第九章《礦山流體機械》課件

第九章礦井通風機的結構

本章學習要點離心式通風機的結構

軸流式通風機的結構

主要通風機的附屬裝置本章小結第一節(jié)離心式通風機的結構一、4–72–11型離心式通風機

4–72–11型離心式通風機有№2.8到№20共11個機號。根據葉輪的旋轉方向不同，它有左旋和右旋兩種形式。從電動機一端正視葉輪，按逆時針方向旋轉的，稱為左旋轉通風機，用“左”表示；按順時針方向旋轉的，稱為右旋轉通風機，用“右”表示。（一）4–72–11型離心式通風機的結構

4–72–11型№16和№20離心式通風機的結構如下圖所示，它主要由葉輪、機殼、進風口、出風口和傳動部分等組成。1．葉輪葉輪用優(yōu)質錳鋼制成，并經過動、靜平衡校正，所以堅固耐用，運轉平穩(wěn)，噪聲低。葉輪由10個后彎機翼型葉片、雙曲線型前盤和平板型后盤組成。其空氣動力性能良好，效率高，最高全壓效率達91%。

2．機殼4–72–11型離心式通風機的機殼設計成蝸形。它有兩種形式：№2.8～№12等九種通風機的機殼為整體式，不能拆開；№16和№20兩種通風機的機殼為三開式，即上下可分開，上半部又可分成左右兩部分，各部分之間用螺栓連接，拆卸方便，便于檢修。機殼斷面均為矩形。

3．進風口進風口制成整體，裝在通風機一側，與軸平行的截面為錐弧形。它的前半部分是圓錐形的收斂段，后半部分是近似雙曲線的擴散段，前后兩部分之間的過渡段是收斂度較大的喉部。氣流進入進風口后，首先緩慢加速，在喉部形成高速氣流，然后均勻擴散。經過進風口，氣流得以順利進入葉輪，阻力損失小。

4．出風口4–72–11型離心式通風機有八種不同的基本出風口位置，如下圖所示。如果基本角度位置不夠，還可以補充15°、30°、60°、75°、105°、120°、150°等。5．傳動部分通風機傳動部分的傳動方式有六種，如下圖所示。4–72型通風機采用A、B、C、D四種傳動方式。

（二）4–72–11型離心式通風機型號的意義

現以4–72–11№16B右90°為例，說明其型號的意義：4——通風機在最高效率點的風壓系數乘10后取整值；72——通風機在最高效率點的比轉速；1——通風機進風口為單側吸入（雙側吸入為0）；1——設計序號，即第一次設計；№16——機號，葉輪直徑為1600mm；B——傳動方式為B式傳動；右——右旋；90°——出口位置為90°。二、G4–73–11型離心式通風機

G4–73–11型離心式通風機有№8到№28共12個機號。該型通風機主要供鍋爐通風用，但也可用于礦井通風。G4–73–11型離心式通風機的結構如下圖所示，它主要由葉輪、機殼、進風口、前導器、出風口和傳動部分等組成。

葉輪由12個后彎機翼形葉片、弧錐形前盤和平板型后盤組成。機殼用普通鋼板焊接而成。其中，№8～№12的機殼為整體式結構，№14～№16的機殼為兩開式結構，№18～№28的機殼為三開式結構。G4–73–11型通風機為單側吸入式，進風口與4–72–11型通風機相同，為錐弧形，用螺栓固定在通風機入口側。在進風口前面裝有前導器，它可在0°（全開）到90°（全閉）的范圍內調整，用以調節(jié)風量和風壓。該型通風機的傳動方式為D式。型號中G為鍋爐用通風機，其余符號的意義與4–72–11型離心式通風機相同。三、K4–73–01型離心式通風機K4–73–01型離心式通風機共有№25、№28、№32、№38四個機號，均為雙面進風，是我國目前生產的風量最大的礦用離心式通風機。K4–73–01型離心式通風機的結構如下圖所示。井下空氣由進風箱10進入到葉輪兩側，經螺旋機殼11和擴散器13排出機外。葉輪由前盤12和中盤3組成，每側各有12個后彎機翼型葉片，與盤焊成一體。K4–73–01型離心式通風機的排風量很大，因此，進風箱體積也較大，這就需要較長的軸傳遞扭矩。機軸由主軸1與傳動軸8組成，有3個軸承支承，其中，主軸的軸承5和6設在機殼11內，傳動軸的軸承7設在機殼外。軸承6為定位軸承，軸承5和7為浮動軸承。主軸1用定心聯軸器9與傳動軸8連接。主軸兩側均有伸出端，電動機可以任意布置在通風機一側。機殼上部用鋼板焊接，下部用混凝土澆筑而成。進風口為三開式的錐弧形，便于拆裝。該型通風機的傳動方式為F式。型號中K為礦用通風機，其余符號的意義與4–72–11型離心式通風機相同。

第二節(jié)軸流式通風機的結構一、2K60型軸流式通風機

2K60型軸流式通風機具有效率高、噪聲低、可反轉反風的特點。2K60型軸流式通風機有№18、№24、№28三種機號。（一）2K60型軸流式通風機的結構

2K60型軸流式通風機的結構如右圖所示，它主要由進風口、葉輪、中導葉、后導葉、傳動部分及擴散風筒等組成。1．進風口進風口由表面為流線型罩子的流線體1和集風器2組成，其作用是使空氣均勻地進入通風機的環(huán)形入口通道，以減少氣流沖擊。2．葉輪2K60型通風機有兩級葉輪，輪轂比為0.6。每級葉輪上都可安裝14片葉片，葉片為機翼型扭曲狀，其特點是在不同半徑處具有不同的安裝角，如下圖所示。其葉片扭曲角為Δθ＝22°22′。葉片根部安裝角可在15°～45°范圍內調節(jié)。葉片數可有三種不同的組合：兩級葉輪均為14片；第一級葉輪為14片，第二級葉輪為7片；兩級葉輪均為7片。

3．中、后導葉中、后導葉也呈機翼形扭曲狀，在一、二級葉輪之間安裝有14片中導葉4，二級葉輪后安裝有7片后導葉5。中、后導葉固定在機殼上，是不旋轉部件。中導葉的作用是將從前一級葉輪流出的氣流方向整為軸向，并引入后一級葉輪，使兩級葉輪獲得同樣的入口條件；后導葉的作用是將從最后一級葉輪流出的氣流方向整為近似軸向，且使氣流速度下降，以提高靜壓。

為滿足煤礦生產的反風要求，這種通風機還裝有用來轉動導葉的導葉可調裝置。中、后導葉的葉柄穿過機殼，在柄尾裝有繩輪，繩輪分為兩組，每組繩輪用一條鋼絲繩連成一體，組成一個單獨的系統。在停機情況下，利用電動機構或手動操作，使繩輪轉動，可改變導葉的安裝角，實現反轉反風。通風機反轉時，原一級葉輪變?yōu)槎壢~輪，二級葉輪變?yōu)橐患壢~輪，后導葉起前導葉（即前導器）的作用。該型通風機反轉反風的風量可超過正常風量的60%，能夠滿足《煤礦安全規(guī)程》對反風量不小于正常風量40%的要求。

4．傳動部分傳動部分由軸承、支架、傳動軸及聯軸器等組成。葉輪與軸用鍵連接。主軸由兩個滾動軸承支承，軸承上裝有鉑熱電阻溫度計，接二次儀表可作遙測記錄和超溫報警。傳動軸兩端用齒輪聯軸器分別與通風機和電動機連接。

5．擴散風筒擴散風筒也稱為擴散器，裝在通風機出口端。擴散風筒由錐形筒芯和筒殼組成。其中，筒芯由鋼板制成；筒殼可用鋼板焊接或由混凝土澆灌，用拉筋板與筒芯連接，以支承筒芯。該型通風機的擴散風筒有不帶消聲設備和帶消聲設備兩種。

（二）2K60型軸流式通風機型號的意義

現以2K60–4№28為例，說明其型號的意義：2——兩級葉輪；K——礦用通風機；60——該型通風機輪轂比的100倍，即其輪轂比為0.6；4——設計序號；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。二、（B）DK型軸流式通風機

（B）DK型軸流式通風機具有氣動性能優(yōu)良、效率高、振動小、噪聲低、反風量大、高效區(qū)域寬廣等特點。其中，BDK系列通風機主要適用于各類大中型瓦斯礦井作抽出或壓入式通風；DK系列通風機主要適用于無瓦斯礦井作抽出或壓入式通風。

（一）（B）DK型軸流式通風機的結構

該型通風機設置兩臺電動機，在每臺電動機軸的伸出端直接安裝葉輪，兩葉輪相對，互為反向旋轉，組成對旋結構。兩級葉輪既是工作輪又互為導葉，具有明顯的節(jié)能效果。BDK型軸流式通風機的結構如下圖所示。

開采前期，通風參數較低時，可以單開一級風機運行；開采中后期，通風參數較高時，可雙級同時運行，以確保各階段高效運行。BDK型通風機采用了風機專用防爆電動機，電動機的防爆性能和散熱性能良好。該通風機可反轉反風，反風量可達正常風量的60%以上。

（二）（B）DK型軸流式通風機型號的意義

BDK型軸流式通風機有№12～№42共100余種機號，現以BDK65–8№28為例，說明其型號的意義：B——防爆型；D——對旋結構；K——礦用通風機；65——該型通風機輪轂比的100倍；8——配用8級電動機，轉速為740r/min；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。三、BD–II系列軸流式主要通風機

BD–II系列通風機是湘潭平安電氣集團有限公司與西北工業(yè)大學聯合設計制造的，產品經國家級鑒定，具有效率高、噪聲低、結構緊湊、性能可靠、安裝便利等特點，采用的彎掠組合正交三維扭曲葉片技術，屬國內首創(chuàng)，產品達到了國際先進水平。BD–II系列通風機適用于作煤礦的主要通風機，也可不配制擴散塔作井下輔助通風機用。（一）BD–II系列軸流式主要通風機的結構如下圖所示，BD–II系列通風機由集流器1、第一級筒體2、第一級葉輪3、筒圈4、第二級葉輪5、第二級筒體6、電動機7、擴散筒8、擴散塔9和托車10等部件組成。根據用戶需求，可配套控制柜、變頻調速器、在線監(jiān)測和故障診斷系統。1．葉輪葉輪組與電動機軸伸之間用鍵連接，其余各部之間用螺栓連接。該系列通風機采用兩級葉輪對旋式結構，兩級葉輪分別由容量及型號相同或不同的隔爆專用電動機驅動。兩葉輪旋轉方向相反，從進風口看，第一級葉輪（13個葉片）順時針方向旋轉，第二級葉輪（9個葉片）逆時針方向旋轉。當空氣流入第一級葉輪獲得能量后，進入第二級葉輪。第二級葉輪兼具普通軸流式通風機中導葉的功能，使氣流軸向流出，同時還會增加氣流的能量，從而達到普通軸流式通風機不能達到的高效率和高風壓。

2．葉片該系列通風機為BD系列通風機的第二次設計，其葉片采用彎掠組合正交三維扭曲技術，使用鋁合金材料制造，大大提高了通風機的技術參數：效率提高了5%～10%，噪聲降低了10～20dB。該系列通風機的葉片安裝角度可以根據需要進行調節(jié)。用戶可以根據礦井通風網路參數的變化，結合通風機性能曲線選擇合適的葉片安裝角度。在調節(jié)范圍內，葉片安裝角度增大時，風量增大，電動機功率也隨之增大；反之亦然。

3．電動機該系列通風機選用了隔爆型電動機，如下圖所示，電動機安裝在風機風筒中的隔流腔12內，隔流腔具有密封性，能夠保證電動機與通風機流道中含有瓦斯的氣體相互隔絕。4．其他結構該系列通風機可以反轉實現反風，在各種工況條件下，反風風量都可達正常風量的60%以上，不必另設反風道。此外，該系列通風機對于安裝場地面積小或有地面缺陷和滑坡危險的山地，以及經常移動的隧道工程都能適應，具有節(jié)約基建投資的優(yōu)點。該系列通風機在葉片與筒壁可能產生摩擦處加裝了防火花摩擦銅環(huán)保護裝置。該系列通風機摒棄了一般軸流式礦井通風機的長軸傳動方式，避免了傳動裝置易于損壞的缺點。該系列風機配有電動機測試儀、風機測試儀、電動機軸承溫度測試儀、電動機定子溫度測試儀等，監(jiān)測齊全。

（二）BD–II系列軸流式通風機型號的意義

現以BD–II–8№28為例，說明其型號的意義：B——防爆型；D——對旋結構；II——改進型，采用彎掠組合正交技術；8——配用8級電動機；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。四、KDZ型軸流式局部通風機

KDZ型軸流式局部通風機的結構如下圖所示，它也呈對旋結構，主要由兩臺電動機、兩級葉輪、前后機殼、前后消聲器和進風口等組成。通風機外筒及結構件均采用鋼板焊接而成，內筒采用多孔板焊接而成，內裝消聲材料。通風機外筒可拆卸，便于清洗和更換消聲材料，以確保通風機在低噪聲狀態(tài)下運行。電動機外殼依靠止口法蘭用螺栓連接在通風機內，它可作風道。兩級葉輪葉片應互為質數，以避免前后級葉輪氣流脈動相互疊加，確保前后級葉輪能夠平穩(wěn)協調的工作，提高通風機的全壓效率，降低噪聲。

第三節(jié)主要通風機的附屬裝置一、風硐

風硐是連接通風機和風井的一段巷道。因其通過風量較大，硐內外壓差較大，故應盡量降低其風阻，并減少漏風。在風硐的設計和施工中應注意下列問題：風硐斷面應足夠大；轉彎處應成光滑弧線形；風硐的長度應盡量縮短；風硐直線部分要有一定的坡度；風硐應安裝測壓管；施工時應使其壁面光滑；各類風門要嚴密。礦井主要通風機的風硐，應在下列兩個地點安裝保護柵欄：①距風硐與立井或傾角大于30°斜井的連接口1～2m處的風硐中；②距主要通風機吸風口1～2m處的風硐中。二、擴散器（擴散塔）

擴散器（擴散塔）是指在通風機的出口處連接的具有一定長度、斷面逐漸擴大的構筑物，其作用是降低出口氣流的動壓，以提高通風機的靜壓。小型離心式通風機的擴散器由金屬鋼板焊接而成，擴散器的擴散角一般為8°～10°，出口斷面與入口斷面之比約為3～4。大型離心式通風機和大中型軸流式通風機的外接擴散器，一般用磚和混凝土砌筑，為一段向上彎曲的風道。擴散器出風口為長方形斷面。擴散器的拐彎處設計成雙曲線形，并安設一組導流葉片，以降低阻力。

三、防爆設施

在裝有主要通風機的出風井口，必須安裝防爆設施，在斜井口設防爆門，在立井口設防爆井蓋。其作用是當井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，防爆設施自動打開，以保護主通風機，使其免受毀壞。在正常情況下，它是氣密的，以防止風流短路。

四、反風裝置

（一）離心式通風機的反風

離心式通風機的反風方法主要是通過專用的反風道反風。如圖9-12所示為兩臺通風機的機房布置圖。正常通風時，井下風流由出風井經進風道進入通風機入口，而后由通風機經擴散器排出，風流在此過程中按實線箭頭方向流動。

反風時，首先通過鋼絲繩關閉垂直閘門，打開水平風門，并將擴散器中的反風門提起，堵住擴散器出口，使通風機與反風道相通。此時，大氣由水平風門進入進風道和通風機入口，再由通風機出口進入反風道，然后下行壓入風井，達到反風的目的。風流在此過程中按虛線箭頭方向流動。

（二）軸流式通風機的反風

1．通風機反轉反風調換電動機電源的任意兩相接線，使電動機改變轉向，從而改變通風機葉輪的旋轉方向，使井下風流反向。一般情況下，僅改變葉輪的旋轉方向并不能保證反風后的風量要求，因而還需同時改變導葉的安裝角。

2．用反風道反風如圖9-13所示為兩臺軸流式通風機的布置圖。正常通風時，反風門3提到上方位置，使通風機與風硐連通，同時把反風門4放到水平位置，使通風機出口與反風繞道隔開，而與擴散器連通。這樣，來自井下的風流經風硐、通風機、擴散器排至大氣。風流在此過程中按實線箭頭方向流動。

反風時，先停止通風機，將反風門3、4和水平風門8放到圖中所示位置，然后再啟動通風機。在通風機不改變轉動方向的情況下，大氣由水平風門孔流入風硐，經通風機和擴散器風道前端的反風門孔，進入反風繞道，然后壓入井下，實現反風。風流在此過程中按虛線箭頭方向流動。用反轉反風法，無須構筑反風繞道，土建工程量小，基建費用低，但它只適用于反轉風量能滿足反風要求的通風機，且通風機反轉時，其性能將發(fā)生一定的變化；用反風道反風時，通風機性能不變，反風量大，適用于各種通風機，但它的基建費和維護費高，且反風閘門若維護不好，漏風嚴重。

五、消聲裝置

（一）通風機噪聲的分類

按產生機理不同，通風機的噪聲可分為氣動噪聲、機械噪聲和電磁性噪聲。

氣動噪聲是通風機噪聲中的主要部分，它包括旋轉噪聲和渦流噪聲。

機械噪聲主要包括通風機的軸承噪聲、皮帶及其傳動引起的噪聲、轉子不平衡引起的振動噪聲等。當葉片剛度不足時，由于氣流作用也會使葉片振動而產生噪聲。

電磁性噪聲主要產生于電動機。

（二）通風機的消聲措施

1．吸聲吸聲是指用吸聲材料飾面，使噪聲被吸收而降低。吸聲材料的種類繁多，吸聲效果由好到差的順序為：玻璃棉、礦渣棉、卡普隆纖維、海草、石棉、工業(yè)毛氈、加氣微孔耐火磚、吸聲磚、加氣混凝土、木屑、木絲板、甘蔗板等。把吸聲材料固定在通風機進風口和出風口（如擴散器）的內壁上，可以達到吸聲的目的，但應注意，吸聲材料不能散落在氣流中，以免污染空氣。

2．消聲消聲是指利用