第4章 矿井通风动力.ppt

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1、1/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录第四章第四章 矿井通风动力矿井通风动力2/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录第一节第一节 自然风压自然风压第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转3/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录1 1、上一章内容回顾、上一章内容回顾 1)1)、上一章所讲的主

2、要内容、上一章所讲的主要内容 风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、摩风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计算擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计算方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿井通风阻力的措施。井通风阻力的措施。2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 (1)1)判断井巷风流状态；判断井巷风流状态；(2)(2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(3)(3)矿井通风阻

3、力计算问题矿井通风阻力计算问题 (4)(4)降低矿井通风阻力的技术措施降低矿井通风阻力的技术措施4/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录2 2、本章的重点：、本章的重点：1)1)自然风压的产生、计算、利用与控制自然风压的产生、计算、利用与控制 2)2)轴流式和离心式主要通风机特性轴流式和离心式主要通风机特性 3)3)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 4)4)主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围3 3、本章的难点：、本章的难点：1)1)自然风压的计算、利用与控制自然风压的计算、利用与控制 2)2)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 3)3)

4、主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围4 4、本章的思考题、本章的思考题 1)1)烟囱烟囱为什么能够排烟？为什么能够排烟？2)2)矿井主要通风机为什么要有矿井主要通风机为什么要有反风装置反风装置？3)3)通风机为啥有通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？4)4)矿井主要通风机工况点是矿井主要通风机工况点是静态静态的，还是的，还是动态动态的，为什么？的，为什么？5)5)轴流式通风机为什么会出现轴流式通风机为什么会出现喘振现象喘振现象？6)6)两台风机两台风机并联运行时矿井风量一定增大并联运行时矿井风量一定增大吗？吗？5/70河南理工大学河

5、南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录概概 述述 通风动力两种：通风动力两种：自然通风自然通风与与机械通风。机械通风。风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风动力，不论是自然风压还是机械通风机，这些都是通风动力。动力，不论是自然风压还是机械通风机，这些都是通风动力。通风动力的发展情况总体上来说：通风动力的发展情况总体上来说：纯自然风压纯自然风压风箱、牛皮囊、水车风箱、牛皮囊、水车蒸汽蒸汽机机现在的通风机。现在的通风机。古代采煤，井深一般在古代采煤，井深一般在2020丈之内（丈之内（5050米）

6、米）。（唐。（唐.李善对李善对魏都赋魏都赋的注中的注中讲明井深讲明井深8 8丈（约丈（约2727米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用自自然风压然风压。最初采用是一个独眼井最初采用是一个独眼井(天工开物天工开物中有记载中有记载)。首先是依靠。首先是依靠井壁温度与大井壁温度与大气温度气温度(或燃火或燃火)不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠进、进、出井口的高度出井口的高度来通风，这时也来通风，这时也利用火炉利用火炉（在回风井筒内），靠（在回风井筒内），靠热动力热动力来通风

7、，来通风，空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。6/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录概概 述述 随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开标志着机械

8、通风的开始。始。随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开始了。始了。虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作用。用。7/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录第一节第一节 自然风压自然风压一、一、自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算1 1、自然风压与自然通风、自然风压与自然通风

9、由由自然因素自然因素作用而形成的通风叫作用而形成的通风叫自然通风自然通风。冬季冬季：空气柱：空气柱0-1-20-1-2比比5-4-35-4-3的的 平均温度较低，平均空气密平均温度较低，平均空气密 度较大，导致两空气柱作用度较大，导致两空气柱作用 在在2-32-3水平面上的重力不等。水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井它使空气源源不断地从井 口口1 1流入，从井口流入，从井口5 5流出。流出。夏季夏季：相反。：相反。自然风压：自然风压：在通风系统中，由于在通风系统中，由于重力差引起的通风压力重力差引起的通风压力，就叫该系统的自，就叫该系统的自然风压。其大小等于然风压。其大小等于作用在最低

10、水平两侧空气柱重力差。作用在最低水平两侧空气柱重力差。012345dz1dz2z8/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录2 2、自然风压的计算、自然风压的计算 根根据据自自然然风风压压定定义义，自自然然风风压压是是“势势函函数数”，是是一一种种势势能能，因因此此要要注注意意选选取取计计算算的的参参考考面，即面，即0 0势位面，图所示系统的自然风压势位面，图所示系统的自然风压H HN N可用下式计算可用下式计算：为了简化计算，一般采用测算出为了简化计算，一般采用测算出0-1-20-1-2和和5-4-35-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1m1和和

11、m2m2，用用其分别代替上式的其分别代替上式的1 1和和2 2，则上式可写为：则上式可写为：在实际测量计算中，常取：在实际测量计算中，常取：注意注意：1 1）自然风压的计算必须取一）自然风压的计算必须取一闭合系统闭合系统。2 2）进风系统和回风系统必须取）进风系统和回风系统必须取相同的标高相同的标高。3 3）一般选取最低点作为）一般选取最低点作为基准面基准面。012345dz1dz2z9/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录二、二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 影响自然风压的决定性因素是影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差两侧空

12、气柱的密度差，而空气密度，而空气密度又受又受温度温度T T、大气压力、大气压力P P、气体常数、气体常数R R(气体常数，是一个只与气体的种气体常数，是一个只与气体的种类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量)和相对湿度和相对湿度等因素影等因素影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：H HN N=f(Zf(Z）=f(T,P,R,f(T,P,R,)，ZZ 1 1、温温差差：矿矿井井某某一一回回路路中中两两侧侧空空气气柱柱的的温温差差是是影影响响H HN N的的主主要要因因素素。影影响响气气温温差差的的主主要要因

13、因素素是是地地面面入入风风流流气气温温和和风风流流与与围围岩岩的的热热交交换换。其其影影响响程程度度随随矿矿井井的的开开拓拓方方式式、开开采采深深度度、地地形形、地地质质原原因因不不同同而而有有不不同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。1012 1234 5678911 12月份HN浅浅 井井深深 井井深井自然风压受围岩深井自然风压受围岩热交换影响显著，一热交换影响显著，一年四季变化小。年四季变化小。10/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录影响井下风流温度的因素影响井下风流温度的因素影响井下风流温度的

14、因素影响井下风流温度的因素1）矿井进风温度；2）井下风流的自压缩热；3）机电设备放热；4）氧化放热；5）地下热水散热；6）围岩散热；7）运输中煤炭及矸石散热等。11/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录二、二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 2 2、空气成分和湿度：、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压也有它影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。一定影响，但影响较小。3 3、井深：、井深：H HN N与矿井或回路与矿井或回路最高与最低点间的高差最高与最低点间的高差Z Z成正比成正比。4 4、主要通风机：、主要

15、通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向主风流的方向，加之风加之风流与围岩的热交换流与围岩的热交换，使，使回风井气温高于进风井，在进风井周围形成回风井气温高于进风井，在进风井周围形成了了冷却带冷却带以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时期内仍有一定的一定时期内仍有一定的气温差气温差，从而仍有一定的，从而仍有一定的自然风压自然风压起作用。起作用。12/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学

16、院通风动力通风动力目录三、三、自然风压的控制和利用自然风压的控制和利用 自然风压既可作为自然风压既可作为矿井通风的动力矿井通风的动力，也可能是，也可能是事故的肇凶事故的肇凶。因此，。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义研究自然风压的控制和利用具有重要意义。1 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。地形和当地气候特点。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通风机方向一致。风机方向一致。2 2、根据自然风压的变化规律，应、根据自然风压的变化规律，应适

17、时调整主通风机的工况点适时调整主通风机的工况点，使其，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、在建井时期，要注意、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好、利用自然风压做好非常时期通风非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自

18、然风压进行通风。时，便可利用自然风压进行通风。13/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 5 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。(两个系统的自然风压两个系统的自然风压)ABB ABBCEFACEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为：DBBDBBCEDCED系统的自然风压为：系统的自

19、然风压为：(夏夏季季)自自然然风风压压与与主主要要通通风风机机作作用用方方向向相相反反。相相当当于于在在平平硐硐口口A A和和进进风风立立井井口口D D各各安安装一台抽风机（向外）。装一台抽风机（向外）。RDRCABCDBEZABCDFB 14/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 设设ABAB风流停滞风流停滞，对回路，对回路ABDEFAABDEFA和和ABBCEFAABBCEFA可分别列出压力平衡方程：可分别列出压力平衡方程：式中：式中：H HS S风机静压，风机静压，PaPa；QDBBCQDBBC风路风量，风路风量，m m3 3/S;/S;R RD D、R R

20、C C分别为分别为DBDB和和BBCBBC分支风阻，分支风阻，NSNS2 2/m/m8 8。两式相除：两式相除：此即此即ABAB段风流停滞条件式段风流停滞条件式。当上式变为当上式变为 则则ABAB段风流反向。段风流反向。由由此此可可知知防防止止ABAB风风路路风风流流反反向向的的措措施施有有：（1 1）加加大大R RD D；（2 2）增增大大H HS S；（；（3 3）在）在A A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。EZABCDFB 15/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造 矿井的通风动力主要是通

21、风机，每个风井至少有矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2 2台主要通风机台主要通风机（一台（一台使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%20%25%25%，有的矿，有的矿井甚至高达井甚至高达50%50%，原因是功率大效率低，平均只有，原因是功率大效率低，平均只有52.79%52.79%。矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：1 1、主要通风机，、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2 2、辅辅助助通通风风机机，服服务务于于矿矿井井网网络络的的某某一一分分支

22、支（采采区区或或工工作作面面），帮帮助主通风机通风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；助主通风机通风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为：离心式通风机离心式通风机和和轴流式通风机。轴流式通风机。16/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录一、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理1 1、风机构造。风机构造。离离心心式式通通风风机机一一般般由由：进进风风口口、工工作作轮轮（叶叶轮轮）、螺螺形机壳和

23、前导器形机壳和前导器等部分组成。等部分组成。吸风口吸风口有：有：单吸和双吸单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风两种。在相同的条件下双吸风机叶机叶(动动)轮宽度是单吸风机的轮宽度是单吸风机的两倍两倍。前导器前导器(有些通风机无前导器有些通风机无前导器)，使进入叶，使进入叶(动动)轮的气轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。叶轮叶轮是唯一的旋转部件。是唯一的旋转部件。17/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W W2 2的方向与的方向与 圆周速度圆周速度u u2 2的反方向

24、夹角称为的反方向夹角称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2 2表示。表示。离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（2 29090)、径向式（径向式（2 2=90=90)和后倾式和后倾式（2 29090)三种。三种。2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式后倾式。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w2218/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录2 2、工作原理、工作原理 当当电电机机通通过过传传动动装装置置带带动动叶叶轮轮旋旋转转时时，叶叶片片流流道道间间的的空空气气随随叶叶片片旋旋

25、转转而而旋旋转转，获获得得离离心心力力。经经叶叶端端被被抛抛出出叶叶轮轮，进进入入机机壳壳。在在机机壳壳内内速速度度逐逐渐渐减减小小，压压力力升升高高，然然后后经经扩扩散散器器排排出出。与与此此同同时时，在在叶叶片片入入口口（叶叶根根）形形成成较较低低的的压压力力（低低于于进进风风口口压压力力），于于是是，进进风风口口的的风风流流便便在在此此压压差差的的作作用用下下流流入入叶叶道道，自自叶叶根根流流入入，在在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿使使用用的的离离心心式式风风机机主主要要有有G4-73G

26、4-73、4-734-73型型和和K4-73K4-73型型等等。这这些些品品种种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号参数的含义举例说明如下：型号参数的含义举例说明如下：G 4 73 1 1 25 DG 4 73 1 1 25 D代表通风机的用途，代表通风机的用途，K K表示表示 表示传动方式表示传动方式矿用通风机，矿用通风机，G G代表鼓风机代表鼓风机 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)表示通风机在最高效率点时表示通风机在最高效率点时 全压系数全压系数1010倍化整倍化整 设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设

27、计）表示通风机比转速表示通风机比转速(n(ns s)化整化整 表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为双吸为双吸19/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理1 1、风机构造、风机构造 主主要要由由进进风风口口、叶叶轮轮、整整流流器器、风风筒筒、扩扩散散（芯芯筒筒）器器和和传传动动部部件件等部分组成。叶轮有等部分组成。叶轮有一级一级和和二级二级两种两种2 2、工作原理、工作原理（1 1）特特点点：在在轴轴流流式式风风机机中中，风风流流流流动动的的特特点点是是，当当动动轮轮转转动动时时，气气流沿等

28、流沿等半径的圆柱面旋绕半径的圆柱面旋绕流出。流出。1234567 8920/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录（2 2）叶片安装角）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与。弦线与 动轮旋转方向（动轮旋转方向（u)u)的夹角称的夹角称为为叶片安装角叶片安装角，以，以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角叶片安装角必需保持必需保持一致一致。（3 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气

29、流受挤压，移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加静压增加；与；与 此同时，叶片背的气体此同时，叶片背的气体静压降低静压降低，翼栅受压差作用，但受轴，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背叶道出口流出，翼背的低压区的低压区“吸引吸引”叶道入口侧的气体流入叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。，形成穿过翼栅的连续气流。u21/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录3 3、常用型号、常用型号 目目前前我我国国煤煤矿矿在在用用的的轴轴流流式式风风机机有有1K581K58、

30、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对对旋旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 K 58 4 251 K 58 4 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)单级，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用，T T表示通用表示通用 表示通风机轮毂比表示通风机轮毂比,0.58,0.58的的100100倍化整倍化整 B D K 65 8 24B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶

31、轮直径（叶轮直径（24dm)24dm)对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/min740r/min）表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比轮毂比0.650.65的的100100倍化整倍化整22/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 若轮毂比低于若轮毂比低于0.40.4则认为是低压则认为是低压(或低轮毂比或低轮毂比)型型轴流通风机，轮毂比大于轴流通风机，轮毂比大于0.710.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型时，则认为是高压（或大轮毂比）型轴流通风机，轮毂比介于轴流通风机，轮毂比介于0.40.40.710.71之间的则被认为是之间的则被认为

32、是中压（或中轮毂比）型中压（或中轮毂比）型轴流通风机。轴流通风机。4 4、对旋风机的特点、对旋风机的特点 一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反,组成对旋结构；机翼形叶组成对旋结构；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差一般相差3 3,叶面也互为反向，省去了叶面也互为反向，省去了一般轴流式通风机的中、后导叶，减少了压力损失，提高了风机效率；电机一般轴流式通风机的中、后导叶，减少了压力损失，提高了风机效率；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与 通风机流道中的含瓦斯气流隔

33、离，通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与密闭罩中有扁管与 大气相通，以达到散热目的。此种风机可以进行大气相通，以达到散热目的。此种风机可以进行反转反风反转反风。对旋风机的对旋风机的工作原理工作原理：工作时两级工作轮分别由两个等容量、等转速、：工作时两级工作轮分别由两个等容量、等转速、旋转方向相反的电动机驱动，当气流通过集流器进入第一个工作轮获得能量旋转方向相反的电动机驱动，当气流通过集流器进入第一个工作轮获得能量后，再经第二级工作轮升压排出。两级工作轮互为导叶，第一级后形成的旋后，再经第二级工作轮升压排出。两级工作轮互为导叶，第一级后形成的旋转速度，由第二级反向旋转消除并形成单一的轴

34、向流动。转速度，由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动。23/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置 矿井使用的主要通风机，除了主机之外尚有一些附属装置。主要通风机和附属装置总称为通风机装置。附属装置有风硐、扩散器、防爆门和反风装置等。一、风硐一、风硐风硐是连接风机和井筒的风硐是连接风机和井筒的一段巷道，如图。通过风一段巷道，如图。通过风量大、内外压差较大，应量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少尽量降低其风阻，并减少漏风。漏风。24/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录风硐应满足以下要

35、求：(1)应有足够大的断面，风速不宜超过15ms。(2)风硐的风阻不应大于0.0196Ns2m8，阻力不应大于100200Pa。风硐不宜过长，与井筒连接处要平缓，转弯部分要呈圆弧形，内壁要光滑，并保持无堆积物，拐弯处应安设导流叶片，以减少阻力。(3)风硐及闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。(4)风硐内应安设测量风速和风流压力的装置，风硐和主通风机相连的一段长度不应小于1012D(D为通风机工作轮的直径)。(5)风硐与倾角大于30。的斜井或立井的连接口距风井12m处应安设保护栅栏，以防止检查人员和工具等坠落到井筒中；在距主要通风机入风口12m处也应安设保护栅栏，以防止风硐中的脏、杂物被吸入通风

36、机。(6)风硐直线部分要有流水坡度，以防积水。25/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录二、扩散器二、扩散器(扩散塔扩散塔)作用作用：是降低出口速压以提高风机静压。：是降低出口速压以提高风机静压。扩扩散散器器四四面面张张角角的的大大小小应应视视风风流流从从叶叶片片出出口口的的绝绝对对速速度度方方向向而而定定。总总的的原原则则是是，扩扩散散器器的的阻阻力力小，出口动压小并无回流小，出口动压小并无回流。26/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录三三.防爆门防爆门 防爆门是在装有通风机的井口上为防止瓦斯或煤尘爆炸时毁坏通风机而安装的安全装置

37、。如图所示为出风井口的防爆门，正常通风时它可以隔离地面大气与井下空气。作用：作用：当井下发生爆炸事故时，防爆门即能被爆炸波冲开，起到卸压作用以保护通风机。要求要求：正常状况下它是气密的，防止风流短路。应设计合理，结构严密、维护良好、动作可靠。27/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录四、反风装置和功能四、反风装置和功能 作用：作用：使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。反风方法因风

38、机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：1 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风；2 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风；3 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反转反风 4 4）调节动叶安装角反风）调节动叶安装角反风。要求：要求：定定期期进进行行检检修修，确确保保反反风风装装置置处处于于良良好好状状态态；动动作作灵灵敏敏可可靠靠，能能在在10min10min内内改改变变巷巷道道中中风风流流方方向向；结结构构要要严严密密，漏漏风风少少；反反风风量量不不应应小小于于正常风量的正常风量的40%40%；每年至少进

39、行一次反风演习。；每年至少进行一次反风演习。28/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录1 1）设专用反风道反风）设专用反风道反风离心式离心式通风机正常工作时，反风门1和2处于蓝线位置，反风时将反风门1提起，把反风门2放下（红线位置），地表空气自活门2进入通风机，再从活门1进入旁侧反风道3，进入风井流入井下，达到反风的目的。1229/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录轴流式轴流式30/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录2 2）利用备用风机作反风道反风）利用备用风机作反风道反风31/70河南理工大学河南理

40、工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录五、主要通风机的使用及安全要求五、主要通风机的使用及安全要求 为了保证通风机安全可靠的运转，规程中规定：1.主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%5%，有提升设备时不得超过15%15%。2.必须保证主要通风机连续运转。3.必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中一套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。在建井期间可安装1套通风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。4.严禁采用局部通风机或局部通风机群作为主要通风机使用。5.装有主要通风机

41、的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。6.新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1次通风机性能测定和试运转工作，以后每每5 5年至年至少进行1次性能测定。主要通风机至少每月至少每月检查1次。改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。7.主要通风机因检修、停电或其它原因停止运转时，必须制订停风措施。32/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数通风机性能主要参数是风压通风机性能主要参数是风压H H、风量风量Q Q、风机轴功率风机轴功率N N、效率效率 和转

42、速和转速n n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q Q风风机机的的实实际际流流量量一一般般是是指指实实际际时时间间内内通通过过风风机机入入口口空空气气的的体体积积，亦亦称称体体积流量。单位为积流量。单位为 m m3 3/h,m/h,m3 3/min/min 或或m m3 3/s/s。（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压H Hf f与静压与静压H Hs s全全压压H Ht t:是是通通风风机机对对空空气气作作功功，消消耗耗于于每每1m1m3 3 空空气气的的能能量量（Nm/mNm/m3 3 或或PaPa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。其值为风机出口风流的全压与入

43、口风流全压之差。忽忽略略自自然然风风压压时时，H Ht t用用以以克克服服通通风风管管网网阻阻力力h hk k 和和风风机机出出口口动动能能损损失失h hv v，即即:H:Ht t=h hR R+h+hV V,Pa,Pa 静压静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H HS S（PaPa）。）。H HS S=h hR R=RQ=RQ2 2 因此因此 H Ht t=H HS S+h+hV V33/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录(三）通风机的功率三）通风机的功率 全全压压功功率率：通通风风机机的的输输出出功功率率以以全全

44、压压计计算算时时称称全全压压功功率率N Nt t。计计算算式式：N Nt t=H=Ht tQ10Q10-3 -3 KWKW 静静压压功功率率：用用风风机机静静压压计计算算输输出出功功率率，称称为为静静压压功功率率N NS S。计计算算式式：N NS S=H=HS SQ10Q103 3 KW KW 风机的轴功率风机的轴功率，即通风机的输入功率，即通风机的输入功率N N（kWkW）。计算式：）。计算式：或或 式中式中 t t、S S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。电动机的输入功率（电动机的输入功率（N Nm m ）：）：设电动机的效率为设电动机的效率为 m m,传动效率为传

45、动效率为 trtr时时,则则34/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录二、通风系统主要参数关系二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义风机房水柱计示值含义1 1、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井（1 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值水柱计示值:即为即为 4 4 断面相对静压断面相对静压h h4 4 故故 h h4 4（负压）负压）=P=P4 4-P-P0404 沿风流方向，对沿风流方向，对1 1、4 4两断面两断面 列伯努力方程列伯努力方程:h hR14R14=(P=(P1

46、1+h+hv1v1+m12 m12 gZgZ1212)-(P -(P4 4+h+hv4v4+m34 m34 gZgZ3434)由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：P Pt1t1P P0101，即即 P P1 1+h+hv1v1=P=Pt1t1=P=P0101，又因又因1 1与与4 4断面同标高，所以断面同标高，所以 P P0101P P0404且：且：m12m12gZgZ1212m34m34gZgZ3434=H=HN N z12356h444535/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 故上式可写为故上式可写为:h hR14R14=P=P04 04-P-P4

47、4-h-hv4 v4+H+HN N h hR14R14=|h=|h4 4|-h|-hv4 v4+H+HN N 即即|h|h4 4|=h|=hR14 R14+h+hv4 v4-H-HN N 即：即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。（2 2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类类似似地地对对4 4、5 5断断面面(扩扩散散器器出出口口）列列伯伯努努力力方方程程，忽忽略略两两断断面面之之间间的的位能差。位能差。扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRdRd 风流出口边界条件：风流出口边

48、界条件：P P5 5 P P0505P P0404 故风机全压故风机全压 H Ht t-h hRdRd P Pt5t5-P-Pt4 t4=(=(P P5 5h hv5 v5)-(P)-(P4 4+h+hv4v4)=P P04 04-P-P4 4+h+hv5v5-h-hv4v4 H Ht t=|h|h4 4|h|hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v536/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录 若忽略若忽略 h hRdRd 不计，则不计，则 H Ht t|h|h4 4|h|hv4v4+h+hv5v5 风机静压风机静压 H Hs s|h|h4 4|h|hv4v4（3

49、 3）H Ht t、H HN N、h hR R 之间的关系之间的关系 综合上述两式：综合上述两式：H Ht t|h|h4 4|-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 （h hR14R14+h+hv4v4-H-HN N ）-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv5v5 h hR14 R14+h hRdRd +h+hv5 v5-H-HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14+h hRdRd +h+hv5v5 表明：表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻力，以及扩器出口动能损失。力，以及扩器出口动能

50、损失。37/70河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院通风动力通风动力目录2 2、压入式通风的系统、压入式通风的系统 对对1 1、2 2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得：h hR12R12=(P=(P1 1+h+hv1v1+m1m1gZgZ1 1)-(P)-(P2 2+h+hv2v2+m2m2gZgZ2 2)边界条件及边界条件及1 1、2 2同标高：同标高：P P2 2=P=P02 02 P P0101 故有：故有：P P1 1-P-P2 2=P=P1 1-P-P0101=h=h1 1 m1m1gZgZ1 1-m2m2gZgZ2 2=H=HN N 故上式可写为故上式可写为 h h