第4章礦井通風(fēng)動(dòng)力(修).ppt

1、,第四章 礦井通風(fēng)動(dòng)力,第一節(jié) 自然風(fēng)壓,第二節(jié) 礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造,第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)附屬裝置,第四節(jié) 通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線,第五節(jié) 通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,第六節(jié) 通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn),第一節(jié) 自然風(fēng)壓,一、 自然風(fēng)壓及其形成和計(jì)算 1、自然風(fēng)壓與自然通風(fēng) 由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。 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(dǎo)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(fēng)壓：在通風(fēng)系統(tǒng)中，由于重力差引起的通風(fēng)壓力，就叫該系統(tǒng)的自然風(fēng)壓。其大小等于作用在最低水平兩側(cè)空氣柱重力差。,

2、2、自然風(fēng)壓的計(jì)算,根據(jù)自然風(fēng)壓定義，自然風(fēng)壓是“勢函數(shù)”，是一種勢能，因此要注意選取計(jì)算的參考面，即0勢位面，圖所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓HN可用下式計(jì)算 ： 為了簡化計(jì)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m1和m2，用其分別代替上式的1和2，則上式可寫為： 在實(shí)際測量計(jì)算中，常?。?注意：1）自然風(fēng)壓的計(jì)算必須取一閉合系統(tǒng)。 2）進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)必須取相同的標(biāo)高。 3）一般選取最低點(diǎn)作為基準(zhǔn)面。,二、 自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律,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(gè)只與氣體的種類有關(guān)，與氣體所處

3、的狀態(tài)無關(guān)的一個(gè)物理量 )和相對(duì)濕度等因素影響。因此，影響自然風(fēng)壓的因素可用下式表示： HN=f(Z）=f(T,P,R,)，Z 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(fēng)流氣溫和風(fēng)流與圍巖的熱交換。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。,二、 自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律,2、空氣成分和濕度：它影響空氣的密度，因而對(duì)自然風(fēng)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(diǎn)間的高差Z成正比。 4、主要通風(fēng)機(jī)：主要通風(fēng)機(jī)工作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響

4、。因?yàn)榈V井主要通風(fēng)機(jī)工作決定了主風(fēng)流的方向，加之風(fēng)流與圍巖的熱交換，使回風(fēng)井氣溫高于進(jìn)風(fēng)井，在進(jìn)風(fēng)井周圍形成了冷卻帶以后，即使風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，這兩個(gè)井筒之間在一定時(shí)期內(nèi)仍有一定的氣溫差，從而仍有一定的自然風(fēng)壓起作用。,三、自然風(fēng)壓的控制和利用,自然風(fēng)壓既可作為礦井通風(fēng)的動(dòng)力，也可能是事故的肇兇。因此，研究自然風(fēng)壓的控制和利用具有重要意義。 1、新設(shè)計(jì)礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)。新井設(shè)計(jì)應(yīng)盡量使自然風(fēng)壓全年的方向與機(jī)械通風(fēng)機(jī)方向一致。 2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時(shí)調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。 3、在建井時(shí)期

5、，要注意因地制宜和因時(shí)制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng)，如在表土施工階段可利用自然通風(fēng)；在主副井與風(fēng)井貫通之后，有時(shí)也可利用自然通風(fēng)；有條件時(shí)還可利用鉆孔構(gòu)成回路。 4、利用自然風(fēng)壓做好非常時(shí)期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故遭受破壞時(shí)，便可利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)。,三、自然風(fēng)壓的控制和利用,5、在多井口通風(fēng)的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，防止因自然風(fēng)壓作用造成某些巷道無風(fēng)或反向而發(fā)生事故。 如圖是四川某礦因自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖。 ABBCEFA系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為： DBBCED系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為： 自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機(jī)作用方向相反。相當(dāng)于在平硐口A和進(jìn)風(fēng)立井口D各安裝一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)（向外）。,三、

6、自然風(fēng)壓的控制和利用,設(shè)AB風(fēng)流停滯，對(duì)回路ABDEFA和ABBCEFA可分別列出壓力平衡方程： 式中： HS風(fēng)機(jī)靜壓，Pa； QDBBC風(fēng)路風(fēng)量，m3/S; RD、RC分別為DB和BBC分支風(fēng)阻，NS2/m8。 兩式相除： 此即AB段風(fēng)流停滯條件式。 當(dāng)上式變?yōu)?則AB段風(fēng)流反向。 由此可知防止AB風(fēng)路風(fēng)流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大HS；（3）在A點(diǎn)安裝風(fēng)機(jī)向巷道壓風(fēng)。,第二節(jié) 礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造,礦井的通風(fēng)動(dòng)力主要是通風(fēng)機(jī)，每個(gè)風(fēng)井至少有2臺(tái)主要通風(fēng)機(jī)（一臺(tái)使用、備用）一般功率都很大，其電耗一般為全礦的20%25%，有的礦井甚至高達(dá)50%，原因是功率大效率低，平均只有52

7、.79%。 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；安全隱患，一般不用； 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)殼和前導(dǎo)器等部分組成。 吸風(fēng)口有：單吸和雙吸兩種。在相同的條件下雙吸風(fēng)機(jī)葉(動(dòng))輪寬度是單吸風(fēng)機(jī)的兩倍。 前導(dǎo)器(有些通風(fēng)機(jī)無前導(dǎo)器)，使進(jìn)入葉(動(dòng))輪的氣流發(fā)生預(yù)旋繞，以達(dá)到

8、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(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2表示。 離心式風(fēng)機(jī)可分為：前傾式（290)、徑向式（2=90)和后傾式（290)三種。 2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。,一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理,2、工作原理 當(dāng)電機(jī)通過傳動(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（低于進(jìn)風(fēng)口壓力），于是，進(jìn)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，

9、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)的含義舉例說明如下： G 4 73 1 1 25 D 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) 全壓系數(shù)10倍化整 設(shè)計(jì)序號(hào)(1表示第一次設(shè)計(jì)） 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

10、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。,二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理,（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，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流

11、。,3、常用型號(hào),目前我國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： 1 K 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 B D K 65 8 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,若輪轂比低于0.4則認(rèn)為是低壓(或低輪轂比)型軸流通風(fēng)機(jī)，輪轂比大于0.71時(shí)，則認(rèn)為是高壓（或大輪轂比）型軸流通風(fēng)機(jī)，輪轂

12、比介于0.40.71之間的則被認(rèn)為是中壓（或中輪轂比）型軸流通風(fēng)機(jī)。 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,組成對(duì)旋結(jié)構(gòu)；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3；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。,一、風(fēng)硐 風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。通過風(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)壓小并無回流。 三、防爆門(防爆井

13、蓋) 在斜井井口安設(shè)防爆門，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，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。,第三節(jié) 通風(fēng)機(jī)附屬裝置,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

14、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)。,四、反風(fēng)裝置和功能,1）設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng),離心式,軸流式,點(diǎn)一下,2）利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng),第四節(jié) 通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線,一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù) 通風(fēng)機(jī)性能主要參數(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（Nm/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

15、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,(三）通風(fēng)機(jī)的功率,全壓功率：通風(fēng)機(jī)的輸出功率以全壓計(jì)算時(shí)稱全壓功率Nt。計(jì)算式： Nt=HtQ10-3 KW 靜壓功率：用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率，稱為靜壓功率NS。計(jì)算式： NS=HSQ103 KW 風(fēng)機(jī)的軸功率，即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N（kW）。計(jì)算式： 或 式中 t、 S分別為風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓效率。 電動(dòng)機(jī)的輸入功率（ Nm ）： 設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為m,傳動(dòng)效率為tr時(shí),則,二、通風(fēng)系統(tǒng)

16、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: hR14=(P1+hv1+m12 gZ12) - (P4+hv4+m34 gZ34) 由風(fēng)流入口邊界條件：Pt1P01， 即 P1+hv1= Pt1=P01， 又因1與4斷面同標(biāo)高，所以 P01P04 且：m12gZ12m34gZ34 = HN,4,5,故上式可寫為: hR14= P04 - P4- hv4 + HN hR14=|h4|- hv4 + HN 即

17、|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。 （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，忽略兩斷面之間的位能差。 擴(kuò)散器的阻力 hRd 風(fēng)流出口邊界條件：P5 P05P04 故風(fēng)機(jī)全壓 Ht- hRd Pt5-Pt4 =(P5hv5 )-(P4+hv4) = P04 -P4+hv5-hv4 Ht = |h4|hv4+hRd+hv6,若忽略 hRd 不計(jì)，則 Ht |h4|hv4+ hv6 風(fēng)機(jī)靜壓 Hs |h4| hv4 （3） Ht、 HN、hR 之間的關(guān)系 綜合上述兩式： Ht |h

18、4| - hv4+hRd+hv5 （ hR14+hv4-HN ）- hv4+hRd+hv5 hR14 + hRd + hv5 - HN 即 Ht HN hR14 + hRd + hv5 表明：扇風(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+m1gZ1)- (P2+hv2+m2gZ2) 邊界條件及1、2同標(biāo)高： P2 = P02 P01 故有： P1-P2= P1-P01= h1 m1gZ1-m2gZ2=HN 故上式可寫為 hR12=h1+hV1-hv2+ HN 即 h1= hR12+

19、hv2- hV1-HN 又 Ht= Pt1-Pt1= Pt1-P01 = P1+hv1-P01= h1+hv1 同理可得： Ht+ HN = hR12 + hv2,1,三、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線,1、工況點(diǎn)：當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻的管網(wǎng)上工作時(shí)、可測算出一組工作參數(shù)（風(fēng)壓、風(fēng)量、功率、和效率） ，這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為時(shí)的工況點(diǎn)。 2、個(gè)體特性曲線：不斷改變R，得到許多的Q、H、N、。以Q為橫坐標(biāo)，分別以H、N、為縱坐標(biāo)，將同名的點(diǎn)用光滑的曲線相連，即得到個(gè)體特性曲線。 3、通風(fēng)機(jī)裝置：把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分，總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。 4、通風(fēng)機(jī)裝置的全壓td：擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流

20、的全壓之差，與風(fēng)機(jī)的全壓t之關(guān)系為： 式中 hd擴(kuò)散器阻力。 5、通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓sd：,6、Hs 和 Hsd 的關(guān)系 HsHthvd 而 只有當(dāng) hd+hVds， 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,8、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 隨

21、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)硐中的閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。 說明：（1）離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。（2）當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時(shí)，常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。,H/daPa,Q/m3/s,N/kW,/%,Ht,HS,N,t,S,N/kW,9、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)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)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

22、穩(wěn)定工作段內(nèi)， 功率隨增加而減小。 風(fēng)機(jī)開啟方式：軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻 最?。ㄩl門全開）時(shí)啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)負(fù)荷。說明：軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線。,三、無因次系數(shù)與類型特性曲線,（一） 無因次系數(shù) 通風(fēng)機(jī)的相似條件 比例系數(shù)：兩個(gè)通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)過程相似，或者說它們之間在任一對(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

23、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。利用上三式計(jì)算出該系列風(fēng)機(jī)的 、 、 和。然后以 為橫坐標(biāo)，以 、 和為縱坐標(biāo)，繪出 - 、 - 和- 曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，見書P67圖4-4-6和圖4-4-7,四、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和空氣密度成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。 將轉(zhuǎn)速 u=Dn/60 代

24、入無因次系數(shù)關(guān)系式得： 對(duì)于1、2兩個(gè)相似風(fēng)機(jī)而言， ,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)系同畫在一個(gè)坐標(biāo)圖上，叫通用曲線,2、通用特性曲線,主要通風(fēng)機(jī)的安裝和使用應(yīng)符合下列要求： （一）主要通風(fēng)機(jī)必須安裝在地面；裝有通風(fēng)機(jī)的井口必須封閉嚴(yán)密，其外部漏風(fēng)率在無提升設(shè)備時(shí)不得超過5%，有提升設(shè)備時(shí)不得超過15%。 （二）必須保證主要通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （三）必須安裝2套同等能力的主要通風(fēng)機(jī)裝置，其中1套作備用，備用通風(fēng)機(jī)必須能在10min內(nèi)開動(dòng)。在建井期間可安裝1套通風(fēng)機(jī)和1部備用電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)礦井現(xiàn)有的2套不同能力的主要通風(fēng)機(jī)，在滿足生產(chǎn)要求時(shí)，可繼續(xù)使用。 （四

25、）嚴(yán)禁采用局部通風(fēng)機(jī)或風(fēng)機(jī)群作為主要通風(fēng)機(jī)使用。 （五）裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口應(yīng)安裝防爆門，防爆門每6個(gè)月檢查維修1次。 （六）至少每月檢查1次主要通風(fēng)機(jī)。改變通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)或葉片角度時(shí)，必須經(jīng)礦技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。 （七）新安裝的主要通風(fēng)機(jī)投入使用前，必須進(jìn)行1次通風(fēng)機(jī)性能測定和試運(yùn)轉(zhuǎn)工作，以后每5年至少進(jìn)行1次性能測定。,第121條 礦井必須采用機(jī)械通風(fēng)。,第五節(jié) 通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,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、和等，一般是指和兩參數(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f()，管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式

26、是h=2，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓是用以克服阻力h，所以h，因此兩曲線的交點(diǎn)，即兩方程的聯(lián)立解?？梢妶D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（）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。通過交點(diǎn)作軸垂線，與和曲線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率和效率。,若使用廠家提供的不加外接擴(kuò)散器的靜壓特性曲線s，則要考慮安裝擴(kuò)散器所回收的風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能的影響，此時(shí)所用的風(fēng)阻S應(yīng)小于m，即 式中 v相當(dāng)于風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻， V風(fēng)機(jī)出口斷面，即外接擴(kuò)散器入口斷面； d擴(kuò)散器風(fēng)阻； Vd相當(dāng)于擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻， Vd為擴(kuò)散器出口斷

27、面。 若使用通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線t，則需用全壓風(fēng)阻t作曲線，且 若使用通風(fēng)機(jī)裝置全壓特性曲線td，則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為td，且 應(yīng)當(dāng)指出，在一定條件下運(yùn)行時(shí)，不論是否安裝外接擴(kuò)散器，通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線是唯一的，而通風(fēng)機(jī)裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴(kuò)散器的規(guī)格、質(zhì)量而有所變化。,2、解方程法,隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算已成為可能。 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線可用下面多項(xiàng)式擬合 式中 a1、a2、a3曲線擬合系數(shù)。 對(duì)于某一特定礦井，可列出通風(fēng)阻力方程 式中 為通風(fēng)機(jī)工作管網(wǎng)風(fēng)阻。 聯(lián)立上述兩方程，即可得到風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。,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 %。

28、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)壓不得超過最高風(fēng)壓的90。 4、風(fēng)機(jī)的運(yùn)輪轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(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)。,A,B,C,D,0.6,0.65,0.7,15,30,45,Q/m3/s,H/Pa,R1,R1,R1”,M,M,M”,Q,Q,Q”,H,H,H”,）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： （）減少礦井總風(fēng)阻。 （）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。 ）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行減

29、風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有： （）增阻調(diào)節(jié)。 （）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。 、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)。,調(diào)節(jié)方法有： ）軸流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~片安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。 ）裝有前導(dǎo)器的離心式風(fēng)機(jī)，可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。 ）改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無論是軸流式風(fēng)機(jī)還是離心式風(fēng)機(jī)都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即 （）改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。 （）利用傳動(dòng)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(shí)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(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時(shí)，還

30、要考慮實(shí)施的可能性。有時(shí)，可以考慮采用綜合措施。,兩臺(tái)或兩臺(tái)以上風(fēng)機(jī)在同一管網(wǎng)上工作。叫風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。 一、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作 一個(gè)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一個(gè)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。 特點(diǎn)：1、通過管網(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 HH1H2 。 （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)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。,F1,F2,第六節(jié) 通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn),2、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

31、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+上作管網(wǎng) 風(fēng)阻特性曲線R1，兩者交點(diǎn)為M0，過M0 作橫坐標(biāo)垂線，分別與曲線和相交 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Q之差 表示。 （1）R=R1R,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以上， Q=Q-Q0，則表示串聯(lián)有效； （2） R=R工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合， Q=Q-Q=0， 則串聯(lián)無增風(fēng)； （3） R=R” R,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以下， Q=Q”-Q”0，則表示串聯(lián)有害。,F1+F2,M0,M2,M1,Q,Q,R”,H,Q,Q”,Q,Q”,A,H2,H1,M2,M”2,兩臺(tái)特性曲線相同

32、的風(fēng)機(jī)串聯(lián) 工作。由圖可見，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)過大阻力，保證按需供風(fēng)。,H,Q,/,M,A,+,R1,Q,H,（二）、風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)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

33、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。,M1,M1,Q,H,+,M”2,M”,Q1,Q”2,Q,M,R,+,（三）、風(fēng)機(jī)與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作,兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過一段巷道連結(jié)在一起工作叫通風(fēng)機(jī)并聯(lián)。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 + Q2 1、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，

34、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。,F1,F2,Q1,Q2,Q,二、通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作,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 之差來分析+合成曲線與風(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)， Q=Q-Q10，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， Q=Q-Q10，并聯(lián)增風(fēng)無效； (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)，Q=Q-Q10，并聯(lián)有害。,Q2,Q,M,M1,M2,M1,Q,Q1,Q1,Q1,R,R”,H,+,A,Q=Q1,Q,M,

35、M”,2） 工況分析,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，總有Q=Q-Q10，且R越小，Q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)。,Q,R,M,/,M1,+,M,Q,Q1=Q2,Q1=Q2,H,A,兩臺(tái)不同型號(hào)風(fēng)機(jī)F1和F2的特性曲線分別為、，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。 2、同理得到剩余特性曲線。 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。 4、特性曲線，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M0作Q軸平行線與特性曲線和分別相交于M和M點(diǎn)。 6、過M和M點(diǎn)作Q軸垂線與曲線和相交于M和M，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)M和M，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。,（二）對(duì)角