礦井通風機械修改

1、礦井通風機械,Ventilation & Mechanism,盧 平安徽建筑工業(yè)學院plu@ustc.edu.cn Tel. 13965042898,目 錄,第一章 礦井通風概述,第二章 礦井主要通風機,第三章 礦井主要通風機運轉,第四章 礦井主要通風機附屬裝置,第七章 礦井主通風機的性能鑒定,第六章 通風機電氣控制部分,第五章 礦井主要通風機設備

2、選型與經濟運行,第一章 礦井通風概述,第一 節(jié) 礦井空氣成份利用機械或自然通風動力，使地面空氣進入井下，并在井巷中作定向和定量地流動，最后排出礦井的全過程稱為礦井通風。目的、主要任務—保證礦井空氣的質量符合要求。定義：地面空氣進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

3、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，但其含量的變化會引起濕空氣的物理性質和狀態(tài)變化。 氣體成分 按體積計／％ 按質量計／％ 備 注 氧氣（O2） 20.96 23.32 惰性稀有氣體氦、 氮氣（N2） 79.0 76.71 氖、氬、氪、 二氧化碳（CO2） 0.04

4、 0.06 氙等計在氮氣中,二、礦井空氣的主要成分及基本性質 新鮮空氣：井巷中用風地點以前、受污染程度較輕的進風巷道內的空氣， 污濁空氣：通過用風地點以后、受污染程度較重的回風巷道內的空氣， 1．氧氣(O2) 氧氣是維持人體正常生理機能所需要的氣體,人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質、精神狀態(tài)和勞動強度等。 人體輸氧量與勞動強度的

5、關系 勞動強度 呼吸空氣量（L/min） 氧氣消耗量（L/min） 休 息 6-15 0.2－0.4 輕 勞 動 20-25 0.6-1.0 中度勞動 30-40 1.2-2.6 重 勞 動 40-60

6、 1.8-2.4 極重勞動 40-80 2.5-3.1,,,,當空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產生不良的生理反應，出現種種不舒適的癥狀，嚴重時可能導致缺氧死亡。 礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸；此外，煤巖和生產過程中產生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。2．二氧化碳(CO2)

7、 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），在風速較小的巷道中底板附近濃度較大；在風速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。 礦井空氣中二氧化碳的主要來源是：煤和有機物的氧化；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．氮氣(N2) 氮氣是一種惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢必造成氧含量相對

8、降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因為氮氣具有的惰性，因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸。 礦井空氣中氮氣主要來源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出,滅火人為注氮。 三、礦井空氣主要成分的質量（濃度）標準 采掘工作面進風流中的氧氣濃度不得低于20％；二氧化碳濃度不得超過0.5％；總回風流中不得超過0.75％；當采掘工作面風流中二氧化碳濃度達到1.5％或采區(qū)、采掘工作面回風道風流中二氧

9、化碳濃度超過1.5％時，必須停工處理。,礦井空氣中的有害氣體,空氣中常見有害氣體：CO、NO2、SO2 、NH3 、H2 。一、基本性性質１、一氧化碳（CO） 一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體。相對密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當空氣中一氧化碳濃度在13～75％范圍內時有爆炸的危險。 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胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大

10、250～300倍。一旦一氧化碳進入人體后，首先就與血液中的血紅素相結合，因而減少了血紅素與氧結合的機會，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。 主要來源：爆破；礦井火災；煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。,２、硫化氫（H2S）硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當空氣中濃度達到0.0001％即可嗅到，但當濃度較高時，

11、因嗅覺神經中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，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％時有爆炸危險。 主要危害：硫化氫劇毒，有強烈的刺激作用；能阻礙生物氧化過程，使人體缺氧。當空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時后出現眼及呼吸道刺激。

12、主要來源：有機物腐爛；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，有強烈的刺激氣味，相對密度為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的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強烈的刺激及腐蝕作用，二氧化氮中毒有潛伏期，中毒者指頭出現黃色斑點。0.01%出現嚴重中毒。主要來源：井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2)二氧化硫無色、有強烈的硫磺氣味及酸味

13、，空氣中濃度達到0.0005％即可嗅到。其相對密度為2.22，易溶于水。主要危害：遇水后生成硫酸，對眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當濃度達到 0.002％時，眼及呼吸器官即感到有強烈的刺激；濃度達0.05％時，短時間內即有致命危險。主要來源：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) 無色、有濃烈臭味的氣體，相對密度為0.596，易溶于水，?？諝鉂舛戎羞_30％時

14、有爆炸危險。主要危害：氨氣對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。主要來源：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)無色、無味、無毒，相對密度為0.07。氫氣能自燃，其點燃溫度比沼氣低100～200℃，主要危害：當空氣中氫氣濃度為4～74％時有爆炸危險。主要來源：井下蓄電池充電時可放出氫氣；有些中等變質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準 礦井空氣中有害氣

15、體對井下作業(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 最高容許濃度/%一氧化碳 CO 0.0024氧化氮（折算成二氧化氮） NO2 0.00025二氧化硫 SO2 0.0005

16、硫化氫 H2S 0.00066氨 NH3 0.004,礦井氣候礦井氣候：礦井空氣的溫度、濕度和流速三個參數的綜合作用。這三個參數也稱為礦井氣候條件的三要素。一、礦井氣候對人體熱平衡的影響新陳代謝是人類生命活動的基本過程之一。人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進

17、行的。對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濕度和流速。 人體熱平衡關系式：qm-qw=qd+qz+qf+qchqm——人體在新陳代謝中產熱量，取決于人體活動量；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——人體對流散熱量，低于人體表面溫度，為負，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

18、正，可負；qch——人體由熱量轉化而沒有排出體外的能量；人體熱平衡時，qch=0；當外界環(huán)境影響人體熱平衡時，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：對人體對流散熱起著主要作用。 相對濕度：影響人體蒸發(fā)散熱的效果。 風速：影響人體的對流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對流換熱強度隨風速而增大。同時濕交換效果也隨風速增大而加強。如有

19、風的天氣，涼衣服干得快。二、衡量礦井氣候條件的指標1.干球溫度干球溫度是我國現行的評價礦井氣候條件的指標之一。特點：在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標比較簡單，使用方便。但這個指標只反映了氣溫對礦井氣候條件的影響，而沒有反映出氣候條件對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濕度對人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個指標仍沒有反映風速對人體熱平衡的影響。,3.等效溫度

20、等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個以能量為基礎來評價礦井氣候條件的指標。4 .同感溫度 同感溫度（也稱有效溫度）是1923年由美國采暖工程師協(xié)會提出的。這個指標是通過實驗，憑受試者對環(huán)境的感覺而得出的同感溫度計算圖。5.卡他度 卡他度是1916年由英國L.希爾等人提出的。卡他度用卡他計測定。 卡他度分為：干卡他度、濕卡他度 干卡他度：反映了氣溫和風速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為了

21、測出溫度、濕度和風速三者的綜合作用效果， K d=41.868F/t W/m2 濕卡他度（Kw）：是在卡他計貯液球上包裹上一層濕紗布時測得的卡他度，其實測和計算方法完全與干卡他度相同。,三、礦井氣候條件的安全標準 我國現行評價礦井氣候條件的指標是干球溫度。1982年國務院頒布的《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℃。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，生產礦井采掘工作面空氣溫度不得超過2

22、6 ℃，機電設備硐室不得超過30 ℃。,第二節(jié) 礦井空氣流動的能量與壓力 能量與壓力是通風工程中兩個重要的基本概念，壓力可以理解為：單位體積空氣所具有的能夠對外作功的機械能。一、風流的能量與壓力1.靜壓能－靜壓（1）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。這種由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化的能夠對外作功的機械能叫靜壓能，J／m3，在礦井通風中，壓力的概念與物理學中的壓強相同，即單位面積

23、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 a.無論靜止的空氣還是流動的空氣都具有靜壓力； b.風流中任一點的靜壓各向同值，且垂直于作用面； c.風流靜壓的大?。梢杂脙x表測量）反映了單位體積風流所具有的能夠對外作功的靜壓能的多少。如說風流的壓力為101332Pa，則指風流1m3具有101332J的靜壓能。,（３）壓力的兩種測算基準（表示方法） 根據壓力的測算基準不同，

24、壓力可分為：絕對壓力和相對壓力。 A、絕對壓力：以真空為測算零點（比較基準）而測得的壓力稱之為絕對壓力，用 P 表示。 B、相對壓力： 以當時當地同標高的大氣壓力為測算基準(零點)測得的壓力稱之為相對壓力，即通常所說的表壓力，用 h 表示。 風流的絕對壓力（P）、相對壓力（h）和與其對應的大氣壓（P0）三者之間的關系如下式所示：h = P － P0,Pi 與 hi 比較：I、絕對靜壓總是為正，而相對靜壓有正

25、負之分；II、同一斷面上各點風流的絕對靜壓隨高度的變化而變化，而相對靜壓與高度無關。III、 Pi 可能大于、等于或小于與該點同標高的大氣壓(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，簡稱位能，用 EPO 表示。 如果把質量為M（kg）的物體從某一基準面提高Z（m），就要對物體克服重力作功M.g.Z（J），物體因而獲得同樣數量（M.g.Z）的

26、重力位能。即： EPO=M.g.Z 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過計算得其大小，而且是一個相對值 。實際工作中一般計算位能差。（２）位能計算 重力位能的計算應有一個參照基準面。 Ep012=∫ ?i gdzi如下圖 1－２兩斷面之間的位能差：,（3)位能與靜壓的關系 當空氣靜止時（v=0），由空氣靜力學可知：各斷面的機械能相等。設以2-2斷面為基準面：

27、 1-1斷面的總機械能 E1=EPO1+P1 2-2斷面的總機械能 E2=EPO2+P2 由E1=E2得： EPO1+P1=EPO2+P2 由于EPO2=0（2-2斷面為基準面），EPO1=?12.g.Z12， 所以：P2=EPO1+P1=?12.g.Z12+P1 說明：Ｉ、位能與靜壓能之間可以互相轉化。 II、在礦井通風中把某點的靜壓和位能之和稱之為

28、勢能。（4)位能的特點 a.位能是相對某一基準面而具有的能量，它隨所選基準面的變化而變化。但位能差為定值。 b.位能是一種潛在的能量，它在本處對外無力的效應，即不呈現壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進行直接測量。 c.位能和靜壓可以相互轉化，在進行能量轉化時遵循能量守恒定律。,3.動能－動壓（1)動能與動壓的概念 當空氣流動時，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運動的動能，用Ev表示，J/m3；其動能所轉化顯現的壓力叫動壓或稱

29、速壓，用符號hv表示，單位Pa。（2)動壓的計算 單位體積空氣所具有的動能為：Evi ＝ ?i×V2×0.5 式中： ?i －－I點的空氣密度，Kg/m3； v－－I點的空氣流速，m/s。 Evi對外所呈現的動壓hvi，其值相同。（3)動壓的特點 a.只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。 b.動壓總是大于零。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大（即

30、流動方向上的動壓真值）；當作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。 c.在同一流動斷面上，由于風速分布的不均勻性，各點的風速不相等，所以其動壓值不等。d.某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值。,,,,（４）全壓 風道中任一點風流，在其流動方向上同時存在靜壓和動壓，兩者之和稱之為該點風流的全壓，即：全壓＝靜壓＋動壓。 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。 Ａ、絕對全壓（Pti） P

31、ti＝ Pi＋hvi B、相對全壓（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi 說明：A、相對全壓有正負之分； B、無論正壓通還是負壓通風，Pti>Pi hti＞ hi。二、風流的點壓力之間相互關系 風流的點壓力是指測點的單位體積(1m3)空氣所具有的壓力。通風管道中流動的風流的點壓力可分為：靜壓、動壓和全壓。 風流中任一點i的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關系為：hvi=Pt

32、i-Pi hvi、hI和hti三者之間的關系為：hti = hi + hvi 。,壓入式通風（正壓通風）：風流中任一點的相對全壓恒為正。 ∵ Pti and Pi > Po i ∴ hi ＞０ ， h ti ＞0 且 h ti ＞ hi ， hti = hi + hvi 壓入式通風的實質是使風機出口風流的能量增加，即出口風流的絕對壓力大于風機進口的壓力。抽出式通風（負壓通風）：風

33、流中任一點的相對全壓恒為負，對于抽出式通風由于hti 和 hi 為負，實際計算時取其絕對值進行計算。 ∵ Pti and Pi ＜ Po i h ti ＜ 0 且 h ti ＞ hi ，但| h ti | < | hi |實際應用中，因為負通風風流的相對全壓和相對靜壓均為負值，故在計算過程中取其絕對值進行計算。 即：| hti | = | hi | － hvi

34、 抽出式通風的實質是使風機入口風流的能量降低，即入口風流的絕對壓力小于風機進口的壓力。,風流點壓力間的關系,,,,,Pa,,,,,,真空,P0,Pb,ha(+),hb(-),P0,,,,,,Pat,hv,,hat(+),,,hv,,hbt(-),,Pbt,抽出式通風,壓入式通風,壓入式通風,抽出式通風,三、風流點壓力的測定１、礦井主要壓力測定儀器儀表 （１）絕對壓力測量：空盒氣壓計、精密氣壓計、水銀氣壓計等。 （２）壓差及相對壓

35、力測量：恒溫氣壓計、“Ｕ”水柱計、補償式微壓計、傾斜單管壓差計。 （３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+ - 測壓２、壓力測定 （１）絕對壓力－－直接測量讀數。 （２）相對靜壓(正壓通風) （注意連接方法）：,i,負壓通風（注意連接方法）：,說明：（I）水柱計上下移動時，hi 保持不變； （II）在風筒同一斷面上、下移動皮托管，水柱計讀數不變，說明同一斷面上 hi 相同。（３）相對全壓、動壓測量

36、 測定連接如圖（說明連接方法及水柱高度變化）,,,,,,,,,ht,,,,,,,,,,,,,hi,,,,hv,第三節(jié) 礦井空氣流動能量守恒方程及應用 一、空氣流動連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動的風流是連續(xù)不斷的介質，充滿它所流經的空間。在無點源或點匯存在時，根據質量守恒定律：對于穩(wěn)定流，流入某空間的流體質量必然等于流出其的流體質量。 如圖井巷中風流從1斷面流向2 斷面，作定常流動時，有： Mi=const

37、 ρ１ V1 S1＝ ρ２ V２ S２ 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。,對于不可壓縮流體，通過任一斷面的體積流量相等，即Q=viSi=const,第四節(jié) 礦井通風動力,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

38、克服通風阻力的能量或壓力叫通風動力。通風機風壓和自然風壓均是礦井通風的動力。自然風壓 影響自然風壓的決定性因素是兩側空氣柱的密度差，而影響空氣密度又由溫度T、大氣壓力P、氣體常數R和相對濕度φ等因素影響。,自然風壓既是礦井通風的動力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然風壓的控制和利用具有重要意義。礦井機械通風 礦用通風機按其服務范圍可分為三種： 1、主要通風機，服務于全礦或礦井的某一翼（部分）； 2

39、、輔助通風機，服務于礦井網絡的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風機通風，以保證該分支風量； 3、局部通風機，服務于獨頭掘進井巷道等局部地區(qū)。,通風機的類型、構造及工作原理礦用通風機按其服務范圍可分為三種：1、主要通風機，服務于全礦或礦井的某一翼（部分）； 2、輔助通風機，服務于礦井網絡的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風機通風，以保證該分支風量；3、局部通風機，服務于獨頭掘進井巷道等局部地區(qū)。按構造和工

40、作原理可分為： 離心式通風機和軸流式通風機。一、離心式通風機的構造和工作原理1、 風機構造。 離心式通風機一般由：進風口、工作輪（葉輪）、螺形機殼和擴散器等部分組成。有的型號通風機在入風口中還有前導器。 吸風口有：單吸和雙吸兩種。,第二章 礦井主要通風機,葉片出口構造角：風流相對速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構造角，以β2表示。離心式風機可分為：前傾式（β2>90&

41、#186;)、后傾式（β2<90º)和徑向式（β2=90º)三種。β2不同，通風機的性能也不同。礦用離心式風機多為后傾式。,2、工作原理 當電機通過傳動裝置帶動葉輪旋轉時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉而旋轉，獲得離心力。經葉端被拋出葉輪，進入機殼。在機殼內速度逐漸減小，壓力升高，然后經擴散器排出。與此同時，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于吸風口壓力），于是，吸風口的風流便在此壓差的作用下流入葉道，自

42、葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。3、常用型號 目前我國煤礦使用的離心式風機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風機具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點。 型號參數的含義舉例說明如下： G 4 — 73 — 1 1 № 25 D代表通風機的用途，K表示 表示傳動方式

43、礦用通風機，G代表鼓風機 通風機葉輪直徑（25dm) 表示通風機在最高效率點時 設計序號(1表示第一次設計） 全壓系數10倍化整 表示通風機比轉速(ns)化整 表示進風口數,1為單吸,0為雙吸,二、軸流式風機的構造和工作原理1、風機構造 主要由進風口、葉輪、整流

44、器、風筒、擴散（芯筒）器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種2、工作原理（1）特點：在軸流式風機中，風流流動的特點是，當動輪轉動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。,,（2）葉片安裝角 在葉片迎風側作一外切線稱為弦線。弦線與動輪旋轉方向（u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。 可根據需要在規(guī)定范圍內調整。但每個動輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。（3）工作原理 當動

45、輪旋轉時，翼柵即以圓周速度u 移動。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加；與此同時，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制，不能向前運動，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”葉道入口側的氣體流入，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。,,,,,,,,,,,u,θ,3、常用型號 目前我國煤礦在用的軸流式風機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式風機。軸流式風機型號的一般含義是：

46、 1 K— 58 — 4 №25 表示表示葉輪級數,1表示 通風機葉輪直徑（25dm) 單級，2表示雙級 表示設計序號 表示用途，K表示礦用， T表示通用 表示通風機輪轂比,0.

47、58化整 B D K 65 8 №24 防爆型 葉輪直徑（24dm) 對旋結構 電機為8極（740r/min） 表示用途，K為礦用

48、 輪轂比0. 65的100倍化整4、對旋風機的特點 一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉方向相反；機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3º；電機為防爆型安裝在主風筒中的密閉罩內，與通風機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達到散熱目的。,第三章 礦井主要通風機運轉 第一節(jié) 通風機工作參數及性能曲線一、通風機的工作參數 表示通風機性能的主要參數是風壓H、

49、風量Q、風機軸功率N、效率?和轉速n等。（一）風機(實際)流量Q 風機的實際流量一般是指實際時間內通過風機入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為 m3/h,m3/min 或m3/s 。（二）風機(實際)全壓Hf與靜壓Hs 全壓Ht:是通風機對空氣作功，消耗于每1m3 空氣的能量（N·m/m3 或Pa），其值為風機出口風流的全壓與入口風流全壓之差。 忽略自然風壓時，Ht用以克服通風管網阻力hk 和風機出口動能損

50、失hv，即: Ht=hR+hV,Pa 靜壓:克服管網通風阻力的風壓稱為通風機的靜壓HS（Pa）。 HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV,二、通風系統(tǒng)主要參數關系 －－ 風機房水柱計示值含義1、抽出式通風礦井（1）水柱（壓差）計示值與礦井通風阻力和風機靜壓之間關系 水柱計示值:即為 4 斷面相對靜壓h4 故 h4（負壓）= P4 - P04 沿風流方向

51、，對1、4兩斷面 列伯努力方程推導出: |h4|= hR14 + hv4 - HN 即：風機房水柱計示值反映了礦井通風阻力和自然風壓等參數的關系。,4,5,6,（2）風機房水柱計示值與風機風壓之間關系 類似地對4、5斷面(擴散器出口）列伯努力方程推導出： Ht = |h4|—hv4+hRd+hv6 （擴散器的阻力 hRd）若忽略 hRd 不計，則 Ht≌ |

52、h4|—hv4+ hv6 風機靜壓 Hs＝ |h4|— hv4,（3）風機房水柱計示值與安設位置的關系,,,若Q=200m3/s，ρ=1.2kg/m3則：hvA=58.5Pa, hvB=394.5Pa,hvC=1586.0Pa,,風機房水柱計應安裝在主通風機入口的較大的斷面上，其與礦井通風阻力的真值相差較小。,（3） Ht、 HN、hR 之間的關系 綜合上述兩式： Ht＝ |h4|- hv4+hR

53、d+hv6 ＝（ hR14+hv4-HN ）- hv4+hRd+hv6 ＝ hR14 + hRd + hv6 - HN 即 Ht ＋HN ＝ hR14 + hRd + hv6 表明：通風機風壓和自然風壓聯合作用，克服礦井和擴散器的阻力，以及擴器出口動能損失。,2、壓入式通風的系統(tǒng) 對1、2兩斷面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)- (P2+hv2+ρm2g

54、Z2) ∵ 邊界條件及1、2同標高： ∴ P2 = P02 ＝ P01 故有： P1-P2= P1-P01= h1 ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN 故上式可寫為 hR12=h1+hV1-hv2+ HN 即 h1= hR12+ hv2- hV1-HN 又 Ht= Pt1-Pt1’= Pt1-P01 = P1+hv1-P01= h1+hv

55、1 同理可得： Ht+ HN = hR12 + hv2,1,6、通風機靜壓Hs 和通風機裝置靜壓 Hsd 的關系 ∵ Hs＝Ht－h(huán)vd 而 ∴ 只有當 hd+hVdＨs， 即通風機裝置阻力與其出口動能損失之和小于通風機出口動能損失時，通風機裝置的靜壓才會因加擴散器而有所提高，即擴散器起到回收動能的作用。7、 Ht、 Htd、 Hs 和 Hsd 之間的關系圖（回收靜壓、擴散器阻力損耗全

56、壓）,8、離心式通風機個體特性曲線 特點：（1）離心式風機風壓曲線駝峰 不明顯，且隨葉片后傾角度 增大逐漸減小，其風壓曲線 工作段較軸流式風機平緩； （2）當管網風阻作相同量的 變化時，其風量變化比軸 流式風機要大。 （3）離心式風機的軸功率Ｎ 隨Ｑ增加而增大，只有在接 近風流短路時功率才略有下降。風機開啟方式：離心式風機在啟動時應將風硐中的閘門全閉，待其達到正常轉速

57、后再將閘門逐漸打開。說明：（1）離心式風機大多是全壓特性曲線。（2）當供風量超過需風量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風量，以節(jié)省電能。,,,,,,,,,,H/daPa,Q/m3/s,N/kW,?/%,Ht,HS,N,?t,?S,9、軸流式通風機個體特性曲線 特點：（1）軸流式風機的風壓特性 曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。 （2）駝峰點Ｄ以右的特性 曲線為單調下降區(qū)段，是穩(wěn)定 工作段； （3）點Ｄ以左是

58、不穩(wěn)定工作段， 產生所謂喘振（或飛動）現象； （4）軸流式風機的葉片裝置角 不太大時，在穩(wěn)定工作段內， 功率隨Ｑ增加而減小。 風機開啟方式：軸流式風機應在風阻最?。ㄩl門全開）時啟動， 以減少啟動負荷。 說明：軸流式風機給出的大多是靜壓特性曲線。,,,,,,,Ht,Hs,?t,?s,,?/%,Q/m3/s,H/daPa,,,,N/kW,Q/m3/s,G,F,D

59、,B,,,R,M,三、無因次系數與類型特性曲線（一） 無因次系數⒈通風機的相似條件 比例系數：兩個同類型通風機相似是指氣體在風機內流動過程相似，或者說它們之間在任一對應點的同名物理量之比保持常數，這些常數叫相似常數或比例系數。 幾何相似是風機相似的必要條件，動力相似則是相似風機的充分條件。2、無因次系數（1）壓力系數 同系列風機在相似工況點的全壓和靜壓系數均為一常數，可用下式表示： 式中： u為圓周

60、速度， 為壓力系數。（2）流量系數,（3）功率系數 風機軸功率 計算公式中的 H 和 Q 分別上式代入得：同系列風機在相似工況點的效率相等，功率系數為常數。 、 、 三個參數都不含有因次，因此叫無因次系數。（二）類型特性曲線 根據風機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風機的 、 、 和η。然后

61、以 為橫坐標，以 、 和η為縱坐標，繪出 - - 和η- 曲線，此曲線即為該系列風機的類型特性曲線,四、比例定律與通用特性曲線1、比例定律 同類型風機它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關系，這種比例關系叫比例定律。2、通用特性曲線 根據比例定律，把一個系列產品的性能參數H、Q、n、D、N、和?等相互關系同畫在一個坐標圖上，叫通用曲線,同類風機的比例定律

62、：,第二節(jié) 通風機運行工況 一、工況點的確定方法工況點：風機在某一特定轉速和工作風阻條件下的工作參數，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數。求風機工況點的方法：1、圖解法 理論依據是：風機風壓特性曲線的函數式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網風阻特性曲線函數式是h=ＲＱ2，風機風壓Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此兩曲線的交點，即兩方程的聯立解?？梢妶D解法的前提是風壓與其所克服的阻力相對應。 方法：在風機風壓特性（Ｈ─Ｑ）

63、曲線的坐標上，按相同比例作出工作管網的風阻曲線，與風壓曲線的交點之坐標值，即為通風機的工作風壓和風量。通過交點作Ｑ軸垂線，與Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲線相交，交點的縱坐標即為風機的軸功率Ｎ和效率η。,二、通風機工點的合理工作范圍1、從經濟角度，通風機的運轉效率不低于60 %。2、從安全角度，工況點必須位于駝峰點右側，單調下降的直線段。3、實際工作風壓不得超過最高風壓的90％。4、風機的運輪轉速不得超過額定轉速。三、主要通風機工況點調節(jié)

64、工點調節(jié)方法主要有：1、改變風阻特性曲線當風機特性曲線不變時，改變工作風阻，工況點沿風機特性曲線移動。,,,,,,,,,,,A,B,C,D,上,下,右,左,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”,１）增風調節(jié)。為了增加礦井的供風量，可以采取下列措施：（１）減少礦井總風阻。（２）當地面外部漏風較大時，可以采

65、取堵塞地面的外部漏風措施。２）減風調節(jié)。當礦井風量過大時，應進行減風調節(jié)。其方法有：（１）增阻調節(jié)。（２）對于軸流式通風機，可以用增大外部漏風的方法，減小礦井風量。⒉、改變風機特性曲線 這種調節(jié)方法的特點是礦井總風阻不變，改變風機特性，工況點沿風阻特性曲線移動。,四、自然風壓對主要通風機工況點影響,不考慮自然風壓: 工況點:M(Q0,Hs),冬季,正向自然風壓HNW: 風機工況點:MW(Qw,Hsw),

66、夏季, 自然風壓減小或負向HNS: 風機工況點:MS(QS,HsS),總體規(guī)律： 冬天，風量增加，總阻力增加，但由于自然風壓作用，風機負壓降低； 夏天，風量減少，總阻力降低，但由于自然風壓作用，風機負壓增大。,第三節(jié) 礦井通風機的聯合運轉 兩臺或兩臺以上通風機在同一管網上工作。叫通風機聯合工作。通風機聯合工作可分為串聯和并聯兩大類。一、通風機串聯工作 一個通風機的吸風口直接或通過一

67、段巷道（或管道）聯結到另一個通風機的出風口上同時運轉，稱為通風機串聯工作。特點：1、通過管網的總風量等于每臺風機的風量，即Q=Q1=Q2 。 2、總風壓等于兩臺風機的工作風壓之和，即 H＝H1＋H2 。（一）兩臺風壓特性曲線不同風機串聯工作分析 1、 串聯通風機的等效特性曲線。 作圖方法：按風量相等，風壓疊加的原則。,F1,F2,BACK,2、風機的實際工況點。在風阻為R管網上風機串聯工作，各風機

68、的實際工況點按下述方法求得：在等效風機特性曲線Ⅰ+Ⅱ上作管網風阻特性曲線R1，兩者交點為M0，過M0作橫坐標垂線，分別與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于M1和 M2，此兩點即是兩風機的實際工況點。效果分析：用等效風機產生的風量Q與能力較大風機的F2單獨工作產生風量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工況點位于A點以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，則表示串聯有效；（2） R=R’工況點與A點重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0， 則串