《通風安全學》第四章通風動力

《通風安全學》第四章通風動力

安徽理工大學能源與安全學院

安全工程系

本章主要內容

第一節(jié)  自然風壓

第二節(jié)  扇風機的類型和構造

第三節(jié)  主要通風機附屬裝置

第四節(jié)  通風機實際特性曲線

第五節(jié)  通風機的工況點及其經濟運行

第六節(jié)  通風機的聯(lián)合運轉

第七節(jié)  礦井通風設備選型

第八節(jié)  主要通風機性能測試

第九節(jié)  噪聲控制

本章重點、難點

1、自然風壓的產生、測算、利用與控制

2、軸流式和離心式主要通風機特性

3、主要通風機的聯(lián)合運轉

4、主要通風機的合理工作范圍

第一節(jié) 自然風壓

一、自然風壓及其形成和計算

1 自然通風

 由自然因素作用而形成的通風叫自然通風。

 冬季：空氣源源不斷地從井

     口1流入，從井口5流出。

 夏季：相反。

自然風壓：

作用在最低水平兩側空氣柱重力差

第一節(jié) 自然風壓

一、自然風壓及其形成和計算

2 自然風壓的計算

    根據(jù)自然風壓定義，上圖所示系統(tǒng)的自然風壓HN可用下式計算：

    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ρm1和ρm2，用其分別代替上式的ρ1和ρ2，則上式可寫為：

注意：

1）自然風壓的計算必須取一閉合系統(tǒng)。

2）進風系統(tǒng)和回風系統(tǒng)必須取相同的標高。

3）一般選取最低點作為基準面。

第一節(jié) 自然風壓

二、自然風壓的影響因素及變化規(guī)律

自然風壓影響因素

            HN=f  (ρZ）=f  [ρ(T,P,R,φ)，Z ]

1、礦井某一回路中兩側空氣柱溫差是影響HN的主要因素。

2、空氣成分和濕度影響空氣的密度，因而對自然風壓也有一定影響，但影響較小。

3、井深。HN與礦井或回路最高與最低點間高差Z成正比。

4、主要通風機工作對自然風壓的大小和方向有一定影響。

第一節(jié) 自然風壓

三、自然風壓的控制和利用

1、新設計礦井在選擇開拓方案、擬定通風系統(tǒng)時，應充分考慮利用地形和當?shù)貧夂蛱攸c。

2、根據(jù)自然風壓的變化規(guī)律，應適時調整主通風機的工況點，使其既能滿足礦井通風需要，又可節(jié)約電能。

3、在建井時期，要注意因地制宜和因時制宜利用自然風壓通風，如在表土施工階段可利用自然通風；在主副井與風井貫通之后，有時也可利用自然通風；有條件時還可利用鉆孔構成回路。

第一節(jié) 自然風壓

三、自然風壓的控制和利用

        4、利用自然風壓做好非常時期通風。一旦主要通風機因故遭受破壞時，便可利用自然風壓進行通風。

        5、在多井口通風的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風壓的變化規(guī)律，防止因自然風壓作用造成某些巷道無風或反向而發(fā)生事故。

第一節(jié) 自然風壓

三、自然風壓的控制和利用

如圖是四川某礦因自然風壓使風流反向示意圖。

ABB’CEFA系統(tǒng)的自然風壓為：      

DBB’CED系統(tǒng)的自然風壓為：   

第一節(jié) 自然風壓

三、自然風壓的控制和利用

設AB風流停滯，對回路ABDEFA和ABB’CEFA可分別列出壓力平衡方程：

   

AB段風流停滯條件式:

  

當上式變?yōu)?

則AB段風流反向。

第一節(jié) 自然風壓

三、自然風壓的控制和利用

      由此可知防止AB風路風流反向的措施有：

    （1）加大RD；

    （2）增大HS；

    （3）在A點安裝風機向巷道壓風。

第一節(jié) 自然風壓

四、自然風壓測定

    1、平均密度測算法

    密度變化大的地方—井口、

井底、傾斜巷道上、下，風溫

變化較大，變坡布置測點。

較短時間測定：P，t，t’，ρi

若高差相等：

若高差不等：

第一節(jié) 自然風壓

四、自然風壓測定

    1、平均密度測算法

第一節(jié) 自然風壓

四、自然風壓測定

  2、直接測定

     1)有閘門

     2)井下密閉墻

   3、停主要通風機測定

     測定總回風量Q，HN=RQ2

第一節(jié) 自然風壓

四、自然風壓測定

  4、簡略計算法

新井或延深，估算

    1)以該區(qū)域最冷或最熱月份平均氣溫作為最冷或最熱進風溫度；

    2)井底溫度比原巖溫度低3~4℃，

    3)回風井按每上升100m降低1 ℃估算平均值，

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

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)。

按構造和工作原理可分為：

    離心式通風機和軸流式通風機。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

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。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

一、離心式通風機的構造和工作原理

    1、風機構造

        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。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

一、離心式通風機的構造和工作原理

    1、 風機構造

        離心式風機可分為：前傾式（β2>90º)、徑向式（β2=90º)和后傾式（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。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

一、離心式通風機的構造和工作原理

    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，自葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

一、離心式通風機的構造和工作原理

    2、工作原理

      

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

一、離心式通風機的構造和工作原理

    3、常用型號

  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(shù)的含義舉例說明如下：

                                                G  4 —  73 —  1  1  №  25   D

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

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

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

二、軸流式風機的構造和工作原理

     2、工作原理　

    軸流式通風機主要由動輪l、圓筒形機殼3、集風器4、整流器5、流線體6和環(huán)形擴散器7所組成。集風器是外殼呈曲線形且斷面收縮的風筒。流線體是一個遮蓋動輪輪轂部分的曲面圓錐形罩，它與集風器構成環(huán)形入風口，以減少入口對風流的阻力。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

二、軸流式風機的構造和工作原理

     2、工作原理　

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

二、軸流式風機的構造和工作原理

     2、工作原理　

        當動輪旋轉時，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。

      葉片按等間距t安裝在動輪上，當動輪的機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，產生正壓，將空氣從葉道壓出，葉片的凸面牽動空氣，產生負壓，將空氣吸入葉道。如此一壓一吸便造成空氣流動。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

二、軸流式風機的構造和工作原理

     2、工作原理　

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(jù)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。

葉片的安裝角θ可以根據(jù)需要來調整，國產軸流式通風機的葉片安裝角一般可調為15°、25°、30°、35°、40°和45°七種，使用時可以每隔2.5°調一次。

第二節(jié)   礦用通風機的類型及構造

二、軸流式風機的構造和工作原理

     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：

                    1  K— 58 —  4  №25

  

                  B  D  K  65   8   №24  

第三節(jié)   通風機附屬裝置

一、風硐

        風硐是連接風機和井筒的一段巷道。通過風量大、內外壓差較大，應盡量降低其風阻，并減少漏風。

二、擴散器(擴散塔)

       作用：是降低出口速壓以提高風機靜壓。

       擴散器四面張角的大小應視風流從葉片出口的絕對速度方向而定?？偟脑瓌t是，擴散器的阻力小，出口動壓小并無回流。

第三節(jié)   通風機附屬裝置

三、防爆門(防爆井蓋)

   在斜井井口安設防爆門，

   在立井井口安設防爆井蓋。

作用：

   當井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆

   炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，

自動打開，以保護主通風機免受毀壞。

在正常情況下它是氣密的，

以防止風流短路。

第三節(jié)   通風機附屬裝置

四、反風裝置和功能

      1、作用：

        使井下風流反向的一種設施，以防止進風系統(tǒng)發(fā)生火災時產生的有害氣體進入作業(yè)區(qū)；

        有時為了適應救護工作也需要進行反風。

第三節(jié)   通風機附屬裝置

四、反風裝置和功能

      2、反風方法

     因風機的類型和結構不同而異。反風方法主要有：

       1）設專用反風道反風；

       2）利用備用風機作反風道反風；

       3）軸流式風機反轉反風

       4）調節(jié)動葉安裝角反風。

第三節(jié)   通風機附屬裝置

四、反風裝置和功能

要求：

         1)定期進行檢修，確保反風裝置處于良好狀態(tài)；

         2)動作靈敏可靠，能在10min內改變巷道中風流方向；

         3)結構要嚴密，漏風少；

         4)反風量不應小于正常風量的40%；

         5)每年至少進行一次反風演習。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

一、通風機的工作參數(shù)

主要是風壓H、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 。

  

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

一、通風機的工作參數(shù)

（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

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

一、通風機的工作參數(shù)

(三）通風機的功率

 全壓功率：通風機的輸出功率以全壓計算時稱全壓功率Nt。

  Nt=HtQ×10-3            KW

 靜壓功率：用風機靜壓計算輸出功率，稱為靜壓功率NS。

NS=HSQ×10—3        KW

 風機的軸功率，即通風機的輸入功率N（kW）。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

一、通風機的工作參數(shù)

(三）通風機的功率

式中  ?t、 ?S分別為風機的全壓和靜壓效率。

設電動機的效率為?m,傳動效率為?tr時，電動機的輸入功率（ Nm ）,則

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

  1、工況點：當風機以某一轉速、在風阻Ｒ的管網上工作時、可測算出一組工作參數(shù)（風壓Ｈ、風量Ｑ、功率Ｎ和效率η），這就是該風機在管網風阻為Ｒ時的工況點。

  2、個體特性曲線：不斷改變R，得到許多的Q、H、N、η。以Q為橫坐標，分別以H、N、η為縱坐標，將同名的點用光滑的曲線相連，即得到個體特性曲線。

  3、通風機裝置：把外接擴散器看作通風機的組成部分，總稱之為通風機裝置。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

    4、通風機裝置的全壓Ｈtd：

   擴散器出口與風機入口風流的全壓之差，與風機的全壓Ｈt之關系為：

  式中    hd━━擴散器阻力。

  5、通風機裝置的靜壓Ｈsd：

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

6、Hs 和 Hsd  的關系

  ∵ HS=Ht-hv2        HSd＝Ht－(hd+hvd)

   HSd=HS+(hv-hvd-hd)

∴    只有當  hd+hVd<hV  時，才有Ｈsd>Ｈs，

  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。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

7、 Ht、 Htd、 Hs 和 Hsd

 之間的關系圖

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

8、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以左是不穩(wěn)定工作段，

產生所謂喘振（或飛動）現(xiàn)象；

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

8、軸流式通風機個體特性曲線特點：

（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。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

9、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。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

二、通風機的個體特性曲線

9、離心式通風機個體特性曲線特點：

     (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：閘門全閉，待其達到正常轉速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。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

三、無因次系數(shù)與類型特性曲線

（一） 無因次系數(shù)

⒈通風機的相似條件

  比例系數(shù)：

  兩個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(shù)，這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

三、無因次系數(shù)與類型特性曲線

（一） 無因次系數(shù)

⒈通風機的相似條件

相似條件：

  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，雷諾數(shù)Re=ul/ν和歐拉數(shù)Eu=△P/ρu2相等。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

三、無因次系數(shù)與類型特性曲線

（一） 無因次系數(shù)

2、無因次系數(shù)

（1）壓力系數(shù)

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

（2）流量系數(shù)                    

       u—圓周速度

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

三、無因次系數(shù)與類型特性曲線

（一） 無因次系數(shù)

   2、無因次系數(shù)

（3）功率系數(shù) 

同系列風機在相似工況點的效率相等，功率系數(shù)為常數(shù)。

壓力、流量、功率三個系數(shù)都不含有因次，叫無因次系數(shù)。

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

三、無因次系數(shù)與類型特性曲線

（二）類型特性曲線

  根據(jù)風機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風機的壓力、流量、功率系數(shù)和η。然后以流量系數(shù)為橫坐標，以壓力、功率系數(shù)和η為縱坐標，繪出 H-Q、N-Q、η-Q曲線，此曲線即為該系列風機的類型特性曲線，見書P67圖4-4-6和圖4-4-7

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

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。

   將轉速 u=πDn/60 代入無因次系數(shù)關系式得：

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

四、比例定律與通用特性曲線

     1、比例定律

對于1、2兩個相似風機而言，

    ∴

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

四、比例定律與通用特性曲線

2、通用特性曲線

   根據(jù)比例定律，把一個系列產品的性能參數(shù)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

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

四、比例定律與通用特性曲線

2、通用特性曲線

例題：

        某礦使用主要通風機為4-72-11№20B離心式風機，圖上給出三種不同轉速n的Ht--Q曲線。轉速為n1=630r/min,風機工作風阻R=0.0547×9.81=0.53657N．s2/m8，工況點為M0（Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后來，風阻變?yōu)镽’=0.7932 N．s2/m8，礦風量減小不能滿足生產要求，擬采用調整轉速方法保持風量Q=58 m3/s，

求轉速調至多少？

  

第四節(jié) 通風機實際特性曲線

四、比例定律與通用特性曲線

2、通用特性曲線

例題

   解：同型號風機，故其

       直徑相等。由比例定律有：

n2＝n1 Q2/Q1＝630×58/51.5

      ＝710r/min

即轉速應調至n2=710r/min，

   可滿足供風要求。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

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(shù)，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數(shù)。

求風機工況點的方法：

1、圖解法

2、解方程法

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

一、工況點的確定方法

1、圖解法

理論依據(jù)是：

        風機風壓特性曲線的函數(shù)式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網風阻特性曲線函數(shù)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(lián)立解?？梢妶D解法的前提是風壓與其所克服的阻力相對應。 

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

一、工況點的確定方法

    1、圖解法

方法：

    在風機風壓特性（Ｈ─Ｑ）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。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

一、工況點的確定方法

    1、圖解法

若使用廠家提供的不加外接擴散器的靜壓特性曲線Ｈs─Ｑ，則要考慮安裝擴散器所回收的風機出口動能的影響，此時所用的風阻ＲS應小于Ｒm，即

                                             

若使用通風機全壓特性曲線Ｈt─Ｑ，

則需用全壓風阻Ｒt作曲線，且

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

一、工況點的確定方法

    1、圖解法

若使用通風機裝置全壓特性曲

線Ｈtd─Ｑ，則裝置全壓風阻

應為Ｒtd，且

    在一定條件下運行時，不論是否安裝外接擴散器，通風機全壓特性曲線是唯一的，而通風機裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴散器的規(guī)格、質量而有所變化。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

一、工況點的確定方法

     2、解方程法

     隨著電子計算機的應用，復雜的數(shù)學計算已成為可能。

     風機的風壓曲線可用下面多項式擬合

      a1、a2、a3──曲線擬合系數(shù)。

      對于某一特定礦井，可列出通風阻力方程

      Ｒ為通風機工作管網風阻。

      聯(lián)立上述兩方程，即可得到風機工況點。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

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。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

三、主要通風機工況點調節(jié)

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。

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?shù)孛嫱獠柯╋L較大時，采取堵塞地面外部漏風措施。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

三、主要通風機工況點調節(jié)

工點調節(jié)方法主要有：

1、改變風阻特性曲線

２）減風調節(jié)

當?shù)V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，增大外部漏風的方法，減小礦井風量。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

三、主要通風機工況點調節(jié)

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。調節(jié)方法有：

１）軸流風機可采用改變葉片安裝角度

達到增減風量的目的。

２）裝有前導器的離心式風機，

改變前導器葉片轉角進行風量調節(jié)。

３）改變風機轉速。

第五節(jié)  通風機工況點及其經濟運行

三、主要通風機工況點調節(jié)

⒉、改變風機特性曲線

無論是軸流式風機還是離心式風機

都可采用。調節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即

（１）改變電機轉速。

（２）利用傳動裝置調速。

   調節(jié)方法的選擇，取決于調節(jié)期長短、調節(jié)幅度、投資大小和實施的難易程度。調節(jié)之前應擬定多種方案，經過技術和經濟比較后擇優(yōu)選用。選用時，還要考慮實施的可能性。有時，可以考慮采用綜合措施。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

兩臺或兩臺以上風機在同一管網上工作。叫風機聯(lián)合工作。風機聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。

一、風機串聯(lián)工作

   一個風機的吸風口直接或通過一段巷道（或管道）聯(lián)結到另一個風機的出風口上同時運轉，稱為風機串聯(lián)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  。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（一）兩臺風壓特性曲線不同風機串聯(lián)工作分析

1、串聯(lián)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。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（一）兩臺風壓特性曲線不同風

機串聯(lián)工作分析

2、風機的實際工況點。

在等效風機特性曲線F1+F2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。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（一）兩臺風壓特性曲線不同風機串聯(lián)工作分析

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(lián)有效；

（2） R=R’工況點與A點重合，

ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0，  則串聯(lián)無增風；

（3） R=R”< R’,工況點位于A點以下，

ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0，則表示串聯(lián)有害。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（二）風壓特性曲線相同風機

串聯(lián)工作

兩臺特性曲線相同的風機串聯(lián)

工作。由圖可見，臨界點A位于Q軸

上。這就意味著在整個合成曲線范

圍內串聯(lián)工作都是有效的，不過工作

風阻不同增風效果不同而已。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（二）風壓特性曲線相同風機串聯(lián)工作

結論：

1、風機串聯(lián)工作適用于因 風阻大而風量不足的管網；

2、風壓特性曲線相同的風機串聯(lián)工作較好；

3、串聯(lián)合成特性曲線與工作風阻曲線相匹配，才會有較好的增風效果。

4、串聯(lián)工作的任務是增加風壓，用于克服管網過大阻力，保證按需供風。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（三）風機與自然風壓

串聯(lián)工作

1、自然風壓特性

自然風壓特性是指自然風壓

與風量之間的關系。自然風

壓隨風量增大略有增大。風

機停止工作時自然風壓依然

存在。故一般用平行Q軸的

直線表示自然風壓的特性。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

一、風機串聯(lián)工作

（三）風機與自然風壓串聯(lián)工作

2、自然風壓對風機工況點影響

自然風壓對機械風壓的影響，類似于兩個風機串聯(lián)工作。

結論：

當自然風壓為正時， 機械風壓與自然風壓共同作用克服礦井通風阻力，使風量增加；當自然風壓為負時，成為礦井通風阻力。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

   兩臺風機的吸風口直接或通過一段巷道連結在一起工作叫通風機并聯(lián)。風機并聯(lián)分為：集中并聯(lián)和對角并聯(lián)之分。

（一）集中并聯(lián)

      特點：

            （1）H = H1 = H2

            （2）Q = Q1 + Q2

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

（一）集中并聯(lián)

1、風壓特性曲線不同風機集中并聯(lián)工作

1）作圖方法

   原則：風壓相等，風量相加的原則。

  方法：根據(jù)上述原則在同一坐標系中

        將兩條風機特性曲線（I，II）合成。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

2）工況分析

用并聯(lián)等效風機產生 的風量Q與能力較大風機 的F1單獨工作產生風量Q1 之差來分析F1+F2合成曲線與F1風機曲線交點，臨界點A，R’臨界風阻

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

（一）集中并聯(lián)

1、風壓特性曲線不同風機集中并聯(lián)工作2）   工況分析

(A)當R=R時，工況點位于A點右下側，ΔQ=Q-Q1>0，有效；

(B)當R=R’ 時，工況點與A點重合， ΔQ=Q-Q1＝0，無效；

(C)當R=R”> R’ 時，工況點位于A點左上側，ΔQ=Q-Q1＜0，并聯(lián)有害。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

（一）集中并聯(lián)

2、風壓特性曲線相同風機并聯(lián)工作

M1 為風機的實際工況點； M為并聯(lián)合成工況點。

由圖可見，總有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

（一）集中并聯(lián)

2、風壓特性曲線相同風機并聯(lián)工作

結論：

1)風機并聯(lián)工作適用于因風機能力小，風阻小而風量不足的管網；

2)風壓特性曲線相同的風機并聯(lián)工作較好；

3)并聯(lián)合成特性曲線與工作風阻曲線相匹配，才會有較好的增風效果。

4)并聯(lián)工作的任務是增加風量，用于風機能力小，保證按需供風。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

(二）對角并聯(lián)工況分析

  兩臺不同型號風機F1和F2的特性曲線分別為Ⅰ、Ⅱ，各自單獨工作的管網分別為OA（風阻為R1）和OB（風阻為R2），共同工作于公共風路OC（風阻為R0）。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

(二）對角并聯(lián)工況分析

結論：每個風機的實際工況點MⅠ和MⅡ，既取決于各自風路的風阻，又取決于公共風路的風阻。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

(二）對角并聯(lián)工況分析

分析方法：

1、按等風量條件下把風機F1的風壓與風路OA的的阻力相減的原則，求風機F1為風路OA服務后的剩余特性曲線Ⅰ’。

2、同理得到剩余特性曲線Ⅱ’。

3、按風壓相等風量相加原理求得等效風機F1’和F2’集中并聯(lián)的特性曲線Ⅲ’。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

二、通風機并聯(lián)工作

(二）對角并聯(lián)工況分析

分析方法：

4、特性曲線Ⅲ’，它與風路OC的風阻R0曲線交點M0，由此可得OC風路的風量Q0。

5、過M0作Q軸平行線與特性曲線Ⅰ’和Ⅱ’分別相交于MⅠ’和MⅡ’點。

6、過MⅠ’和MⅡ’點作Q軸垂線與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于MⅠ和MⅡ，此即在兩個風機的實際工況點。

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

三、并聯(lián)與串聯(lián)工作的比較

以一離心式風機風壓特性曲線為例。

當風阻R2 通過B點時，兩者

增風效果相同（兩者實際工況點

分別為 MI  和 MII），但串聯(lián)功率

大于并聯(lián)功率，即Q并=Q串，NS >NP  。

當風阻為R1 時，Q并＞Q串，N串 >N并。

當風阻為R3 時，Q串＞Q并 ， N串 >N并。

 

第六節(jié)   通風機的聯(lián)合運轉

三、并聯(lián)與串聯(lián)工作的比較

  結論：

  （1）并聯(lián)適用于管網風阻較小，但因風機能力小導致風量不足的情況；

  （2）風壓相同的風機并聯(lián)運行較好；

  （3）軸流式風機并聯(lián)作業(yè)時，若風阻過大則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定運行。所以，使用軸流式風機并聯(lián)工作時，除要考慮并聯(lián)效果外，還要進行穩(wěn)定性分析。

第七節(jié) 礦井通風設備的選擇

礦井通風設備是指主要通風機和電動機。

（一）礦井通風設備的要求：

  1、礦井必須裝設兩套同等能力的主通風設備，其中一套作備用。

  2、選擇通風設備應滿足第一開采水平各個時期工況變化，并使通風設備長期高效率運行。

  3、風機能力應留有一定的余量。

  4、進、出風井井口的高差在150m以上，或進、出風井井口標高相同，但井深400m以上時，宜計算礦井的自然風壓。