礦井通風(fēng)機(jī)械 修改

礦井通風(fēng)機(jī)械

Ventilation&Mechanism

盧平安徽建筑工業(yè)學(xué)院plu@Tel錄

第一章礦井通風(fēng)概述第二章礦井主要通風(fēng)機(jī)第三章礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)第四章礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置第七章礦井主通風(fēng)機(jī)的性能鑒定第六章通風(fēng)機(jī)電氣控制部分第五章礦井主要通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行第一章礦井通風(fēng)概述第一節(jié)礦井空氣成份利用機(jī)械或自然通風(fēng)動(dòng)力，使地面空氣進(jìn)入井下，并在井巷中作定向和定量地流動(dòng)，最后排出礦井的全過(guò)程稱為礦井通風(fēng)。目的、主要任務(wù)—保證礦井空氣的質(zhì)量符合要求。定義：地面空氣進(jìn)入礦井以后即稱為礦井空氣。一、地面空氣的組成地面空氣是由干空氣和水蒸汽組成的混合氣體，亦稱為濕空氣。

干空氣是指完全不含有水蒸汽的空氣，由氧、氮、二氧化碳、氬、氖和其他一些微量氣體所組成的混合氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)定，其主要成分如下。濕空氣中含有水蒸氣，但其含量的變化會(huì)引起濕空氣的物理性質(zhì)和狀態(tài)變化。

氣體成分按體積計(jì)／％按質(zhì)量計(jì)／％備注 氧氣（O2）20.9623.32惰性稀有氣體氦、氮?dú)猓∟2）79.076.71氖、氬、氪、二氧化碳（CO2）0.040.06氙等計(jì)在氮?dú)庵卸⒌V井空氣的主要成分及基本性質(zhì)新鮮空氣：井巷中用風(fēng)地點(diǎn)以前、受污染程度較輕的進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)的空氣，污濁空氣：通過(guò)用風(fēng)地點(diǎn)以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣，

1．氧氣(O2)氧氣是維持人體正常生理機(jī)能所需要的氣體,人體維持正常生命過(guò)程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動(dòng)強(qiáng)度等。

人體輸氧量與勞動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系

勞動(dòng)強(qiáng)度呼吸空氣量（L/min）氧氣消耗量（L/min）

休息6-150.2－0.4輕勞動(dòng)20-250.6-1.0中度勞動(dòng)30-401.2-2.6重勞動(dòng)40-601.8-2.4極重勞動(dòng)40-802.5-3.1

當(dāng)空氣中的氧濃度降低時(shí)，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致缺氧死亡。

礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖和其他有機(jī)物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸；此外，煤巖和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對(duì)降低。2．二氧化碳(CO2)二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重（其比重為1.52），在風(fēng)速較小的巷道中底板附近濃度較大；在風(fēng)速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。

礦井空氣中二氧化碳的主要來(lái)源是：煤和有機(jī)物的氧化；人員呼吸；碳酸性巖石分解；炸藥爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸等。3．氮?dú)?N2)氮?dú)馐且环N惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無(wú)毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢(shì)必造成氧含量相對(duì)降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因?yàn)榈獨(dú)饩哂械亩栊?，因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸?/p>

礦井空氣中氮?dú)庵饕獊?lái)源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮?dú)庥砍?滅火人為注氮。

三、礦井空氣主要成分的質(zhì)量（濃度）標(biāo)準(zhǔn)采掘工作面進(jìn)風(fēng)流中的氧氣濃度不得低于20％；二氧化碳濃度不得超過(guò)0.5％；總回風(fēng)流中不得超過(guò)0.75％；當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達(dá)到1.5％或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧化碳濃度超過(guò)1.5％時(shí)，必須停工處理。礦井空氣中的有害氣體空氣中常見(jiàn)有害氣體：CO、NO2、SO2、NH3、H2。一、基本性性質(zhì)１、一氧化碳（CO）一氧化碳是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體。相對(duì)密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在13～75％范圍內(nèi)時(shí)有爆炸的危險(xiǎn)。

主要危害：血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細(xì)胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大250～300倍。一旦一氧化碳進(jìn)入人體后，首先就與血液中的血紅素相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機(jī)會(huì)，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。0.08%，40分鐘引起頭痛眩暈和惡心，0.32%，5~10分鐘引起頭痛、眩暈，30分鐘引起昏迷，死亡。

主要來(lái)源：爆破；礦井火災(zāi)；煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。２、硫化氫（H2S）硫化氫無(wú)色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當(dāng)空氣中濃度達(dá)到0.0001％即可嗅到，但當(dāng)濃度較高時(shí)，因嗅覺(jué)神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對(duì)密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個(gè)體積的水可溶解2.5個(gè)體積的硫化氫，所以它可能積存于舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3～45.5％時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。

主要危害：硫化氫劇毒，有強(qiáng)烈的刺激作用；能阻礙生物氧化過(guò)程，使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫濃度較低時(shí)主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時(shí)能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時(shí)后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激。

主要來(lái)源：有機(jī)物腐爛；含硫礦物的水解；礦物氧化和燃燒；從老空區(qū)和舊巷積水中放出。３、二氧化氮（NO2）二氧化氮是一種褐紅色的氣體，有強(qiáng)烈的刺激氣味，相對(duì)密度為1.59，易溶于水。

主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強(qiáng)的硝酸，對(duì)眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強(qiáng)烈的刺激及腐蝕作用，二氧化氮中毒有潛伏期，中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點(diǎn)。0.01%出現(xiàn)嚴(yán)重中毒。主要來(lái)源：井下爆破工作。4.二氧化硫(SO2)二氧化硫無(wú)色、有強(qiáng)烈的硫磺氣味及酸味，空氣中濃度達(dá)到0.0005％即可嗅到。其相對(duì)密度為2.22，易溶于水。主要危害：遇水后生成硫酸，對(duì)眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當(dāng)濃度達(dá)到0.002％時(shí)，眼及呼吸器官即感到有強(qiáng)烈的刺激；濃度達(dá)0.05％時(shí)，短時(shí)間內(nèi)即有致命危險(xiǎn)。主要來(lái)源：含硫礦物的氧化與自燃；在含硫礦物中爆破；以及從含硫礦層中涌出。5.氨氣(NH3)

無(wú)色、有濃烈臭味的氣體，相對(duì)密度為0.596，易溶于水，?？諝鉂舛戎羞_(dá)30％時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。主要危害：氨氣對(duì)皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。主要來(lái)源：爆破工作，注凝膠、水滅火等；部分巖層中也有氨氣涌出。

6.氫氣(H2)無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，相對(duì)密度為0.07。氫氣能自燃，其點(diǎn)燃溫度比沼氣低100～200℃，主要危害：當(dāng)空氣中氫氣濃度為4～74％時(shí)有爆炸危險(xiǎn)。主要來(lái)源：井下蓄電池充電時(shí)可放出氫氣；有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn)礦井空氣中有害氣體對(duì)井下作業(yè)人員的生命安全危害極大

礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度有害氣體名稱符號(hào)最高容許濃度/%一氧化碳CO0.0024氧化氮（折算成二氧化氮）NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氫H2S0.00066氨NH30.004礦井氣候礦井氣候：礦井空氣的溫度、濕度和流速三個(gè)參數(shù)的綜合作用。這三個(gè)參數(shù)也稱為礦井氣候條件的三要素。一、礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響新陳代謝是人類生命活動(dòng)的基本過(guò)程之一。人體散熱主要是通過(guò)人體皮膚表面與外界的對(duì)流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進(jìn)行的。對(duì)流散熱取決于周圍空氣的溫度和流速；輻射散熱主要取決于環(huán)境溫度；蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的相對(duì)濕度和流速。人體熱平衡關(guān)系式：qm-qw=qd+qz+qf+qchqm——人體在新陳代謝中產(chǎn)熱量，取決于人體活動(dòng)量；qW——人體用于做功而消耗的熱量，qm-qw人體排出的多余熱量；qd——人體對(duì)流散熱量，低于人體表面溫度，為負(fù)，否則，為正；qz——汗液蒸發(fā)或呼出水蒸氣所帶出的熱量；qf——人體與周圍物體表面的輻謝散熱量，可正，可負(fù)；qch——人體由熱量轉(zhuǎn)化而沒(méi)有排出體外的能量；人體熱平衡時(shí)，qch=0；當(dāng)外界環(huán)境影響人體熱平衡時(shí)，人體溫度升高qch>0，人體溫度降低，qch<0礦井氣候條件的三要素是影響人體熱平衡的主要因素。

空氣溫度：對(duì)人體對(duì)流散熱起著主要作用。

相對(duì)濕度：影響人體蒸發(fā)散熱的效果。

風(fēng)速：影響人體的對(duì)流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對(duì)流換熱強(qiáng)度隨風(fēng)速而增大。同時(shí)濕交換效果也隨風(fēng)速增大而加強(qiáng)。如有風(fēng)的天氣，涼衣服干得快。二、衡量礦井氣候條件的指標(biāo)1.干球溫度干球溫度是我國(guó)現(xiàn)行的評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)之一。特點(diǎn)：在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標(biāo)比較簡(jiǎn)單，使用方便。但這個(gè)指標(biāo)只反映了氣溫對(duì)礦井氣候條件的影響，而沒(méi)有反映出氣候條件對(duì)人體熱平衡的綜合作用。2.濕球溫度

濕球溫度是可以反映空氣溫度和相對(duì)濕度對(duì)人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個(gè)指標(biāo)仍沒(méi)有反映風(fēng)速對(duì)人體熱平衡的影響。3.等效溫度等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個(gè)以能量為基礎(chǔ)來(lái)評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)。4.同感溫度同感溫度（也稱有效溫度）是1923年由美國(guó)采暖工程師協(xié)會(huì)提出的。這個(gè)指標(biāo)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，憑受試者對(duì)環(huán)境的感覺(jué)而得出的同感溫度計(jì)算圖。5.卡他度卡他度是1916年由英國(guó)L.希爾等人提出的。卡他度用卡他計(jì)測(cè)定?？ㄋ确譃椋焊煽ㄋ取窨ㄋ?/p>

干卡他度：反映了氣溫和風(fēng)速對(duì)氣候條件的影響，但沒(méi)有反映空氣濕度的影響。為了測(cè)出溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作用效果，Kd=41.868F/tW/m2

濕卡他度（Kw）：是在卡他計(jì)貯液球上包裹上一層濕紗布時(shí)測(cè)得的卡他度，其實(shí)測(cè)和計(jì)算方法完全與干卡他度相同。三、礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)礦井氣候條件的指標(biāo)是干球溫度。1982年國(guó)務(wù)院頒布的《礦山安全條例》第53條規(guī)定，礦井空氣最高容許干球溫度為28℃?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過(guò)26℃，機(jī)電設(shè)備硐室不得超過(guò)30℃。第二節(jié)礦井空氣流動(dòng)的能量與壓力能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個(gè)重要的基本概念，壓力可以理解為：?jiǎn)挝惑w積空氣所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能。一、風(fēng)流的能量與壓力1.靜壓能－靜壓（1）靜壓能與靜壓的概念空氣的分子無(wú)時(shí)無(wú)刻不在作無(wú)秩序的熱運(yùn)動(dòng)。這種由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C(jī)械能叫靜壓能，J／m3，在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強(qiáng)相同，即單位面積上受到的垂直作用力。靜壓Pa=N/m2也可稱為是靜壓能，值相等（２）靜壓特點(diǎn)a.無(wú)論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力；b.風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直于作用面；c.風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測(cè)量）反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說(shuō)風(fēng)流的壓力為101332Pa，則指風(fēng)流1m3具有101332J的靜壓能。（３）壓力的兩種測(cè)算基準(zhǔn)（表示方法）根據(jù)壓力的測(cè)算基準(zhǔn)不同，壓力可分為：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。A、絕對(duì)壓力：以真空為測(cè)算零點(diǎn)（比較基準(zhǔn)）而測(cè)得的壓力稱之為絕對(duì)壓力，用P表示。B、相對(duì)壓力：以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測(cè)算基準(zhǔn)(零點(diǎn))測(cè)得的壓力稱之為相對(duì)壓力，即通常所說(shuō)的表壓力，用h表示。風(fēng)流的絕對(duì)壓力（P）、相對(duì)壓力（h）和與其對(duì)應(yīng)的大氣壓（P0）三者之間的關(guān)系如下式所示：h=P－P0abPa真空P0Pbha(+)hb(-)P0Pi

與hi

比較：I、絕對(duì)靜壓總是為正，而相對(duì)靜壓有正負(fù)之分；II、同一斷面上各點(diǎn)風(fēng)流的絕對(duì)靜壓隨高度的變化而變化，而相對(duì)靜壓與高度無(wú)關(guān)。III、Pi可能大于、等于或小于與該點(diǎn)同標(biāo)高的大氣壓(P0i)。2、重力位能（1)重力位能的概念物體在地球重力場(chǎng)中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量叫重力位能，簡(jiǎn)稱位能，用EPO

表示。如果把質(zhì)量為M（kg）的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z（m），就要對(duì)物體克服重力作功M.g.Z（J），物體因而獲得同樣數(shù)量（M.g.Z）的重力位能。即：EPO=M.g.Z重力位能是一種潛在的能量，它只有通過(guò)計(jì)算得其大小，而且是一個(gè)相對(duì)值。實(shí)際工作中一般計(jì)算位能差。（２）位能計(jì)算重力位能的計(jì)算應(yīng)有一個(gè)參照基準(zhǔn)面。Ep012=∫igdzi如下圖1－２兩斷面之間的位能差：dzi１２００２１（3)位能與靜壓的關(guān)系

當(dāng)空氣靜止時(shí)（v=0），由空氣靜力學(xué)可知：各斷面的機(jī)械能相等。設(shè)以2-2斷面為基準(zhǔn)面：1-1斷面的總機(jī)械能E1=EPO1+P12-2斷面的總機(jī)械能E2=EPO2+P2由E1=E2得：EPO1+P1=EPO2+P2

由于EPO2=0（2-2斷面為基準(zhǔn)面），EPO1=12.g.Z12，所以：P2=EPO1+P1=12.g.Z12+P1

說(shuō)明：Ｉ、位能與靜壓能之間可以互相轉(zhuǎn)化。II、在礦井通風(fēng)中把某點(diǎn)的靜壓和位能之和稱之為勢(shì)能。（4)位能的特點(diǎn)a.位能是相對(duì)某一基準(zhǔn)面而具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化。但位能差為定值。b.位能是一種潛在的能量，它在本處對(duì)外無(wú)力的效應(yīng)，即不呈現(xiàn)壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進(jìn)行直接測(cè)量。c.位能和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化時(shí)遵循能量守恒定律。dzi１２００２１3.動(dòng)能－動(dòng)壓（1)動(dòng)能與動(dòng)壓的概念當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，用Ev表示，J/m3；其動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動(dòng)壓或稱速壓，用符號(hào)hv表示，單位Pa。（2)動(dòng)壓的計(jì)算單位體積空氣所具有的動(dòng)能為：Evi＝i×V2×0.5

式中：i－－I點(diǎn)的空氣密度，Kg/m3；v－－I點(diǎn)的空氣流速，m/s。Evi對(duì)外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓hvi，其值相同。（3)動(dòng)壓的特點(diǎn)a.只有作定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方向性。b.動(dòng)壓總是大于零。垂直流動(dòng)方向的作用面所承受的動(dòng)壓最大（即流動(dòng)方向上的動(dòng)壓真值）；當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感受到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。c.在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，所以其動(dòng)壓值不等。d.某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。（４）全壓風(fēng)道中任一點(diǎn)風(fēng)流，在其流動(dòng)方向上同時(shí)存在靜壓和動(dòng)壓，兩者之和稱之為該點(diǎn)風(fēng)流的全壓，即：全壓＝靜壓＋動(dòng)壓。由于靜壓有絕對(duì)和相對(duì)之分，故全壓也有絕對(duì)和相對(duì)之分。Ａ、絕對(duì)全壓（Pti）Pti＝Pi＋hviB、相對(duì)全壓（hti）hti＝hi＋hvi＝Pti－Poi

說(shuō)明：A、相對(duì)全壓有正負(fù)之分；B、無(wú)論正壓通還是負(fù)壓通風(fēng)，Pti>Pi

hti＞hi。二、風(fēng)流的點(diǎn)壓力之間相互關(guān)系風(fēng)流的點(diǎn)壓力是指測(cè)點(diǎn)的單位體積(1m3)空氣所具有的壓力。通風(fēng)管道中流動(dòng)的風(fēng)流的點(diǎn)壓力可分為：靜壓、動(dòng)壓和全壓。風(fēng)流中任一點(diǎn)i的動(dòng)壓、絕對(duì)靜壓和絕對(duì)全壓的關(guān)系為：hvi=Pti-Pi

hvi、hI和hti三者之間的關(guān)系為：hti=hi+hvi。壓入式通風(fēng)（正壓通風(fēng)）：風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為正?！逷tiandPi>Poi∴hi＞０，hti＞0且hti＞hi，hti=hi+hvi

壓入式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)是使風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的能量增加，即出口風(fēng)流的絕對(duì)壓力大于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。抽出式通風(fēng)（負(fù)壓通風(fēng)）：風(fēng)流中任一點(diǎn)的相對(duì)全壓恒為負(fù)，對(duì)于抽出式通風(fēng)由于hti和hi為負(fù)，實(shí)際計(jì)算時(shí)取其絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。

∵PtiandPi＜Poihti＜0且hti＞hi，但|hti|<|hi|實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)樨?fù)通風(fēng)風(fēng)流的相對(duì)全壓和相對(duì)靜壓均為負(fù)值，故在計(jì)算過(guò)程中取其絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。即：|

hti|=|hi|－h(huán)vi

抽出式通風(fēng)的實(shí)質(zhì)是使風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的能量降低，即入口風(fēng)流的絕對(duì)壓力小于風(fēng)機(jī)進(jìn)口的壓力。

風(fēng)流點(diǎn)壓力間的關(guān)系abPa真空P0Pbha(+)hb(-)P0Pathvhat(+)hvhbt(-)Pbt抽出式通風(fēng)壓入式通風(fēng)壓入式通風(fēng)抽出式通風(fēng)三、風(fēng)流點(diǎn)壓力的測(cè)定１、礦井主要壓力測(cè)定儀器儀表（１）絕對(duì)壓力測(cè)量：空盒氣壓計(jì)、精密氣壓計(jì)、水銀氣壓計(jì)等。（２）壓差及相對(duì)壓力測(cè)量：恒溫氣壓計(jì)、“Ｕ”水柱計(jì)、補(bǔ)償式微壓計(jì)、傾斜單管壓差計(jì)。（３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+-測(cè)壓２、壓力測(cè)定（１）絕對(duì)壓力－－直接測(cè)量讀數(shù)。（２）相對(duì)靜壓(正壓通風(fēng))（注意連接方法）：＋－０’０’hP0izP0i負(fù)壓通風(fēng)（注意連接方法）：zP0i＋－h(huán)00說(shuō)明：（I）水柱計(jì)上下移動(dòng)時(shí)，hi保持不變；（II）在風(fēng)筒同一斷面上、下移動(dòng)皮托管，水柱計(jì)讀數(shù)不變，說(shuō)明同一斷面上hi相同。（３）相對(duì)全壓、動(dòng)壓測(cè)量測(cè)定連接如圖（說(shuō)明連接方法及水柱高度變化）zP0iht＋－h(huán)ihv第三節(jié)礦井空氣流動(dòng)能量守恒方程及應(yīng)用

一、空氣流動(dòng)連續(xù)性方程在礦井巷道中流動(dòng)的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。在無(wú)點(diǎn)源或點(diǎn)匯存在時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律：對(duì)于穩(wěn)定流，流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。如圖井巷中風(fēng)流從1斷面流向2斷面，作定常流動(dòng)時(shí)，有：

Mi=constρ１V1S1＝ρ２V２S２

ρ１、ρ2－－1、2斷面上空氣的平均密度，kg/m3；V1,，V2－－1、2斷面上空氣的平均流速，m/s；S1、S2－－1、２斷面面積，m2。

１２對(duì)于不可壓縮流體，通過(guò)任一斷面的體積流量相等，即Q=viSi=const第四節(jié)礦井通風(fēng)動(dòng)力

欲使空氣在礦井中源源不斷地流動(dòng)，就必須克服空氣沿井巷流動(dòng)時(shí)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(dòng)力。通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動(dòng)力。自然風(fēng)壓影響自然風(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(duì)濕度φ等因素影響。自然風(fēng)壓既是礦井通風(fēng)的動(dòng)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。礦井機(jī)械通風(fēng)礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種：1、主要通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；2、輔助通風(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；3、局部通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。通風(fēng)機(jī)的類型、構(gòu)造及工作原理礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種：1、主要通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；

2、輔助通風(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；3、局部通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。按構(gòu)造和工作原理可分為：

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)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造。離心式通風(fēng)機(jī)一般由：進(jìn)風(fēng)口、工作輪（葉輪）、螺形機(jī)殼和擴(kuò)散器等部分組成。有的型號(hào)通風(fēng)機(jī)在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。吸風(fēng)口有：?jiǎn)挝碗p吸兩種。第二章礦井主要通風(fēng)機(jī)葉片出口構(gòu)造角：風(fēng)流相對(duì)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(fēng)機(jī)可分為：前傾式（β2>90o)、后傾式（β2<90o)和徑向式（β2=90o)三種。β2不同，通風(fēng)機(jī)的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機(jī)多為后傾式。w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β22、工作原理當(dāng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時(shí)，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于吸風(fēng)口壓力），于是，吸風(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(dòng)。3、常用型號(hào)目前我國(guó)煤礦使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機(jī)具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點(diǎn)。型號(hào)參數(shù)的含義舉例說(shuō)明如下：G4—73—11№25D代表通風(fēng)機(jī)的用途，K表示表示傳動(dòng)方式礦用通風(fēng)機(jī)，G代表鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)葉輪直徑（25dm)表示通風(fēng)機(jī)在最高效率點(diǎn)時(shí)設(shè)計(jì)序號(hào)(1表示第一次設(shè)計(jì)）全壓系數(shù)10倍化整表示通風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速(ns)化整表示進(jìn)風(fēng)口數(shù),1為單吸,0為雙吸二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散（芯筒）器和傳動(dòng)部件等部分組成。葉輪有一級(jí)和二級(jí)兩種2、工作原理（1）特點(diǎn)：在軸流式風(fēng)機(jī)中，風(fēng)流流動(dòng)的特點(diǎn)是，當(dāng)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與動(dòng)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(gè)動(dòng)輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。（3）工作原理當(dāng)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，翼柵即以圓周速度u移動(dòng)。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加；與此同時(shí)，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(yùn)動(dòng)，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(guò)翼柵的連續(xù)氣流。uθ3、常用型號(hào)目前我國(guó)煤礦在用的軸流式風(fēng)機(jī)有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對(duì)旋式）等系列軸流式風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)型號(hào)的一般含義是：1K—58—4№25

表示表示葉輪級(jí)數(shù),1表示通風(fēng)機(jī)葉輪直徑（25dm)單級(jí)，2表示雙級(jí)表示設(shè)計(jì)序號(hào)表示用途，K表示礦用，T表示通用表示通風(fēng)機(jī)輪轂比,0.58化整

BDK658№24

防爆型葉輪直徑（24dm)對(duì)旋結(jié)構(gòu)電機(jī)為8極（740r/min）表示用途，K為礦用輪轂比0.65的100倍化整4、對(duì)旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)一級(jí)葉輪和二級(jí)葉輪直接對(duì)接，旋轉(zhuǎn)方向相反；機(jī)翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級(jí)葉片安裝角一般相差3o；電機(jī)為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi)，與通風(fēng)機(jī)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。

第三章礦井主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)第一節(jié)通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)及性能曲線一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率和轉(zhuǎn)速n等。（一）風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為m3/h,m3/min或m3/s。（二）風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓Hf與靜壓Hs

全壓Ht:是通風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功，消耗于每1m3空氣的能量（N·m/m3或Pa），其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。忽略自然風(fēng)壓時(shí)，Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hk和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失hv，即:Ht=hR+hV,Pa

靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓HS（Pa）。

HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系－－風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值含義1、抽出式通風(fēng)礦井（1）水柱（壓差）計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系

水柱計(jì)示值:即為4斷面相對(duì)靜壓h4

故h4（負(fù)壓）=P4-P04沿風(fēng)流方向，對(duì)1、4兩斷面列伯努力方程推導(dǎo)出:|h4|=hR14+hv4-HN

即：風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值反映了礦井通風(fēng)阻力和自然風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系。

z12356h44456（2）風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與風(fēng)機(jī)風(fēng)壓之間關(guān)系

類似地對(duì)4、5斷面(擴(kuò)散器出口）列伯努力方程推導(dǎo)出：Ht=|h4|—hv4+hRd+hv6（擴(kuò)散器的阻力hRd）若忽略hRd

不計(jì)，則

Ht≌|h4|—hv4+hv6風(fēng)機(jī)靜壓Hs＝|h4|—hv4

（3）風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與安設(shè)位置的關(guān)系若Q=200m3/s，ρ=1.2kg/m3則：hvA=58.5Pa,hvB=394.5Pa,hvC=1586.0Pa,風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)應(yīng)安裝在主通風(fēng)機(jī)入口的較大的斷面上，其與礦井通風(fēng)阻力的真值相差較小。（3）Ht、HN、hR之間的關(guān)系綜合上述兩式：Ht＝|h4|-hv4+hRd+hv6＝（hR14+hv4-HN）-hv4+hRd+hv6＝hR14+hRd+hv6-HN

即Ht＋HN＝hR14+hRd+hv6表明：通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓聯(lián)合作用，克服礦井和擴(kuò)散器的阻力，以及擴(kuò)器出口動(dòng)能損失。2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)對(duì)1、2兩斷面列伯努力方程得：hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)-(P2+hv2+ρm2gZ2)∵邊界條件及1、2同標(biāo)高：∴P2=P02＝P01故有：P1-P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN故上式可寫(xiě)為hR12=h1+hV1-hv2+HN即h1=hR12+hv2-hV1-HN

又Ht=Pt1-Pt1’=Pt1-P01

=P1+hv1-P01=h1+hv1同理可得：Ht+HN=hR12+hv21z22h1ρm1ρm21’16、通風(fēng)機(jī)靜壓Hs和通風(fēng)機(jī)裝置靜壓Hsd的關(guān)系∵Hs＝Ht－h(huán)vd而∴只有當(dāng)hd+hVd<hV

時(shí)，才有Ｈsd>Ｈs，即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失時(shí)，通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會(huì)因加擴(kuò)散器而有所提高，即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。7、Ht、Htd、Hs和Hsd

之間的關(guān)系圖（回收靜壓、擴(kuò)散器阻力損耗全壓）QHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q8、離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線

特點(diǎn)：（1）離心式風(fēng)機(jī)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風(fēng)機(jī)平緩；（2）當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時(shí)，其風(fēng)量變化比軸流式風(fēng)機(jī)要大。（3）離心式風(fēng)機(jī)的軸功率Ｎ隨Ｑ增加而增大，只有在接近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降。風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式：離心式風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門(mén)全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門(mén)逐漸打開(kāi)。說(shuō)明：（1）離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。（2）當(dāng)供風(fēng)量超過(guò)需風(fēng)量過(guò)大時(shí)，常常利用閘門(mén)加阻來(lái)減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS9、軸流式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線

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

風(fēng)機(jī)開(kāi)啟方式：軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最?。ㄩl門(mén)全開(kāi)）時(shí)啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)負(fù)荷。

說(shuō)明：軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM三、無(wú)因次系數(shù)與類型特性曲線（一）無(wú)因次系數(shù)⒈通風(fēng)機(jī)的相似條件

比例系數(shù)：兩個(gè)同類型通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過(guò)程相似，或者說(shuō)它們之間在任一對(duì)應(yīng)點(diǎn)的同名物理量之比保持常數(shù)，這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。

幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件，動(dòng)力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充分條件。2、無(wú)因次系數(shù)（1）壓力系數(shù)

同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù)，可用下式表示：

式中：u為圓周速度，為壓力系數(shù)。（2）流量系數(shù)（3）功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式中的H和Q分別上式代入得：同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等，功率系數(shù)為常數(shù)。、、三個(gè)參數(shù)都不含有因次，因此叫無(wú)因次系數(shù)。（二）類型特性曲線根據(jù)風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時(shí)所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計(jì)算出該系列風(fēng)機(jī)的、、和η。然后以為橫坐標(biāo)，以、和η為縱坐標(biāo)，繪出--和η-曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機(jī)的類型特性曲線四、比例定律與通用特性曲線1、比例定律同類型風(fēng)機(jī)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。2、通用特性曲線根據(jù)比例定律，把一個(gè)系列產(chǎn)品的性能參數(shù)H、Q、n、D、N、和等相互關(guān)系同畫(huà)在一個(gè)坐標(biāo)圖上，叫通用曲線

同類風(fēng)機(jī)的比例定律：第二節(jié)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況

一、工況點(diǎn)的確定方法工況點(diǎn)：風(fēng)機(jī)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η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數(shù)。求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的方法：1、圖解法

理論依據(jù)是：風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式是h=ＲＱ2，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此兩曲線的交點(diǎn)，即兩方程的聯(lián)立解?？梢?jiàn)圖解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻力相對(duì)應(yīng)。

方法：在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性（Ｈ─Ｑ）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(diǎn)之坐標(biāo)值，即為通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過(guò)交點(diǎn)作Ｑ軸垂線，與Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率Ｎ和效率η。二、通風(fēng)機(jī)工點(diǎn)的合理工作范圍1、從經(jīng)濟(jì)角度，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不低于60%。2、從安全角度，工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)右側(cè)，單調(diào)下降的直線段。3、實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過(guò)最高風(fēng)壓的90％。4、風(fēng)機(jī)的運(yùn)輪轉(zhuǎn)速不得超過(guò)額定轉(zhuǎn)速。三、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)工點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有：1、改變風(fēng)阻特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線不變時(shí)，改變工作風(fēng)阻，工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線移動(dòng)。ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/PaR1R1’R1”MM’M”QQ’Q”HH’H”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。（２）當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時(shí)，可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。２）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過(guò)大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有：（１）增阻調(diào)節(jié)。（２）對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)，可以用增大外部漏風(fēng)的方法，減小礦井風(fēng)量。⒉、改變風(fēng)機(jī)特性曲線這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是礦井總風(fēng)阻不變，改變風(fēng)機(jī)特性，工況點(diǎn)沿風(fēng)阻特性曲線移動(dòng)。nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH四、自然風(fēng)壓對(duì)主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)影響不考慮自然風(fēng)壓:工況點(diǎn):M(Q0,Hs)

冬季,正向自然風(fēng)壓HNW:風(fēng)機(jī)工況點(diǎn):MW(Qw,Hsw)

夏季,自然風(fēng)壓減小或負(fù)向HNS:風(fēng)機(jī)工況點(diǎn):MS(QS,HsS)

總體規(guī)律：冬天，風(fēng)量增加，總阻力增加，但由于自然風(fēng)壓作用，風(fēng)機(jī)負(fù)壓降低；夏天，風(fēng)量減少，總阻力降低，但由于自然風(fēng)壓作用，風(fēng)機(jī)負(fù)壓增大。第三節(jié)礦井通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上通風(fēng)機(jī)在同一管網(wǎng)上工作。叫通風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。通風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。一、通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作一個(gè)通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過(guò)一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一個(gè)通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。特點(diǎn)：1、通過(guò)管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，即Q=Q1=Q2。2、總風(fēng)壓等于兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓之和，即H＝H1＋H2

。（一）兩臺(tái)風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作分析1、串聯(lián)通風(fēng)機(jī)的等效特性曲線。

作圖方法：按風(fēng)量相等，風(fēng)壓疊加的原則。F1F2BACK2、風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。在風(fēng)阻為R管網(wǎng)上風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，各風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)按下述方法求得：在等效風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅰ+Ⅱ上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線R1，兩者交點(diǎn)為M0，過(guò)M0作橫坐標(biāo)垂線，分別與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于M1和M2，此兩點(diǎn)即是兩風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。效果分析：用等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F2單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，則表示串聯(lián)有效；（2）R=R’工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0，則串聯(lián)無(wú)增風(fēng)；（3）R=R”<R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以下，ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0，則表示串聯(lián)有害。F1F2F1+F2R1M0M2M1QR’QⅡR”HQQ”ⅡQ’Q”AH2H1M’2M”2H’H”（二）風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作兩臺(tái)特性曲線相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。由圖可見(jiàn)，臨界點(diǎn)A位于Q軸上。這就意味著在整個(gè)合成曲線范圍內(nèi)串聯(lián)工作都是有效的，不過(guò)工作風(fēng)阻不同增風(fēng)效果不同而已。

結(jié)論：1、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作適用于因風(fēng)阻大而風(fēng)量不足的管網(wǎng)；2、風(fēng)壓特性曲線相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作較好；3、串聯(lián)合成特性曲線與工作風(fēng)阻曲線相匹配，才會(huì)有較好的增風(fēng)效果。4、串聯(lián)工作的任務(wù)是增加風(fēng)壓，用于克服管網(wǎng)過(guò)大阻力，保證按需供風(fēng)。HQⅠ/ⅡHMAⅠ+ⅡR1QHQ1R2Q’Q2（三）風(fēng)機(jī)與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作1、自然風(fēng)壓特性自然風(fēng)壓特性是指自然風(fēng)壓與風(fēng)量之間的關(guān)系。自然風(fēng)壓隨風(fēng)量增大略有增大。風(fēng)機(jī)停止工作時(shí)自然風(fēng)壓依然存在。故一般用平行Q軸的直線表示自然風(fēng)壓的特性。2、自然風(fēng)壓對(duì)風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)影響自然風(fēng)壓對(duì)機(jī)械風(fēng)壓的影響，類似于兩個(gè)風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。

結(jié)論：當(dāng)自然風(fēng)壓為正時(shí)，機(jī)械風(fēng)壓與自然風(fēng)壓共同作用克服礦井通風(fēng)阻力，使風(fēng)量增加；當(dāng)自然風(fēng)壓為負(fù)時(shí)，成為礦井通風(fēng)阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM”2M”Q1Q”2ⅠⅡⅡQMRHH’1H”2Ⅰ+ⅡH”1

二、通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過(guò)一段巷道連結(jié)在一起工作叫通風(fēng)機(jī)并聯(lián)。通風(fēng)機(jī)并聯(lián)分為：集中并聯(lián)和對(duì)角并聯(lián)之分。（一）集中并聯(lián)

特點(diǎn)：（1）、H=H1=H2（2）、Q=Q1+Q21、風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)集中并聯(lián)工作1）作圖方法

原則：風(fēng)壓相等，風(fēng)量相加的原則。

方法：根據(jù)上述原則在同一坐標(biāo)系中將兩條風(fēng)機(jī)特性曲線（I，II）合成。F1F2Q1Q2Q2）工況分析用并聯(lián)等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F1單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量Q1之差來(lái)分析Ⅰ+Ⅱ合成曲線與Ⅰ風(fēng)機(jī)曲線交點(diǎn)，臨界點(diǎn)A，R’臨界風(fēng)阻(A)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R時(shí)，工況點(diǎn)位于A點(diǎn)右下側(cè)，ΔQ=Q-Q1>0，并聯(lián)有效；(B)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R’時(shí)，工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合，ΔQ=Q-Q1＝0，并聯(lián)增風(fēng)無(wú)效；(C)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R”>R’時(shí)，工況點(diǎn)位于A點(diǎn)左上側(cè)，ΔQ=Q-Q1＜0，并聯(lián)有害。QRMM1M2M1Q=Q1+Q2Q1Q1Q1R’R”HⅠⅠ+ⅡⅡAQ=Q1QQ2M’M”2、風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作M1為風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)；M為并聯(lián)合成工況點(diǎn)。

由圖可見(jiàn)，總有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。結(jié)論：1、風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作適用于因風(fēng)機(jī)能力小，風(fēng)阻小而風(fēng)量不足的管網(wǎng)；2、風(fēng)壓特性曲線相同的風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作較好；3、并聯(lián)合成特性曲線與工作風(fēng)阻曲線相匹配，才會(huì)有較好的增風(fēng)效果。4、并聯(lián)工作的任務(wù)是增加風(fēng)量，用于風(fēng)機(jī)能力小，保證按需供風(fēng)。

QRMⅠⅡM1Ⅰ+ⅡM’QQ1=Q2Q1=Q2HA（二）對(duì)角并聯(lián)工況分析兩臺(tái)不同型號(hào)風(fēng)機(jī)F1和F2的特性曲線分別為Ⅰ、Ⅱ，各自單獨(dú)工作的管網(wǎng)分別為OA（風(fēng)阻為R1）和OB（風(fēng)阻為R2），共同工作于公共風(fēng)路OC（風(fēng)阻為R0）。分析方法：1、按等風(fēng)量條件下把風(fēng)機(jī)F1的風(fēng)壓與風(fēng)路OA的的阻力相減的原則，求風(fēng)機(jī)F1為風(fēng)路OA服務(wù)后的剩余特性曲線Ⅰ’。2、同理得到剩余特性曲線Ⅱ’。3、按風(fēng)壓相等風(fēng)量相加原理求得等效風(fēng)機(jī)F1’和F2’集中并聯(lián)的特性曲線Ⅲ’。4、特性曲線Ⅲ’，它與風(fēng)路OC的風(fēng)阻R0曲線交點(diǎn)M0，由此可得OC風(fēng)路的風(fēng)量Q0。5、過(guò)M0作Q軸平行線與特性曲線Ⅰ’和Ⅱ’分別相交于MⅠ’和MⅡ’點(diǎn)。6、過(guò)MⅠ’和MⅡ’點(diǎn)作Q軸垂線與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于MⅠ和MⅡ，此即在兩個(gè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。結(jié)論：每個(gè)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)MⅠ和MⅡ，既取決于各自風(fēng)路的風(fēng)阻，又取決于公共風(fēng)路的風(fēng)阻。

ACBF1F2R1R0R2OCF1F2ABOF1F2F1’R1R2F2’F1’+F2’R0Q0M1’M2’M1M2Q1Q2QHH1H2第四章礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置

一、風(fēng)硐風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。通過(guò)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)。二、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)

作用：是降低出口速壓以提高風(fēng)機(jī)靜壓。擴(kuò)散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對(duì)速度方向而定?？偟脑瓌t是，擴(kuò)散器的阻力小，出口動(dòng)壓小并無(wú)回流。三、防爆門(mén)(防爆井蓋)在斜井井口安設(shè)防爆門(mén)，在立井井口安設(shè)防爆井蓋。

作用：當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時(shí)，受高壓氣浪的沖擊作用，自動(dòng)打開(kāi)，以保護(hù)主通風(fēng)機(jī)免受毀壞；在正常情況下它是氣密的，以防止風(fēng)流短路。四、反風(fēng)裝置和功能

作用：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(shí)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū)；有時(shí)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(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：1）設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)；2）利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng)；3）軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)4）調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。

要求：定期進(jìn)行檢修，確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài)；動(dòng)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)。（一）離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)利用反風(fēng)道（二）軸流式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)1、反轉(zhuǎn)反風(fēng)法2、反風(fēng)道反風(fēng)法3、無(wú)反風(fēng)道反風(fēng)法五、消聲裝置通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲（有的高達(dá)120dB以上），直接影響到人們的工作、休息和身體健康。為保護(hù)環(huán)境，必須采取有效措施把噪聲降到允許范圍。1、風(fēng)機(jī)的噪聲風(fēng)機(jī)噪聲主要有渦流噪聲和旋轉(zhuǎn)噪聲。渦流噪聲是氣流在葉道中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生旋渦并脫落，使得氣流與葉片之間的作用力產(chǎn)生波動(dòng)而引起的噪聲。低壓風(fēng)機(jī)以渦流噪聲為主。旋轉(zhuǎn)噪聲是由于葉片周期地拍擊氣體而引起壓力脈動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲。高壓風(fēng)機(jī)以旋轉(zhuǎn)噪聲為主。2、降噪方法當(dāng)風(fēng)機(jī)的噪聲超過(guò)允許值時(shí)，必須采取相應(yīng)的降噪措施，常用的有消聲和隔聲。下面主要介紹消聲方法。消聲是利用消聲器將聲源產(chǎn)生的部分聲能吸收，使向外幅射的聲能減少。消聲器的種類很多，但用于通風(fēng)機(jī)的大都是阻性（即利用聲阻進(jìn)行消聲的）消聲器。它對(duì)高、中頻噪聲具有較好的消效果。消聲器都是用消聲板按一定方式排列構(gòu)成的。依消聲通道的形狀，可將消聲器分為排列式、蜂窩式和管式等。管式消聲器一般只用于小型軸流風(fēng)機(jī)中。消聲器只對(duì)某一頻率范圍的噪聲具有較好的消聲效果。因此，每種消聲器都有其上限頻率和下限頻率。對(duì)超過(guò)上限頻率的噪聲，可在風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口加裝消聲彎頭，使聲能經(jīng)過(guò)多次反射衰減下來(lái)。消聲彎頭一般可降噪5～10dB。為吸收低頻噪聲，可選用密度大的吸聲材料，也可增加吸聲材料的厚度。隔聲就是用吸聲材料將聲源與外界隔離，以減少向外輻射的聲能。通常是在風(fēng)機(jī)外殼加蓋消聲飾面。第五章礦井主要通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

礦井通風(fēng)設(shè)備選型的主要任務(wù)是，根據(jù)通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)在已有的風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品中，選擇適合風(fēng)機(jī)型號(hào)、轉(zhuǎn)速和與之相匹配的電機(jī)。所選的風(fēng)機(jī)必需具有安全可靠，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)“煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范”等技術(shù)文件的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列要求：1、風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限盡量滿足第一水平通風(fēng)要求，并適當(dāng)照顧二水平通風(fēng)；在風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)其工況點(diǎn)應(yīng)在合理的工作范圍之內(nèi)。2、當(dāng)風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)阻力變化較大時(shí)，可考慮分期選擇電機(jī)，但初裝電機(jī)的使用年限不小于5年。3、風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力應(yīng)留有一定富余量。在最大設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，軸流式風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般比允許使用最大值小5；風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值90%。4、考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用風(fēng)硐閘門(mén)調(diào)節(jié)。5、正常情況下，主通風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。選型必備的基礎(chǔ)資料有：通風(fēng)機(jī)的工作方式（是抽出式還是壓入式）；礦井瓦斯等級(jí)；礦井不同時(shí)期的風(fēng)量；通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)的最大阻力和最小阻力以及風(fēng)井是否作為提升用等。通風(fēng)機(jī)選型按下列步驟進(jìn)行。第一節(jié)礦井主通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型（一）礦井通風(fēng)設(shè)備的要求：1、礦井必須裝設(shè)兩套同等能力的主通風(fēng)設(shè)備，其中一套作備用。2、選擇通風(fēng)設(shè)備應(yīng)滿足第一開(kāi)采水平各個(gè)時(shí)期工況變化，并使通風(fēng)設(shè)備長(zhǎng)期高效率運(yùn)行。3、風(fēng)機(jī)能力應(yīng)留有一定的余量。4、進(jìn)、出風(fēng)井井口的高差在150m以上，或進(jìn)、出風(fēng)井井口標(biāo)高相同，但井深400m以上時(shí)，宜計(jì)算礦井的自然風(fēng)壓。（二）主要通風(fēng)機(jī)的選擇1、按容易時(shí)期和困難時(shí)期分別計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)量Qf式中Qf—主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量，m3/s;Qm—礦井需風(fēng)量，m3/s；

k——漏風(fēng)損失系數(shù)，風(fēng)井不提升用時(shí)取1.1；箕斗井兼作回硯用時(shí)取1.15；回風(fēng)回升降人員時(shí)取1.2。2、計(jì)算通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

離心式通風(fēng)機(jī)（提供的大多是全壓曲線）：容易時(shí)期

困難時(shí)期

軸流式通風(fēng)機(jī)（提供的大多是靜壓曲線）：容易時(shí)期

困難時(shí)期

hm－－通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力；

hd－－通風(fēng)機(jī)附屬裝置（風(fēng)硐和擴(kuò)散器）的阻力；

hvd－－擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失；

ＨN－－自然風(fēng)壓，當(dāng)自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓作用相同時(shí)取“+”；自然風(fēng)壓與通風(fēng)機(jī)負(fù)壓作用反向時(shí)取“-”。3、初選通風(fēng)機(jī)根據(jù)計(jì)算的礦井通風(fēng)容易時(shí)期通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和礦井通風(fēng)困難通風(fēng)機(jī)的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上，選出滿足礦井通風(fēng)要求的通風(fēng)機(jī)。4、求通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)因?yàn)楦鶕?jù)Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)確定的工況點(diǎn)，但設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不一定恰好在所選擇通風(fēng)機(jī)的特性曲線上，必須根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工作阻力，確定其實(shí)際工況點(diǎn)。步驟：

1）計(jì)算通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻

用靜壓特性曲線時(shí)：

用全壓特性曲線時(shí)：2）確定通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)在通風(fēng)機(jī)特性曲線上作通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。5、確定通風(fēng)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速根據(jù)通風(fēng)機(jī)的工況參數(shù)（Qf、Hsd、η、N）對(duì)初選的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全性比較，最后確定通風(fēng)機(jī)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速。Q(m3/s)H(Pa)(Hmin,Qfmin)(Hmax,Qfmax)RmaxRminMmaxMmin

6、電動(dòng)機(jī)選擇（１）通風(fēng)機(jī)的輸入功率按通風(fēng)容易和困難時(shí)期，分別計(jì)算風(fēng)機(jī)所需的輸入功率Nmin，Ｎmax。或（２）電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)及種類當(dāng)Nmin≥0.6Nmax時(shí)，可選一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為：當(dāng)Nmin＜0.6Nmax時(shí)，選二臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其功率分別為：初期：后期按選一臺(tái)電機(jī)公式計(jì)算。ηe：電機(jī)效率，ηtr：傳動(dòng)效率。

第二節(jié)主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析一、主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的涵義及其影響因素煤礦主通風(fēng)機(jī)是大功率、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的大型設(shè)備，耗電量大。因此,實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)節(jié)電和改善礦井經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一個(gè)有條件的相對(duì)概念,一般是指在給定的礦井開(kāi)拓布局和通風(fēng)系統(tǒng)的條件下,主通風(fēng)機(jī)耗電量達(dá)最小。電機(jī)消耗電網(wǎng)的電能大小是主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的衡量指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要從開(kāi)采、通風(fēng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理等多方面、各個(gè)環(huán)節(jié)上著手進(jìn)行。為此,要求地質(zhì)勘探提供的設(shè)計(jì)資料可靠,在開(kāi)采設(shè)計(jì)時(shí),要求采面布局和接替安排合理,生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)行有計(jì)劃均衡生產(chǎn)；通風(fēng)設(shè)計(jì)要求所決定的通風(fēng)系統(tǒng)合理,風(fēng)量、風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算準(zhǔn)確；選擇的主通風(fēng)機(jī)效率高、高效區(qū)寬、調(diào)節(jié)性能好；主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中能及時(shí)而合理地進(jìn)行工況調(diào)節(jié),使礦井阻力與主通風(fēng)機(jī)特性相匹配,主通風(fēng)機(jī)安裝、維修符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中做到定期檢修維護(hù),使之始終處于完好狀態(tài)。1、主通風(fēng)機(jī)電耗構(gòu)成分析2、主通風(fēng)機(jī)功耗的影響因素分析二、實(shí)現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的對(duì)策與措施1、礦井通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)合理,并符合實(shí)際2、合理選擇風(fēng)機(jī)3、實(shí)際生產(chǎn)布局應(yīng)盡量按設(shè)計(jì)進(jìn)行安排4、優(yōu)化工況調(diào)節(jié)方法5、對(duì)低效、老舊風(fēng)機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造

6、精心設(shè)計(jì)附屬裝置，降低無(wú)益電耗7、加強(qiáng)科學(xué)管理BACK第六章通風(fēng)機(jī)電氣控制部分

礦井主通風(fēng)機(jī)一般設(shè)計(jì)為兩臺(tái)（一用一備），采用兩回路供電，一般由礦井35kV變電所供電（采用架空線或電纜）。主通風(fēng)機(jī)電控系統(tǒng)主要包括主電動(dòng)機(jī)、高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)及控制系統(tǒng)（PLC）。第一節(jié)通風(fēng)機(jī)主電機(jī)電動(dòng)機(jī)是煤礦應(yīng)用最為廣泛的電氣設(shè)備。礦井通風(fēng)機(jī)常配有交流異步電動(dòng)機(jī)和交流同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)在定子結(jié)構(gòu)上沒(méi)有本質(zhì)的不同，但同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子完全不同。低壓電動(dòng)機(jī)一般不采用同步電動(dòng)機(jī)。大型通風(fēng)機(jī)功率在400kW以上時(shí)，為了提高礦井的功率因數(shù)，應(yīng)優(yōu)先選用6kV高壓同步電動(dòng)機(jī)。1、異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1)鼠籠型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)(1)直接啟動(dòng)：電動(dòng)機(jī)在全壓下啟動(dòng)，是一種最簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方法，但電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流很大，可達(dá)額定電流的5-7倍，啟動(dòng)時(shí)將使供電系統(tǒng)的電壓降低很多，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的電源變壓器也要求有較大的容量。(2)降壓?jiǎn)?dòng)：電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓比額定電壓低，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)回路中接有降低電壓用的降壓設(shè)備，如自耦變壓器、電抗器等。啟動(dòng)設(shè)備較復(fù)雜，降低電壓后電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)力矩降低很多，使啟動(dòng)時(shí)間加長(zhǎng)，增加了啟動(dòng)電耗。所以只要供電系統(tǒng)的條件許可，應(yīng)盡量采用直接啟動(dòng)。2)繞線型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)繞線型異步電動(dòng)機(jī)采用三相啟動(dòng)變阻器啟動(dòng)，變阻器通過(guò)電刷與滑環(huán)串聯(lián)在轉(zhuǎn)子電路中。啟動(dòng)前，將變阻器調(diào)到最大位置，使電阻全部接入轉(zhuǎn)子電路，然后，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，將啟動(dòng)電阻逐級(jí)切除，并將轉(zhuǎn)子繞組短接，直到啟動(dòng)完畢。2、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與控制1)同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)必須采取輔助啟動(dòng)方法，主要有輔助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)法，調(diào)頻啟動(dòng)法和異步啟動(dòng)法。同步電動(dòng)機(jī)一般采用異步啟動(dòng)。其原理為在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上設(shè)有近似鼠籠的啟動(dòng)繞組，啟動(dòng)時(shí)在繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，獲得啟動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)子上還繞有勵(lì)磁繞組，啟動(dòng)時(shí)勵(lì)磁繞組通過(guò)放電電阻（附加電阻）構(gòu)成通路，以減低勵(lì)磁繞組中的感應(yīng)電勢(shì)，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)單軸力矩。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)異步啟動(dòng)達(dá)到亞同步轉(zhuǎn)速時(shí)，（同步轉(zhuǎn)速的95％），在勵(lì)磁繞組中通入直流電流，轉(zhuǎn)子被牽入同步，達(dá)到等速運(yùn)行。它的啟動(dòng)方法同鼠籠型電動(dòng)機(jī)，可以直接啟動(dòng)，也可以降壓?jiǎn)?dòng)。啟動(dòng)設(shè)備也同鼠籠電動(dòng)機(jī)。2)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁設(shè)備一般有兩種：一是采用勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁，即勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)同軸，勵(lì)磁機(jī)采用分勵(lì)式或他勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)，用磁場(chǎng)變阻器調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，來(lái)獲得需要的勵(lì)磁電壓。二是用晶閘管勵(lì)磁裝置（如KGLF系列）。主回路有三相全控橋或三相半控橋兩種，改變主回路晶閘管的控制角，獲得所需要的勵(lì)磁電壓。通風(fēng)機(jī)用的大部分是三相全控橋線路。3)同步電動(dòng)機(jī)的失步如負(fù)載力矩大于同步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)力矩，使同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行，稱為同步電動(dòng)機(jī)的失步。造成失步的原因是供電電壓降低、斷電、電動(dòng)機(jī)的負(fù)載突然增大以及失勵(lì)等。失步后電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將逐漸降低，以致停轉(zhuǎn)，同時(shí)定子回路電流增大，時(shí)間稍長(zhǎng)可能會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。4)同步電動(dòng)機(jī)的強(qiáng)勵(lì)當(dāng)電源電壓降低時(shí)，會(huì)造成失步現(xiàn)象。為使同步電動(dòng)機(jī)保持同步，當(dāng)電源電壓降到80％以下時(shí)，自動(dòng)增加勵(lì)磁電流，使勵(lì)磁電流增大到額定值的1.5倍左石，以提高同步電動(dòng)機(jī)的輸出力矩，這叫強(qiáng)勵(lì)。強(qiáng)勵(lì)延續(xù)l0s后，如電壓仍較低，將使斷路器跳閘。第二節(jié)通風(fēng)機(jī)高壓供電系統(tǒng)通風(fēng)機(jī)高壓系統(tǒng)一般包括進(jìn)線柜、聯(lián)絡(luò)柜及其它功能柜，由礦井35kV變電所供電。1、高壓柜配置

柜號(hào)功能柜號(hào)功能HV1電機(jī)保護(hù)柜（含線性接觸器）HV7變壓器保護(hù)柜HV2正反轉(zhuǎn)接觸器柜HV8變壓器柜（100kVA，6000V/400V）HV3中性、旁路接觸器柜HV9電壓互感器柜（6000V/100V/100V，30VA，CL1）HV4自耦變壓器柜（2500kVA）HV10高壓進(jìn)線柜HV5制動(dòng)接觸器柜（兩級(jí)）HV11避雷器柜HV6制動(dòng)電阻器柜（總電阻值為27.8Ω）HV12高壓聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)操作柜2、高壓接觸器型式及工作原理：1）內(nèi)充SF6氣體，密封式三相接觸器；2）接觸器由DC110V指令繼電器控制；3）風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，各高壓接觸器接通的順序?yàn)椋呵稗D(zhuǎn)接觸器接通——中性接觸器接通——線性接觸器接通——中性接觸器斷開(kāi)——旁路接觸器接通；⑷高壓接觸器試驗(yàn)步驟：拉開(kāi)電機(jī)保護(hù)柜負(fù)荷開(kāi)關(guān)——控制柜內(nèi)兩只指令繼電器吸合——操作各高壓柜上部小接線箱盤(pán)面試驗(yàn)按鈕進(jìn)行試驗(yàn)合、分閘3、降壓?jiǎn)?dòng)過(guò)程：風(fēng)機(jī)接到啟動(dòng)指令后，即將自耦變壓器二次側(cè)3.2（+10%）kV抽頭接入主回路，主電機(jī)在3520V電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)；等運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)到980rpm時(shí)，切除自耦變壓器，電機(jī)接入6kV全壓運(yùn)行。4、電氣制動(dòng)過(guò)程：風(fēng)機(jī)接到停機(jī)指令后，第一級(jí)制動(dòng)接觸器首先閉合，此時(shí)接入制動(dòng)電阻值為27.8Ω；等風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降到500rpm時(shí)，第二級(jí)制動(dòng)接觸器再閉合，此時(shí)接入制動(dòng)電阻值為13.9Ω。停機(jī)后，兩級(jí)制動(dòng)接觸器都打開(kāi)，切除全部制動(dòng)電阻。第三節(jié)通風(fēng)機(jī)低壓系統(tǒng)1、風(fēng)門(mén)及風(fēng)門(mén)絞車1）基本參數(shù)風(fēng)門(mén)參數(shù)風(fēng)門(mén)絞車參數(shù)名稱型號(hào)名稱型號(hào)鋼絲繩規(guī)格φ11.5mm三相異步電動(dòng)機(jī)AEUX8044LL4絞車滾筒傳動(dòng)方式帶減速箱額定功率0.9kW聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓M22×70（絞制孔）功率因數(shù)COSφ=0.83制動(dòng)閘間隙0.5~0.7mm防護(hù)等級(jí)IP55風(fēng)門(mén)接觸器開(kāi)、關(guān)風(fēng)門(mén)接觸器（工作電壓為AC110V）額定轉(zhuǎn)速1390r/min風(fēng)門(mén)保護(hù)設(shè)置過(guò)卷保護(hù)、絞車緊停開(kāi)關(guān)工作參數(shù)380V，Y接/2.6A；220V，D接/7.4A工作方式自動(dòng)、手動(dòng)、手搖2）與控制系統(tǒng)的聯(lián)系

與PLC輸入單元的聯(lián)系與PLC輸出單元的聯(lián)系風(fēng)門(mén)電氣故障風(fēng)門(mén)關(guān)指令風(fēng)門(mén)‘關(guān)’接觸器工作返回信號(hào)風(fēng)門(mén)開(kāi)指令風(fēng)門(mén)‘開(kāi)’接觸器工作返回信號(hào)對(duì)方機(jī)風(fēng)門(mén)關(guān)閉閉鎖信號(hào)手動(dòng)開(kāi)風(fēng)門(mén)按鈕指令手動(dòng)關(guān)風(fēng)門(mén)按鈕指令風(fēng)門(mén)電機(jī)保護(hù)風(fēng)門(mén)關(guān)到位返回信號(hào)風(fēng)門(mén)開(kāi)到位返回信號(hào)3）運(yùn)行原理：風(fēng)門(mén)由鋼絲繩牽引水平移動(dòng)，風(fēng)門(mén)絞車可采用手動(dòng)、自動(dòng)兩用。只有當(dāng)風(fēng)門(mén)打開(kāi)后才允許風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的兩個(gè)風(fēng)門(mén)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，在自動(dòng)情況下，當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)停車后，風(fēng)門(mén)關(guān)閉，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，該風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)僅需3分鐘。2、潤(rùn)滑站1）基本參數(shù)潤(rùn)滑系統(tǒng)參數(shù)潤(rùn)滑泵參數(shù)名稱型號(hào)名稱型號(hào)油箱容量280L三相異步電動(dòng)機(jī)M2AA.080C.3GAA082003-HSA潤(rùn)滑油型號(hào)68#抗磨液壓油額定功率1kW油泵型號(hào)R25/20FLZDB功率因數(shù)COSφ=0.8型式齒輪泵防護(hù)等級(jí)IP55工作油壓2bar額定轉(zhuǎn)速1380r/min軸承潤(rùn)滑油流量定位軸承：9L/min中間軸承：8L/min非定位軸承2.8L/min工作參數(shù)380V，Y接，2.8A；220V，D接，4.8A過(guò)濾器過(guò)濾精度40μm生產(chǎn)廠家：ABB公司潤(rùn)滑站啟動(dòng)方式自動(dòng)/手動(dòng)潤(rùn)滑泵允許啟動(dòng)油溫30℃2）潤(rùn)滑泵電機(jī)調(diào)換方式兩臺(tái)油泵電機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/手動(dòng)調(diào)換，一臺(tái)泵運(yùn)行另一臺(tái)泵備用。3）與控制系統(tǒng)的聯(lián)系與PLC輸入單元的聯(lián)系與PLC輸出單元的聯(lián)系潤(rùn)滑失調(diào)潤(rùn)滑操作指令油循環(huán)故障潤(rùn)滑失調(diào)故障顯示潤(rùn)滑啟動(dòng)指令潤(rùn)滑故障潤(rùn)滑準(zhǔn)備好手動(dòng)啟動(dòng)潤(rùn)滑指令手動(dòng)停止?jié)櫥噶顫?rùn)滑站工作返回信號(hào)強(qiáng)迫啟動(dòng)潤(rùn)滑站指令3、勵(lì)磁系統(tǒng)：1）三相全控橋整流電路功能：⑴整流：交流變直流；⑵逆變：失勵(lì)時(shí)，將由于感應(yīng)所產(chǎn)生的能量泄放掉；⑶電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)調(diào)節(jié)；⑷當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，投入強(qiáng)勵(lì)。2）主要組成部分：⑴整流變壓器：30kVA，輸入3相工頻電，380V/180V，△/Y11n；⑵核心控制電路：⑶勵(lì)磁接觸器⑷同步繼電器⑸硒堆3）與控制系統(tǒng)的聯(lián)系

與PLC輸入單元的聯(lián)系與PLC輸出單元的聯(lián)系同步故障監(jiān)測(cè)繼電器勵(lì)磁接觸器吸合指令勵(lì)磁電路絕緣監(jiān)測(cè)功率因數(shù)調(diào)節(jié)過(guò)勵(lì)繼電器最大制動(dòng)勵(lì)磁電流過(guò)勵(lì)繼電器勵(lì)磁電流回零勵(lì)磁電氣故障電源故障控制同步繼電器斷開(kāi)勵(lì)磁接觸器合第四節(jié)通風(fēng)機(jī)PLC控制系統(tǒng)1、可編程控制系統(tǒng)PLCPLC是工業(yè)環(huán)境中使用數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，它使用可編程存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)用戶設(shè)計(jì)的指令，用來(lái)實(shí)現(xiàn)如邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算數(shù)運(yùn)算和通過(guò)數(shù)字或模擬輸入輸出等特殊功能來(lái)控制各種類型的機(jī)械和過(guò)程。PLC具有如下優(yōu)點(diǎn)：控制程序可變，可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程修改程序；具有高度可靠性，適用于工業(yè)環(huán)境；功能完善，具有PID調(diào)節(jié)和各種智能模塊；易于掌握，變于維修；體積小，省電和價(jià)格低廉。PLC一般由CPU、輸入輸出接口、外部設(shè)備接口組成，目前常用PLC主要有西門(mén)子、三菱、光洋、歐姆龍等產(chǎn)品

2、風(fēng)機(jī)程序控制PLC內(nèi)運(yùn)行風(fēng)機(jī)控制主程序，當(dāng)風(fēng)機(jī)零速且無(wú)報(bào)警時(shí)，允許啟動(dòng)燈亮。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)方式分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種，在自動(dòng)方式下，運(yùn)行機(jī)由于故障等原因停機(jī)，等運(yùn)行機(jī)風(fēng)門(mén)關(guān)閉且備用機(jī)風(fēng)門(mén)打開(kāi)時(shí)，備用機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)；采用手動(dòng)方式時(shí)，必須手動(dòng)關(guān)閉運(yùn)行機(jī)風(fēng)門(mén)（要求轉(zhuǎn)速小于250rpm）,開(kāi)啟備用機(jī)風(fēng)門(mén)到位后，手動(dòng)啟動(dòng)備用機(jī)。1）啟動(dòng)：先行啟動(dòng)潤(rùn)滑站，在油路循環(huán)正常以后，風(fēng)門(mén)電機(jī)啟動(dòng)，直到風(fēng)門(mén)全部打開(kāi)，電機(jī)前向接觸器、中間接觸器、線性接觸器閉合，電機(jī)啟動(dòng)，零速指示燈滅，PLC檢測(cè)速度板發(fā)來(lái)的速度信號(hào)，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到980rpm時(shí)，中間接觸器斷開(kāi)，旁路接觸器閉合，高壓6kV投入，同時(shí)勵(lì)磁接觸器閉合，開(kāi)始COSφ調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行。2）風(fēng)機(jī)運(yùn)行：風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)間，向電機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令180秒以后，風(fēng)機(jī)振動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)保護(hù)、欠勵(lì)和過(guò)勵(lì)保護(hù)投入；300秒后，失步保護(hù)、有功功率保護(hù)、定子差動(dòng)保護(hù)投入。3）制動(dòng)停機(jī)：按下緊停、停車按鈕可使風(fēng)機(jī)正常停車。停機(jī)指令發(fā)出后，前向接觸器、線性接觸器、旁路接觸器斷開(kāi)，第一級(jí)制動(dòng)接觸器閉合，電機(jī)進(jìn)入動(dòng)力制動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到500rpm時(shí)，二級(jí)制動(dòng)接觸器閉合，一級(jí)制動(dòng)接觸器斷開(kāi)，當(dāng)速度達(dá)到31.5rpm時(shí),二級(jí)制動(dòng)接觸器斷開(kāi)，經(jīng)3秒延時(shí),勵(lì)磁接觸器斷開(kāi)。第七章礦井主通風(fēng)機(jī)的性能鑒定

由于風(fēng)機(jī)的制造與安裝質(zhì)量以及增加外接擴(kuò)散器等原因，礦井主通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)特性與風(fēng)機(jī)廠提供的特性曲線(大型風(fēng)機(jī)是模型試驗(yàn)曲線)有一定出入，因此新風(fēng)機(jī)投產(chǎn)之前應(yīng)進(jìn)行主通風(fēng)機(jī)性能鑒定，而且以后每5年至少進(jìn)行一次性能測(cè)試，以獲得風(fēng)機(jī)的實(shí)際性能，為改善礦井通風(fēng)管理提供依據(jù)。主通風(fēng)機(jī)性能鑒定需要測(cè)定的數(shù)據(jù)有：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n、風(fēng)機(jī)工作風(fēng)壓H、風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Q，電動(dòng)機(jī)輸出功率P，風(fēng)機(jī)效率，測(cè)出在管網(wǎng)風(fēng)阻不同條件下上述參數(shù)值，即可計(jì)算繪出風(fēng)機(jī)的、、曲線。此外，在測(cè)定各工況點(diǎn)的同時(shí)，還應(yīng)測(cè)定通風(fēng)機(jī)裝置的噪音和風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的振動(dòng)情況。主通風(fēng)機(jī)性能鑒定盡可能在停產(chǎn)條件下進(jìn)行，也可在礦井不停產(chǎn)條件下對(duì)備用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能測(cè)定。測(cè)定前要因地制宜地制定測(cè)試方案，其內(nèi)容包括：確定風(fēng)量、風(fēng)壓測(cè)定斷面的位置及測(cè)定方法；確定調(diào)節(jié)風(fēng)阻的地點(diǎn)及調(diào)阻方式；確定大氣物理參數(shù)、電氣參數(shù)及電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)定方法；測(cè)定前的準(zhǔn)備工作與測(cè)試中的組織工作，資料記錄與整理的表格等。第一節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行特性參數(shù)的測(cè)定

一、風(fēng)量的測(cè)定1、測(cè)風(fēng)斷面選擇風(fēng)量測(cè)定的精度至關(guān)重要，風(fēng)量測(cè)定精度的高低主要取決于測(cè)風(fēng)斷面上的速度是否穩(wěn)定。要慎重選定測(cè)風(fēng)斷面。通常在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)側(cè)選擇風(fēng)道的平直段，或風(fēng)機(jī)入口集流器與第一級(jí)葉輪之間，風(fēng)流穩(wěn)定、風(fēng)速分布比較正常的斷面測(cè)風(fēng)。在風(fēng)機(jī)入風(fēng)側(cè)確實(shí)沒(méi)有合適的測(cè)風(fēng)斷面，也可在出風(fēng)側(cè)選擇：對(duì)于軸流式風(fēng)機(jī)，測(cè)風(fēng)斷面可布置在環(huán)形擴(kuò)散器出口斷面。離心式風(fēng)機(jī)可布置在風(fēng)機(jī)出口擴(kuò)散器內(nèi)的平直段上。注意距風(fēng)機(jī)出口保持較大的距離。外接擴(kuò)散器出口斷面，一般風(fēng)流不穩(wěn)定，不宜測(cè)風(fēng)。2、風(fēng)量測(cè)定方法目前常用的方法有二種，一種是測(cè)量動(dòng)壓法，另一種是測(cè)定靜壓差法。1)測(cè)量動(dòng)壓法根據(jù)選定測(cè)風(fēng)斷面的大小和流速分布情況，適當(dāng)?shù)匕褱y(cè)風(fēng)斷面等分成若干個(gè)小面積塊(或環(huán))，在每個(gè)小面積塊(或環(huán))的面積中