第四章 通风动力

1、1 王德明王德明 秦波涛秦波涛 能源与安全工程学院能源与安全工程学院 Mine Ventilation and Safety 中国矿业大学教学多媒体课件中国矿业大学教学多媒体课件 2 4.1 自然通风 4.2 机械通风 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 4 通风动力 3 100200 200100 200 200 0 1 2 3 4 5 6 4 通风动力的基本概念 机械风压 空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间 存在着存在着能量差能量差，由通风机造成的能量差，为，由通风机造成的能量差，为

2、 自然风压 由矿井自然条件产生的能量差，则为 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 5 4.1自然通风 自然通风的基本概念 自然通风特性 自然风压参数计算 自然风压测定 6 自然通风的基本概念 一种现象 在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温较低的 井筒经工作面流到气温较高的井筒。 基本原因 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 在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象 7 p为井口的大气压，Pa；Z为井

3、深，m；Y为空气密度， kg/m3，则自然风压为： ) 432-1210 gZ(pph 8 4.1.1 自然通风特性 生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的 影响，有时表现为积极的一面，有时却表现 为消极的一面。这就是事物的两面性。我们 的任务就是深入认识矿井自然通风的特性， 以更好地利用和控制自然通风。 v影响自然风压大小和方向的因素 1）地表气温的变化）地表气温的变化 对于山区平硐开拓的矿井，或深部露天转地下的矿井， 或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地表气温变化的影 响较大。 9 对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地 面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响 比较小，自然风压

4、的大小随有改变，方向不变 2)矿井深度 近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深1000m 的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30 3)3)地面大气压地面大气压 地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小 10 4.1.2自然风压参数计算 矿井通风设计中选样主通风机的风压， 需要考虑反抗它工作的自然风压； 在通风系统的管理和调整工作中，也 往往需要理解自然风压。 gdzh n 11 4.1.3自然风压测定 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

5、风，否则测值 不准。 直接测定法 12 4.2 机械通风 通风用的机械称为通风机（或通风机），按服务 范围分为主要通风机（简称主扇）、辅助通风机（辅扇） 与局部通风机（局扇）。主要通风机是矿井的“肺脏”， 必须昼夜运转，它对保证矿井安全生产有着重大意义。 矿用通风机就其构造可分为离心式和轴流式两种类型。 13 4.2.1 离心式通风机 离心式通风机主要是由动轮(又名叶轮）1、骡旋形机壳 5、吸风筒6和锥形扩散器7组成。动轮是由固定在主轴3 上的轮毂4和其上的叶片2所组成。 14 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

6、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。 4.2.1 轴流式通风机 动轮由固定在轮 轴上的轮毂和等 间距安装的叶片 2组成。 15 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。 16 一个动轮和它后面一个有固定

7、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。 (构造图) 17 通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和 扩散器等。 1.反风装置 反风就是使正常风流反向。当进风井筒附近和 井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量 的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害 扩大，就得利用主要通风机s的反风装置迅速将风 流方向反转过来。规程规定：要求在10min内 能把矿井风流方向反转

8、过来，而且要求反风后的风 量不小于正常风量的40%。 4.2.3 通风机附属装置 18 利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反 风的时间和风量要求。下图为轴流式主扇抽出式通风时 的反风示意图，图A为正常通风时反风门1和2的位置， 通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门1、2改 变为图B中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反 风道压入井下，使井下风流的方向改变。 19 离 心 式 通 风 机的反风情况如 图4-12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。 2

9、0 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。 21 3风硐 风硐是主扇和出风井之间的一段联络巷道。由于通过 风峒的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降 低风峒阻力和减少漏风。风峒设计时应满足： 1)风硐的断面不宜太小，其风速以10ms为宜，最大不 应超过15m/s; 2) 风硐的阻力不大于100200Pa。因此，风硐不宜过长， 与井筒的夹角为6090之间，转弯部分要呈圆弧形，内 壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。

10、3) 风硐及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。 22 4.扩散器 在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称 为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风 机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构 成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩 散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长 方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取 810，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为34。 23 5消音装置 通风机在运转时产生噪音，特别是大直径 轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地 和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要 采取有效措施，把噪音降

11、低到人们感觉正常的 程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。 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20m/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。 24 消音装置分为主动式与反射式，前者的作用 是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。 通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性 材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率 的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降 低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可 制成空心消音板，以节省材料。 25 4.3 通风机特性曲

12、线 通风机的特性参数有流量，压力，功率和 效率。用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Qf表示。 其单位为m3/s、 m3/min或m3/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。因此， 通风机的流量是一个重要参数。 26 2压力 通风机工作时，叶轮给予每1米3空气的 全部能量，即每1米3空气通过通风机后所增加的全 部能量，称为通风机全压或通风压力，一般用hft表 示。其单位为Pa。 通风机全压(hft )，是指通风机出口断面上空气 的绝对全压 (P2+hv2)与通风机入口断

13、面上空气的绝 对全压 (P1+hv1)之差。 hft 一般在通风机制造厂所提 供的特性曲线或性能表中给出。 hft(P2+hv2) (P1+hv1) 实际运转的通风机都装有扩散器，用hft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。 27 通风机装置的全压hft与通风机的安装质量和 扩散器的优劣等因素有关，因此， hft需对实际运 转的通风机进行实测获得。 通风机全压(hft)和通风机装置全压(hft)，在数 值上一般相差不大，所以，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。 对于抽出式通风，通风机装置全压hft，主要

14、用 来克服矿井的通风阻力和排入大气时的速压损失。 通风机用来克服井巷通风阻力的那部分通风压力， 称为通风机静压，用hfs表示，而排入大气时的速压 损失则为出口速压： hft hfshv 28 3. 通风机的输出功率 单位时间内通过通风机 的流量和通风机给予每1米3空气的全部能量 之乘积，称为通风机的输出功率，由于通风 机压力有通风机全压hft和通风机静压hfs之分， 所以通风机的输出功率也分为通风机全压输 出功率Nfot和通风机静压输出功率Nfos ，即： Nfot hft.Qf/1000，kW Nfos hfs.Qf/1000，kW 29 4通风机的效率 通风机在运转过程中，由于机 械损失及

15、空气流动损失等原因，通风机轴上的功率 不可能全部传递给空气，也就是说通风机的轴功率 必然要大于通风机的输出功率，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： ftNft/N轴hftQf/(1000 N轴) fsNfs/ N轴hfsQf/(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。 通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重 要指标之一。 30 通风机个体特性曲线 通风机的个体特性曲线 对于任何一台通风机，上述各 个基本参数之间都存在着一定的依存关系。例如，将通 风机装在试验管道(或矿井)上运转，若不断改变管道的 风阻值，则可以测得一系列与风阻

16、值相对应的Q、h、N 和值。如以Q为横坐标，h为纵坐标，将上述测得的各 对应的Q、h值描在坐标纸上，并连结各点，可 以获得风量风压曲线(简称 风压曲线)，用同样方法可以 得到风量功率曲线(简称功 率曲线)和风量效率曲线(简 称效率曲线)。上述诸曲线即 称为通风机的个体特性曲线。 31 离心式通风机离心式通风机的 风压曲线比较平缓， 当风量变化时，风压 变化不大；离心式通 风机的功率曲线，在 其稳定工作区内，功 率随风量的增加而增 加，为避免启动负荷 大引起的电流过大烧 毁电动机，所以离心 式通风机启动时，应 将闸门关闭，待通风 机启动正常后再逐渐 打开闸门。 32 轴流式通通风机 的风压曲线比

17、较陡， 并有一个类似“马 鞍形”的驼峰区， 当风量变化时，风 压变化较大。轴流 式通风机的功率曲 线，在其稳定工作 区内(图中所示的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。 33 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(hft)是 指通风机扩散器出风口断面上空气的绝对全压与 通风机入口断面上空气的绝对全压之差： hftPt3Pt2(Ps3hv3)一(Ps2hv2)， Pa 式中 Pt2 ，Pt3分别为，断面上的绝对全压， Pa， Ps2 ，Ps3分别为、断面上的绝对静压， Pa hv2 ，hv3分别为、断面上的速

18、压，Pa 34 因为断面的绝对静压Ps3就是该断面同标 高的地面大气压P，即Ps3P，故上式可写为： hft(PPs2)+hv3hv2 ， Pa hfths2hv3hv2， Pa 式中 hs2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hs2、平均速压hv2 和扩散器出口断面上的 平均速压hv3而获得。 35 在矿山机械设备中，通常把通风机装置的全 压分为静压hfs和速压hfv两部分，并且把扩散器出 口的平均速压hv3作为通风机的速压hfv，即 ： hfthfshfv，Pa 式中 hfs通风机装置的静压。 由于hfv hv3则： hfthfs

19、hv3，Pa 与 hfths2hv3hv2对比则： hfshs2hv2，Pa 36 对图中1,2两点应用能量方程可以得到： hr1-2hs2hv2(z1z2 )，Pa 或 hr1-2 hs2hv2 hn ，Pa hr1-2 hfshn 静压和矿井自然风压共 同作用，克服矿井井巷 通风阻力hr1-2。因此， 在抽出式通风时主要应 用通风机静压。 hv3只 是将抽出的风流排入大 气。 上式表明：对抽出式通风的矿井，通风机装置的 37 2对于压入式通风矿井，通风机装置全压为通 风机扩散器出风口断面与通风机入风口断面 的全压之差。即： hftPt2Pt1 因 Pt1P0，Pt2Ps2hv2 此外因hv

20、10故 hftPs2hv2P0hs2hv2 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hs2 与平均速压hv2之和。 38 同样对图中23两点应用能量方程，可得： hr2-3hs2hv2Z(一)hv3 hs2 hv2 hnhv3，Pa 与hfths2hv2对比 ，得：hft hn hr2-3 hv3，Pa 它表明，对压入 式通风矿井，通风机 装置全压hft和自然风压 hn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。 39 通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比：h=RQ2。 风量越大，通风阻力越高。当通风机与通风管道或矿井相

21、 连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲 线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点。如图所 示，a、a1和a2为管道或矿井的风阻由R变为R1和R2时，所 对应的工况点。 工况点所对应的风量就是此 时通过管道或矿井的实际风 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 值也是通风机此时的功率和 效率。 4.3.3 通风机的工况点 40 通风机的工作状况 取决于通风机工况点。 工况点所在位置决定了 通风机的风压和风量。 在使用中，我们希望通 风机能够供给稳定的风 压和风量，不至于由某 些因素的影响致使风压 和风量产生较大的波动 与变化。因此要求通风 机

22、的工况点处于通风机 的合理工作范围。 通风机工况点的合理范围 41 为了使通风机运转稳定，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.实际应用的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.主要通风机的静压效率不应低于0.6。 42 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。 轴流式通风机的合理工作范围： 上限：应在“驼峰”右侧，实际应用的最大风压 值 的0.9倍以下。 下限：通风机的运转效率，不得低于0.6。 43 影响通风机个体

23、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。 4.3.4 通风机定律 44 一.同类型通风机的比例定律 同类型(又名同系列)的通风机是指符合几 何相似、运动相似和动力相似的一组通风机。 当转数n、叶轮直径D和空气重率发生改变时， 其风量、风压、功率的改变可用以下比例定律 求出： 3 2 1 2 1 2 1 )( D D n n Q Q 上式表明：通风机的风量与叶轮直径的三次 方成正比，和转数的一次

24、方成正比。 45 2 2 1 2 2 1 2 1 2 1 )()( D D n n h h 上式表明：通风机的风压和空气重率的一次方 成正比，和叶轮直径的平方成正此，和转数的 平方成正比。 5 2 1 3 2 1 2 1 2 1 )()( D D n n N N 上式表明：通风机的功率和空气重率的一次方 成正比，和叶轮直径的五次方成正比，和转数 的三次方成正比。 46 1 2 122 211 1 22 1 11 2 1 NQh NQh N Qh N Qh 2 2 1 2 2 1 2 1 )()( D D n n 3 2 1 2 1 )( D D n n 5 1 2 3 1 2 1 2 )()(

25、 D D n n 上式表明：同类型通风机，它们对应工作点的效 率相等。 47 二、同类型通风机比例定律的应用 应用比例定律的公式，可以根据一台通风机 的个体特性曲线推算、绘制转数，叶轮直径和空气 重率都不相同的另一台同类型通风机的个体特性曲 线。例如，已知某轴流式通风机的叶片安装角为 30，转数n11500转/分时的特性曲线，如图所 示。当其它条件不变时，利用比例定律可得转数为 n21000转/分时的特性曲线。其方法是：先在n1特 性曲线上取1、2、3、4等各点，并将各对应点 的hfs1、Qf1、Nf1和1等值记录下来，根据比例定律 求得各对应点的hfs2、Qf2、Nf2 、2等值，在同一坐

26、标图上描得各点，并连接成hfs2一Qf2、Nf2一Qf2和2 一Qf2曲线。即图中的n2曲线。 48 return 49 通风机的类型特性曲线 应用上述比例定律，可以根据模型试验所得 的结果，绘制同类型通风机的个体特性曲线。但是， 当通风机的转数和叶轮直径都改变时，则上述个体 特性曲线的数目将是两者的乘积，曲线很多，故仍 感不便，同时也无法对不同类型的通风机进行比较。 为了简化特性曲线，常常采用通风机的类型特性曲 线。类型特性曲线与个体特性曲线的区别，在于它 只用一条曲线就能代表同类型通风机的工作特性。 类型特性曲线用途：1使通风机的特性曲线 简化；2可以选取最有利的通风机；3可以比较 不同类

27、型的通风机的工作性能。 50 一、通风机类型特性曲线的参数 由比例定律得出。 因通风机叶片外缘的圆周速度u为： 式中 D叶轮外径，m； n叶轮转数，转 /min 空气密度/g，将上式代入 得： 式中 通风机的压力系数，无因次。 60 Dn u 22 11 2 1 nD nD u u 2 2 1 2 2 1 2 1 2 1 )()( D D n n h h constH u h u h 2 22 2 2 11 1 H 51 根据式： 可得： 引入 得： 式中 通风机的流量系数，无因次。 3 2 1 2 1 2 1 )( D D n n Q Q 3 22 2 3 11 1 Dn Q Dn Q 2

28、2 2 2 1 2 1 1 uD Q uD Q 60 Dn u constQ uD Q uD Q 2 2 2 2 1 2 1 1 44 Q 52 由式 得： 即： 或： 式中 通风机的功率系数，无因次。 此外通风机效率和各系数的关系为： 5 2 3 22 2 5 1 3 11 1 Dn N Dn N 5 2 1 3 2 1 2 1 2 1 )()( D D n n N N 2 2 3 22 2 2 1 3 11 1 Du N Du N constN uD N uD N 3 22 2 2 2 3 11 2 1 1 44 N N QH 53 要绘出某一类型的风机类型特性曲线，上式中流量 系数 和压

29、力系数 可以利用同类型通风机的相似模型 试验获得，即将扇机模型与试验管道相连接运转，并利 用试验管道依次调节通风机的工况点，然后依次算出各 工况点相对应的 、 值。如以 横坐标， 为纵坐标， 将各工况点所对应 、 各值绘于同一坐标纸上，并连 各点即为该通风机类型特性曲线中的 曲线。同样 可得 曲线和 曲线。 同样，有了某类通风机的类型特性曲线，就可推算 出此类型通风机中某种机号(即叶轮径D为已知)，以某 一转数(即n为已知)运转时的个体特性曲线。 2 u h H uD Q Q 2 4 32 4 uD N N N QH 二、通风机类型特性曲线的应用 H HH H N Q QQ Q QQ H Q

30、54 下图分别为4-72和4-62型离心式风机的类型特性曲线。 通过比较可以看出；4-72型风机的工作范围大，效率 高。因此，4-62通风机被4-72型所代替而不再生产。 55 利用类型特性曲线选择最优通风机的方法是： 首先，根据已知的矿井最大风压hmax计算动轮 的圆周速度： 由： 得： ，m/s 式中 风压系数，采用类型曲线中效率最高 点所对应的数值，对于4-72型离心式通风机， 0.4；对于G4-73型离心式通风机， =0.44；对于 70B2型轴流式通风机，二级动轮的： 0.45，一 级动轮的： 0.23。 其它符号意义同前。 2 max u h H H h u max H H H H

31、 H 56 其次，根据已知的风量Q和圆周速度u，计算最 优动轮直径。因 故有： ，m 式中 流量系数，采用类型曲线中效率最高点 所对应的数值，对于4-72型离心式通风机： 0.22； 对于G4-73型离心式通风机， =0.23；对于70B2型轴 流式通风机： 0.19。 根据计算的D值，在通风机产品目录中选择接 近此值的标准动轮直径(即机号)。 第三，根据动轮直径D和圆周速度u，计算所需转数 n： uD Q Q 2 4 uQ Q D 4 Q Q Q Q 57 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

32、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。 58 两台通风机的特性曲线分别为和，网 路的总风阻为R1。通风机作串联工作时，通过 两台通风机的风量必然相等，而风压则相加。 因此，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l1，l2 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R1的交点M0，即为联 合工况点。与M0所对应的Q0为通风网路的总风 量，且Q0QQ；网路的

33、总风压为h0。由M0 引垂直线交曲线于M，交曲线于M，与MI、 M所对应的风压为hft1和hft2，显然有： h0hft1hft2。 59 60 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，Q0Q，Q0Q， 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。 61 当风阻由R1降为R2，工况点为B时，则h h而h0，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R2降到R3时，联合工作点位于 极限

34、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。 62 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。 63 矿井主扇的静压特性曲线为I，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M0(Q0、h0)， 而通风机的实际工作点为M1(hfs，Q0)。显然，hfs hn

35、hr，表明通风机提供的风压hfs加上自然风 压hn用来克服矿井通风阻力hr。若无自然风压作 用时，通风机单独工作的工况点为M(h0，Q0)， Q0QN，但Q02QN。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h1 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R1增加为R2时，QM2QN；只有 当网路风阻变为0时，通风机并联工作的总风量 才能等于单独运转时风量的二倍。由此得出结论； 通风机并联工作的效果与通风网路的风阻有关， 风阻越小，效果越好。否则并联没有意义。 69 2两台型号不同的通风机并联工作 如下图所 示，、分别为两台通风机的静压特性曲

36、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M0，M0即是并联工作时的工况 点。与M0对应的风量Q0则为矿井总风量，通风机 并联工作的静压为h0，且h0hfs1hfs2。h0是用来 克服矿井井巷通风阻力hr的。由M0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N1和N2所对应的风量Q1和Q2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：Q0(Q1Q2)。 70 71 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Q0，表 明号通风机为无效运转。故A点称为并

37、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。 72 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

38、用两台型号相同的通风机。 73 return 74 return return 75 return 76 return 77 return 78 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 4.5 通风机设备选型 79 传动方式分为A、B、C、D四段，其中： A一表示无轴承箱装置

39、，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。 80 81 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

40、11.76Nm3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。 二、轴流式通风机 82 83 另一种新型轴流式通风机是2K604型，共有N0.18、 24、28、30等几个机号。其符号意义举例如下： 2K 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

41、反风要求。 84 85 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。 86 87 88 为了合理使

42、用通风机，必先掌握其个体特性曲线。通 风机制造厂提供的特性曲线都是根据不带扩散器模型 试验获得的，而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。因此， 通风机在正式运转之前，和运转几年后，必须通过试 验以测定其个体特性曲线。进行通风机性能试验，除 测定通风机的入口或出口断面的静压，通风机风峒内 某断面的平均风速外，还应测定通风机的轴功率，通 风机的转数，通风机试验时的大气条件如大气压力、 温度和湿度等。 4.6 通风机性能测定 89 1.通风机性能试验的布置及参数测定 通风机性能试验时的布置方案较多，如 利用防爆门短

43、路进风进行试验，或利用备用 风机的风道进行试验(不停产)等。因此，可 根据现场的具体条件，因地制宜地选取。但 总的要求是能准确、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。 90 图4-34是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2D(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。 91 各项数据的测定方法如下； 1)通

44、风机静压的测定 由式hfshn hr1-2 可 知，对于抽出式通风的矿井，通风机的静压与 矿井的自然风压共同克服矿井通风阻力，所以， 鉴定时只测定通风机的静压hfs。由于hfshs2 hv2，通风机的静压可以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hv2而计算出来。 2-2断面处风流相对静压的测定方法，如前 图所示。 92 2)风速测定 测定风速的目的是为了计算通过 通风机的风量Qf和2-2断面的平均速压hv2。因此， 准确地测得给定断面的平均风速，是通风机性能试 验的关键之。目前一般用风表或皮托管两种方法 进行风速测定，有时为了互相校核，用上述两种方 法同

45、时进行，用风表测风时，测风地点应选在风流 较为稳定的直线段，如上图的11断面处；用皮托 管测风时，一般在环形扩散器断面3-3处(距叶轮 2.53倍叶片长度)。同时，为了准确地测得该断 面的平均速压，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。 93 皮托管的固定位置，可按下式计算： 式中 Ri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， m D d n idD Ri, )(1 2 12 ) 2 ( 2 22 94 速压值的

46、测定，可以用多台微压计同时读取 每支皮托管的示值，也可利用12台微压计分别 测定各支皮托管的示值。 环形空间内测风断面的平均风速用下式计算： 式中 hv1、hv2、hvn分别为各支皮托管的速 压值，Pa。 通风机的排风量按下式计算： )( 2 21vnvva hhh n g V smVdDQ afs 322 ,)( 4 95 3)通风机轴功率的测定 通风机的轴功率为电 动机的输入功率乘以电动机的效率和传动效率，可 用电流表、电压表、功率因数表分别测得电流I(安)、 电压V(伏)及功率因数(cos)等值，然后用下式计算： 式中 电电动机效率，；(查表) 传传动效率，直接传动取1.0，间接传 动时取0.95。 电动机的输入功率，也可以直接用瓦特表测得。 KW VI N, 1000 cos3 传电轴 96 4)转数的测定 通风机与电动机的转数， 可用转数表测定。测定时用手平托转数表，