4_通风动力(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,矿井通风与安全,中国矿业大学,第四章 通风动力,4.1 自然风压,4.2 通风机类型和构造,4.3 通风机特性曲线,4.4 通风机联合运转,4.5 通风机设备选型,4.6 通风机性能测定,通风动力基本概念,机械风压,由通风机造成的能量差,自然风压,由矿井自然条件产生的能量差,机械风压和自然风压,均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动,4.1,自然风压,自然风压形成和计算,自然风压特性,自然风压参数计算,自然风压测定,自然风压的形成和计算,形成原因,由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。,自然通风是在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。,自然风压的计算,如图所示矿井通风系统：,p,为井口的大气压，,Pa,；,Z,为井深，,m,；,为空气密度，,kg/m3,，,则自然风压为：,1,、自然风压变化规律,自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影响。如图所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随季节变化的情形。由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然风压都为正值。,浅井自然风压示意图 深井自然风压示意图,自然风压特性,自然风压特性,2,、自然风压影响因素,1）两侧空气柱的温度差,矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。影响气温差的主要因素是地面入风气温和风流与围岩的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。,2）矿井深度,当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最高与最低点间的高差,Z,成正比。深1000,m,的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30,%,。,自然风压特性,（,3,）主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进风井，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存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。,（,4,）地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。,自然风压的控制和利用,自然风压作用的两面性积极和消极措施：,（,1,）新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。,（,2,）适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。,（,3,）在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要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。,自然风压测定,直接测定法,对于任一矿井，还可用另一种方法测算矿井的自然风压。如在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的,hn,。,要求是密闭不漏风，否则测值不准。,4.2,通风机类型和构造,1,、通风机类型,按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。主扇是矿井的“肺脏”，必须昼夜运转保证矿井安全生产。,按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。,4.2.1 离心式通风机,离心式通风机主要由动轮、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等构成。叶轮转动时，靠离心力作用，空气由吸风口,12,进入，经前导器,7,进入叶轮的中心，折转,90,沿径向离开叶轮流入机壳,2,，经扩散器,3,排出。,1-,动轮；,2-,蜗壳体；,3-,扩散器；,4-,主轴；,5-,止推轴承；,6-,径向轴承；,7-,前导器；,8-,机架；,9-,联轴节；,10-,制动器；,11-,机座；,12-,吸风口；,13-,通风机房；,14-,电动机；,15-,风硐,动轮,1,由若干个叶片构成，在主轴,4,带动下旋转。,前导器,7,（有的通风机没有前导器）用来调节风流进入主要通风机叶轮时的方向，以调节主要通风机所产生的风压和风量。,制动器,10,可使主要通风机紧急停转。,通风机房,13,中通常设有能反映通风机工作状况的各种仪表和电力拖动装置等。,径向式 后倾式 前倾式,根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向式、后倾式和前倾式三种，,2,为叶片出口的构造角，即为风流沿叶片移动的切线,W,2,与圆周速度,u,2,的夹角。对于径向式,2,为,90,，后倾式,2,大于,90,，而前倾式的,2,则小于,90,。,4.2.,2,轴流式通风机,轴流式通风机主要由动轮,l,、圆筒形机壳3、集风器4、整流器5、流线体6和环形扩散器7所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。,动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。,叶片的安装角,可以根据需要来调整，国产轴流式通风机的叶片安装角一般可调为15、25、30、35、40和45七种，使用时可以每隔2.5调一次。,叶片按等间距,t,安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。,一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。,环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。,4.2.3,对旋式通风机,对旋式通风机在构造上属于轴流式，采用双级双电机驱动结构，两机叶轮相对并反向旋转，相当于两台同型号轴流风机对接在一起串联工作，称为对旋式风机。这种结构可省去中间及后置固定导叶，涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率较高的特点。,1-,集流器,2-,前消声器,3-,前机壳,4-,进气翼,5-,电机,6-,级叶轮,7-,级叶轮,8-,出气翼,9-,后机壳,10-,后消声器,4.2.,4,通风机附属装置,通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和扩散器、消音装置等。,1.反风装置,规程规定生产矿井主风机必须装有反风装置，要求在10,min,内能反转矿井风流方向，反风后的风量不小于正常供风的,40%,。,反风作用：避免灾害扩大；救灾需要,反风方法：专用反风道、备用风机做反风道、风机反转、调节动叶安装角,利用反风道反风，可靠且能满足反风的时间和风量要求。,轴流式风机反风情况如图所示，图,A,为正常通风时反风门1和2的位置，风机由井下吸风，然后排至大气；若将反风门1、2置于图,B,中的状态，风流从大气吸入风机内，再经反风道压入井下，井下风流反向。,A B,离心式通风机的反风情况如图所示，正常通风时，反风门1和2为实线位置；反风时，反风门1提起，而将反风门2放下，风流自反风门2进入通风机，再从反风门1进入反风道3，经风井压入井下。,利用通风机反转反风只适用于轴流式风机，将电动机的三相电源线中的任意两相调换使电机反转即可。,对于动叶可同时转动的轴流式风机，只要将所有叶片同时偏转一定角度，就可实现矿井风流反向。,2.防爆门,规程规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用。,3风峒,风峒是主扇和出风井之间的一段联络巷道。由于风峒风量和内外压差较大，应降低风峒阻力、减少漏风。风峒设计时应满足：,1)风峒的断面不宜太小，风速以10,m/s,为宜，最大不超过15,m/s,；,2),风峒的阻力不大于100200,Pa,。,为减小阻力，风峒不宜过长，内壁光滑并保持无堆积物，转弯部分呈圆弧形，安装导流叶片 。,3) 风峒及其闸门等装置，结构要严密以防止漏风。,4. 扩散器,定义：通风机出风口外接的一段断面逐渐扩大的风道。,作用：减少出风口的速压损失，提高通风机有效静压。,轴流式风机的扩散器是由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。出口与混凝土砌筑成的外接扩散器相连。,外接扩散器是一段向上弯曲的风道，要求阻力小，出口动压损失小，并且无回流现象。,离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取8 10，出风口断面(,S,3,),与入风口断面(,S,2,),之比约为34，如图所示。,5消音装置,我国规定通风机的噪音不得超过90,dB。,速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于20,m/s,时，空气动力噪音占主要地位。,正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。,消音装置分为主动式与反射式。主动式是吸收声音的能量，反射式是把声能反射回声源。通风机多采用主动式，风流通过多孔材料装成的通道时，其噪音被吸收。,为有效降噪，消音板要有足够的厚度，也可制成空心，以节省材料。,4.3 通风机特性曲线,通风机特性参数包括：流量、压力、功率、效率。这四个参数可以描述通风机的整个特性。,1流量(风量),单位时间内通过通风机的空气体积，称为通风机的流量，一般用,Q,f,表示，单位为,m,3,/s,、,m,3,/min,或,m,3,/h,。,在矿井通风中，通过通风机的流量，也就是通,风机送入井下或从井下排出的空气量。,2压力,(1),主风机全压,h,ft,通风机工作时，对每,1,m,3,空气做的功称为风机全压。它用于克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通风机出口断面上空气的绝对全压 (,P,2,+h,v2,),与通风机入口断面上空气的绝对全压 (,P,1,+h,v1,),之差：,h,ft,(P,2,+h,v2,) (P,1,+h,v1,),实际运转的通风机都装有扩散器，用,h,ft,表示通风机装置全压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通风机入口断面空气的绝对全压之差。,h,ft,和,h,ft,在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可直接应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。,(2),风机静压,h,fs,：,通风机全压中用来克服井巷通风阻力的部分，为通风机静压。,(3),风机动压,h,fv,通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压，计算公式为：,h,fv,=,Q,f,(,/2,s,f,2,),式中，,空气密度，,kg/m,3,；,s,f,风机出口断面积，,m,2,；,Q,f,风机风量，,m,3,/s,。,故通风机全压还可表示成：,h,ft,=,h,fs,h,fv,3. 主通风机功率,(1),主风机功率（输出功率）,KW,单位时间内主通风机对通过风量为,Q,f,的空气所做的功，可分为全压功率,N,fot,和静压功率,N,fos,，计算公式为：,N,fot,h,ft,.Q,f,/1000，,N,fos,h,fs,.Q,f,/1000,(2),轴功率,N,（输入功率 ）,KW,电动机经传动部件输入给主通风机的功率，计算公式为：,U,线电压，,V,；,I,线电流，,A,；,cos,功率因数；,d,电动机效率，；,c,传动功率，。,4主通风机的效率,通风机输出功率和通风机轴功率,N,轴,之比，叫做通风机的效率，即：,ft,N,ft,/N,轴,h,ft,Q,f,/(1000 N,轴,),fs,N,fs,/ N,轴,h,fs,Q,f,/(1000 N,轴,),上式中,ft,和,fs,分别表示通风机的全压效率和静压效率。,4.3.1,通风机个体特征曲线,通风机的个体特性曲线 ：各基本参数之间的依存关系,风量风压曲线（风压曲线）,风量效率曲线（效率曲线）,风量功率曲线（功率曲线）,离心式通风机,的风压曲线比较平缓，风压随风量变化不大；而功率曲线显示，在稳定工作区内功率随风量的增加而增加，为避免启动负荷大而烧毁电动机，离心式通风机启动时，应将闸门关闭，待启动正常后再逐渐打开闸门。,轴流式,通,风机的风压曲线较陡，有一个类似“马鞍”的驼峰区，风压随风量变化较大；而功率曲线，在稳定工作区内(图中,GF,区)，功率随着风量的增加而减少，为减少启动负荷，故轴流式通风机启动时，不能关闭闸门。,二 个体特性曲线的应用,1对于抽出式通风矿井，通风机装置的全压(,h,ft,),扩散器出风口断面绝对全压通风机入口断面绝对全压,h,ft,P,t3,P,t2,(P,s3,h,v3,),(P,s2,h,v2,),式中,P,t2,，P,t3,分别为，断面上的绝对全压，,Pa，,P,s2,，P,s3,分别为、断面上的绝对静压，,Pa,h,v2,，h,v3,分别为、断面上的速压，,Pa,由于,P,s3,地面大气压,P,，,h,ft,(PP,s2,)+h,v3,h,v2,， Pa,h,s2,h,v3,h,v2,， Pa,式中,h,s2,为断面上的相对静压，,Pa。,上式表明：通风机装置的全压可以通过测定风峒内某断面上的相对静压,h,s2,、,平均速压,h,v2,和扩散器出口断面上的平均速压,h,v3,而获得。,在矿山机械设备中，通常将扩散器出口的平均速压,h,v3,作为通风机的速压,h,fv,，,即 ：,h,ft,h,fs,h,fv,h,fs,h,v3,，Pa,式中,h,fs,通风机装置的静压。,与,h,ft,h,s2,h,v3,h,v2,对比有：,h,fs,h,s2,h,v2,，Pa,对图中1,2两点应用能量方程可以得到：,h,r1-2,h,s2,h,v2,(z,1,z,2,）,h,s2,h,v2,h,n,h,fs,h,n,上式表明：对抽出式通风矿井，矿井井巷通风阻力,h,r1-2,由通风机装置的静压和自然风压共同克服。因此，在抽出式通风时主要应用通风机静压，,h,v3,只是将抽出的风流排入大气。,2对于压入式通风矿井，通风机装置全压扩散器出风口全压通风机入风口断面全压，即：,h,ft,P,t2,P,t1,因,P,t1,P,0,，P,t2,P,s2,h,v2,，,h,v1,0,故,h,ft,P,s2,h,v2,P,0,h,s2,h,v2,上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全压，为通风机风峒内某断面上的相对静压,h,s2,与平均速压,h,v2,之和。,同样对图中23两点应用能量方程，可得：,h,r2-3,h,s2,h,v2,Z(,一,)h,v3,h,s2, h,v2,h,n,h,v3,结合,h,ft,h,s2,h,v2,对比 ，得：,h,ft,h,n, h,r2-3,h,v3,上式表明，对压入式通风矿井，通风机装置全压,h,ft,和自然风压,h,n,共同作用，克服了矿井的通风阻力以及由出风井口排入大气的速压损失。,4.3.,2,通风机的工况点,通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲线的交点为通风机的,工况点,。如图所示，,a、a,1,和,a,2,为管道或矿井的风阻由,R,变为,R,1,和,R,2,时所对应的工况点。,工况点所对应的风量就是此时矿井的实际风量；对应的风压就是用以克服管道或矿井通风阻力的通风压力；对应的功率和效率值就是通风机此时的功率和效率。,为使通风机运转稳定，保证通风机的工况点处于一个合理的工作范围之内，对任何通风机都有如下规定：,1.实际风压不能超过最大风压的0.9倍；,2.通风机动轮的转数不能超过它的额定转数；,3.主通风机的静压效率不应低于0.6。,轴流式通风机的合理工作范围：,上限：“驼峰”右侧，实际工作风压在最大风压值的0.9倍以下。,下限：通风机的运转效率，不得低于0.6。,左限：叶片安装角,的最小值，对一级叶轮为10，二级叶轮为15。,右限：叶片安装角,的最大值，对一级叶轮为40，二级叶轮为45。,4.3.,3,通风机定律,影响通风机个体特性曲线的因素有：,1. 动轮叶片安装角度(指轴流式通风机)；,2. 前导器叶片角度；,3. 通风机的新旧程度；,4. 动轮的转数；,5. 动轮的直径；,6. 空气的重率。,前3项只能通过试验观测确定。而后三项对个体特性曲线的影响，则可根据比例定律求出。,4.4 通风机联合运转,两台或两台以上的通风机同时对风网进行工作，叫做通风机的联合作业或联合运转。这种作业基本分串联作业和并联作业两种。,一、通风机的串联作业,当通风网路的阻力较大，一台通风机不能满足需要时，应采用通风机串联工作。矿井主扇作串联工作的较少，一般用于长距离掘进通风。,通风机串联工作可分为集中串联和间隔串联两种，下面以集中串联为例进行分析。,两台通风机的特性曲线分别为和，网路的总风阻为,R,1,。,通风机作串联工作时，两台通风机的合成曲线可按“风量相等，风压相加”的原则，在等风量线,l,1,，,l,2, ,上将曲线和的纵坐标相加，连接各点即为合成特性曲线，它与风阻曲线,R,1,的交点,M,0,，,即为联合工况点。与,M,0,所对应的,Q,0,为通风网路的总风量，且,Q,0,Q,Q,；,网路的总风压为,h,0,。,由,M,0,引垂直线交曲线于,M,，,交曲线于,M,，,与,M,I,、M,所对应的风压为,h,ft1,和,h,ft2,，,显然有：,h,0,h,ft1,h,ft2,若通风机和单独工作，则其工况点分别为,M,和,M,，,这时其风压分别为,h,和,h,，,风量分别为,Q,和,Q,。,可见，,Q,0,Q,，Q,0,Q,，,说明串联工作效果较好，这种情况在网路风阻,R,越大时，越显著。所以，通风机串联工作，适合于通风阻力大的通风网路。,当风阻由,R,1,降为,R,2,，,工况点为,B,时，则,h,h,而,h,0，,说明串联后的风压与单独开动通风机时的风压相等，号通风机虽在运转，但产生的风压为零。所以,B,点称为串联工作时的极限点。,当风路风阻由,R,2,降到,R,3,时，联合工作点位于极限点,B,的右侧，此时的联合风压和风量均小于通风机工单独工作时的风压和风量。显然，这时通风机串联工作是不合理的。,因此，可以得出结论，通风机串联工作，只有在由于网路风阻增大而使风量不足的情况下才能运用。,二、主扇和自然风压串联,主扇与自然风压串联工作时，其通风机风压与自然风压的关系，如下图所示。,矿井主扇的静压特性曲线为,，,矿井风阻特性曲线为,R，,在冬季，矿井自然风压帮助机械通风，其特性曲线为，由曲线和按“风量相等，风压相加”的原则，可以得到联合工作特性曲线，它与,R,曲线的交点即为联合工况点,M,0,(Q,0,、h,0,)，,而通风机的实际工作点为,M,1,(h,fs,，Q,0,)。,显然，,h,fs,h,n,h,r,，,表明通风机提供的风压,h,fs,加上自然风压,h,n,用来克服矿井通风阻力,h,r,。,若无自然风压作用时，通风机单独工作的工况点为,M,(h,0,，Q,0,)， Q,0,Q,N,，,但,Q,0,2Q,N,。,这是因为通风机并联后，使网路的总风量增加的同时，网路的总阻力也由,h,1,增为,h,，,因而使风量减小。这种现象在网路风阻增加时更为明显。,当风阻由,R,1,增加为,R,2,时，,Q,M,2Q,N,；,只有当网路风阻变为0时，通风机并联工作的总风量才等于单独运转时风量的二倍。由此得出结论：通风机并联工作效果与通风网路的风阻有关，风阻越小，效果越好；否则并联工作没有意义。,2两台型号不同的通风机并联工作 如下图图所示，、分别为两台通风机的静压特性曲线，矿井总风阻为,R，,同样根据“风压相等，风量相加”的原则，得通风机、联合工作特性曲线，它与,R,曲线的交点为,M,0,，M,0,即是并联工作时的工况点。与,M,0,对应的风量,Q,0,则为矿井总风量，通风机并联工作的静压为,h,0,，,且,h,0,h,fs1,h,fs2,。h,0,是用来克服矿井井巷通风阻力,hr,的。由,M,0,引水平线得,M,和,M,，,与,M,、M,对应的风量,Q,、Q,即为通风机和各自的排风量。,工况点,N,1,和,N,2,所对应的风量,Q,1,和,Q,2,为两通风机单独在矿井风阻为,R,的网路上运转时的风量，显然：,Q,0,(Q,1,Q,2,)。,若矿井风阻由,R,增加到,R，,并与曲线交于,A,点，这时,A,对应的号通风机的风量,Q,0，,表明号通风机为无效运转。故,A,点称为并联运转的极限点或分界点。,若矿井风阻由,R,再增加到,R“，,与的交点为,A，A,位于,A,点的左侧。此时号通风机产生的风量为负值(,Q”,)。,这说明，该通风机不仅不起作用，反而成了号通风机的进风通路，从而减少了矿井的总进风量，这是不允许存在的。但在两台型号相同的通风机并联工作时，这种情况是不会出现的。,为了保证联合工作的稳定性，应遵守如下规定：,在较小通风机的静压特性曲线上，取其最大静压值的0.9倍处的,B,点，引平行线与联合特性曲线交于,B，B,点即为联合工作时工况点的上限，而其下限必须保证：较大通风机的效率大于0.6，较小通风机的效率大于0.5。,在通风机并联工作时，也应尽可能地选用两台型号相同的通风机。,一、离心式通风机,国产离心式通风机类型较多，其中4-72-11型的全压效率最高达91，较为常用。其符号的意义举例如下：,4-72-1 1,No.10 C,表示通风机的转动方式,表示通风机的机号，即为叶轮直径,D2(m)10,表示通风机的设计顺序为第一次,表示通风机进口为单吸口,表示通风机在最高效率点时的比转数,表示通风机在最高效率点时的全压系数乘10倍的化整数,传动方式分为,A、B、C、D,四段，其中：,A,一表示无轴承箱装置，与电动机直接传动；,B,表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承中间；,C,表示悬臂支承装置，皮带传动，皮带轮在通风机轴承外侧；,D,表示悬臂支承装置，用联轴节联结传动。,比转数是表示同类型通风机在效率最高时风压系数与风量系数的关系的一个常数。比转数越大，风量越高。,轴流式通风机,62,A 1411 No.24,表示通风机的机号，即动轮直径(,m),的10倍,表示该型通风机第一次设计结构,表示该型通风机为一级动轮,表示该型通风机之叶形第14次设计应用,表示该型通风机的轮叶为扭曲机翼形,表示该型通风机的毂轮比的100倍取整数,这种通风机动轮的叶片是扭曲形，共16片。在不同转数、不同轮叶数以及,11.76Nm,3,时，个体特性曲线分别如图4-32至图4-39所示。这些图的左下角是动轮反转时特性曲线。从这些曲线看出，这种通风机反转后的风量较小，较难满足反风要求。,另一种新型轴流式通风机是2,K604,型，共有,N0.18、24、28、30,等几个机号。其符号意义举例如下：,2,K 601 No.18,通风机的机号即为动轮直径的10倍,结构设计的顺序号,轮毂比的100倍,矿井通风用,两级动轮,这种通风机有两级动轮，14片扭曲形的动轮叶片，中间和后面整流器的叶片也是扭曲形，并有改变整流器叶片角度的装置，及时改变这种叶片角度，可使动轮反转后的风量较大，能基本符合反风要求。,三、离心式和轴流式通风机的比较,结构方面：轴流式通风机的优点是比较紧凑，体积小，转速高。其缺点是结构比较复杂，噪音大，故障较多。离心式通风机则结构简单，造价低，维修方便，噪音小。但它的体积大。,性能方面：轴流式通风机在工作范围内，当矿井总风阻变化时，风量变化较小。离心式通风机则相反。,轴流式通风机的风量调节比较方便，反风方法较多。离心式通风机则麻烦一些，反风时必须有反风道。,轴流式通风机的起动负荷小，风量增加时功率的变化不大，不致过载。离心式通风机则相反。,轴流式通风机并联工作的稳定性较差，而离心式通风机并联工作的稳定性较好。,4.6 通风机性能测定,原因：,实际运行的通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转时的磨损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供的性能曲线不相符合。,内容：测定大气条件、通风机的出入口断面静压、通风机风峒内某断面的平均风速、通风机轴功率、转数。,1. 通风机性能试验的布置及参数测定,因地制宜选取布置方案：,利用防爆门短路进风开展试验,利用备用风机的风道进行试验(不停产),要求：准确、方便地测得通过通风机的风量和通风机产生的风压。为此，必须使测压和测风地点的风流处于稳定状态，测定方法必须完善合理。,如图所示轴流式通风机作抽出式通风的矿井，利用防爆门进风进行的通风机试验。,进行试验时，须打开防爆门作为主要进风口，在风峒和风井交接处安设栏杆,b，,距,b,约2米处布置调节风量的装置,c，,距,c,约2,D(D,为风峒的宽度)处安置整流栅,d(,用1米长的木板隔成0.1米0.1米的方格)，并在弯道内安设导向板,e。,各项数据的测定方法如下：,1)通风机静压的测定,对于抽出式通风的矿井，鉴定时只测定通风机的静压,h,fs,。,由式,h,fs,h,s2,h,v2,可知，通过测定通风机入口处(断面2-2)风流的相对静压,hs2,和该断面的平均速压,h,v2,可计算,h,fs,。2-2断面处风流相对静压的测定方法，如前图所示。,2)风速测定,目的：计算通过通风机的风量,Q,f,和2-2断面的平均速压,h,v2,。,方法：一般用风表或皮托管两种方法进行风速测定，有时两种方法同时进行以相互校核。,用风表测风时，测风地点应选在风流较为稳定的直线段。,用皮托管测风时，为准确测得平均速压，应在环形扩散器的测风位置预先焊接若干根钢筋，并在钢筋上对称固定一定数量的皮托管。,皮托管的固定位置，可按下式计算：,式中，,R,i,每根钢筋上第,i,个测点距圆筒中心的距离，,i,测点序号；,d,心筒直径，,m；,D,外筒直径，,m；,n,划分等面积环的个数，个。,对于,No.1218，n34；,No.2428， n56，,速压值的测定：利用微压计读取每支皮托管的示值,环形空间内测风断面的平均风速用下式计算：,式中,h,v1,、h,v2,、,h,vn,分别为各支皮托管的速压值，,Pa。,3)通风机轴功率的测定,通风机的轴功率电动机输入功率,电动机效率,传动效率,式中：,I,电流，,A,；,V,电压,，,V,；,cos,功率因数；,电,电动机效率，；,传,传动效率，直接传动取1.0，间接传动0.95。,电动机的输入功率，也可以直接用瓦特表测得。,4)转数的测定,通风机与电动机的转数，可用转数表测定。根据指针的指示值，直接记取转数表瞬时值。,5)大气物理条件的测定,大气物理条件一般在断面,1-1,处测量，测定的主要参数有：大气压力(毫米水银柱)、温度和湿度，以便计算空气的重率。,2实际操作与注意事项,每调节一次风量，同时测定一次风压、风量、转数、功率和大气物理条件等参数，并记入预先制定的记录表格中。,在通风机性能测定过程中应注意以下事项：,1) 通风机启动时必须控制功率，离心式通风机应在关闭闸门后启动，轴流式通风机可在闸门全开状态下启动；,2) 试验时间尽可能缩短，防止通风机工况改变导致的瓦斯排放和火区管理困难；同时为避免发生意外事故，应加强井上下的检查与管理，做好安全措施；,3) 随时检查电动机的负载和各部件的温升情况，发现异常，立即报告；,4)全体人员必须思想集中，听从统一指挥，以保证测定工作协调一致；,5)各项测定数据必须记录清楚，应配备速算人员，随时核实各测定结果，并草绘出通风机的特性曲线。,3实测数据的整理与制图,1) 风量计算：,式中，,S,测风断面1-1的面积，,m,2,。,2),在试验条件下通风机静压,h,fs,的计算：,h,fs,h,s2,h,v2,，Pa,式中，,h,s2,在风峒断面2-2测得的相对静压，,Pa；,S,断面2-2的面积，,m,2,。,3) 试验条件下通风机输入功率,N,轴和输出功率,N,fos,的计算：,N,fos,h,fs,Q,f,/1000，kW,4),通风机静压效率计算：,将试验测得的各项数据换算成标准大气状态(,11.8Nm,3,) (,为便于现场应用也可换算成该矿全年平均气象条件下的数值)和固定转数条件下的数值，然后绘制通风机的个体特性曲线。,首先计算校正系数：,转速校正系数：,空气重率校正系数：,校正后的通风机排风量,Q,fs,Q,fs,K,n,，m,3,/s,校正后的通风机静压,h,fs,h,fs,K,n,2,K,，Pa,校正后的通风机轴功率,N,轴和输出功率,N,fs,N,轴,N,轴,K,n,3,K,，kW,N,fs, N,fs,K,n,3,K,h,fs,Q,fs,/1000，kW,为获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个以上工况点，将得到的数据填入预先制好的表格中。,以,Q,fs,为横坐标，,h,fs,、N,轴、,fs,为纵坐标，将与,Q,fs,对应的,h,fs,、,N,轴,、,fs,等值绘到同一图上，即可得各工况点。,连接各工况点，便得到通风机装置在矿井标准条件下的个体特性曲线。,复习思考题,4-1,自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的井巷系统内是否会产生自然风压？,4-2,影响自然风压大小和方向的主要因素是什么？能否用人为的方法产生或增加自然风压？,4-3,什么叫通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合工作通风机的工况点，举例说明。,4-4,试述通风机串联或并联工作的目的及适用条件。,4-5,描述主要通风机特性主要参数有哪些？物理意义是什么？,4-6,轴流式通风机和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？,4-7,主要通风机附属装置各有什么作用？设计和施工时应符合哪些要求？,复习思考题,