安全工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全

MineVentilationandSafety中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件安全工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全

MineVentilatio1第4章通風(fēng)動力中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件第4章通風(fēng)動力中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件2上一章內(nèi)容第3章礦井通風(fēng)阻力3.1風(fēng)流的流動狀態(tài)3.2摩擦阻力3.3局部阻力3.4通風(fēng)阻力定律和特性3.5通風(fēng)阻力測量上一章內(nèi)容第3章礦井通風(fēng)阻力3上一章內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)1、風(fēng)流的流動狀態(tài)2、摩擦阻力3、局部阻力4、通風(fēng)阻力定律和特性、通風(fēng)阻力測量重點(diǎn)與難點(diǎn)1、摩擦阻力產(chǎn)生的原因和測算2、局部阻力產(chǎn)生的原因和測算上一章內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)4第4章通風(fēng)動力欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克服空氣沿井巷流動時所受到的阻力。這種克服通風(fēng)阻力的能量或壓力叫通風(fēng)動力。由第二章可知，通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力。本章將就對這兩種壓力對礦井通風(fēng)的作用、影響因素、特性進(jìn)行分析研究，以便合理地使用通風(fēng)動力，從而使礦井通風(fēng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。第4章通風(fēng)動力欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克54.1自然風(fēng)壓

4.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造4.3通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)及個體特性曲線4.4比例定律與通風(fēng)機(jī)類型特性曲線4.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置4.6礦井主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)4.7礦井主要通風(fēng)機(jī)性能測定第4章通風(fēng)動力4.1自然風(fēng)壓第4章通風(fēng)動力6Homework自然風(fēng)壓是怎樣產(chǎn)生的？進(jìn)、排風(fēng)井井口標(biāo)高相同的井巷系統(tǒng)內(nèi)是否會產(chǎn)生自然風(fēng)壓？何謂通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)？如何用圖解法求單一工作或聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，舉例說明。描述主要通風(fēng)機(jī)特性的主要參數(shù)有哪些？其物理意義是什么？軸流式和離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和功率特性曲線各有什么特點(diǎn)？在啟動時應(yīng)注意什么問題？Homework自然風(fēng)壓是怎樣產(chǎn)生的？進(jìn)、排風(fēng)井井口標(biāo)高相同7通風(fēng)動力的基本概念機(jī)械風(fēng)壓空氣能在井巷中流動，是由于風(fēng)流的起末點(diǎn)間存在著能量差，由通風(fēng)機(jī)造成的能量差，為機(jī)械風(fēng)壓自然風(fēng)壓由礦井自然條件產(chǎn)生的能量差，則為自然風(fēng)壓機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力，用以克服礦井的通風(fēng)阻力，促使空氣流動通風(fēng)動力的基本概念機(jī)械風(fēng)壓84.1自然風(fēng)壓自然通風(fēng)的基本概念自然通風(fēng)特性自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算自然風(fēng)壓測定□4.1自然風(fēng)壓自然通風(fēng)的基本概念□9自然通風(fēng)的基本概念一種現(xiàn)象在非機(jī)械通風(fēng)的礦井常觀測到：風(fēng)流從氣溫較低的井筒經(jīng)工作面流到氣溫較高的井筒?；驹蛴捎陲L(fēng)流流過井巷時與巖石發(fā)生了熱量交換，使得進(jìn)、回風(fēng)井內(nèi)的氣溫出現(xiàn)差異，回風(fēng)井里面的空氣密度比進(jìn)風(fēng)井里的空氣密度較小，因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差就是自然風(fēng)壓。自然通風(fēng)在自然風(fēng)壓作用下，風(fēng)流不斷流過礦井的現(xiàn)象自然通風(fēng)的基本概念一種現(xiàn)象10p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；ρ為空氣密度，kg/m3，則自然風(fēng)壓為：p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；ρ為空氣密度，kg/m114.1.1自然通風(fēng)特性生產(chǎn)實(shí)踐表明，自然通風(fēng)對礦井有效通風(fēng)的影響，有時表現(xiàn)為積極的一面，有時卻表現(xiàn)為消極的一面。這就是事物的兩面性。我們的任務(wù)就是深入認(rèn)識礦井自然通風(fēng)的特性，以更好地利用和控制自然通風(fēng)。影響自然風(fēng)壓大小和方向的因素1）地表氣溫的變化對于山區(qū)平硐開拓的礦井，或深部露天轉(zhuǎn)地下的礦井，或井筒開拓的淺礦井，自然風(fēng)壓受地表氣溫變化的影響較大。4.1.1自然通風(fēng)特性生產(chǎn)實(shí)踐表明，自然通風(fēng)對礦井12對于豎井開拓的深礦井，地溫隨深度增加而增大，地面空氣進(jìn)入井筒與巖石發(fā)生熱交換，地表氣溫的影響比較小，自然風(fēng)壓的大小雖有改變，方向不變2)礦井深度近似認(rèn)為自然風(fēng)壓的大小與礦并深度成正比。深1000m的礦井，“自然通風(fēng)能”占總通風(fēng)能量的30％3)地面大氣壓地面大氣壓變化不大，對自然風(fēng)壓的影響較小對于豎井開拓的深礦井，地溫隨深度增加而增大，地面空氣進(jìn)入井筒134.1.2自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中選擇主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，需要考慮反抗它工作的自然風(fēng)壓；在通風(fēng)系統(tǒng)的管理和調(diào)整工作中，也往往需要理解自然風(fēng)壓。4.1.2自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中選擇主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，144.1.3自然風(fēng)壓測定在礦井中任一地點(diǎn)制做臨時密閉，堵截風(fēng)流，主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，用壓差計(jì)測出密閉兩側(cè)的壓差，即為該礦的hn。要求是密閉不漏風(fēng)，否則測值不準(zhǔn)。直接測定法4.1.3自然風(fēng)壓測定在礦井中任一地點(diǎn)制做臨時密閉，堵截風(fēng)流154.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造通風(fēng)用的機(jī)械稱為通風(fēng)機(jī)（或通風(fēng)機(jī)），按服務(wù)范圍分為主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)與局部通風(fēng)機(jī)。□4.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造通風(fēng)用的機(jī)械稱為通風(fēng)機(jī)（或通風(fēng)機(jī)）16（1）主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)整個礦井或礦井的一翼或一個較大區(qū)域通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)，稱為礦井的主要通風(fēng)機(jī)。主要通風(fēng)機(jī)必須晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)，它對礦井安全生產(chǎn)和井下工作人員的身體健康、生命安全關(guān)系極大。主要通風(fēng)機(jī)一般安裝在地面上，也是礦井的重要耗電設(shè)備。所以對主要通風(fēng)機(jī)的選用，必須從安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮。（1）主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)整個礦井或礦井的一翼或一個較大區(qū)域通17（2）輔助通風(fēng)機(jī)用來幫助礦井主要通風(fēng)機(jī)對一翼或一個較大區(qū)域克服通風(fēng)阻力，增加風(fēng)量的通風(fēng)機(jī)，稱為主要通風(fēng)機(jī)的輔助通風(fēng)機(jī)。輔助通風(fēng)機(jī)大多安裝在井下，目前已很少使用。（3）局部通風(fēng)機(jī)為滿足井下某一局部地點(diǎn)通風(fēng)需要而使用的通風(fēng)機(jī)，稱為局部通風(fēng)機(jī)。局部通風(fēng)機(jī)主要用作井巷掘進(jìn)通風(fēng)，將在后續(xù)章節(jié)中討論。本章重點(diǎn)討論主要通風(fēng)機(jī)。礦用主要通風(fēng)機(jī)按其構(gòu)造和工作原理不同，可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩大類，其中軸流式通風(fēng)機(jī)又可分為普通式和對旋式兩種。（2）輔助通風(fēng)機(jī)用來幫助礦井主要通風(fēng)機(jī)對一翼或一個較大區(qū)18一、離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及其在礦井通風(fēng)井口安裝作抽出式通風(fēng)的示意圖。離心式通風(fēng)機(jī)主要由動輪（工作輪）、蝸殼體、主軸、錐形擴(kuò)散器和電動機(jī)等部件構(gòu)成。一、離心式通風(fēng)機(jī)19returnreturn20當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，靠離心力作用，空氣由吸風(fēng)口12進(jìn)入，經(jīng)前導(dǎo)器進(jìn)入葉輪的中心部分，然后折轉(zhuǎn)90°沿徑向離開葉輪而流入機(jī)殼2中，再經(jīng)擴(kuò)散器3排出.空氣經(jīng)過主要通風(fēng)機(jī)后獲得能量，使出風(fēng)側(cè)的壓力高于入風(fēng)側(cè)，造成了壓差以克服井巷的通風(fēng)阻力促使空氣流動，達(dá)到了通風(fēng)的目的。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動時，靠離心力作用，空氣由吸風(fēng)口12進(jìn)入，經(jīng)前導(dǎo)器進(jìn)21我國礦井使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、K4-73、Y4-73和4-72等系列，該類風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是特性曲線較平緩、無駝峰、運(yùn)行噪聲較小、效率高，且具有啟動功率較小等特點(diǎn)。運(yùn)行時調(diào)節(jié)門（前導(dǎo)器）可在0°～70°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運(yùn)行工況，還可通過配置不同轉(zhuǎn)速的電機(jī)或電機(jī)調(diào)速來改變其運(yùn)行工況，適應(yīng)性較好。其中4-72系列離心式風(fēng)機(jī)主要用于風(fēng)量和通風(fēng)阻力不是太大的中小型礦井。我國小型煤礦使用該系列風(fēng)機(jī)較多，由于機(jī)型小，配置電機(jī)的容量也小，可配用380V或660V電壓的電機(jī)，適用于低壓供電的礦井。我國礦井使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、K4-73、Y422軸流式通風(fēng)機(jī):由動輪l，圓筒形機(jī)殼3、集風(fēng)器4、整流器5、流線體6和環(huán)形擴(kuò)散器7所組成。集風(fēng)器是外殼呈曲線形且斷面收縮的風(fēng)筒。流線體是一個遮蓋動輪輪轂部分的曲面圓錐形罩，它與集風(fēng)器構(gòu)成環(huán)形入風(fēng)口，以減少入口對風(fēng)流的阻力。4.2.2軸流式通風(fēng)機(jī)動輪由固定在輪軸上的輪轂和等間距安裝的葉片2組成。軸流式通風(fēng)機(jī):由動輪l，圓筒形機(jī)殼3、集風(fēng)器4、整流器5、流23葉片的安裝角θ可以根據(jù)需要來調(diào)整，國產(chǎn)軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般可調(diào)為15°、25°、30°、35°、40°和45°七種，使用時可以每隔2.5°調(diào)一次。葉片按等間距t安裝在動輪上，當(dāng)動輪的機(jī)翼形葉片在空氣中快速掃過時，由于葉片的凹面與空氣沖擊，給空氣以能量，產(chǎn)生正壓，將空氣從葉道壓出，葉片的凸面牽動空氣，產(chǎn)生負(fù)壓，將空氣吸入葉道。如此一壓一吸便造成空氣流動。葉片的安裝角θ可以根據(jù)需要來調(diào)整，國產(chǎn)軸流式24一個動輪和它后面一個有固定葉片的整流器組成一段。整流器用來整理動輪流出的旋轉(zhuǎn)氣流，以減少渦流損失。為了提高通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，有些軸流式通風(fēng)機(jī)安裝兩段動輪。環(huán)形擴(kuò)散器是軸流式通風(fēng)機(jī)特有的部件，其作用是使環(huán)狀氣流過渡到柱狀氣流時，速壓逐漸減少，以減少沖擊損失，同時使靜壓逐漸增加。(構(gòu)造圖)一個動輪和它后面一個有固定葉片的整流器組成25第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件26目前我國生產(chǎn)的軸流式主要通風(fēng)機(jī)有2BY、2K系列、GAF、BD(K)、KZS系列等。葉輪直徑從1.2m～4.2m，可滿足不同大小井型的需要。該系列風(fēng)機(jī)均為雙級葉輪，機(jī)翼型扭曲葉片，葉片角度可在較大范圍內(nèi)進(jìn)行有級（2K58）或無級（2K56、2K60）調(diào)節(jié)，且均可直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)，是我國煤礦用量較大的一類風(fēng)機(jī)。GAF系列風(fēng)機(jī)是在引進(jìn)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際情況加以改型改造的軸流式風(fēng)機(jī)。具有風(fēng)量風(fēng)壓調(diào)節(jié)范圍寬、靜壓效率高、葉片角度調(diào)節(jié)自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于需要經(jīng)常改變運(yùn)行工況的礦井使用。由于葉片角度調(diào)整方便，這類風(fēng)機(jī)可通過改變風(fēng)葉角度實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)反風(fēng)，既不需要反風(fēng)道，也不需要風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制裝置。目前我國生產(chǎn)的軸流式主要通風(fēng)機(jī)有2BY、2K系列、GAF、B274.2.3對旋式通風(fēng)機(jī)

對旋式通風(fēng)機(jī)在構(gòu)造上屬于軸流式。近年來，BD（K）系列對旋式通風(fēng)機(jī)發(fā)展迅速，該系列風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是采用雙級雙電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)，兩級葉輪相對并反向旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩臺同型號軸流風(fēng)機(jī)對接在一起串聯(lián)工作，因此被稱之為對旋式風(fēng)機(jī)。由于這種結(jié)構(gòu)可省去中間及后置固定導(dǎo)葉，且渦流損失較小，具有傳動損耗小、壓力高、高效范圍較寬、效率也較高的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖4-2-6。4.2.3對旋式通風(fēng)機(jī)對旋式通風(fēng)機(jī)在構(gòu)造上屬于軸流式。近28

圖4-2-6對旋壓抽式軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1-集流器2-前消聲器3-前機(jī)殼4-進(jìn)氣翼5-電機(jī)6-Ⅰ級葉輪7-Ⅱ級葉輪8-出氣翼9-后機(jī)殼10-后消聲器

29對旋式通風(fēng)機(jī)作為目前我國礦用風(fēng)機(jī)的新生代產(chǎn)品，國內(nèi)已有多家風(fēng)機(jī)廠投入生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)性能也不斷改進(jìn)和提高，如湖南湘潭平安電氣、山西運(yùn)城安瑞節(jié)能風(fēng)機(jī)有限公司等廠家和西北工業(yè)大學(xué)合作研制的彎掠組合三維扭曲正交型葉片技術(shù)，使風(fēng)機(jī)的靜壓效率、噪聲等性能指標(biāo)均得到較大提高。對旋式通風(fēng)機(jī)作為目前我國礦用風(fēng)機(jī)的新生代產(chǎn)品，國內(nèi)已有多家風(fēng)304.3通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)及個體特性曲線一、通風(fēng)機(jī)工作的基本參數(shù)通風(fēng)機(jī)的特性參數(shù)有流量，壓力，功率和效率。用這四個參數(shù)可以描述通風(fēng)機(jī)的整個特性。

1．主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)量Q單位時間內(nèi)通過通風(fēng)機(jī)的空氣體積，稱為通風(fēng)機(jī)的流量，一般用Qf表示。其單位為m3/s、m3/min或m3/h。在礦井通風(fēng)中，通過通風(fēng)機(jī)的流量，也就是通風(fēng)機(jī)送入井下或從井下排出的空氣量。因此，通風(fēng)機(jī)的流量是一個重要參數(shù)?！?.3通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)及個體特性曲線一、通風(fēng)機(jī)工作的基本參數(shù)□312．主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)工作時，葉輪給予每1米3空氣的全部能量，即每1米3空氣通過通風(fēng)機(jī)后所增加的全部能量，稱為通風(fēng)機(jī)全壓或通風(fēng)壓力，一般用hft表示。其單位為Pa。通風(fēng)機(jī)全壓(hft)，是指通風(fēng)機(jī)出口斷面上空氣的絕對全壓(P2+hv2)與通風(fēng)機(jī)入口斷面上空氣的絕對全壓(P1+hv1)之差。hft一般在通風(fēng)機(jī)制造廠所提供的特性曲線或性能表中給出。hft＝(P2+hv2)－(P1+hv1)3.主要通風(fēng)機(jī)裝置的風(fēng)壓實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)機(jī)都裝有擴(kuò)散器，用hft’表示通風(fēng)機(jī)裝置全壓。它指通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口斷面空氣的絕對全壓與通風(fēng)機(jī)入口斷面空氣的絕對全壓之差。2．主要通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓通風(fēng)機(jī)工作時，葉輪給予每1米332通風(fēng)機(jī)裝置的全壓hft’與通風(fēng)機(jī)的安裝質(zhì)量和擴(kuò)散器的優(yōu)劣等因素有關(guān)，因此，hft’需對實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的通風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)測獲得。通風(fēng)機(jī)全壓(hft)和通風(fēng)機(jī)裝置全壓(hft’)，在數(shù)值上一般相差不大，所以，在通風(fēng)機(jī)選型計(jì)算中，可直接用廠家提供的性能曲線所給出的數(shù)值。對于抽出式通風(fēng)，通風(fēng)機(jī)裝置全壓hft’，主要用來克服礦井的通風(fēng)阻力和排入大氣時的速壓損失。通風(fēng)機(jī)用來克服井巷通風(fēng)阻力的那部分通風(fēng)壓力，稱為通風(fēng)機(jī)靜壓，用hfs’表示，而排入大氣時的速壓損失則為出口速壓：hft’＝hfs‘＋hv通風(fēng)機(jī)裝置的全壓hft’與通風(fēng)機(jī)的安裝質(zhì)量334.主要通風(fēng)機(jī)的功率和效率（1）功率單位時間內(nèi)通過通風(fēng)機(jī)的流量和通風(fēng)機(jī)給予每1米3空氣的全部能量之乘積，稱為通風(fēng)機(jī)的輸出功率由于通風(fēng)機(jī)壓力有通風(fēng)機(jī)全壓hft和通風(fēng)機(jī)靜壓hfs之分，所以通風(fēng)機(jī)的輸出功率也分為通風(fēng)機(jī)全壓輸出功率Nfot和通風(fēng)機(jī)靜壓輸出功率Nfos，即：Nfot＝hft.Qf/1000，kWNfos＝hfs.Qf/1000，kW4.主要通風(fēng)機(jī)的功率和效率34（2）主要通風(fēng)機(jī)的軸功率(或輸入功率)電動機(jī)經(jīng)傳動部件輸入給主要通風(fēng)機(jī)的功率叫軸功率，用N表示，單位為KW，主要通風(fēng)機(jī)的軸功率可用下式計(jì)算：式中U——線電壓，V；I——線電流，A；

cosψ——功率因數(shù)；ηd——電動機(jī)效率，％；ηc——傳動功率，％。（2）主要通風(fēng)機(jī)的軸功率(或輸入功率)35（3）通風(fēng)機(jī)的效率通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于機(jī)械損失及空氣流動損失等原因，通風(fēng)機(jī)軸上的功率不可能全部傳遞給空氣，也就是說通風(fēng)機(jī)的軸功率必然要大于通風(fēng)機(jī)的輸出功率，通風(fēng)機(jī)輸出功率和通風(fēng)機(jī)軸功率N軸之比，叫做通風(fēng)機(jī)的效率，即：ηft＝Nft/N軸＝hftQf/(1000N軸)ηfs＝Nfs/N軸＝hfsQf/(1000N軸)上式中ηft和ηfs分別表示通風(fēng)機(jī)的全壓效率和靜壓效率。通風(fēng)機(jī)的效率是衡量每臺通風(fēng)機(jī)工作性能的重要指標(biāo)之一。（3）通風(fēng)機(jī)的效率通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于機(jī)械損失及空365、電動機(jī)功率Nd為帶動風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)而消耗的功率即為電動機(jī)功率?？蓪?shí)際測量或按下式計(jì)算：式中ηd、ηc、——電動機(jī)效率和傳動效率。5、電動機(jī)功率Nd37二、通風(fēng)機(jī)個體特性曲線通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線

將通風(fēng)機(jī)裝在試驗(yàn)管道(或礦井)上運(yùn)轉(zhuǎn)，若不斷改變管道的風(fēng)阻值，則可以測得一系列與風(fēng)阻值相對應(yīng)的Q、h、N和η值。如以Q為橫坐標(biāo)，h為縱坐標(biāo)，將上述測得的各對應(yīng)的Q、h值描在坐標(biāo)紙上，并連結(jié)各點(diǎn)，可以獲得風(fēng)量—風(fēng)壓曲線(簡稱風(fēng)壓曲線)，用同樣方法可以得到功率、效率曲線。上述諸曲線即稱為通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。二、通風(fēng)機(jī)個體特性曲線通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線38

離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線比較平緩，當(dāng)風(fēng)量變化時，風(fēng)壓變化不大；在其穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)，功率隨風(fēng)量的增加而增加，為避免啟動負(fù)荷大引起的電流過大燒毀電動機(jī)，所以離心式通風(fēng)機(jī)啟動時，應(yīng)將閘門關(guān)閉，待通風(fēng)機(jī)啟動正常后再逐漸打開閘門。離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線比較平緩，當(dāng)風(fēng)量變化時39

軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線比較陡，并有一個類似“馬鞍形”的駝峰區(qū)，當(dāng)風(fēng)量變化時，風(fēng)壓變化較大。軸流式通風(fēng)機(jī)的功率曲線，在其穩(wěn)定工作區(qū)內(nèi)，功率隨著風(fēng)量的增加而減少，為減少啟動負(fù)荷，故軸流式通風(fēng)機(jī)啟動時，不能關(guān)閉閘門。軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線比較陡，并有一個類似40個體特性曲線的應(yīng)用1．對于抽出式通風(fēng)礦井通風(fēng)機(jī)裝置的全壓(hft)是指通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出風(fēng)口斷面上空氣的絕對全壓與通風(fēng)機(jī)入口斷面上空氣的絕對全壓之差：hft＝Pt3－Pt2＝(Ps3＋hv3)一(Ps2＋hv2)，Pa式中Pt2，Pt3——分別為②，③斷面上的絕對全壓，Pa，Ps2，Ps3——分別為②、③斷面上的絕對靜壓，Pahv2，hv3——分別為②、③斷面上的速壓，Pa個體特性曲線的應(yīng)用41因?yàn)閿嗝姊鄣慕^對靜壓Ps3就是該斷面同標(biāo)高的地面大氣壓P，即Ps3＝P，故上式可寫為：hft＝(P－Ps2)+hv3－h(huán)v2，Pahft＝hs2＋hv3－h(huán)v2，Pa式中hs2——為②斷面上的相對靜壓，Pa。上式表明，通風(fēng)機(jī)裝置的全壓可以通過測定風(fēng)峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2、平均速壓hv2和擴(kuò)散器出口斷面上的平均速壓hv3而獲得。因?yàn)閿嗝姊鄣慕^對靜壓Ps3就是該斷面同標(biāo)高的42在礦山機(jī)械設(shè)備中，通常把通風(fēng)機(jī)裝置的全壓分為靜壓hfs和速壓hfv兩部分，并且把擴(kuò)散器出口的平均速壓hv3作為通風(fēng)機(jī)的速壓hfv，即：hft＝hfs＋hfv，Pa式中hfs——通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓。由于hfv＝hv3則：hft＝hfs＋hv3，Pa與hft＝hs2＋hv3－h(huán)v2對比則：hfs＝hs2－h(huán)v2，Pa在礦山機(jī)械設(shè)備中，通常把通風(fēng)機(jī)裝置的全壓分為43對圖中1,2兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程可以得到：hr1-2＝hs2－h(huán)v2＋hn，Pa→hr1-2＝hfs＋hn靜壓和礦井自然風(fēng)壓共同作用，克服礦井井巷通風(fēng)阻力hr1-2。因此，在抽出式通風(fēng)時主要應(yīng)用通風(fēng)機(jī)靜壓。hv3只是將抽出的風(fēng)流排入大氣。上式表明：對抽出式通風(fēng)的礦井，通風(fēng)機(jī)裝置的對圖中1,2兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程可以得到：靜壓和礦井自然風(fēng)壓共同442．對于壓入式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置全壓為通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出風(fēng)口斷面②與通風(fēng)機(jī)入風(fēng)口斷面①的全壓之差。即：hft＝Pt2－Pt1因Pt1＝P0，Pt2＝Ps2＋hv2此外因hv1＝0故hft＝Ps2＋hv2－P0＝hs2＋hv2

上式表明，壓入式通風(fēng)礦井通風(fēng)機(jī)裝置的全壓，為通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒內(nèi)某斷面上的相對靜壓hs2與平均速壓hv2之和。2．對于壓入式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置全壓為通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出風(fēng)口斷45同樣對圖中2～3兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程，可得：hr2-3＝hs2＋hv2＋Z(γ'一γ")－h(huán)v3＝hs2＋hv2＋hn－h(huán)v3，Pa與hft＝hs2＋hv2對比，得：hft＋hn＝hr2-3＋hv3，Pa它表明，對壓入式通風(fēng)礦井，通風(fēng)機(jī)裝置全壓hft和自然風(fēng)壓hn共同作用，克服了礦井的通風(fēng)阻力以及由出風(fēng)井口排入大氣的速壓損失。同樣對圖中2～3兩點(diǎn)應(yīng)用能量方程，可得：它表46通風(fēng)管道或礦井的通風(fēng)阻力與風(fēng)流的平方成正比：h=RQ2。風(fēng)量越大，通風(fēng)阻力越高。當(dāng)通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)管道或礦井相連時，通風(fēng)機(jī)的個體風(fēng)壓曲線與管道或礦井的風(fēng)阻特性曲線就有一交點(diǎn)，這個交點(diǎn)就叫做通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。如圖所示，a、a1和a2為管道或礦井的風(fēng)阻由R變?yōu)镽1和R2時，所對應(yīng)的工況點(diǎn)。工況點(diǎn)所對應(yīng)的風(fēng)量就是此時通過管道或礦井的實(shí)際風(fēng)量，對應(yīng)的風(fēng)壓就是用以克服管道或礦井通風(fēng)阻力的通風(fēng)壓力。對應(yīng)的功率和效率值也是通風(fēng)機(jī)此時的功率和效率。三、通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)及合理工作范圍通風(fēng)管道或礦井的通風(fēng)阻力與風(fēng)流的平方成正比：h=RQ2。風(fēng)47工況點(diǎn)所在位置決定了通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量。在使用中，我們希望通風(fēng)機(jī)能夠供給穩(wěn)定的風(fēng)壓和風(fēng)量，不至于由某些因素的影響致使風(fēng)壓和風(fēng)量產(chǎn)生較大的波動與變化。因此要求通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)處于通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍。通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的合理范圍工況點(diǎn)所在位置決定了通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量。通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的合理范48為了使通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，保證通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)處于一個合理的工作范圍之內(nèi)，對任何通風(fēng)機(jī)都有如下規(guī)定：1.實(shí)際應(yīng)用的風(fēng)壓不能超過最大風(fēng)壓的0.9倍；2.通風(fēng)機(jī)動輪的轉(zhuǎn)數(shù)不能超過它的額定轉(zhuǎn)數(shù)。3.主要通風(fēng)機(jī)的靜壓效率不應(yīng)低于0.7。為了使通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，保證通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)處于49左限：葉片安裝角θ的最小值，對一級葉輪為10°，二級葉輪為15°。右限：葉片安裝角θ的最大值，對一級葉輪為40°，二級葉輪為45°。軸流式通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍：上限：應(yīng)在“駝峰”右側(cè)，實(shí)際應(yīng)用的最大風(fēng)壓值的0.9倍以下。下限：通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，不得低于0.7。左限：葉片安裝角θ的最小值，對一級葉輪為10°，二級葉輪為150影響通風(fēng)機(jī)個體特性曲線的因素有：1.動輪葉片安裝角度(指軸流式通風(fēng)機(jī))；2.前導(dǎo)器葉片角度；3.通風(fēng)機(jī)的新舊程度；4.動輪的轉(zhuǎn)數(shù)；5.動輪的直徑；6.空氣的重率。前3項(xiàng)只能通過試驗(yàn)觀測確定。而后三項(xiàng)對個體特性曲線的影響，則可根據(jù)比例定律求出。4.4比例定律與通風(fēng)機(jī)類型特性曲線□影響通風(fēng)機(jī)個體特性曲線的因素有：4.4比例定律與通風(fēng)機(jī)類型特51本節(jié)主要分析同一類型或結(jié)構(gòu)相似的主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率及效率與尺寸（一般用動輪直徑代表）和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。同一類型、同一系列或結(jié)構(gòu)相似的通風(fēng)機(jī)，其風(fēng)機(jī)內(nèi)部風(fēng)流的運(yùn)動符合流體相似模型的各項(xiàng)準(zhǔn)則，具有運(yùn)動相似和動力相似。本節(jié)主要分析同一類型或結(jié)構(gòu)相似的主要通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率52一、無因次系數(shù)（P75）1、通風(fēng)機(jī)的相似條件兩個相似通風(fēng)機(jī)內(nèi)的氣體流動過程相似，或者說它們之間在任一對應(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)。同一系列風(fēng)機(jī)在相應(yīng)工況點(diǎn)的流動是彼此相似的，幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件，動力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充要條件。一、無因次系數(shù)（P75）1、通風(fēng)機(jī)的相似條件532、無因次系數(shù)無因次系數(shù)主要有：（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：或者：2、無因次系數(shù)54（2）流量系數(shù)由幾何相似和運(yùn)動相似可以推得=常數(shù)（4-4-3）式中D、u——分別表示兩臺相似風(fēng)機(jī)的葉輪外緣直徑、圓周速度，同系列風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)相等。（2）流量系數(shù)由幾何相似和運(yùn)動相似可以推得55（3）功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式中的H和Q分別用式和式代入得常數(shù)（4-4-4）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)。、、三個參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)（3）功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計(jì)算公式56二、同類型通風(fēng)機(jī)的比例定律同類型(又名同系列)的通風(fēng)機(jī)是指符合幾何相似、運(yùn)動相似和動力相似的一組通風(fēng)機(jī)。同類型風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的無因次系數(shù)，，和η是相等的。它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度之間成一定比例，這種比例關(guān)系叫比例定律。二、同類型通風(fēng)機(jī)的比例定律57將圓周速度u=πDn/60代入式(4-4-2)、式(4-4-3)和式(4-4-4)得將圓周速度u=πDn/60代入式(4-4-2)、式(4-4-58對于1、2兩個相似風(fēng)機(jī)而言，,所以其壓力，風(fēng)量和功率之間關(guān)系為對于1、2兩個相似風(fēng)機(jī)而言，59當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)n、葉輪直徑D和空氣重率發(fā)生改變時，其風(fēng)量、風(fēng)壓、功率的改變可用以比例定律求出：上式表明：通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與葉輪直徑的三次方成正比，和轉(zhuǎn)數(shù)的一次方成正比。當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)n、葉輪直徑D和空氣重率發(fā)生改變時，其風(fēng)量、風(fēng)壓、功率60上式表明：通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和空氣重率的一次方成正比，和葉輪直徑的平方成正此，和轉(zhuǎn)數(shù)的平方成正比。上式表明：通風(fēng)機(jī)的功率和空氣重率的一次方成正比，和葉輪直徑的五次方成正比，和轉(zhuǎn)數(shù)的三次方成正比。上式表明：通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和空氣重率的一次方成正比，和葉輪直徑的61同類型通風(fēng)機(jī)比例定律的應(yīng)用應(yīng)用比例定律的公式，可以根據(jù)一臺通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線推算、繪制轉(zhuǎn)數(shù)，葉輪直徑和空氣重率都不相同的另一臺同類型通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。例如，已知某軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角為30°，轉(zhuǎn)數(shù)n1＝1500轉(zhuǎn)/分時的特性曲線，如圖所示。當(dāng)其它條件不變時，利用比例定律可得轉(zhuǎn)數(shù)為n2＝1000轉(zhuǎn)/分時的特性曲線。其方法是：先在n1特性曲線上取1、2、3、4……等各點(diǎn)，并將各對應(yīng)點(diǎn)的hfs1、Qf1、Nf1和η1等值記錄下來，根據(jù)比例定律求得各對應(yīng)點(diǎn)的hfs2、Qf2、Nf2、η2等值，在同一坐標(biāo)圖上描得各點(diǎn)，并連接成hfs2一Qf2、Nf2一Qf2和η2一Qf2曲線。即圖中的n2曲線。同類型通風(fēng)機(jī)比例定律的應(yīng)用62第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件63三、通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線應(yīng)用上述比例定律，可以根據(jù)模型試驗(yàn)所得的結(jié)果，繪制同類型通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。為了簡化特性曲線，常常采用通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線。類型特性曲線與個體特性曲線的區(qū)別，在于它只用一條曲線就能代表同類型通風(fēng)機(jī)的工作特性。類型特性曲線的用途：1．使通風(fēng)機(jī)的特性曲線簡化；2．根據(jù)類型特性曲線可以選取最有利的通風(fēng)機(jī)；3．可以比較不同類型的通風(fēng)機(jī)的工作性能。三、通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線64要繪出某一類型的風(fēng)機(jī)類型特性曲線，上式中流量系數(shù)和壓力系數(shù)可以利用同類型通風(fēng)機(jī)的相似模型試驗(yàn)獲得，即將扇機(jī)模型與試驗(yàn)管道相連接運(yùn)轉(zhuǎn)，并利用試驗(yàn)管道依次調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，然后依次算出各工況點(diǎn)相對應(yīng)的、值。如以橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，將各工況點(diǎn)所對應(yīng)、各值繪于同一坐標(biāo)紙上，并連各點(diǎn)即為該通風(fēng)機(jī)類型特性曲線中的—曲線。同樣可得—曲線和η—曲線。同樣，有了某類通風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，就可推算出此類型通風(fēng)機(jī)中某種機(jī)號(即葉輪徑D為已知)，以某一轉(zhuǎn)數(shù)(即n為已知)運(yùn)轉(zhuǎn)時的個體特性曲線。通風(fēng)機(jī)類型特性曲線的應(yīng)用要繪出某一類型的風(fēng)機(jī)類型特性曲線，上式中流量65下圖分別為4-72和4-62型離心式風(fēng)機(jī)的類型特性曲線。通過比較可以看出；4-72型風(fēng)機(jī)的工作范圍大，效率高。因此，4-62通風(fēng)機(jī)被4-72型所代替而不再生產(chǎn)。下圖分別為4-72和4-62型離心式風(fēng)機(jī)的類型特性曲線。66利用類型特性曲線選擇最優(yōu)通風(fēng)機(jī)的方法是：首先，根據(jù)已知的礦井最大風(fēng)壓hmax計(jì)算動輪的圓周速度：由：得：，m/s式中——風(fēng)壓系數(shù)，采用類型曲線中效率最高點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值，對于4-72型離心式通風(fēng)機(jī)，＝0.4；對于G4-73型離心式通風(fēng)機(jī)，=0.44；對于70B2型軸流式通風(fēng)機(jī)，二級動輪的：＝0.45，一級動輪的：＝0.23。其它符號意義同前。利用類型特性曲線選擇最優(yōu)通風(fēng)機(jī)的方法是：67其次，根據(jù)已知的風(fēng)量Q和圓周速度u，計(jì)算最優(yōu)動輪直徑。因故有：，m式中——流量系數(shù)，采用類型曲線中效率最高點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值，對于4-72型離心式通風(fēng)機(jī)：＝0.22；對于G4-73型離心式通風(fēng)機(jī)，=0.23；對于70B2型軸流式通風(fēng)機(jī)：＝0.19。根據(jù)計(jì)算的D值，在通風(fēng)機(jī)產(chǎn)品目錄中選擇接近此值的標(biāo)準(zhǔn)動輪直徑(即機(jī)號)。第三，根據(jù)動輪直徑D和圓周速度u，計(jì)算所需轉(zhuǎn)數(shù)n：其次，根據(jù)已知的風(fēng)量Q和圓周速度u，計(jì)算最優(yōu)684.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置通風(fēng)機(jī)的附屬裝置包括反風(fēng)裝置、防爆門、風(fēng)峒和擴(kuò)散器等。4.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置通風(fēng)機(jī)的附屬裝置包括691.反風(fēng)裝置

反風(fēng)就是使正常風(fēng)流反向。當(dāng)進(jìn)風(fēng)井筒附近和井底車場發(fā)生火災(zāi)或瓦斯煤塵爆炸時，會產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害氣體。為了避免災(zāi)害擴(kuò)大，就得利用主要通風(fēng)機(jī)s的反風(fēng)裝置迅速將風(fēng)流方向反轉(zhuǎn)過來?！兑?guī)程》規(guī)定：要求在10min內(nèi)能把礦井風(fēng)流方向反轉(zhuǎn)過來，而且要求反風(fēng)后的風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的40%。4.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置□1.反風(fēng)裝置4.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置□70利用反風(fēng)道反風(fēng)是一種常用的可靠方法，能滿足反風(fēng)的時間和風(fēng)量要求。下圖為軸流式主要通風(fēng)機(jī)抽出式通風(fēng)時的反風(fēng)示意圖，圖A為正常通風(fēng)時反風(fēng)門1和2的位置，通風(fēng)機(jī)由井下吸風(fēng)，然后排至大氣，若將反風(fēng)門1、2改變?yōu)閳DB中的位置，風(fēng)流從大氣吸入通風(fēng)機(jī)內(nèi)，再經(jīng)反風(fēng)道壓入井下，使井下風(fēng)流的方向改變。利用反風(fēng)道反風(fēng)是一種常用的可靠方法，能滿足反71

離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)情況如圖4-12所示，正常通風(fēng)時，反風(fēng)門1和2為實(shí)線位置，反風(fēng)時，反風(fēng)門1提起，而將反風(fēng)門2放下，風(fēng)流自反風(fēng)門2進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，再從反風(fēng)門1進(jìn)入反風(fēng)道3，經(jīng)風(fēng)井壓入井下。離心式通風(fēng)機(jī)的反風(fēng)情況如圖4-12所示，正常722.防爆門《規(guī)程》規(guī)定：裝有主要通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)井口，應(yīng)安裝防爆門。防爆門不得小于出風(fēng)井口的斷面積，并正對出風(fēng)口的風(fēng)流方向。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸時，爆炸氣浪將防爆門掀起，從而起到保護(hù)主要通風(fēng)機(jī)的作用。2.防爆門733．風(fēng)峒

風(fēng)峒是主要通風(fēng)機(jī)和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道。由于通過風(fēng)峒的風(fēng)量很大，內(nèi)外的壓力差較大，因此應(yīng)特別注意降低風(fēng)峒阻力和減少漏風(fēng)。風(fēng)峒設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足：1)風(fēng)峒的斷面不宜太小，其風(fēng)速以10m／s為宜，最大不應(yīng)超過15m/s;2)風(fēng)峒的阻力不大于100～200Pa。因此，風(fēng)峒不宜過長，與井筒的夾角為60～90°之間，轉(zhuǎn)彎部分要呈圓弧形，內(nèi)壁光滑，拐彎平緩，并保持無堆積物，以減少其阻力。3)風(fēng)峒及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，以防止漏風(fēng)。3．風(fēng)峒744.擴(kuò)散器在通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口外，聯(lián)接一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道稱為擴(kuò)散器。其作用是減少出風(fēng)口的速壓損失，以提高通風(fēng)機(jī)的靜壓。軸流式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器。其出口還要與由混凝土砌筑成的外接擴(kuò)散器相連。外擴(kuò)散器是一段向上彎曲的風(fēng)道，出風(fēng)口為長方形斷面。離心式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器是長方形，其敞角取8～10°，出風(fēng)口斷面(S3)與入風(fēng)口斷面(S2)之比約為3～4。4.擴(kuò)散器755．消音裝置通風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪音，特別是大直徑軸流式通風(fēng)機(jī)的噪音更大，以致影響工業(yè)場地和居民區(qū)的工作和休息，為了保護(hù)環(huán)境，需要采取有效措施，把噪音降低到人們感覺正常的程度。我國規(guī)定通風(fēng)機(jī)的噪音不得超過90dB。速度較大的風(fēng)流在通風(fēng)機(jī)內(nèi)和高速旋轉(zhuǎn)的動輪葉片迅猛沖擊，產(chǎn)生空氣動力噪音，同時機(jī)件振動產(chǎn)生機(jī)械噪音。當(dāng)通風(fēng)機(jī)的圓周速度大于20m/s時，空氣動力噪音占主要地位。正對通風(fēng)機(jī)出口方向的噪音最大，側(cè)向逐漸減少。5．消音裝置76消音裝置分為主動式與反射式，前者的作用是吸收聲音的能量，后者是把聲能反射回聲源。通風(fēng)機(jī)多采用主動式消音裝置，風(fēng)流通過多孔性材料裝成的通道時，其噪音被吸收。對不同頻率的噪音消音器，消音效果不同。為了更有效地降低高頻率的噪音，消音板要有足夠的厚度。也可制成空心消音板，以節(jié)省材料。消音裝置分為主動式與反射式，前者的作用是吸收774.6礦井主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺或兩臺以上的通風(fēng)機(jī)同時對風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行工作，叫做通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合作業(yè)或聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。這種作業(yè)基本分串聯(lián)作業(yè)和并聯(lián)作業(yè)兩種。一、通風(fēng)機(jī)的串聯(lián)作業(yè)當(dāng)通風(fēng)網(wǎng)路的阻力較大，一臺通風(fēng)機(jī)不能滿足需要時，應(yīng)采用通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。作串聯(lián)工作的較少，一般用于長距離掘進(jìn)通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作可分為集中串聯(lián)和間隔串聯(lián)兩種，下面以集中串聯(lián)為例進(jìn)行分析?！?.6礦井主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺或兩臺以上的通風(fēng)機(jī)同時對風(fēng)網(wǎng)78兩臺通風(fēng)機(jī)的特性曲線分別為Ⅰ和Ⅱ，網(wǎng)路的總風(fēng)阻為R1。通風(fēng)機(jī)作串聯(lián)工作時，通過兩臺通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量必然相等，而風(fēng)壓則相加。因此，兩臺通風(fēng)機(jī)的合成曲線可按“風(fēng)量相等，風(fēng)壓相加”的原則，在等風(fēng)量線l1，l2……上將曲線Ⅰ和Ⅱ的縱坐標(biāo)相加，連接各點(diǎn)即為合成特性曲線Ⅲ，它與風(fēng)阻曲線R1的交點(diǎn)M0，即為聯(lián)合工況點(diǎn)。與M0所對應(yīng)的Q0為通風(fēng)網(wǎng)路的總風(fēng)量，且Q0＝QⅠ＝QⅡ；網(wǎng)路的總風(fēng)壓為h0。由M0引垂直線交曲線Ⅰ于MⅠ，交曲線Ⅱ于MⅡ，與MI、MⅡ所對應(yīng)的風(fēng)壓為hft1和hft2，顯然有：h0＝hft1＋hft2。兩臺通風(fēng)機(jī)的特性曲線分別為Ⅰ和Ⅱ，網(wǎng)路的總79第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件80若通風(fēng)機(jī)Ⅰ和Ⅱ單獨(dú)工作，則其工況點(diǎn)分別為M'Ⅰ和M'Ⅱ，這時其風(fēng)壓分別為h'Ⅰ和h'Ⅱ，風(fēng)量分別為Q'Ⅰ和Q'Ⅱ?？梢?，Q0>Q'Ⅰ，Q0>Q'Ⅱ，說明串聯(lián)工作效果較好，這種情況在網(wǎng)路風(fēng)阻R越大時，越顯著。所以，通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，適合于通風(fēng)阻力大的通風(fēng)網(wǎng)路。若通風(fēng)機(jī)Ⅰ和Ⅱ單獨(dú)工作，則其工況點(diǎn)分別為M'81當(dāng)風(fēng)阻由R1降為R2，工況點(diǎn)為B時，則hⅢ＝hⅠ而hⅡ＝0，說明串聯(lián)后的風(fēng)壓與單獨(dú)開動通風(fēng)機(jī)Ⅰ時的風(fēng)壓相等，Ⅱ號通風(fēng)機(jī)雖在運(yùn)轉(zhuǎn)，但產(chǎn)生的風(fēng)壓為零。所以B點(diǎn)稱為串聯(lián)工作時的極限點(diǎn)。當(dāng)風(fēng)路風(fēng)阻由R2降到R3時，聯(lián)合工作點(diǎn)位于極限點(diǎn)B的右側(cè)，此時的聯(lián)合風(fēng)壓和風(fēng)量均小于通風(fēng)機(jī)Ⅰ工單獨(dú)工作時的風(fēng)壓和風(fēng)量。顯然，這時通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作是不合理的。因此，可以得出結(jié)論，通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，只有在由于網(wǎng)路風(fēng)阻增大而使風(fēng)量不足的情況下才能運(yùn)用。當(dāng)風(fēng)阻由R1降為R2，工況點(diǎn)為B時，則hⅢ＝82主要通風(fēng)機(jī)和自然風(fēng)壓串聯(lián)主要通風(fēng)機(jī)與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作時，其通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓與自然風(fēng)壓的關(guān)系，如下圖所示。主要通風(fēng)機(jī)和自然風(fēng)壓串聯(lián)83主要通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線為I，礦井風(fēng)阻特性曲線為R，在冬季，礦井自然風(fēng)壓幫助機(jī)械通風(fēng)，其特性曲線為Ⅱ，由曲線Ⅰ和Ⅱ按“風(fēng)量相等，風(fēng)壓相加”的原則，可以得到聯(lián)合工作特性曲線Ⅲ，它與R曲線的交點(diǎn)即為聯(lián)合工況點(diǎn)M0(Q0、h0)，而通風(fēng)機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)為M1(hfs，Q0)。顯然，hfs＋hn＝hr，表明通風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)壓hfs加上自然風(fēng)壓hn用來克服礦井通風(fēng)阻力hr。若無自然風(fēng)壓作用時，通風(fēng)機(jī)單獨(dú)工作的工況點(diǎn)為MⅠ(h'0，Q'0)，Q'0<Q0，說明自然風(fēng)壓為正值時，提高了通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力。主要通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線為I，礦井風(fēng)阻特性曲線為R，在冬季，84在夏季，自然風(fēng)壓是削弱機(jī)械通風(fēng)的。設(shè)自然風(fēng)壓特性曲線為Ⅱ’；而主扇的靜壓特性曲線Ⅰ不變。運(yùn)用“風(fēng)量相等，風(fēng)壓相加”的原則，可得Ⅰ和Ⅱ’的聯(lián)合作業(yè)特性曲線Ⅲ’，它與風(fēng)阻特性曲線R的交點(diǎn)為A，此時主扇的總風(fēng)量為QA，通風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)壓為h’fs，自然風(fēng)壓為h’n說明h’fs與h’n之差用以克服通風(fēng)阻力h'r。h’fs－h(huán)’n＝h'r可以看出，由于自然風(fēng)壓的影響，礦井總進(jìn)風(fēng)量一年四季是變化的，有些礦井(進(jìn)、出風(fēng)井高差較大)冬夏兩季的總進(jìn)風(fēng)量可能相差較大。如果冬季風(fēng)量感到有余，可以調(diào)整主扇，以節(jié)約電力消耗，到夏季進(jìn)風(fēng)量可能不足，則需要提高主扇能力。在夏季，自然風(fēng)壓是削弱機(jī)械通風(fēng)的。設(shè)自然風(fēng)壓85三、通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)工作通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的目的是為了增加通風(fēng)網(wǎng)路中的風(fēng)量。通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作可分為，兩臺通風(fēng)機(jī)在同一井口并聯(lián)工作和兩臺通風(fēng)機(jī)分別在井田兩翼的兩個井口上并聯(lián)工作兩種情況。前者叫做集中并聯(lián)，后者叫做對角并聯(lián)。集中并聯(lián)分為型號相同的兩臺通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作和型號不同的兩臺通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)兩種情況。三、通風(fēng)機(jī)的并聯(lián)工作861．兩臺型號完全相同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作如下圖所示，Ⅰ、Ⅱ分別為第一臺和第二臺通風(fēng)機(jī)的特性曲線，通風(fēng)網(wǎng)路風(fēng)阻為R1。由于兩臺通風(fēng)機(jī)集中并聯(lián)工作，兩臺通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓必然相等，而通過網(wǎng)路的總風(fēng)量為在同一風(fēng)壓下兩臺通風(fēng)機(jī)風(fēng)量之和。根據(jù)“風(fēng)壓相等，風(fēng)量相加”的原則，可以畫出兩臺并聯(lián)通風(fēng)機(jī)的合成特性曲線Ⅲ。合成特性曲線Ⅲ與風(fēng)阻特性曲線R1的交點(diǎn)M0便是聯(lián)合工作的工況點(diǎn)。過M0畫垂線得通過網(wǎng)路的總風(fēng)量Q0。通過M0畫橫軸的平行線得網(wǎng)路的總風(fēng)壓h0，顯然：h0＝hⅠ＝hⅡ。1．兩臺型號完全相同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作如下87第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件88如果每一臺通風(fēng)機(jī)單獨(dú)在網(wǎng)路上工作，其工況點(diǎn)為N，對應(yīng)的風(fēng)量為QN。從圖中可以看出：Q0>QN，但Q0<2QN。這是因?yàn)橥L(fēng)機(jī)并聯(lián)后，使網(wǎng)路的總風(fēng)量增加的同時，網(wǎng)路的總阻力也由h1增為hⅡ，因而使風(fēng)量減小。這種現(xiàn)象在網(wǎng)路風(fēng)阻增加時更為明顯。當(dāng)風(fēng)阻由R1增加為R2時，Q'M<<2Q'N；只有當(dāng)網(wǎng)路風(fēng)阻變?yōu)?時，通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的總風(fēng)量才能等于單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時風(fēng)量的二倍。由此得出結(jié)論；通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作效果與通風(fēng)網(wǎng)路的風(fēng)阻有關(guān)，風(fēng)阻越小，效果越好。否則并聯(lián)沒有意義。如果每一臺通風(fēng)機(jī)單獨(dú)在網(wǎng)路上工作，其工況點(diǎn)為N892．兩臺型號不同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作如下圖圖所示，Ⅰ、Ⅱ分別為兩臺通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線，礦井總風(fēng)阻為R，同樣根據(jù)“風(fēng)壓相等，風(fēng)量相加”的原則，得通風(fēng)機(jī)Ⅰ、Ⅱ聯(lián)合工作特性曲線Ⅲ，它與R曲線的交點(diǎn)為M0，M0即是并聯(lián)工作時的工況點(diǎn)。與M0對應(yīng)的風(fēng)量Q0則為礦井總風(fēng)量，通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的靜壓為h0，且h0＝hfs1＝hfs2。h0是用來克服礦井井巷通風(fēng)阻力hr的。由M0引水平線得M’Ⅰ和M’Ⅱ，與M’Ⅰ、M’Ⅱ?qū)?yīng)的風(fēng)量QⅠ、QⅡ即為通風(fēng)機(jī)Ⅰ和Ⅱ各自的排風(fēng)量。工況點(diǎn)N1和N2所對應(yīng)的風(fēng)量Q1和Q2為兩通風(fēng)機(jī)單獨(dú)在礦井風(fēng)阻為R的網(wǎng)路上運(yùn)轉(zhuǎn)時的風(fēng)量，顯然：Q0<(Q1＋Q2)。2．兩臺型號不同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作如下圖圖所90第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件91若礦井風(fēng)阻由R增加到R'，并與曲線Ⅲ交于A點(diǎn)，這時A對應(yīng)的Ⅱ號通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量QⅡ＝0，表明Ⅱ號通風(fēng)機(jī)為無效運(yùn)轉(zhuǎn)。故A點(diǎn)稱為并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的極限點(diǎn)或分界點(diǎn)。若礦井風(fēng)阻由R’再增加到R“，與Ⅲ的交點(diǎn)為A’，A’位于A點(diǎn)的左側(cè)。此時Ⅱ號通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量為負(fù)值(－Q”Ⅱ)。這說明，該通風(fēng)機(jī)不僅不起作用，反而成了Ⅰ號通風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)通路，從而減少了礦井的總進(jìn)風(fēng)量，這是不允許存在的。但在兩臺型號相同的通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時，這種情況是不會出現(xiàn)的。若礦井風(fēng)阻由R增加到R'，并與曲線Ⅲ交于A點(diǎn)92為了保證聯(lián)合工作的穩(wěn)定性，應(yīng)遵守如下規(guī)定：在較小通風(fēng)機(jī)的靜壓特性曲線Ⅱ上，取其最大靜壓值的0.9倍處的B’點(diǎn)，引平行線與聯(lián)合特性曲線Ⅲ交于B，B點(diǎn)即為聯(lián)合工作時工況點(diǎn)的上限，而其下限必須保證：較大通風(fēng)機(jī)的效率大于0.6，較小通風(fēng)機(jī)的效率大于0.5。在通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時，也應(yīng)盡可能地選用兩臺型號相同的通風(fēng)機(jī)。為了保證聯(lián)合工作的穩(wěn)定性，應(yīng)遵守如下規(guī)定：93一、離心式通風(fēng)機(jī)國產(chǎn)離心式通風(fēng)機(jī)類型較多，其中4-72-11型的全壓效率最高達(dá)91％，較為常用。其符號的意義舉例如下：4-72-11No.10C

表示通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動方式表示通風(fēng)機(jī)的機(jī)號，即為葉輪直徑D2(m))×10表示通風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)順序?yàn)榈谝淮伪硎就L(fēng)機(jī)進(jìn)口為單吸口表示通風(fēng)機(jī)在最高效率點(diǎn)時的比轉(zhuǎn)數(shù)表示通風(fēng)機(jī)在最高效率點(diǎn)時的全壓系數(shù)乘10倍的化整數(shù)通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型一、離心式通風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型94傳動方式分為A、B、C、D四段，其中：A一表示無軸承箱裝置，與電動機(jī)直接傳動；B——表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風(fēng)機(jī)軸承中間；C——表示懸臂支承裝置，皮帶傳動，皮帶輪在通風(fēng)機(jī)軸承外側(cè)；D——表示懸臂支承裝置，用聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結(jié)傳動。比轉(zhuǎn)數(shù)是表示同類型通風(fēng)機(jī)在效率最高時風(fēng)壓系數(shù)與風(fēng)量系數(shù)的關(guān)系的一個常數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)越大，風(fēng)量越高。傳動方式分為A、B、C、D四段，其中：95第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件9662A14—11No.24

表示通風(fēng)機(jī)的機(jī)號，即動輪直徑(m)的10倍表示該型通風(fēng)機(jī)第—次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)表示該型通風(fēng)機(jī)為一級動輪表示該型通風(fēng)機(jī)之葉形第14次設(shè)計(jì)應(yīng)用表示該型通風(fēng)機(jī)的輪葉為扭曲機(jī)翼形表示該型通風(fēng)機(jī)的轂輪比的100倍取整數(shù)這種通風(fēng)機(jī)動輪的葉片是扭曲形，共16片。在不同轉(zhuǎn)數(shù)、不同輪葉數(shù)以及γ＝11.76N／m3時，個體特性曲線分別如圖4-32至圖4-39所示。這些圖的左下角是動輪反轉(zhuǎn)時特性曲線。從這些曲線看出，這種通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量較小，較難滿足反風(fēng)要求。二、軸流式通風(fēng)機(jī)62A14—11No.24這種通風(fēng)機(jī)動97第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件98另一種新型軸流式通風(fēng)機(jī)是2K60—4型，共有N0.18、24、28、30等幾個機(jī)號。其符號意義舉例如下：2K60—1No.18

通風(fēng)機(jī)的機(jī)號即為動輪直徑的10倍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的順序號輪轂比的100倍礦井通風(fēng)用兩級動輪這種通風(fēng)機(jī)有兩級動輪，14片扭曲形的動輪葉片，中間和后面整流器的葉片也是扭曲形，并有改變整流器葉片角度的裝置，及時改變這種葉片角度，可使動輪反轉(zhuǎn)后的風(fēng)量較大，能基本符合反風(fēng)要求。另一種新型軸流式通風(fēng)機(jī)是2K60—4型，共有N099第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件100三、離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)的比較結(jié)構(gòu)方面：軸流式通風(fēng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是比較緊湊，體積小，轉(zhuǎn)速高。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，噪音大，故障較多。離心式通風(fēng)機(jī)則結(jié)構(gòu)簡單，造價低，維修方便，噪音小。但它的體積大。性能方面：軸流式通風(fēng)機(jī)在工作范圍內(nèi)，當(dāng)?shù)V井總風(fēng)阻變化時，風(fēng)量變化較小。離心式通風(fēng)機(jī)則相反。軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)節(jié)比較方便，反風(fēng)方法較多。離心式通風(fēng)機(jī)則麻煩一些，反風(fēng)時必須有反風(fēng)道。軸流式通風(fēng)機(jī)的起動負(fù)荷小，風(fēng)量增加時功率的變化不大，不致過載。離心式通風(fēng)機(jī)則相反。軸流式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較差，而離心式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的穩(wěn)定性較好。三、離心式和軸流式通風(fēng)機(jī)的比較101為了合理使用通風(fēng)機(jī)，必先掌握其個體特性曲線。通風(fēng)機(jī)制造廠提供的特性曲線都是根據(jù)不帶擴(kuò)散器模型試驗(yàn)獲得的，而實(shí)際運(yùn)行的通風(fēng)機(jī)都裝有擴(kuò)散器，加之安裝質(zhì)量和運(yùn)轉(zhuǎn)時的磨損等原因，通風(fēng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)性能往往與廠方提供的性能曲線不相符合。因此，通風(fēng)機(jī)在正式運(yùn)轉(zhuǎn)之前，和運(yùn)轉(zhuǎn)幾年后，必須通過試驗(yàn)以測定其個體特性曲線。進(jìn)行通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，除測定通風(fēng)機(jī)的入口或出口斷面的靜壓，通風(fēng)機(jī)風(fēng)峒內(nèi)某斷面的平均風(fēng)速外，還應(yīng)測定通風(fēng)機(jī)的軸功率，通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)時的大氣條件如大氣壓力、溫度和濕度等。4.7礦井主要通風(fēng)機(jī)性能測定□為了合理使用通風(fēng)機(jī)，必先掌握其個體特性曲線。通風(fēng)機(jī)制1021.通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的布置及參數(shù)測定通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)時的布置方案較多，如利用防爆門短路進(jìn)風(fēng)進(jìn)行試驗(yàn)，或利用備用風(fēng)機(jī)的風(fēng)道進(jìn)行試驗(yàn)(不停產(chǎn))等。因此，可根據(jù)現(xiàn)場的具體條件，因地制宜地選取。但總的要求是能準(zhǔn)確、方便地測得通過通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)壓。為此，必須使測壓和測風(fēng)地點(diǎn)的風(fēng)流處于穩(wěn)定狀態(tài)，測定方法必須完善合理。1.通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的布置及參數(shù)測定103圖4-34是軸流式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)的礦井，利用防爆門進(jìn)風(fēng)進(jìn)行的通風(fēng)機(jī)試驗(yàn)。進(jìn)行試驗(yàn)時，須打開防爆門作為主要進(jìn)風(fēng)口，在風(fēng)峒和風(fēng)井交接處安設(shè)欄桿b，距b約2米處布置調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置c，距c約2D(D為風(fēng)峒的寬度)處安置整流柵d(用1米長的木板隔成0.1米×0.1米的方格)，并在彎道內(nèi)安設(shè)導(dǎo)向板e。圖4-34是軸流式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)的礦井，104各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測定方法如下；1)通風(fēng)機(jī)靜壓的測定由式hfs＋hn＝hr1-2可知，對于抽出式通風(fēng)的礦井，通風(fēng)機(jī)的靜壓與礦井的自然風(fēng)壓共同克服礦井通風(fēng)阻力，所以，鑒定時只測定通風(fēng)機(jī)的靜壓hfs。由于hfs＝hs2－h(huán)v2，通風(fēng)機(jī)的靜壓可以通過測定通風(fēng)機(jī)入口處(斷面2-2)風(fēng)流的相對靜壓hs2和該斷面的平均速壓hv2而計(jì)算出來。2-2斷面處風(fēng)流相對靜壓的測定方法，如前圖所示。各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測定方法如下；1052)風(fēng)速測定測定風(fēng)速的目的是為了計(jì)算通過通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量Qf和2-2斷面的平均速壓hv2。因此，準(zhǔn)確地測得給定斷面的平均風(fēng)速，是通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的關(guān)鍵之—。目前一般用風(fēng)表或皮托管兩種方法進(jìn)行風(fēng)速測定，有時為了互相校核，用上述兩種方法同時進(jìn)行，用風(fēng)表測風(fēng)時，測風(fēng)地點(diǎn)應(yīng)選在風(fēng)流較為穩(wěn)定的直線段，如上圖的1—1斷面處；用皮托管測風(fēng)時，一般在環(huán)形擴(kuò)散器斷面3-3處。同時，為了準(zhǔn)確地測得該斷面的平均速壓，應(yīng)在環(huán)形擴(kuò)散器的測風(fēng)位置，預(yù)先焊接若干根鋼筋，并在鋼筋上對稱固定一定數(shù)量的皮托管。2)風(fēng)速測定測定風(fēng)速的目的是為了計(jì)算通106第4章通風(fēng)動力礦井通風(fēng)與安全+課件107皮托管的固定位置，可按下式計(jì)算：

式中Ri——鋼筋上第i個測點(diǎn)距圓筒中心的距離，i——測點(diǎn)序號；d——心筒直徑，m；D——外筒直徑，m；n——劃分等面積環(huán)的個數(shù)，個。對于No.12～18，n＝3～4；No.24～28，n＝5～6，皮托管的固定位置，可按下式計(jì)算：108速壓值的測定，可以用多臺微壓計(jì)同時讀取每支皮托管的示值，也可利用1～2臺微壓計(jì)分別測定各支皮托管的示值。環(huán)形空間內(nèi)測風(fēng)斷面的平均風(fēng)速用下式計(jì)算：

式中hv1、hv2、…h(huán)vn——分別為各支皮托管的速壓值，Pa。通風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量按下式計(jì)算：速壓值的測定，可以用多臺微壓計(jì)同時讀取每支皮1093)通風(fēng)機(jī)軸功率的測定通風(fēng)機(jī)的軸功率為電動機(jī)的輸入功率乘以電動機(jī)的效率和傳動效率，可用電流表、電壓表、功率因數(shù)表分別測得電流I(安)、電壓V(伏)及功率因數(shù)(cosψ)等值，然后用下式計(jì)算：

式中η電——電動機(jī)效率，％；(查表)η傳——傳動效率％，直接傳動取1.0，間接傳動時取0.95。電動機(jī)的輸入功率，也可以直接用瓦特表測得。3)通風(fēng)機(jī)軸功率的測定通風(fēng)機(jī)的軸功率為電動1104)轉(zhuǎn)數(shù)的測定通風(fēng)機(jī)與電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，可用轉(zhuǎn)數(shù)表測定。測定時用手平托轉(zhuǎn)數(shù)表，將頂帽壓緊在通風(fēng)機(jī)或電動機(jī)軸的中心孔內(nèi)，借其摩擦力將風(fēng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)數(shù)傳遞到轉(zhuǎn)數(shù)表上，根據(jù)指針的指示值，直接記取轉(zhuǎn)數(shù)表瞬時值。用轉(zhuǎn)數(shù)表測定同步電動機(jī)帶動的通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，具有足夠精度。5)大氣物理?xiàng)l件的測定大氣物理?xiàng)l件一般在斷面1-1處測量，測定的主要參數(shù)有：大氣壓力(毫米水銀柱)、溫度和濕度，以便計(jì)算空氣的重率。4)轉(zhuǎn)數(shù)的測定通風(fēng)機(jī)與電動機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，可用轉(zhuǎn)數(shù)表測1112．實(shí)測數(shù)據(jù)的整理與制圖1)風(fēng)量計(jì)算式中S——測風(fēng)斷面1-1的面積，m2。2)在試驗(yàn)條件下通風(fēng)機(jī)靜壓h’fs的計(jì)算：h’fs＝hs2－h(huán)v2，Pa式中hs2——在風(fēng)峒斷面2-2測得的相對靜壓，Pa；S'——斷面2-2的面積，m2。2．實(shí)測數(shù)據(jù)的整理與制圖1123)在試驗(yàn)條件下通風(fēng)機(jī)輸入功率N‘軸和輸出功率N‘fos的計(jì)算：

N’fos＝hfs.Qf/1000，kW4)通風(fēng)機(jī)靜壓效率計(jì)算：3)在試驗(yàn)條件下通風(fēng)機(jī)輸入功率N‘軸和輸出功率N‘113試驗(yàn)過程中所測得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，一般應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)(γ＝11.8N／m3)(為便于現(xiàn)場應(yīng)用也可換算成該礦全年平均氣象條件下的數(shù)值)和固定轉(zhuǎn)數(shù)條件下(不同工況點(diǎn)轉(zhuǎn)速有所改變)的數(shù)值，然后繪制通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線。因此，先計(jì)算校正系數(shù)：1.轉(zhuǎn)速校正系數(shù)：

2.空氣重率校正系數(shù)：試驗(yàn)過程中所測得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，一般應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)114校正后的通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量Qfs＝Q‘fs·Kn，m3/s校正后的通風(fēng)機(jī)靜壓hfs＝h‘fs·Kn2·Kγ，Pa校正后的通風(fēng)機(jī)軸功率N軸和輸出功率NfsN軸＝N‘軸Kn3·Kγ，kWNfs＝N‘fsKn3·Kγ＝hfsQfs/1000，kW校正后的通風(fēng)機(jī)排風(fēng)量115以上計(jì)算是一個工況點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值。通風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)時，為了獲得比較光滑的個體特性曲線，一般要調(diào)節(jié)十個以上的工況點(diǎn)，有十組以上的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，應(yīng)填入預(yù)先制好的表格中。以Qfs為橫坐標(biāo)，分別以hfs、N軸、ηfs為縱坐標(biāo)，將與Qfs對應(yīng)的hfs、N軸、ηfs等值繪到同一圖上，即可得各工況點(diǎn)，將各工況點(diǎn)用連接起來，便是在標(biāo)準(zhǔn)條件下的個體特性曲線。以上計(jì)算是一個工況點(diǎn)所對應(yīng)的數(shù)值。通風(fēng)機(jī)性能116測定步驟1、測定前的準(zhǔn)備礦井通風(fēng)機(jī)裝置性能測定是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的通風(fēng)管理工作。無論是采用傳統(tǒng)的分立儀表，還是采用集成的通風(fēng)機(jī)裝置性能測定儀，在測定前，都要根據(jù)測定方案進(jìn)行組織分工和必要的工具、器材、記錄表格等一系列準(zhǔn)備工作：(1)登記通風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的銘牌技術(shù)數(shù)據(jù)，并測量通風(fēng)機(jī)的有關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸。(2)測量測壓以及測風(fēng)處的風(fēng)洞斷面尺寸。(3)在測壓和工況調(diào)節(jié)地點(diǎn)分別安設(shè)測壓管、膠皮管和調(diào)節(jié)風(fēng)窗框架，并準(zhǔn)備足夠的用于調(diào)節(jié)工況的木板。測定步驟117(4)對所使用的各種儀表(風(fēng)表、壓差計(jì)、大氣壓力計(jì)、電工儀表等)或通風(fēng)機(jī)性能測定儀進(jìn)行檢查和校正，并使測定人員熟悉其使用方法。(5)必要時安裝通訊聯(lián)絡(luò)電話或無線對講機(jī)。(6)采取措施堵塞地面漏風(fēng)。(7)清除風(fēng)硐內(nèi)的碎石等雜物和積水。(8)檢查主要通風(fēng)機(jī)、電動機(jī)閘門、絞車的各部件是否完整牢固。(4)對所使用的各種儀表(風(fēng)表、壓差計(jì)、大氣壓力計(jì)、電工儀1182、組織分工主要通風(fēng)機(jī)裝置性能測定工作由礦井總工程師和礦務(wù)局測試組共同負(fù)責(zé)組織，并要求通風(fēng)、機(jī)電部門參加，推選1人為指揮，下設(shè)若干個小組：(1)工況調(diào)節(jié)組——調(diào)節(jié)通風(fēng)機(jī)工況(包括調(diào)風(fēng)葉角度)的人員。(2)測風(fēng)組——用風(fēng)表測風(fēng)及測量大氣物理參數(shù)。(3)測壓組——測量靜壓和動壓。(4)電氣測量組——測量電流、電壓、功率因數(shù)、功率和轉(zhuǎn)數(shù)。2、組織分工119(5)速算組——利用事先準(zhǔn)備好的速算圖，根據(jù)測定的數(shù)值求出風(fēng)壓、風(fēng)量值，迅速繪制特性曲線的草圖，以便發(fā)現(xiàn)問題及時補(bǔ)救。(6)通訊聯(lián)絡(luò)組——傳遞信號和測定的數(shù)據(jù)。(7)安全組——配帶工具及安全設(shè)備，現(xiàn)場待機(jī)，負(fù)責(zé)處理可能發(fā)生的問題。如果采用通風(fēng)機(jī)裝置性能測定儀測定，以上人員可大幅簡化。(5)速算組——利用事先準(zhǔn)備好的速算圖，根據(jù)測定的數(shù)值求出1203、測定工作一切準(zhǔn)備工作就緒后，指揮下令啟動通風(fēng)機(jī)，待風(fēng)流穩(wěn)定后(約通風(fēng)機(jī)啟動后5～10min)，就可正式測定。用分立儀表人工測定時，每一測點(diǎn)至少測兩次，每次1min時間，在每次測定中的讀數(shù)時間為：用風(fēng)表測風(fēng)，每分鐘讀一次；測壓、每10s或20s讀一次；轉(zhuǎn)數(shù)和大氣物理參數(shù)，每分鐘讀一次；電氣參數(shù)，每10s或20s讀一次。用通風(fēng)機(jī)裝置性能測定儀測定，所有參數(shù)全部自動采集，采集速度快，數(shù)據(jù)量大，同步性好，可避免人為的讀數(shù)視差和時差。3、測定工作121測定中的注意事項(xiàng)如下：(1)測定時不僅要有明確分工，還要有彼此間的密切配合。在測定過程中要求全體人員聽從指揮，思想集中，動作敏捷，步調(diào)一致。(2)為了避免電機(jī)過負(fù)荷，主要通風(fēng)機(jī)應(yīng)在低負(fù)荷工況下啟動，工況調(diào)節(jié)順序應(yīng)使電機(jī)功率由低而高，逐漸變化。離心式主要通風(fēng)機(jī)起動由全閉到全放；軸流式主要通風(fēng)機(jī)起動由全放到全閉。(3)在測定中當(dāng)工況點(diǎn)轉(zhuǎn)入左側(cè)的不穩(wěn)定區(qū)段時，一般應(yīng)停止測定工作?；蜃ゾo時間測完該點(diǎn)，并嚴(yán)密監(jiān)視電動機(jī)負(fù)荷、軸承溫升及風(fēng)機(jī)喘振等情況，以免發(fā)生意外事故。測定中的注意事項(xiàng)如下：122(4)為了消除由于電壓波動導(dǎo)致主要通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化引起的誤差，人工測定時同一工況的各參數(shù)應(yīng)盡可能同時測定，而且至少連續(xù)測量兩次，并取平均值。(5)根據(jù)出廠特性曲線和速算結(jié)果推斷，當(dāng)工況點(diǎn)靠近離心式主要通風(fēng)機(jī)和最高功率點(diǎn)或軸流式主要通風(fēng)機(jī)的“駝峰’點(diǎn)時，要探索著改變工況，防止工況點(diǎn)突然轉(zhuǎn)入不穩(wěn)定區(qū)段內(nèi)。同時應(yīng)密切注視電流值的變化和工況調(diào)節(jié)裝置的強(qiáng)度。(6)進(jìn)入風(fēng)硐工作的人員以及工況調(diào)節(jié)人員，務(wù)必注意安全，工作時精力要集中，不可粗心大意。(4)為了消除由于電壓波動導(dǎo)致主要通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化引起的誤差123下一章內(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)管理及安全措施下一章內(nèi)容第5章局部通風(fēng)124安全工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全

MineVentilationandSafety中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件安全工程學(xué)院礦井通風(fēng)與安全

MineVentilatio125第4章通風(fēng)動力中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件第4章通風(fēng)動力中國礦業(yè)大學(xué)多媒體教學(xué)課件126上一章內(nèi)容第3章礦井通風(fēng)阻力3.1風(fēng)流的流動狀態(tài)3.2摩擦阻力3.3局部阻力3.4通風(fēng)阻力定律和特性3.5通風(fēng)阻力測量上一章內(nèi)容第3章礦井通風(fēng)阻力127上一章內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)1、風(fēng)流的流動狀態(tài)2、摩擦阻力3、局部阻力4、通風(fēng)阻力定律和特性、通風(fēng)阻力測量重點(diǎn)與難點(diǎn)1、摩擦阻力產(chǎn)生的原因和測算2、局部阻力產(chǎn)生的原因和測算上一章內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)128第4章通風(fēng)動力欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克服空氣沿井巷流動時所受到的阻力。這種克服通風(fēng)阻力的能量或壓力叫通風(fēng)動力。由第二章可知，通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力。本章將就對這兩種壓力對礦井通風(fēng)的作用、影響因素、特性進(jìn)行分析研究，以便合理地使用通風(fēng)動力，從而使礦井通風(fēng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。第4章通風(fēng)動力欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克1294.1自然風(fēng)壓

4.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造4.3通風(fēng)機(jī)工作參數(shù)及個體特性曲線4.4比例定律與通風(fēng)機(jī)類型特性曲線4.5礦井主要通風(fēng)機(jī)附屬裝置4.6礦井主要通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)4.7礦井主要通風(fēng)機(jī)性能測定第4章通風(fēng)動力4.1自然風(fēng)壓第4章通風(fēng)動力130Homework自然風(fēng)壓是怎樣產(chǎn)生的？進(jìn)、排風(fēng)井井口標(biāo)高相同的井巷系統(tǒng)內(nèi)是否會產(chǎn)生自然風(fēng)壓？何謂通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)？如何用圖解法求單一工作或聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，舉例說明。描述主要通風(fēng)機(jī)特性的主要參數(shù)有哪些？其物理意義是什么？軸流式和離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和功率特性曲線各有什么特點(diǎn)？在啟動時應(yīng)注意什么問題？Homework自然風(fēng)壓是怎樣產(chǎn)生的？進(jìn)、排風(fēng)井井口標(biāo)高相同131通風(fēng)動力的基本概念機(jī)械風(fēng)壓空氣能在井巷中流動，是由于風(fēng)流的起末點(diǎn)間存在著能量差，由通風(fēng)機(jī)造成的能量差，為機(jī)械風(fēng)壓自然風(fēng)壓由礦井自然條件產(chǎn)生的能量差，則為自然風(fēng)壓機(jī)械風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力，用以克服礦井的通風(fēng)阻力，促使空氣流動通風(fēng)動力的基本概念機(jī)械風(fēng)壓1324.1自然風(fēng)壓自然通風(fēng)的基本概念自然通風(fēng)特性自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算自然風(fēng)壓測定□4.1自然風(fēng)壓自然通風(fēng)的基本概念□133自然通風(fēng)的基本概念一種現(xiàn)象在非機(jī)械通風(fēng)的礦井常觀測到：風(fēng)流從氣溫較低的井筒經(jīng)工作面流到氣溫較高的井筒。基本原因由于風(fēng)流流過井巷時與巖石發(fā)生了熱量交換，使得進(jìn)、回風(fēng)井內(nèi)的氣溫出現(xiàn)差異，回風(fēng)井里面的空氣密度比進(jìn)風(fēng)井里的空氣密度較小，因而兩個井筒底部的空氣壓力不相等，其壓差就是自然風(fēng)壓。自然通風(fēng)在自然風(fēng)壓作用下，風(fēng)流不斷流過礦井的現(xiàn)象自然通風(fēng)的基本概念一種現(xiàn)象134p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；ρ為空氣密度，kg/m3，則自然風(fēng)壓為：p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；ρ為空氣密度，kg/m1354.1.1自然通風(fēng)特性生產(chǎn)實(shí)踐表明，自然通風(fēng)對礦井有效通風(fēng)的影響，有時表現(xiàn)為積極的一面，有時卻表現(xiàn)為消極的一面。這就是事物的兩面性。我們的任務(wù)就是深入認(rèn)識礦井自然通風(fēng)的特性，以更好地利用和控制自然通風(fēng)。影響自然風(fēng)壓大小和方向的因素1）地表氣溫的變化對于山區(qū)平硐開拓的礦井，或深部露天轉(zhuǎn)地下的礦井，或井筒開拓的淺礦井，自然風(fēng)壓受地表氣溫變化的影響較大。4.1.1自然通風(fēng)特性生產(chǎn)實(shí)踐表明，自然通風(fēng)對礦井136對于豎井開拓的深礦井，地溫隨深度增加而增大，地面空氣進(jìn)入井筒與巖石發(fā)生熱交換，地表氣溫的影響比較小，自然風(fēng)壓的大小雖有改變，方向不變2)礦井深度近似認(rèn)為自然風(fēng)壓的大小與礦并深度成正比。深1000m的礦井，“自然通風(fēng)能”占總通風(fēng)能量的30％3)地面大氣壓地面大氣壓變化不大，對自然風(fēng)壓的影響較小對于豎井開拓的深礦井，地溫隨深度增加而增大，地面空氣進(jìn)入井筒1374.1.2自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中選擇主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，需要考慮反抗它工作的自然風(fēng)壓；在通風(fēng)系統(tǒng)的管理和調(diào)整工作中，也往往需要理解自然風(fēng)壓。4.1.2自然風(fēng)壓參數(shù)計(jì)算礦井通風(fēng)設(shè)計(jì)中選擇主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，1384.1.3自然風(fēng)壓測定在礦井中任一地點(diǎn)制做臨時密閉，堵截風(fēng)流，主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，用壓差計(jì)測出密閉兩側(cè)的壓差，即為該礦的hn。要求是密閉不漏風(fēng)，否則測值不準(zhǔn)。直接測定法4.1.3自然風(fēng)壓測定在礦井中任一地點(diǎn)制做臨時密閉，堵截風(fēng)流1394.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造通風(fēng)用的機(jī)械稱為通風(fēng)機(jī)（或通風(fēng)機(jī)），按服務(wù)范圍分為主要通風(fēng)機(jī)、輔助通風(fēng)機(jī)與局部通風(fēng)機(jī)?！?.2礦用通風(fēng)機(jī)類型及構(gòu)造通風(fēng)用的機(jī)械稱為通風(fēng)機(jī)（或通風(fēng)機(jī)）140（1）主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)整個礦井或礦井的一翼或一個較大區(qū)域通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)，稱為礦井的主要通風(fēng)機(jī)。主要通風(fēng)機(jī)必須晝夜運(yùn)轉(zhuǎn)，它對礦井安全生產(chǎn)和井下工作人員的身體健康、生命安全關(guān)系極大。主要通風(fēng)機(jī)一般安裝在地面上，也是礦井的重要耗電設(shè)備。所以對主要通風(fēng)機(jī)的選用，必須從安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合考慮。（1）主要通風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)整個礦井或礦井的一翼或一個較大區(qū)域通141（2）輔助通風(fēng)機(jī)用來幫助礦井主要通風(fēng)機(jī)對一翼或一個較大區(qū)域克服通風(fēng)阻力，增加風(fēng)量的通風(fēng)機(jī)，稱為主要通風(fēng)機(jī)的輔助通風(fēng)機(jī)。輔助通風(fēng)機(jī)大多安裝在井下，目前已很少使用。（3）局部通風(fēng)機(jī)為滿足井下某一局部地點(diǎn)通風(fēng)需要而使用的通風(fēng)機(jī)，稱為局部通風(fēng)機(jī)。局部通風(fēng)機(jī)主要用作井巷掘進(jìn)通風(fēng)，將在后續(xù)章節(jié)中討論。本章重點(diǎn)討論主要通風(fēng)機(jī)。礦用主要通風(fēng)機(jī)按其構(gòu)造和工作原理不同，可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩大類，其中軸流式通風(fēng)機(jī)又可分為普通式和