【采矿】第八章矿井通风设备ppt课件

1、第八章 矿井通风设备 矿井通风设备包括通风机、电气设备、分散器及反风安装等。.81概述一、矿井通风设备的作用向井下保送新颖空气，稀释和排除有毒、有害气体，调理井下所需风量、温度和湿度，改善劳动条件，保证平安消费。二、矿井通风方法及方式1、通风方法自然通风：机械通风：每个矿井必需采用规定2、主通风设备的任务方式抽出式：我国常采用压入式：.三、通风机的任务原理通风机的分类 通风机按效力范围分，可分为主要通风机它担任全矿井或某一区域通风义务和部分通风机它担任掘进任务面或加强采煤任务面通风；按气体在叶轮内部流动方向分，可分为离心式通风机和轴流式通风机一离心式通风机的任务原理二轴流式通风机的任务原理.四

2、、通风机的性能参数1、风量流量Qm3/s、m3/min、m3/h2、风压P通风机的风压分为静压、动压和全压。单位为PaN/1静压Pj 指单位体积的气体流过通风机后所获得的压力能即压力势能2动压Pd 指单位体积的气体流过通风机后所获得的动能。3全压P 指单位体积的气体流过通风机后所获得的总能量。3、功率1轴功率P 单位KW。2有效功率Pe 指单位时间内气体从通风机获得的能量。.5、转速n风机叶轮每分钟的转数，单位为r/min。4、效率1全效率 指通风机的有效功率与轴功率之比。2静效率j 指在上式中假设用静压替代全压，那么所得的效率称为静效率。.82 通风机的特性曲线一、离心式通风机的特性曲线一实

3、际风压方程式与个体特性曲线1、实际风压方程式.3、影响实际风压的要素1构造尺寸D22运转工况n3叶片型式前向、径向、后向4、实践风压特性曲线2、实际风压特性曲线.二离心式通风机的类型系数和类型曲线 同类型风机：满足几何类似、运动类似、动力类似的风机。1、类型系数1风压系数.2流量系数.3功率系数.2、离心式通风机的类型特性1类型特性曲线2类型特性曲线的作用1用一个类型特性曲线替代该类型不同尺寸和转速的通风机的所用个体特性曲线；2用类型特性曲线比较不同类型通风机的性能；3用类型曲线选取最有利的通风机。.二、轴流式通风机的特性曲线一轴流式通风机叶轮中气流的运动及速度三角形1、气流在叶轮中的流动1基

4、元环2叶栅 将基元环展开成平面后，成为直列叶栅。栅距：叶栅中的相邻叶片间的间距，以“t表示。栅稠：弦长与栅距之比。栅稠在外缘处最小并向轮毂处逐渐增大。安装角：叶片弦长与栅出口边缘线的交角，以“表示。通常以叶根处安装角标志叶轮叶片安装角。2、速度三角形图85.二轴流式通风机根本方程式1、实际压头风压不思索任何损失的情况下，叶栅输入的功率P等于输出功率：. 按照动量矩定理，在稳定流动中，单位时间内气流动量矩的变化量等于同一时间的外力对同一轴线的外力矩。那么：.如叶轮加装前导叶时，产生强迫旋绕，这时当c1u与u同向时取“-，c1u与u反向时取“+2、根本方程式的能量意义 因此，在其它条件一样的情况下

5、，轴流式风机的静压要低于离心式通风机。.3、气流速度和压力沿叶片高度分布三轴流式通风机实际压头特性1、实际压头特性利用出口三角形的速度关系=常数，扭曲状. 可以用叶轮外缘处的参数代换恣意半径处的参数。以下缀“R表示外缘参数，那么有： 在= 常数情况下，.2、静压与动压的分配.四轴流式通风机实践特性1、轴流式通风机的损失1气流在进入叶轮前由于进风部件阻力而构成的损失；2气流在叶轮中由于翼型的阻力和叶片与外壳间的缝隙而构成的损失；3气流由叶轮脱出时由于气流的旋流而呵斥的损失；4在叶轮后面的通流部件中气流转向和能量转换的损失；5传动时的机械损失。2、实践特性曲线图8-6、7它的特点是在曲线上出现了马

6、鞍形区域。.83 通风机的构造及反风安装 一、离心式通风机的构造及性能 一构造 离心式通风机的主要气动部件是叶轮、集流器进风口和外壳。 叶轮 组成 由前盘面、后盘面和叶片组成。 叶型 用于矿井通风的离心式通风机属于中、低压风机。过去，它的叶轮叶型多采用圆弧形；如今，多采用机翼形叶片。矿用风机多采用后向叶片，安装角普通1875之间，472和473模型机安装角一致，均为45。 叶轮的叶片数目 与安装角和叶轮外径对内径的比值有关，经过实验可以找到某一最正确值，472和473模型机的叶轮叶片数目均为10片。 .2、外壳螺壳 风机的外壳的作用是聚集从叶轮番出的气流，并保送到外壳的出口。 外形 外壳的截面

7、呈螺旋状。其螺壳的型线与其中气流要求有关。假定气流在一切径向截面中的流速坚持常数，其螺壳的型线应是阿基米德螺线；假设假定叶轮出口绝对速度在圆周方向上的分量，即旋绕速度C2u的分布规律为C2uR=常数，那么螺壳的型线为对数螺旋线。.3、集流器进风口 集流器的作用是保证气流平稳地进入叶轮，使叶轮得到良好的进气条件。常用的是锥弧形的，它的前半部分是圆锥形的收敛段，后部是近似双曲线的分散段，前后两段之间的过度段，是收敛度较大的喉部。气流进入这种集流器后，首先是缓慢加速，在喉部构成高速气流，而后又均匀分散，均匀地充溢整个叶轮番道。集流器的喉部外形和喉部直径，对风机效率有较大影响。集流器与叶轮入口部分之间

8、的间隙方式和大小，对容积损失和流动损失有重要影响。472和473模型机采用径向间隙，经过这种间隙的走漏气流方向，与主气流方向一致，不会干扰主气流。此外，为了减少容积损失，在工艺允许的条件下，应尽能够采用较小的间隙尺寸。 .二几种常用离心式通风机1、47211型离心式通风机1构造特点2型号意义47211No.20 B 右90普通用字母表示通风机的用途。“G表示锅炉用通风机；“K表示矿用通风机；4最高效率点的全压系数乘以10；72比转数1表示叶轮进风方式。“1表示叶轮单侧进风；“0 表示叶轮双侧进风No.20机号；叶轮直径除以100B传动方式离心式通风机的传动方式有六种：A无轴承箱；B支撑皮带悬臂

9、支撑，皮带传动，带轮在支撑点中部；C悬臂皮带；D悬臂联轴节；E中间皮带；F中间联轴节。普通47211和G47311采用前四种；大型的K47301采用后两种。右叶轮旋向站在电动机一侧正视叶轮，顺时针方向旋转的称为“右旋，逆时针方向旋转的称为“左旋。90出风口位置.3技术性能及特性曲线2、G47311型离心式通风机3、K47301型离心式通风机.二、轴流式通风机的构造及性能一构造普通矿用轴流式通风机的主要气动部件有叶轮、导叶前导叶、中导叶、后导叶、外壳、进风口集流器、疏流罩以及出口处的分散器。1、叶轮叶轮是风机的主要部件，决议着风机性能的主要要素是风机翼型、叶轮外径、外径对轮毂的比值轮毂比和叶轮转

10、速。适用于矿用通风机的翼型、CLARKY翼型和RAF6E翼型等。叶轮外径和风机轴转速决议圆周速度，直接影响到风机全压。轮毂比与风机比转数有关。普通说来，轮毂比大时，轴向速度Ca增大，叶片数目z和叶片相对宽度b/lb为弦长，l为叶展也相应增大，风机的风压系数提高；反之，轮毂比小，多数取0.6，风压系数也较低。叶轮叶片安装角直接影响旋绕速度的增量，影响风机全压。通常，可在1045范围内调整。 .2、导叶前导叶 某些风机设有前导叶，用以控制进入叶轮的气流方向，到达调理特性的目的。此导叶可分为两段，头部固定不动，尾部可以摆动。这样，外界气流可以较小的冲击进入前导叶，而后改动方向进入叶轮。中导叶 在多级

11、轴流式通风机中级间设置。它的作用是将前级叶轮的流出气流方向，转为轴向流入后级叶轮。后导叶 作用是将最后一级叶轮的出流方向转为接近轴向流出。剩余的旋绕速度使气流不仅沿轴向，而且是沿螺线方向在分散器中流动，有利于改善分散器的任务。留意：1导叶的方式 以前多采用圆弧形叶片。如今多采用机翼形叶片，中、后导叶还采用扭曲机翼形叶片。2导叶的数目前导叶、中导叶、后导叶应与叶轮叶片数互为质数，以防止气流经过时产生同期扰动。.3、进风口集流器和整流罩作用是使气流顺利地进入风机的环行入口信道，并在叶轮入口处，构成均匀的速度场。目前，矿用通风机集流器型线为圆弧形，疏流罩的型面为球面或椭球面。4、分散器作用是把风机出

12、口动压的一部分转换为静压，以提高风机的静效率。普通由锥形筒芯和筒壳组成，装在风机出口侧。5、外壳风机外壳呈圆筒形，重要的是叶轮外缘与外壳内外表的径向间隙应尽能够地减小。通常 s径向间隙，l叶片展长在0.010.06之间。 .二几种常用轴流式通风机1、2K60型通风机1构造特点2技术性能和性能曲线3型号意义2、2K56型轴流式通风机.三、矿用通风机的反风一反风的意义及要求1、意义2、要求 规定：消费矿井主要通风机必需装有反风设备，必需能在10min内改动巷道中的风流方向。 当风流方向改动后，主要通风机的供风量，不应小于正常风量的40%。 反风设备由矿长组织有关部门每季度至少检查一次，每年应进展1

13、次反风演习。当矿井通风系统有较大变化时，也应进展1次反风演习。.二离心式通风机的反风利用反风道图819三轴流式通风机的反风1、反转反风法2、反风道反风法 图8203、无反风道反风法 图8214、各种反风方法的比较 .84 通风机在网络中的任务 通风机是与一定的网络相衔接而进展任务的，因此通风机本身与相应的网络构成一个完好的系统。通风机的任务情况不仅取决于通风机本身，同时也取决于网络的情况。.一、通风机在网络上的任务分析 通风机或以抽出方式任务，或以压入方式任务。前者，设备位于系统的出口端；后者，位于系统入口端。设备在系统中的位置不同，会不会影响其任务参数呢？ 取某一通风系统，假设通风机位于网络

14、中部，将网络分为两段，对来流段以吸风方式任务，对出流段以压风方式任务。.如上图所示，取四个截面：截面为系统入口前未遭到风机任务干扰的某一截面，因未受干扰，故V1=0，P1=Pa；截面为风机入口截面，此处全压为H2；截面为设备出口截面，此处全压为H3；截面为系统出口截面，此处风压为大气压，气流速度为气流脱离系统的速度，即P4=Pa和V4=c。就和截面，以及和截面之间写伯诺里方程式，得： .利用此两式可求得风机任务的全压式中 h网络中风压损失，矿井空气密度；c气流脱离系统时的断面平均流速。此式阐明风机在网络中任务时，产生的全压等于，等于网络中风压损失，与气流脱离系统时带走的动压损失之和。通常，将通

15、风机产生的风压p称为全压；抑制网络阻力的风压称为静压，用pj表示，即pj=h；出口动能损失称动压，用符号pd表示，即。 于是可以明显看出，风机全压与风机在网络中的位置无关.又因二、通风网络特性曲线1、网络特性方程式通风网络静阻力特性方程式中 S通风网络过流面积，；Q通风网络的流量，m3/s；Rj通风网络静阻力系数，Ns2/m8。.式中 S4通风机出口过流面积，。 式中 R通风网络全阻力系数，Ns2/m8。 通风网络全阻力特性方程.三、通风机工况点和工业利用区一工况点1、定义2、工况参数留意：网络特性曲线与风压特性曲线的对应关系。二工业利用区1、划定原那么稳定性和经济性1、划定方法1稳定任务条件

16、有且只需一个任务点.2经济任务条件.四、通风机的工况调理及运转调理缘由：在矿井开采过程中，通风网络的参数是变化的，为了顺应这种变化，通风机的工况应具有可调理性。调理途径：一是改动网络特性曲线调理法；二是改动通风机特性曲线调理法。一改动网络特性曲线调理法1、闸门调理1调理原理及方法留意：闸门调理不节能。2适用范围及特点设备简单，调整容易而均匀。但有附加能量损失。只能作为一种暂时的应急方法运用。2、串并联巷道 .二改动通风机特性曲线调理法1、改动叶轮转速调理法1调理原理比例定律：2调理方法1阶段调理2无级调理留意：转速不能超越叶轮圆周速度允许值。.3运用范围及特点1特点 调理范围较宽，在网络特性不

17、变的情况调理时，效率不变。阶段性调速的调理机构简单，但必需在停机时操作；无级调速机构复杂投资大，但调理性能好，节电效果明显，其投资很快可以得到补偿，且能在不停机情况下完成调理任务。2运用范围2、改动叶片安装角调理法1调理原理.2调理方法1停机调理方法：人工和机构2动叶调理调理原理 平衡抵消闭合力矩。调理机构 油压式、机械式、电气式3特点及适用范围 停机调理叶片安装角的机构简单，实际上可以实现无级调理，但由于必需停机操作，实践上只能做到阶段调理，调理范围较宽，调理中效率有所变化。 动叶调理的调理机构比较复杂，可在不停机情况下完成操作并实现无级调理。调理范围广，而且可以得到覆盖全调理范围的特性，调

18、理时效率有所变化。采用这种机构便于实现自动化。 广泛运用于轴流式通风机的调理中。 .2调理方法1离心式通风机的前导器2轴流式通风机的前导器3特点及适用范围前导器调理法调理的机构比较简单，可以在不停机的情况下完成操作，通常只能到达阶段调理的目的，在网络特性不变的情况下调理时，效率有所变化。由于调理范围比较窄，作为其它阶段性调理的补充较为适宜。 3、前导器调理法1调理原理.4、改动轴流式通风机级数和叶轮叶片数调理法1调理原理2调理方法留意：改动叶片数目后，叶轮的平衡问题。3特点及适用范围 不需求另外附加机构，需求在停机情况下操作。只能实现阶段调理，可调范围窄，效率也有所变化，可以作为辅助的调理措施。.五、通风机的结合任务 当一台通风机不能满足矿井通风要求时，可以将多台通风机同时在网络上任务，添加系统的风量或提高风压，满足矿井通风要求。这种多台通风机在一个网络上同时任务称为通风机的结合任务。结合任务的根本方式为串联和并联。 .一通风机的串联任务1、串联任务的义务添加风压2、串联任务的特点两台风机的风量相等，风压为两台风机在该流量下的风压之和。3、串联工况点1构造等效风机按照“一样流量下，风压相加的原那么。2求等效风机的特性曲线3等效工况点4