fēng)再流入輔扇；此時(shí)還需根據(jù)具體情況，采取相應(yīng)的安全措施。重新開動(dòng)輔助通風(fēng)機(jī)以前，應(yīng)檢查附近20m以內(nèi)的瓦斯?jié)舛?，只有在不超過規(guī)定時(shí)，才允許開動(dòng)輔助通風(fēng)機(jī)。在采空區(qū)附近的巷道中安置輔助通風(fēng)機(jī)時(shí)，要選擇合適的位置，否則，有可能產(chǎn)生通過采空區(qū)的循環(huán)風(fēng)或漏風(fēng)，加速采空區(qū)的煤炭自燃。第106頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日隨著生產(chǎn)的發(fā)展，通風(fēng)狀況不斷發(fā)展變化。因此，每隔一定時(shí)間，必須及時(shí)調(diào)節(jié)主要通風(fēng)機(jī)和輔助通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)，使之相互配合。因?yàn)檩o助通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠使它的進(jìn)風(fēng)路上的風(fēng)流能量降低，使它的出風(fēng)路上的風(fēng)流能量提高。如果輔助通風(fēng)機(jī)的能力過大，就有可能使3點(diǎn)空氣的能量同2點(diǎn)空氣的能量接近、相等，甚至超過。此時(shí)一采區(qū)將出現(xiàn)風(fēng)量不足，沒有風(fēng)流，甚至發(fā)生逆轉(zhuǎn)。以上三種現(xiàn)象都是安全生產(chǎn)所不允許的。若一旦出現(xiàn)上述情況時(shí)，其應(yīng)急措施就是迅速增加二采區(qū)的風(fēng)阻。第107頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日3．增壓調(diào)節(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件增壓調(diào)節(jié)法和降阻調(diào)節(jié)法比較，由于前者在阻力較大的風(fēng)路中安裝輔助通風(fēng)機(jī)，故可不必提高主要通風(fēng)機(jī)用于這條風(fēng)路上的風(fēng)壓，而風(fēng)量增大了，相當(dāng)于主要通風(fēng)機(jī)對(duì)這條風(fēng)路的工作風(fēng)阻下降，這點(diǎn)和降阻調(diào)節(jié)法很類似。但比降阻調(diào)節(jié)法施工快，施工也較方便，但管理工作較復(fù)雜，安全性比較差。和增阻調(diào)節(jié)法比較：雖然增壓調(diào)節(jié)法要增加輔助通風(fēng)機(jī)的購置費(fèi)，安裝費(fèi)，電力費(fèi)和繞道的開掘費(fèi)等，但它若能使主要通風(fēng)機(jī)的電力費(fèi)降低很多，服務(wù)時(shí)間又長時(shí)，還是比較經(jīng)濟(jì)的。缺點(diǎn)是管理工作比較復(fù)雜，安全性比較差，施工比較困難。并聯(lián)風(fēng)網(wǎng)中各條風(fēng)路的阻力相差比較懸殊，主要通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓滿足不了阻力較大的風(fēng)路，不能采用增阻調(diào)節(jié)法，而采用降阻調(diào)節(jié)法又來不及時(shí)，可采用增壓調(diào)節(jié)法。第108頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.5.2總風(fēng)量調(diào)節(jié)在礦井開采過程中，由于礦井產(chǎn)量和開采條件不斷變化，常常要求調(diào)節(jié)礦井總風(fēng)量。礦井總風(fēng)量調(diào)節(jié)的主要措施是改變主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，其方法有：

改變主要通風(fēng)機(jī)的特性曲線改變主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻曲線第109頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日1.改變軸流式通風(fēng)機(jī)動(dòng)輪葉片的安裝角度軸流式通風(fēng)機(jī)的特性曲線隨著動(dòng)輪葉片安裝角的變化而變化。如某抽出式通風(fēng)的礦井主要通風(fēng)機(jī)是軸流式，當(dāng)其動(dòng)輪葉片安裝角為27.5°時(shí)，靜風(fēng)壓特性曲線是I‘曲線。為了滿足前期生產(chǎn)需要，該主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qf為68m3/s，靜風(fēng)壓是1519Pa，即該主要通風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)為a點(diǎn)。現(xiàn)因生產(chǎn)情況的變化，井巷通風(fēng)的總阻力變?yōu)椋篽fr＝1862Pa；反對(duì)機(jī)械風(fēng)壓的自然風(fēng)壓為：hn＝98Pa；通過主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量仍需68m3/s。一、改變主要通風(fēng)機(jī)特性曲線的調(diào)節(jié)法第110頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日為了滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)要求，該風(fēng)機(jī)應(yīng)根據(jù)以下兩個(gè)數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)：風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qf＝68m3/s

考慮到自然風(fēng)壓的作用，風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓：hfs=hfr＋hn＝1862＋98＝1960Pa根據(jù)上述Qf和hfs兩個(gè)數(shù)值，找出風(fēng)機(jī)的新工作點(diǎn)b，根據(jù)b點(diǎn)的位置，須把風(fēng)機(jī)的動(dòng)輪葉片安裝角調(diào)整到30°，其靜壓特性曲線由I'調(diào)到I，自b點(diǎn)得到這臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸入功率約220kW，用此數(shù)值來衡量現(xiàn)用電動(dòng)機(jī)的能力是否夠用，再由b點(diǎn)得出其風(fēng)機(jī)的靜壓效率是0.64，b點(diǎn)落在這臺(tái)風(fēng)機(jī)特性曲線的合理工作范圍內(nèi)。第111頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日2.改變通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)數(shù)愈大，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和風(fēng)壓愈大。某壓入式通風(fēng)的礦井，其離心式通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓特性曲線為Ⅰ，轉(zhuǎn)數(shù)為n'(r/min)。它和工作風(fēng)阻曲線相交于M'點(diǎn)，產(chǎn)生Qf'(m3/s)的風(fēng)量和hft'(Pa)的全風(fēng)壓。如果生產(chǎn)要求通風(fēng)機(jī)應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)壓為hft(Pa)，通過的風(fēng)量為Qf(m3/s)。用比例定律可以求出新轉(zhuǎn)數(shù)n，即：第112頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日再畫出新轉(zhuǎn)數(shù)n的全風(fēng)壓特性曲線Ⅱ，它和風(fēng)阻曲線1的交點(diǎn)M即為新工作點(diǎn)。同時(shí)根據(jù)新轉(zhuǎn)數(shù)的效率曲線和功率曲線(圖中未畫)，看新工作點(diǎn)是否落在合理工作范圍內(nèi)，并驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的能力。

第113頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的方法，主要用于離心式通風(fēng)機(jī)(軸流式通風(fēng)機(jī)可以改變動(dòng)輪葉片安裝角度)。它的具體做法是；如果通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間是間接傳動(dòng)的，可改變皮帶輪直徑的大小來增加轉(zhuǎn)數(shù)，如果通風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間是直接傳動(dòng)的，則改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)或更換電動(dòng)機(jī)。第114頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日二、改變主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻的調(diào)節(jié)法某礦抽出式風(fēng)機(jī)是軸流風(fēng)機(jī)，葉片安裝角為37.5°，靜風(fēng)壓特性曲線為Ⅰ曲線，工作點(diǎn)是a點(diǎn)，工作風(fēng)阻Rf＝1107.4／(44.5)2＝0.56N·s2/m8，工作風(fēng)阻曲線為l曲線。該風(fēng)機(jī)葉片最大安裝角為40°，其靜壓曲線為Ⅱ曲線。第115頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如果生產(chǎn)要求主要通風(fēng)機(jī)通過50m3/s的風(fēng)量。則由風(fēng)壓曲線Ⅱ只能產(chǎn)生1048.6Pa的靜風(fēng)壓，不能滿足原有風(fēng)壓1107.4Pa。如果用降低主要通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻的調(diào)節(jié)方法，就必須設(shè)法將其工作風(fēng)阻降低到Rf'＝1048.6／(50)2＝0.42N·s2/m8。用這個(gè)數(shù)值畫出風(fēng)阻曲線2，使它通過工作點(diǎn)b，這時(shí)主要通風(fēng)機(jī)的靜壓效率接近0.6，輸入功率約96kW。

第116頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日如果不降低主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，則工作點(diǎn)是c點(diǎn)，此時(shí)主要通風(fēng)機(jī)只能通過47m3/s的風(fēng)量，不能滿足要求。所以，當(dāng)該礦所要求的通風(fēng)能力超過主要通風(fēng)機(jī)最大潛力又無法采用其它調(diào)節(jié)法時(shí)，就得根據(jù)Rf'的數(shù)值用擴(kuò)大井巷的斷面，或開鑿并聯(lián)雙巷，或增加進(jìn)風(fēng)井口……等方法把主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻降低。第117頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日

如果主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大于實(shí)際所需要的風(fēng)量時(shí)，可以增加主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻，使總風(fēng)量下降。如圖所示，由于離心式通風(fēng)機(jī)的功率是隨著風(fēng)量的減少而減少，主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻由R增到R‘時(shí)，其風(fēng)量由Q降到Q’，主要通風(fēng)機(jī)的輸入功率則由N降到N‘。所以，對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)可以利用設(shè)在風(fēng)峒中的閘門進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)所需風(fēng)量變小時(shí)，可以放下閘門以增加風(fēng)阻來減少風(fēng)量。對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)，當(dāng)所需風(fēng)量變小時(shí)，可以把動(dòng)輪葉片安裝角調(diào)小，它比增加工作風(fēng)阻的方法，在電力消耗上要經(jīng)濟(jì)得多。第118頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.6多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的相互調(diào)節(jié)采用多臺(tái)風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的礦井，各臺(tái)風(fēng)機(jī)之間，彼此聯(lián)系，相互影響。如果不注意在必要時(shí)進(jìn)行各臺(tái)風(fēng)機(jī)相互調(diào)節(jié)，就有可能使礦井通風(fēng)的正常狀況受到破壞，甚至嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)?！醯?19頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日6.6.1多臺(tái)通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的相互影響下圖是某礦簡化后的通風(fēng)系統(tǒng)，各項(xiàng)實(shí)測(cè)的通風(fēng)數(shù)據(jù)是：兩翼風(fēng)機(jī)的公風(fēng)共路1-2的風(fēng)阻R1-2＝0.05N·s2/m8第120頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日西翼主要通風(fēng)機(jī)的專用風(fēng)路2-3的風(fēng)阻R2-3＝0.36N·s2/m8；西翼風(fēng)機(jī)葉片角度是35°，其靜風(fēng)壓特性曲線是右圖中的Ⅰ曲線，這臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量QI＝40m3/s，靜風(fēng)壓hl＝1058Pa，風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻RI＝1058／(40)2＝0.66N·s2/m8，工況點(diǎn)為a點(diǎn)。第121頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日東翼主要通風(fēng)機(jī)的專用風(fēng)路2-4的風(fēng)阻R2-4＝0.33N·s2/m8；東翼風(fēng)機(jī)的葉片角度是25°，其靜風(fēng)壓特性曲線是右圖中的Ⅱ曲線，這臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量QⅡ＝60m3/s，靜風(fēng)壓hⅡ＝1666Pa，工作風(fēng)阻RⅡ＝1666/(60)2＝0.46N·s2/m8，工作風(fēng)阻曲線是RⅡ曲線，工作點(diǎn)為b點(diǎn)。第122頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日在上述巳知條件下，按新的生產(chǎn)計(jì)劃要求，東翼的生產(chǎn)任務(wù)加大以后，由于瓦斯涌出量增加，東翼主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需增加到Q'Ⅱ＝90m3/s。這時(shí)，為了保證東翼的風(fēng)量需增加到90m3/s(為了簡便，不計(jì)漏風(fēng))，礦井的總進(jìn)風(fēng)量也要增加，公共風(fēng)路1-2的阻力和東翼主要通風(fēng)機(jī)專用風(fēng)路2-4的阻力都要變大，即風(fēng)路1-2的阻力變?yōu)椋?/p>

h'1-2＝R1-2(QⅠ＋Q'Ⅱ)2＝0.05(40+90)2＝845Pa風(fēng)路2-4的阻力變?yōu)椋?/p>

h'2-4＝R2-4(Q'Ⅱ)2＝0.33(90)2＝2673Pa因而東翼主要通風(fēng)機(jī)的靜風(fēng)壓(為了簡便，不計(jì)自然風(fēng)壓)變?yōu)椋篽'Ⅱ＝h'1-2＋h'2-4＝845＋2673＝3518Pa第123頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日為此需要對(duì)東翼風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)東翼主要通風(fēng)機(jī)的葉片角度調(diào)整到45°時(shí)，靜風(fēng)壓特性曲線為Ⅱ'，當(dāng)主要通風(fēng)機(jī)通過90m3/s的風(fēng)量時(shí)，產(chǎn)生3518Pa的靜風(fēng)壓。能夠滿足需要。這時(shí)東翼主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻則變?yōu)?R'Ⅱ＝3518/902＝0.43N·s2/m8它的工作風(fēng)阻曲線是R'Ⅱ曲線，新工況點(diǎn)是c點(diǎn)。第124頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日在上述東翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線因加大風(fēng)量而調(diào)整的情況下，西翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線是否可以因風(fēng)量不改變而不需要調(diào)整?如果西翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線不調(diào)整，就成為東翼主要通風(fēng)機(jī)用特性曲線Ⅱ'和西翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅰ聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)該礦進(jìn)行通風(fēng)，下面我們將討論這種聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響。第125頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日先在后圖上畫出兩主要通風(fēng)機(jī)的特性曲線Ⅰ和Ⅱ'，并根據(jù)各風(fēng)路的風(fēng)阻值畫出R1-2、R2-3和R2-4三條風(fēng)阻曲線。專用風(fēng)路2-3的風(fēng)量，就是西翼主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，而這條風(fēng)路的阻力要由西翼主要通風(fēng)機(jī)總風(fēng)壓中的一部分來克服，這就是說，風(fēng)路2-3的風(fēng)阻曲線R2-3和西翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅰ之間是串聯(lián)關(guān)系。因此，可用Ⅰ和R2-3兩曲線按照“在相同的風(fēng)量下，風(fēng)壓相減”的轉(zhuǎn)化原則，繪出西翼主要通風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅰ為風(fēng)路2-3服務(wù)以后的剩余特性曲線Ⅰ'(又名轉(zhuǎn)化曲線)。第126頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日同理，用東翼風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅱ'和專用風(fēng)路2-4的風(fēng)阻曲線R2-4，按照上述串聯(lián)轉(zhuǎn)化原則，畫出東翼主要通風(fēng)機(jī)為風(fēng)路2-4服務(wù)以后的剩余特性曲線Ⅱ''，經(jīng)過以上轉(zhuǎn)化，在概念上好比把兩翼風(fēng)機(jī)都搬到兩翼分風(fēng)點(diǎn)上，Ⅰ'和Ⅱ''兩條曲線就是這兩臺(tái)風(fēng)機(jī)為公共風(fēng)路1-2服務(wù)的特性曲線。第127頁，共139頁，2023年，2月20日，星期日128

因?yàn)轱L(fēng)路1-2上的風(fēng)量是兩風(fēng)機(jī)共同供給的，即兩風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和就是風(fēng)路1-2上的風(fēng)量。而風(fēng)路l-2的阻力，兩風(fēng)機(jī)