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1、第 四 章 礦 井 通 風 動 力本 章 重 點 與 難 點1、 自 然 風 壓 的 產(chǎn) 生 、 計 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 四 章 礦 井 通 風 動 力第 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 柱 0-1-2比 5-4-3的 平 均 溫 度 較 低 ， 平 均 空 氣 密 度

2、較 大 ， 導 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 壓 ： 作 用 在 最 低 水 平 兩 側 空 氣 柱 重 力 差012 3 45dz1 dz2 z 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 ： 為 了 簡 化 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 m1和 m2，

3、 用 其 分 別 代 替 上 式 的 1和 2， 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 。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 ( Z） =f (T,P,R, )， Z 1、 礦 井 某 一 回 路 中 兩 側 空 氣 柱 的 溫 差 是 影 響 HN的 主 要 因 素 。2、 空 氣 成 分 和 濕 度 影 響 空 氣 的

4、密 度 ， 因 而 對 自 然 風 壓 也 有 一 定 影 響 ，但 影 響 較 小 。 gdZgdZH zN 53 20 1 )( 21 mmN ZgH 3、 井 深 。 HN與 礦 井 或 回 路 最 高 與 最 低 點 間 的 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 也 有 一 定 影 響 。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 地 氣 候 特 點 。2、 根 據(jù) 自 然 風 壓 的 變

5、化 規(guī) 律 ， 應 適 時 調(diào) 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 。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 ，

6、便可 利 用 自 然 風 壓 進 行 通 風 。 1012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12月份 HN 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 。 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 ： 自 然 風 壓 與 主 要 通 風 機 作 用 方 向 相 反

7、 。 相 當 于 在 平 硐 口 A和 進 風 立井 口 D各 安 裝 一 臺 抽 風 機 （ 向 外 ） 。 a b cd a b cdef bRD RCZ)( AFCBNA ZgH )( BECBND ZgH 設 AB風 流 停 滯 ， 對 回 路 ABDEFA和 ABB CEFA可 分 別 列 出 壓 力 平 衡 方 程 ： 式 中 ： HS 風 機 靜 壓 ， Pa； Q DBB C風 路 風 量 ， m3/S; RD、 RC分 別 為 DB和 BB C分 支 風 阻 ， NS2/m8。 兩 式 相 除 ： 此 即 AB段 風 流 停 滯 條 件 式 。 當 上 式 變 為 則 AB段

8、 風 流 反 向 。 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 。 2 2QRHH QRHH CNAS DNDNA CDNAS NDNA RRHH HH CDNAS NDNA RRHH HH 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(wǎng)

9、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 。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

10、還 有 前 導 器 。 吸 風 口 有 ： 單 吸 和 雙 吸 兩 種 。 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 2表 示 。離 心 式 風 機 可 分 為 ： 前 傾 式 （ 290)、 徑 向 式 （ 2=90)和 后 傾 式（ 290)三 種 。 2不 同 ， 通 風 機 的 性 能 也 不 同 。 礦 用 離 心 式 風 機 多 為 后 傾 式 。 w2 c2u2 c2u2 w2 c2 u22 u2c2w22 2、 工 作 原 理 當 電 機 通 過 傳 動 裝

11、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(jīng) 葉 端 被 拋 出 葉 輪 ， 進 入 機 殼 。 在 機 殼 內(nèi) 速 度逐 漸 減 小 ， 壓 力 升 高 ， 然 后 經(jīng) 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 。3、

12、 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(shù) 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(shù) 10

13、倍 化 整 表 示 通 風 機 比 轉 速 (ns)化 整 表 示 進 風 口數(shù) ,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 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

14、 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 表 示 。 可 根 據(jù) 需 要 在 規(guī) 定 范 圍 內(nèi) 調(diào) 整 。 但 每 個 動 輪 上 的 葉 片 安 裝 角 必 需 保持 一 致 。（ 3） 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

15、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 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 表 示 表 示 葉 輪 級 數(shù) ,1表 示 通 風 機 葉 輪 直 徑 （ 25dm) 單 級 ， 2表 示 雙

16、 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 ,0.58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 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 3； 電 機 為 防 爆 型 安 裝

17、在 主 風 筒中 的 密 閉 罩 內(nèi) ， 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 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(nèi) 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

18、的 絕 對 速 度 方 向 而 定 ?？?的 原 則 是 ， 擴 散 器 的 阻 力 小 ， 出 口 動 壓 小 并 無 回 流 。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 。 四 、 反 風 裝 置 和 功 能 作 用 ： 使 井 下 風 流

19、 反 向 的 一 種 設 施 ， 以 防 止 進 風 系 統(tǒng) 發(fā) 生 火 災 時 產(chǎn)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 。 反 風 方 法 因 風 機 的 類 型 和 結 構 不 同 而 異 。 目 前 的 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(diào) 節(jié) 動 葉 安 裝 角 反 風 。 要 求 ： 定 期 進 行 檢 修 ， 確 保 反 風 裝 置 處 于 良 好 狀 態(tài) ；

20、動 作 靈 敏 可 靠 ， 能 在10min內(nèi) 改 變 巷 道 中 風 流 方 向 ； 結 構 要 嚴 密 ， 漏 風 少 ； 反 風 量 不 應 小 于 正 常 風 量 的 40%； 每 年 至 少 進 行 一 次 反 風 演 習 。 作 業(yè) 4-1,4-3,4-4 本 次 課 的 重 點 和 難 點1、 主 要 通 風 機 的 實 際 工 作 參 數(shù) 及 工 作 特 性 ；2、 主 要 通 風 機 水 柱 計 讀 數(shù) ；3、 類 型 風 機 曲 線 與 比 例 定 律4、 風 機 的 工 況 點 和 合 理 工 作 范 圍 ；5、 風 機 的 聯(lián) 合 運 轉 第 四 節(jié) 通 風 機 實 際

21、 特 性 曲 線一 、 通 風 機 的 工 作 參 數(shù) 表 示 通 風 機 性 能 的 主 要 參 數(shù) 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(nèi) 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 H t:是 通 風 機 對 空 氣 作 功 ， 消 耗 于 每 1m3 空 氣 的 能 量 （ Nm/m3

22、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(wǎng) 阻 力 hk 和 風 機 出 口 動 能 損 失 hv，即 : Ht=hR+hV,Pa 靜 壓 :克 服 管 網(wǎng) 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 (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。 計 算 式 ： Nt=HtQ 10-3 KW 靜 壓

23、 功 率 ： 用 風 機 靜 壓 計 算 輸 出 功 率 ， 稱 為 靜 壓 功 率 NS。 計 算 式 ： NS=HSQ 103 KW 風 機 的 軸 功 率 ， 即 通 風 機 的 輸 入 功 率 N（ kW） 。 計 算 式 ： 或 式 中 t、 S分 別 為 風 機 的 全 壓 和 靜 壓 效 率 。 電 動 機 的 輸 入 功 率 （ Nm ） ： 設 電 動 機 的 效 率 為 m,傳 動 效 率 為 tr時 ,則tttNN 1000QH t sssNN 1000QHS ,1000 trmtttrmm QHNN 二 、 通 風 系 統(tǒng) 主 要 參 數(shù) 關 系 風 機 房 水 柱 計

24、 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 ， 對 1、 4兩 斷 面 列 伯 努 力 方 程 : h R14=(P1+hv1+ m12 gZ12) - (P4+hv4+ m34 gZ34) 由 風 流 入 口 邊 界 條 件 ： Pt1 P01， 即 P1+hv1= Pt1=P01， 又 因 1與 4斷 面 同 標 高 ， 所 以 P01 P04且 ：

25、 m12gZ12 m34gZ34 = HN z 12 3 5 6 h444 6 故 上 式 可 寫 為 : hR14= P04 - P4- hv4 + HN hR14=|h4|- hv4 + HN 即 |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(shù) 的 關 系 。（ 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 ， 忽 略 兩 斷 面 之 間 的位 能 差 。 擴 散 器 的 阻 力

26、 h Rd (P5 + hv5)-(P6 + hv6 ) 風 流 出 口 邊 界 條 件 ： P6 P06 P05 P04 故 hRd (P5 + hv5 )-(P04 + hv6 ) Pt5- P04 hv6 即 Pt5 hRd P04 hv6 因 為 風 機 全 壓 Ht Pt5-Pt4 =(hRd P04 hv6 )-(P4+hv4) Ht = |h4|hv4+hRd+hv6 若 忽 略 hRd 不 計 ， 則 Ht |h4|hv4+ hv6 風 機 靜 壓 Hs |h4| hv4（ 3） Ht、 HN、 hR 之 間 的 關 系 綜 合 上 述 兩 式 ： Ht |h4|- hv4+h

27、Rd+hv6 （ hR14+hv4-HN ） - hv4+hRd+hv6 h R14 + hRd + hv6 - HN 即 Ht HN hR14 + hRd + hv6 表 明 ： 扇 風 機 風 壓 和 自 然 風 壓 聯(lián) 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+ m1gZ1)- (P2+hv2+ m2gZ2) 邊 界 條 件 及 1、 2同 標 高 ： P2 = P02 P01 故 有 ： P1-P2= P

28、1-P01= h1 m1gZ1- m2gZ2=HN 故 上 式 可 寫 為 h R12=h1+hV1-hv2+ HN 即 h1= hR12+ hv2- hV1-HN 又 Ht= Pt1-Pt1 = Pt1-P01 = P1+hv1-P01= h1+hv1 同 理 可 得 ： Ht+ HN = hR12 + hv2 1z2 2 h1m1m2 11 三 、 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 的 管 網(wǎng) 上 工 作 時 、 可 測算 出 一 組 工 作 參 數(shù) （ 風 壓 、 風 量 、 功 率 、 和 效 率 ） ，這 就

29、 是 該 風 機 在 管 網(wǎng) 風 阻 為 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、 。 以 Q為橫 坐 標 ， 分 別 以 H、 N、 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 。 4、 通 風 機 裝 置 的 全 壓 td： 擴 散 器 出 口 與 風 機 入 口 風 流 的 全 壓 之差 ， 與 風 機 的 全 壓

30、 t之 關 系 為 ： 式 中 hd 擴 散 器 阻 力 。 5、 通 風 機 裝 置 的 靜 壓 sd： dttd hHH )( vddtvdtdsd hhHhHH 6、 Hs 和 Hsd 的 關 系 Hs Ht hvd 而 只 有 當 hd+hVd s， 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、 H t、 Htd、 Hs 和 Hsd 之 間 的 關 系 圖 )( vddt

31、vdtdsd hhHhHH QH Ht-Q Htd-QHS-QHsd-Q 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(wǎng) 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 隨 增 加 而 增 大 ， 只 有 在 接 近 風 流 短 路 時 功 率 才 略 有 下 降

32、 。 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 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/sN/kW /%HtHS NtS 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

33、都 有 馬 鞍 形 駝 峰 存 在 。 （ 2） 駝 峰 點 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 以 左 是 不 穩(wěn) 定 工 作 段 ， 產(chǎn) 生 所 謂 喘 振 （ 或 飛 動 ） 現(xiàn) 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(nèi) ， 功 率 隨 增 加 而 減 小 。 風 機 開 啟 方 式 ： 軸 流 式 風 機 應 在 風 阻 最 小 （ 閘 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

34、靜 壓 特 性 曲 線 。 HtHsts /%Q/m3/sH/daPa N/kW Q/m3/sG FDB RM 三 、 無 因 次 系 數(shù) 與 類 型 特 性 曲 線（ 一 ） 無 因 次 系 數(shù) 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(nèi) 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) 。 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

35、 充 分 條 件 。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 ： 式 中 ： u為 圓 周 速 度 ， 為 壓 力 系 數(shù) 。（ 2） 流 量 系 數(shù) H常數(shù) HuH 2 HQ常數(shù) QuDQ 24 （ 3） 功 率 系 數(shù) 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(shù) 為 常 數(shù) 。 、 、 三 個 參 數(shù) 都 不 含 有 因 次 ， 因 此

36、 叫 無 因 次 系 數(shù) 。（ 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 。 利 用 上 三 式 計 算 出 該 系 列 風 機 的 、 、 和 。 然 后 以 為 橫 坐 標 ， 以 、 和 為 縱 坐 標 ， 繪 出 - - 和 - 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 1000HQN 常數(shù) NHQuD N 3241000 NNQH H Q N Q H N H QQQN 四 、 比 例

37、 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 成 一 定 比 例 關 系 ， 這 種 比 例 關 系 叫 比 例 定 律 。 將 轉 速 u= Dn/60 代 入 無 因 次 系 數(shù) 關 系 式 得 ：對 于 1、 2兩 個 相 似 風 機 而 言 ， NnDN QnDQ HnDH 3573 2210127.1 04108.0 00274.0 21 QQ 21 HH 21 NN 22122121222222 12121121 00274.0 00274.0 nnD

38、DHnD HnDHH 213212232 113121 04108.0 04108.0 nnDDQnD QnDQQ 32152121232522 13151121 127.1 127.1 nnDDNnD NnDNN 2、 通 用 特 性 曲 線 根 據(jù) 比 例 定 律 ， 把 一 個 系 列 產(chǎn) 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 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 H t -Q曲 線 。 轉

39、 速 為 n 1 =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 為 R =0.7932 N s2/m8， 礦 風 量 減 小 不 能 滿 足 生 產(chǎn) 要 求 ， 擬采 用 調(diào) 整 轉 速 方 法 保 持 風 量 Q=58 m3/s， 求 轉 速 調(diào) 至 多 少 ？ 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(diào) 至 n2=710

40、r/min， 可 滿 足 供 風 要 求 。 M0 QH n =630n =710n =560 R=0.5367R=0.7932M1 5851.5 第 五 節(jié) 通 風 機 工 況 點 及 其 經(jīng) 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 、 、 和 等 ， 一 般 是 指 和 兩 參 數(shù) 。求 風 機 工 況 點 的 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 f( )， 管 網(wǎng) 風 阻 特性 曲 線 函 數(shù) 式 是

41、h= 2， 風 機 風 壓 是 用 以 克 服 阻 力 h， 所 以 h，因 此 兩 曲 線 的 交 點 ， 即 兩 方 程 的 聯(lián) 立 解 。 可 見 圖 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 （ ） 曲 線 的 坐 標 上 ， 按 相 同 比 例 作 出 工作 管 網(wǎng) 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 軸 垂 線 ， 與 和 曲 線 相 交 ，交 點 的 縱 坐 標 即 為 風 機 的 軸 功 率

42、 和 效 率 。 若 使 用 廠 家 提 供 的 不 加 外 接 擴 散 器 的 靜 壓 特 性 曲 線 s ， 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 S應 小 于 m， 即 式 中 v 相 當 于 風 機 出 口 動 能 損 失 的 風 阻 ， V 風 機 出 口 斷 面 ， 即 外 接 擴 散 器 入 口 斷 面 ； d 擴 散 器 風 阻 ； Vd 相 當 于 擴 散 器 出 口 動 能 損 失 的 風 阻 ， Vd 為 擴 散 器 出 口 斷 面 。若 使 用 通 風 機 全 壓 特 性 曲 線 t ， 則

43、 需 用 全 壓 風 阻 t作 曲 線 ， 且若 使 用 通 風 機 裝 置 全 壓 特 性 曲 線 td ， 則 裝 置 全 壓 風 阻 應 為 td， 且應 當 指 出 ， 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 。 )( vddvms RRRRR 22 vv SR 22 vdvd SR vddmt RRRR 2、 解 方 程 法 隨 著 電 子 計 算 機

44、 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 式 中 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 式 中 為 通 風 機 工 作 管 網(wǎng) 風 阻 。 聯(lián) 立 上 述 兩 方 程 ， 即 可 得 到 風 機 工 況 點 。 332210 QaQaQaaH 2RQh 二 、 通 風 機 工 點 的 合 理 工 作 范 圍1、 從 經(jīng) 濟 角 度 ， 通 風 機 的 運 轉 效 率 不 低 于 60 %。2、 從 安 全 角 度 ， 工

45、 況 點 必 須 位 于 駝 峰 點 右 側 ，單 調(diào) 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(diào) 節(jié)工 點 調(diào) 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 。 AB C D上下右左0.60.650.715 30 45 Q/m3/sH/Pa R1 R1R1”M MM”Q QQ”HHH” ） 增

46、 風 調(diào) 節(jié) 。 為 了 增 加 礦 井 的 供 風 量 ， 可 以 采 取 下 列 措 施 ：（ ） 減 少 礦 井 總 風 阻 。（ ） 當 地 面 外 部 漏 風 較 大 時 ， 可 以 采 取 堵 塞 地 面 的 外 部 漏 風 措 施 。 ） 減 風 調(diào) 節(jié) 。 當 礦 井 風 量 過 大 時 ， 應 進 行 減 風 調(diào) 節(jié) 。 其 方 法 有 ：（ ） 增 阻 調(diào) 節(jié) 。（ ） 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 。 、 改 變 風 機 特 性 曲 線 這 種 調(diào) 節(jié) 方 法 的 特 點 是 礦 井 總 風

47、 阻 不 變 ， 改 變 風 機 特 性 ， 工 況 點 沿 風 阻特 性 曲 線 移 動 。 nn1 n2MM1 M2Q Q2Q1HH1H2 QH 調(diào) 節(jié) 方 法 有 ： ） 軸 流 風 機 可 采 用 改 變 葉 片 安 裝 角 度 達 到 增 減 風 量 的 目 的 。 ） 裝 有 前 導 器 的 離 心 式 風 機 ， 可 以 改 變 前 導 器 葉 片 轉 角 進 行 風 量調(diào) 節(jié) 。 ） 改 變 風 機 轉 速 。 無 論 是 軸 流 式 風 機 還 是 離 心 式 風 機 都 可 采 用 。調(diào) 節(jié) 的 理 論 依 據(jù) 是 相 似 定 律 ， 即 （ ） 改 變 電 機 轉 速 。

48、（ ） 利 用 傳 動 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 施 的 難 易 程 度 。 調(diào) 節(jié) 之 前 應 擬 定 多 種 方 案 ， 經(jīng) 過 技 術 和 經(jīng) 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 。 3 0000 NNHHQQnn 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(wǎng) 上 工 作 。 叫 風 機 聯(lián) 合 工 作 。 風 機 聯(lián)合 工

49、 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(wǎng) 的 總 風 量 等 于 每 臺 風 機 的 風 量 ， 即 Q=Q 1=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(lián) 工 作 分 析 1、 串 聯(lián) 風 機 的

50、 等 效 特 性 曲 線 。 作 圖 方 法 ： 按 風 量 相 等 ， 風 壓 疊 加 的 原 則 。F1 F2 2、 風 機 的 實 際 工 況 點 。在 風 阻 為 R管 網(wǎng) 上 風 機 串 聯(lián) 工 作 ， 各 風 機 的 實 際 工 況 點 按 下 述 方 法 求 得 ：在 等 效 風 機 特 性 曲 線 + 上 作 管 網(wǎng)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 和 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(chǎn) 生 的 風 量 Q

51、與 能力 較 大 風 機 的 F 2單 獨 工 作 產(chǎn) 生 風 量 Q 之 差表 示 。（ 1） R=R1R ,工 況 點 位 于 A點 以 上 ， Q=Q-Q 0， 則 表 示 串 聯(lián) 有 效 ；（ 2） R=R 工 況 點 與 A點 重 合 ， Q=Q -Q =0， 則 串 聯(lián) 無 增 風 ；（ 3） R=R” R ,工 況 點 位 于 A點 以 下 ， Q=Q” -Q” 0， 并 聯(lián) 有 效 ； (B)當 工 作 風 阻 R=R 時 ， 工 況 點 與 A點 重 合 ， Q=Q-Q1 0， 并 聯(lián) 增 風 無 效 ； (C)當 工 作 風 阻 R=R” R 時 ， 工 況 點 位 于 A

52、點 左 上 側 ， Q=Q-Q 1 0， 并 聯(lián) 有 害 。 QRMM1M2 M1 Q=Q 1+Q2Q1Q1Q1 RR”H+AQ=Q 1Q Q2 MM” 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 Q=Q-Q10， 且 R越 小 ， Q越 大 。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(wǎng) ；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

53、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 。 QRMM1+M QQ1=Q2Q1=Q2HA （ 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 、 ， 各 自 單 獨 工 作 的 管 網(wǎng)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） 。 分 析 方 法 ：1、 按 等

54、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 。2、 同 理 得 到 剩 余 特 性 曲 線 。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 。4、 特 性 曲 線 ， 它 與 風 路 OC的 風 阻 R 0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 和 分 別 相 交 于 M 和 M 點 。6、 過 M 和

55、M 點 作 Q軸 垂 線 與 曲 線 和 相 交 于 M 和 M ， 此 即 在 兩 個 風機 的 實 際 工 況 點 。結 論 ： 每 個 風 機 的 實 際 工 況 點 M 和 M ， 既 取 決 于 各 自 風 路 的 風 阻 ， 又 取 決于 公 共 風 路 的 風 阻 。 A C BF1 F2R1 R0 R2O C F1F2ABOF 1F2F1 R1R2F2 F1+F2 R0Q0M1M2 M1M2 Q 1Q2 Q H H1H2 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

56、 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 R 3 時 ， Q串 Q并 ， N串 N并 。 結 論 ： （ 1） 并 聯(lián) 適 用 于 管 網(wǎng) 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 。 R2B QH 0 N-QNP NS R1AFI MI M IIII R3CE IIIQ并Q串Q串=Q并 NSNPNSNP Q 串Q并 作 業(yè) 4-6,4-9,4-11,4-12