《矿井通风与安全》PPT课件.ppt

矿井通风与安全 中国矿业大学 第六章通风网络风量分配与调节 6 1风网的基本术语6 2风网的形式与绘制6 3风量分配基本规律6 4风网参数计算6 5局部风量调节方法6 6总风量调节6 7多台通风机联合运转的相互调节 6 1风网的基本术语 1 节点三条或三条以上风道的交点 断面或支护方式不同的两条风道 其分界点有时也可称为节点 2 分支两节点间的连线 也叫风道 在风网图上 用单线表示分支 其方向即为风流的方向 箭头由始节点指向末节点 3 路由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路 即某一分支的末节点是下一分支的始节点 4 回路和网孔由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路 其中有分支者叫回路 无分支者叫网孔 5 假分支风阻为零的虚拟分支 一般是指通风机出口到进风井口虚拟的一段分支 6 生成树风网中全部节点而不构成回路或网孔的一部分分支构成的图形 每一种风网都可选出若干生成树 7 弦在任一风网的每棵树中 每增加一个分支就构成一个独立回路或网孔 这种分支叫做弦 余树弦 6 2风网的形式与绘制 通风网络联结形式很复杂 基本联结形式分为 串联通风网络并联通风网络角联通风网络复杂联结通风网络 6 2 1串联通风网络 由两条或两条以上的分支彼此首尾相联 中间没有分叉的线路叫做串联风路 二条或二条以上的分支自风流能量相同的节点分开到能量相同的节点汇合 形成一个或几个网孔的总回路叫做并联风网 如右图所示 6 2 2并联通风网络 在简单并联风网的始节点和末节点之间有一条或几条风路贯通的风网叫做角联风网 贯通的分支习惯叫做对角分支 单角联风网只有一条对角分支 多角联风网则有两条或两条以上的对角分支 6 2 3角联通风网络 由串联 并联 角联和更复杂的联结方式所组成的通风网路 统称为复杂通风网路 6 2 4复杂联结通风网络 复杂风网 6 3风量分配基本规律 风流在通风网络内流动时 除服从能量守恒方程 伯努利方程 外 还遵守以下规律 风量平衡定律风压平衡定律阻力定律 6 3 1风量平衡定律 单位时间内流入一个节点的空气质量 单位时间内流出该节点的空气质量 由于矿井空气不压缩 故可用空气的体积流量 即风量 来代替空气的质量流量 在通风网络中 流进节点或闭合回路的风量 流出节点或闭合回路的风量 即任一节点或闭合回路的风量代数和为零 对于流进节点的情况 对于流进闭合回路的情况 把上面的式子写成一般的数学式 上式表明 流入节点 回路或网孔的风量与流出节点 回路或网孔的风量的代数和等于零 一般取流入的风量为正 流出的风量为负 在任一闭合回路中 无扇风机工作时 各巷道风压降的代数和为零 即顺时针的风压降等于反时针的风压降 有扇风机工作时 各巷道风压降的代数和等于扇风机风压与自然风压之和 6 3 2风压平衡定律 该式表明 回路或网孔中 不同方向的风流风压或阻力的代数和等于零 一般取顺时针方向的风压为正 逆时针方向的风压为负 由右图得 一般形式为 如图所示矿井 平峒口l和进风井口2的标高差Zm 风道2 3和1 3构成敞开并联风网 在2 3风道上的辅助通风机 风压hf作用方向和顺时针方向一致 l和2两点的地表大气压力分别为P0和P0 1和2两点高差间的地表空气密度平均值为 进风井内的空气密度平均值为 则 据风流能量方程 得平峒1 3段的风压为 式中 P3 hv3 分别是3点的绝对静压和速压 风路2 3段的风压是风道2 2 和3 3段的风压之和 即 式中 P2 和P3 分别是辅助通风机进风口2 和出风口3 的绝对静压 hv2 和hv3 分别是辅助通风机进风口和出风口的速压 因 则 即 因敞开并联风网内的自然风压是 因 或一般形式为 上式即风压平衡定律 其意义为对于任一个网孔或者回路而言 其风压的代数和与作用在其上的机械风压和自然风压之差值为零 上式的适用条件是 取顺时针风流方向风压为正 网孔或回路中的机械风压和自然风压的作用方向都是顺时针方向 6 3 3阻力定律 风流在通风网络中流动 绝大多数属于完全紊流状态 遵守阻力定律 即 hi RiQi2式中 hi 巷道的风压降 Ri 巷道的风阻 Qi 通风巷道的风量 6 4风网参数计算 串联通风网路并联通风网路简单角联通风网路复杂风网 6 4 1串联网路 1 风量关系式 Q0 Q1 Q2 Q3 Qn上式表明 串联风路的总风量等于各条分支的风量 2 风压关系式 h0 h1 h2 h3 hn上式表明 串联风路的总风压等于其中各条分支的风压之和 3 风阻关系式 R0 R1 R2 R3 Rn上式表明 串联风路的总风阻等于其中各条分支的风阻之和 6 4 2并联网路 1 风量关系式 Q0 Q1 Q2 Q3 Qn上式表明 并联风路的总风量等于各分支的风量之和 2 风压关系式 h0 h1 h2 h3 hn上式表明 并联风路的总风压等于各分支的风压 3 风阻关系式因为 代入并联风路的风量关系式 根据风压关系得式中 m 为1到n条风路中的某一条风路 上式表明 并联风路的总风阻和各条分支的风阻成复杂的繁分数关系 对于简单并联风网 n 2 有 4 自然分配风量的计算因h hm 即RQ2 RmQm2在简单并联风网中 第一和第二条分支的自然分配风量的计算式分别为 6 4 3简单角联网路 如图所示 在单角联风网中 对角分支5的风流方向 随着其它四条分支的风阻值R1 R2 R3 R4的变化 而有以下三种变化 当风量Q5向上流时 由风压平衡定律hl h2 h3Q4 则 R1Q12 R2Q22 R1Q12 R2Q42R3Q32 R4Q42 R3Q12 R4Q42将上面两式相除 得 或这就是Q5向上流的判别式 同理 Q5向下流的判别式为 Q5等于零的判别式为 判别式中不包括对角风路本身的风阻R5 说明R5的变化不影响该风路的风流方向 这是因为该风路的风流方向只取决于该风路起末两点风流的能量之差 而这项能量差与R5无关 判别式的作用 1 预先判别不稳定风流的方向 例如在分支5尚未掘通之前 把四条非对角分支的风阻值代入判别式 如算得判据K 1 便可判定Q5向上流 如得K1 而且K值越大 Q5向上流就越稳定 故可根据实际情况 采取加大R1或R4 减少R2或R3的技术措施 并不断进行调整 使K始终保持最大的合理值 以保证Q5的方向和数量始终稳定 6 4 4复杂风网 新风在被送到各用风地点之前 以及各用风地点用过的回风 都要经过许多风路 这些风路有时形成复杂风网 在风速不超限的条件下 这些复杂风网中各条分支通过的风量任其自然分配 需通过计算确定 计算复杂风网中自然分配风量的目的 主要是为了掌握复杂风网的通风总阻力和总风阻 其次是为了验算各风道的风速是否符合 规程 的规定 6 5局部风量调节方法 增阻调节法降阻调节法增压调节法 6 5 1增阻调节法 增阻调节法 以并联网路中阻力大的风路的阻力值为基础 在各阻力较小的风路中增加局部阻力 安装调节风门 窗 使各条风路的阻力达到平衡 以保证各风路的风量按需供给 1 增阻调节的计算有一并联风网 其中R1 0 8N s2 m8 R2 1 2N s2 m8 若总风量Q 30m3 s 则该并联风网中自然分配的风量分别为 则Q2 Q Q1 30 16 5 13 5m3 s 如按生产要求 1分支的风量应为Q 1 5m3 s 2分支的风量应为Q 2 25m3 s 显然自然分配的风量不符合要求 按上述风量要求 两分支的阻力分别为 为保证按需供风 必须使两分支的风压平衡 为此 需在1分支的回风段设置一调节风门 使它产生一局部阻力hev h2 h1 730Pa 调节风门的形式如右图所示 在风门或风墙的上部开一个面积可调的矩形窗口 通过改变调节风门的开口面积来改变调节风门对风流所产生的阻力hw 使hw hev 730Pa 用下式计算调节风门的面积 或式中 Rw 调节风门的风阻 Rw hw Q2 N s2 m8 上式的由来是 hw主要是由于风流通过调节风门时 风流收缩到最小断面S2以后 又突然扩大到巷道断面S所造成的冲击损失 根据水力学理论 这项损失可用下式表示 式中v2 风流通过调节风门后在最小收缩断面处的平均风速m s v 巷道内的平均风速 m s 空气的密度 kg m3 根据实验 风流通过调节风门时的速度变化具有以下比例关系 式中v1 风流在调节风门处的平均风速 m s 设通过调节风门和巷道的风量为Q 巷道断面积为S 则上式变为 取 1 2kg m3 得 化简上式得 在上例中 若1分支设置调节风门处的巷道断面S1 4m2 则算出调节风门的面积为 即在1分支设置一个面积为0 23m2的调节风门就能保证1和2分支都得到所需要的风量5和25m3 s 2 增阻调节的分析1 增阻调节使风网总风阻增加 在一定条件下可能达不到风量调节的预期效果 如右图所示 已知主要通风机风压曲线I和两分支的风阻曲线R1 R2 并联风网的总风阻曲线R R与I交点a即为主要通风机的工作点 自a作垂线和横坐标相交 得出矿井总风量Q 从a作水平线和R1 R2交于b c两点 由这两点作垂线分别得两风路的风量Q1和Q2 如在1风路中安设一风阻为Rw的调节风门 则该风路的总风阻为R1 R1 Rw 在图上绘出R1 曲线 并绘出R1 和R2并联的风阻曲线R 由R 与I的交点a 得出调节后的矿井总风量Q 由a 作水平线交R1 和R2于b 和c 自这两点得出风量分别为Q1 和Q2 当风机性能不变时 由于矿井总风阻增加 使总风量减少 其减少值为 Q Q Q 安装调节风门的分支中风量也减少 其减少值为 Q1 Q1 Q1 另一分支风量增加 其增加值为 Q2 Q2 Q2 显然减少的多 增加的少 其差值就等于总风量的减少值 即 Q Q1 Q2 2 总风量的减少值与主要通风机性能曲线的陡缓有关 如右图所示 I为轴流式通风机的风压曲线 为离心式通风机的风压曲线 R R 为调节前后的风阻曲线 与I 分别交于a b和a b 从而得出总风量的减少值 Q和 Q 从图中看出 Q Q 表明扇风机的风压曲线愈陡 总风量的减少值愈小 反之则愈大 3 增阻调节有一定的范围 超出这范围可能达不到调节的目的 在上页图中 若主要通风机性能曲线不变 且取R1 0 59N s2 m8 R2 1 64N s2 m8 当不断改变调节风门风阻Rw时 可以得到并联风路中各分支对应的风量及其变化 如右图 3 使用增阻调节法的注意事项1 调节风门应尽量安设在回风巷道中 以免妨碍运输 当非安设在运输巷道不可时 则可采取多段调节 即用若干个面积较大的调节风门来代替一个面积较小的调节风门 2 在复杂的风网中 要注意调节风门位置的选择 防止重复设置 避免增大风压和电耗 4 增阻调节法的优缺点与适用条件优点 简便易行 是采区内巷道间的主要调节措施 缺点 使矿井的总风阻增加 若风机风压曲线不变 势必造成矿井总风量下降 要想保持总风量不减 就得提高风压 增加通风电力费用 因此 在安排产量和布置巷道时 尽量使网孔中各风路的阻力不要相差太悬殊 以避免在通过风量较大的主要风路中安设调节风门 6 5 2降阻调节法 降阻调节法与增阻调节法相反 它是以并联网路中阻力较小风路的阻力值为基础 使阻力较大的风路降低风阻 以达到并联网路各风路的阻力平衡 巷道中的风阻包括摩擦风阻和局部风阻 当局部风阻较大时 应首先降低局部风阻 当局部风阻较小摩擦风阻较大时 则应降低摩擦风阻 降低摩擦风阻的主要方法是扩大巷道断面或改变支架类型 即改变摩擦阻力系数 1 降阻调节的计算如图并联风网 两巷道的风阻分别为R1和R2 所需风量为Q1和Q2 则两巷道的阻力分别为 h1 R1Q12 h2 R2Q22如果h1 h2 则以h2为依据 把h1减到h1 为此须将R1降到R1 即 h1 R1 Q12 h2 其中 摩擦阻力公式 降阻的主要办法是扩大巷道的断面 如把巷道全长L m 的断面扩大到S1 则式中 1 巷道1扩大后的摩擦阻力系数 N s2 m4 U1 巷道1扩大后的周界 随断面大小和形状而变 C 决定于巷道断面形状的系数 对梯形巷道 C 4 03 4 28 对三心拱巷道 C 3 8 4 06 对半圆拱巷道 C 3 78 4 11 由上式得到巷道1扩大后的断面积为 如果所需降阻的数值不大 而且客观上又无法采用扩大巷道断面的措施时 可改变巷道壁面的平滑程度或支架型式 以减少摩擦阻力系数来调节风量 改变后的摩擦阻力系数可用下式计算 2 降阻调节的分析降阻调节的优点是使矿井总风阻减少 若风机风压曲线不变 调节后 矿井总风量增加 降阻调节多在矿井产量增大 原设计不合理 主要巷道年久失修的情况下 用来降低主要风流中某一段巷道的阻力 一般 当所需降低的阻力值不大时 应首先考虑减少局部阻力 另外 也可在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道 在一些老矿中 应注意利用废旧巷道供通风用 6 5 3增压调节法 1 增压调节的计算如图所示 一采区和二采区所需要的风量分别为27 07和34 7m3 s 风阻分别为0 69和1 27N s2 m8 要使一 二采区得到所需的风量 两采区将分别产生505 6Pa 1529 2Pa的阻力 总进风段1 2的风阻为0 23N s2 m8 通过61 77m3 s的总风量时 将产生877 6Pa的阻力 总回风段3 4的风阻为0 02N s2 m8 则产生76 3Pa的阻力 主要通风机附近的漏风量为6 83m3 s 通过主要通风机的风量为68 6m3 s 如果采用增加风压的调节方法 在阻力较大的二采区内安设辅助通风机的方法有 1 选择合适的辅助通风机 但不调整主要通风机的风压曲线 如图所示 主要通风机是70B2 21型 24号 600r min的轴流式通风机 动轮叶片安装角度是27 5 静风压特性曲线是 曲线 这时风机的工作点是a点 两个并联采区以外 总进风段和总回风段总阻力为 h1 2 h3 4 877 6 76 3 953 9Pa当矿井的自然风压很小或可忽略不计时 主要通风机能够供给两个并联采区使用的剩余风压为 hfa h1 2 h3 4 1519 953 9 565 1Pa二采区按需通过34 7m3 s的风量时 其阻力是1529 2Pa 这个数值超出主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压 故需在这个采区内安置一台合适的辅助通风机 这台辅助通风机要按以下两个数值来选择 通过辅助通风机的风量为二采区的风量 Qaf 34 7m3 s辅助通风机的全风压 haft 1529 2 565 1 964Pa它的全风压特性曲线应通过或大于这两个数值所构成的工作点b 一采区按需通过27 07m3 s的风量时 其阻力是505 6Pa 这个数值小于主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压 即565 1 505 6 59 5Pa 在此情况下 还要在一采区的回风流中安设调节风门 使它能够产生59 5Pa的阻力 2 选择合适的辅助通风机 同时调整主要通风机的风压曲线 在二采区安设一台辅助通风机 通过辅助通风机的风量Qaf 34 7m3 s辅助通风机的全风压haft 1529 2 505 6 1023 6Pa同时要调整主要通风机的静风压特性曲线 使它通过以下两个数值所构成的工作点 主要通风机的风量Qaf 68 6m3 s主要通风机的静风压hfs 953 9 505 6 1459 5Pa 这两种选择辅助通风机的方法中 后一方法虽然辅助通风机所需功率较大 但主要通风机所需功率较小 比前种方法要经济 需要注意的是辅助通风机和主要通风机有着串联运转的关系 因此选择辅助通风机不能孤立进行 必须和主要通风机紧密配合 2 选择 安装和使用辅助通风机的注意事项在选择辅助通风机时 必须根据辅助通风机服务期限以内通风最困难时的风量 风阻和风压等数值进行计算 为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致妨碍运输 一般把辅助通风机安设在进风流的绕道中 但在巷道中至少安设两道自动风门 其风门的间距必须大于一列车的长度 风门须向压力大的方向开启 辅助通风机停止运转时 必须立即打开巷道中的自动风门 以便利用主要通风机单独通风 主要通风机停止运转时 辅助通风机也应立即停止运转 同时打开自动风门 以免发生相邻采区风流逆转 循环风再流入辅扇 此时还需根据具体情况 采取相应的安全措施 重新开动辅助通风机以前 应检查附近20m以内的瓦斯浓度 只有在不超过规定时 才允许开动辅助通风机 在采空区附近的巷道中安置辅助通风机时 要选择合适的位置 否则 有可能产生通过采空区的循环风或漏风 加速采空区的煤炭自燃 随着通风状况不断发展变化 每隔一定时间 必须 调节主要通风机和辅助通风机的工作点 使之相互配合 辅助通风机运转时 使得进风路上的风流能量降低 出风路上的风流能量提高 如果辅助通风机的能力过大 就有可能使3点空气的能量同2点空气的能量接近 相等 甚至超过 此时一采区将出现风量不足 没有风流 甚至发生逆转 以上三种现象都是安全生产所不允许的 若一旦出现上述情况时 其应急措施就是迅速增加二采区的风阻 3 增压调节法的优缺点及适用条件与降阻调节法比较优点 在阻力较大的风路中安装辅助通风机 无需调节主风机而使得风量增大 相当于主要通风机对这条风路的工作风阻下降 这点和降阻调节法很类似 但比降阻调节法施工快而且方便 缺点 管理工作较复杂 安全性比较差 与增阻调节法比较 优点 使主要通风机的电力费降低很多 服务时间又长时 比较经济 缺点 管理工作比较复杂 安全性比较差 施工比较困难 适用条件 并联风网中各条风路的阻力相差比较悬殊 主要通风机风压满足不了阻力较大的风路 不能采用增阻调节法 而采用降阻调节法又来不及时 可采用增压调节法 6 6总风量调节 在矿井开采过程中 由于矿井产量和开采条件不断变化 常常要求调节矿井总风量 矿井总风量调节的主要措施是改变主要通风机的工况点 其方法有 改变主要通风机的特性曲线改变主要通风机的工作风阻曲线 6 6 1改变主要通风机特性曲线的调节法 1 改变轴流式通风机动轮叶片的安装角度轴流式通风机的特性曲线随着动轮叶片安装角的变化而变化 如某抽出式通风的矿井主要通风机是轴流式 当其动轮叶片安装角为27 5 时 静风压特性曲线是I 曲线 为了满足前期生产需要 该主要通风机的工作点为a点 现因生产情况的变化 井巷通风的总阻力变为 hfr 1862Pa 反对机械风压的自然风压为 hn 98Pa 通过主要通风机的风量仍需68m3 s 根据两数值找出风机的新工作点b 将风机的动轮叶片安装角调整到30 其静压特性曲线由I 调到I 自b点得到这台风机的输入功率约220kW 用此数值来衡量现用电动机的能力是否够用 再由b点得出其风机的静压效率是0 64 b点落在这台风机特性曲线的合理工作范围内 为了满足现阶段生产要求 该风机应根据以下两个数值进行调节 风机的风量Qf 68m3 s 风机的静风压 hfs hfr hn 1960Pa 2 改变通风机的转数转数愈大 通风机的风量和风压愈大 某压入式通风的矿井 其离心式通风机的全风压特性曲线为 转数为n r min 它和工作风阻曲线交于M 点 产生Qf m3 s 的风量和hft Pa 的全风压 如果生产要求通风机应产生的风压为hft Pa 通过的风量为Qf m3 s 用比例定律可以求出新转数n 即 画出新转数n的全风压特性曲线 它和风阻曲线1的交点M即为新工作点 同时根据新转数的效率曲线和功率曲线 看新工作点是否落在合理工作范围内 并验算电动机的能力 该方法主要用于离心式通风机 它的具体做法是 如果通风机和电动机之间是间接传动的 可改变皮带轮直径的大小来增加转数 如果通风机和电动机之间是直接传动的 则改变电动机的转数或更换电动机 6 6 2改变主要通风机工作风阻的调节法 某矿抽出式风机是轴流风机 叶片安装角为37 5 静风压特性曲线为 曲线 工作点是a点 工作风阻Rf 1107 4 44 5 2 0 56N s2 m8 工作风阻曲线为l曲线 该风机叶片最大安装角为40 其静压曲线为 曲线 如果生产要求主要通风机通过50m3 s的风量 则由风压曲线 只能产生1048 6Pa的静风压 不能满足原有风压1107 4Pa 如果用降低主要通风机工作风阻的调节方法 就必须设法将其工作风阻降低到Rf 1048 6 502 0 42N s2 m8 用这个数值画出风阻曲线2 使它通过工作点b 这时主要通风机的静压效率接近0 6 输入功率约96kW 如果不降低主要通风机的工作风阻 则工作点是c点 此时主要通风机只能通过47m3 s的风量 不能满足要求 所以 当该矿所要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又无法采用其它调节法时 就得根据Rf 的数值用扩大井巷的断面 或开凿并联双巷 或增加进风井口等方法把主要通风机的工作风阻降低 如果主要通风机的风量大于实际所需要的风量时 可以增加主要通风机的工作风阻 使总风量下降 如后图所示 由于离心式通风机的功率是随着风量的减少而减少 主要通风机的工作风阻由R增到R 时 其风量由Q降到Q 主要通风机的输入功率则由N降到N 所以 对于离心式通风机可以利用设在风峒中的闸门进行调节 当所需风量变小时 可以放下闸门以增加风阻来减少风量 对于轴流式通风机 当所需风量变小时 可以把动轮叶片安装角调小 它比增加工作风阻的方法 在电力消耗上要经济得多 6 7多台通风机联合运转的相互调节 采用多台风机联合运转的矿井 各台风机之间 彼此联系 相互影响 如果不注意在必要时进行各台风机相互调节 就有可能使矿井通风的正常状况受到破坏 甚至严重影响安全生产 6 7 1多台通风机联合运转的相互影响 下图是某矿简化后的通风系统 各项实测的通风数据是 两翼风机的公风共路1 2的风阻R1 2 0 05N s2 m8 西翼主要通风机的专用风路2 3的风阻R2 3 0 36N s2 m8 西翼风机叶片角度是35 其静风压特性曲线是右图中的 曲线 这台风机的风量QI 40m3 s 静风压hl 1058Pa 风机的工作风阻为 RI 1058 40 2 0 66N s2 m8 工况点为a点 东翼主要通风机的专用风路2 4的风阻R2 4 0 33N s2 m8 东翼风机的叶片角度是25 其静风压特性曲线是右图中的 曲线 这台风机的风量Q 60m3 s 静风压h 1666Pa 工作风阻R 1666 60 2 0 46N s2 m8 工作风阻曲线是R 曲线 工作点为b点 在上述巳知条件下 按新的生产计划要求 东翼的生产任务加大以后 由于瓦斯涌出量增加 东翼主要通风机的风量需增加到Q 90m3 s 这时 为了保证东翼的风量需增加到90m3 s 为简便不计漏风 矿井的总进风量也要增加 公共风路1 2的阻力和东翼主要通风机专用风路2 4的阻力都要变大 即风路1 2的阻力变为 h 1 2 R1 2 Q Q 2 0 05 40 90 2 845Pa风路2 4的阻力变为 h 2 4 R2 4 Q 2 0 33 90 2 2673Pa因而东翼主要通风机的静风压 为简便不计自然风压 变为 h h 1 2 h 2 4 845 2673 3518Pa 为此需要对东翼风机进行调整 当东翼主要通风机的叶片角度调整到45 时 静风压特性曲线为 当主要通风机通过90m3 s的风量时 产生3518Pa的静风压 能够满足需要 这时东翼主要通风机的工作风阻则变为 R 3518 902 0 43N s2 m8其工作风阻曲线是R 曲线 新工况点是c点 在上述东翼主要通风机特性曲线因加大风量而调整的情况下 西翼主要通风机特性曲线是否可以因风量不改变而不需要调整 如果西翼主要通风机特性曲线不调整 就成为东翼主要通风机用特性曲线 和西翼主要通风机特性曲线 联合运转对该矿进行通风 下面将讨论这种联合运转产生的影响 先在后图上画出两主要通风机的特性曲线 和 并根据各风路的风阻值画出R1 2 R2 3和R2 4三条风阻曲线 专用风路2 3的风量 就是西翼主要通风机的风量 而这条风路的阻力要由西翼主要通风机总风压中的一部分来克服 因此 可用 和R2 3两曲线按照 在相同的风量下 风压相减 的转化原则 绘出西翼主要通风机特性曲线 为风路2 3服务以后的剩余特性曲线 又名转化曲线 同理 用东翼风机特性曲线 和专用风路2 4的风阻曲线R2 4 按照上述串联转化原则 画出东翼主要通风机为风路2 4服务以后的剩余特性曲线 经过以上转化 在概念上好比把两翼风机都搬到两翼分风点上 和 两条曲线就是这两台风机为公共风路1 2服务的特性曲线 因为风路1 2上的风量是两风机共同供给的 即两风机风量之和就是风路1 2上的风量 而风路l 2的阻力 两风机都要承担 即在每台风机的总风压中都要拿出相等的一部分风压来克服公共风路1 2的阻力 这在概念上好比两风机搬到分风点后 用它们的剩余特性曲线 和 并联特性曲线为风路1 2服务 因此 用曲线 和 按照在相同的风压下 风量相加的并联原则 画出它们的并联特性曲线 它和风路l 2的风阻曲线R1 2相交于d点 自d点画垂直线和横坐标相交得出矿井总风量Q 127m3 s 自d点画水平线分别交 和 两曲线于e和f两点 自这两点画垂直线和横坐标相交得出东翼的风量Q 90 7m3 s 西翼的风量Q 36 3m3 s 上述分析说明 1 在上述图例的具体条件下 当东翼风机特性曲线调整到 而西翼风机特性曲线不作相应调整时 则矿井的总风量下降 Q 比Q小3m3 s 通过西翼的风量供不应求 Q 比Q 小3 7m3 s 而通过东翼的风量却供大于求 Q 比Q 大0 7m3 s 2 公共风路1 2的风阻曲线R1 2越陡 调整后的矿井总风量Q 越小 此时 不仅西翼所需风量不能保证 而且东翼所需风量也不能满足 3 为安全运转起见 在每条风机特性曲线上 实际使用的风压不得大于这条特性曲线上最大风压的的90 从图中还可以看出 只要风阻曲线R1 2再陡一些 西翼风机的工作点就会进入这台风机特性曲线的不安全工作区段 使运转不稳定 4 两台风机特性曲线相差越大或者西翼风机的能力越小 矿井所需要的风量就越难保证 西翼风机也有可能出现不稳定运转的情况 这时 整个西翼将没有风流 如果公共风路的阻力继续增大 甚至大于西翼风机零风量下的风压 这时西翼的风流就会反向或逆转 整个西翼变为东翼进风路线之一 5 对于两台或两台以上风机进行分区并联运转的矿井 如果公共风路的风阻越大 各风机的特性曲线相差越大 就越有可能出现上述通风恶化的现象 必须注意预防 6 7 2多台通风机不稳定运转的预防措施 通过以上分析可知 多台通风机并联运转时 公共风路的风阻越小 各台风机的能力越接近 则安全稳定运转越有保证 因此公共风路的断面要尽可能大 长度尽可能短 或者使矿井的进风道数量尽可能多 尽量使得选用的各台风机特性曲线基本相同 这就要求各采区或各翼所需要的风压和风量尽可能做到搭配均匀 在生产管理工作中 要尽量使公共风路保持比较小的风阻值 如出现冒顶 塌陷或断面变形 必须及时整修 在万一出现小风机不稳定的运转状况 可采用在大风机专用风路上加大风阻的临时措施 使大风机的风量和矿井总风量都适当减少 就能避免这种状况 更主要的是 为了预防大风机调整后的影响 须对其它风机作出相应的调整 根据这个道理 西翼风机专用风路所需要的风压 h 2 3 R2 3Q 2 0 36 402 576Pa公共风路l 2所需要的风压h 1 2 845Pa 所以西翼风机的总风压为 h h 1 2 h 2 3 845 576 1421Pa根据h 和Q 两个数据所构成的新工作点j 把西翼风机叶片角度调整到40 使它的特性曲线 接近j点 略有富裕 西翼风机调整后就能够保证井下各处所需的风量 其工作风阻变为 R h Q 2 1421 402 0 89N s2 m8 用R 的数据 可在图中画出这台风机调整后的工作风阻曲线R 这曲线必然通过j点 同理 前面已算出东翼风机调整后的工作风阻R 0 43N s2 m8 并已在图中画出工作风阻曲线R 这曲线必然通过新工作点c 以上计算表明各风机的工作风阻不一定是常数 R R 当各风机的风量和矿井总风量的比值发生变化时 各风机的工作风阻也就跟着发生变化 在上例中 调整以后的两台风机都使用了叶片角度最大的特性曲线 考虑到有时会出现反向自然风压和风路的风阻变大等因素 使两台风机的工作点都超出合理工作范围 造成运转不安全 而且噪音大 在此情况下 宜适当降低风路上的风阻 尽可能做到既保证矿井所需风量 又少用或不用风机叶片最大角度的特性曲线 复习思考题 6 1什么是通风网络 其主要构成元素是什么 6 2如何绘制通风网络图 对于给定矿井其形状是否固定不变 6 3简述节点 路 回路 网孔 生成树 余树的基本概念的含义 6 4矿井通风网络中风流流动的基本规律有哪几个 写出其数学表达式 6 5比较串联风路与并联风网的特点 6 6写出角联分支的风向判别式 分析影响角联分支风向的因素 6 7矿井风量调节的措施可分为哪几类 比较它们的优缺点 6 8如图1所示并联风网 已知各分支风阻 R1 1 274 R2 1 47 R3 1 078 R4 1 568 单位为N s2 m8 总风量Q 36m3 s 求 1 并联风网的总风阻 2 各分支风量 复习思考题 6 9如图2所示角联风网 已知各分支风阻 R1 3 92 R2 0 0752 R3 0 98 R4 0 4998 单位为Ns2 m8 试判断角联分支5的风流方向 6 10如图3所示并联风网 已知各分支风阻 R1 1 186 R2 0 794 单位为Ns2 m8 总风量Q 40m3 s 求 1 分支1和2中的自然分风量和 2 若分支1需风10m3 s 分支2需风30m3 s 采用风窗调节 风窗应设在哪个分支 风窗风阻和开口面积各为多少 6 11某局部通风网路 图4 已知各巷道的风阻R1 0 12 R2 0 25 R3 0 30 R4 0 06Ns2 m8 AB间的总风压为600Pa 求各巷道的风量及AB间的总风阻为多少 6 12某角联通风网 图5 各巷道的风阻为R1 0 060 R2 0 060 R3 0 105 R4 0 030 R5 0 105Ns2 m8 各巷道需要的风量为Q1 14 Q2 16 Q3 3 2 Q4 17 2 Q5 12 8m3 s 求用风窗调节时风窗安设位置及其阻力 6 13如图6所示的通风网络 已知各巷道的阻力h1 80 h2 100 h3 30 h5 140 h6 100Pa 求巷道4 7 8的阻力及巷道4 7 8的风流方向