离心式通风机的反风课件

第四章矿井通风动力自然风压（产生、计算、测定、利用与控制）通风机类型、构造与主要性能主要通风机附属装置风机基本理论与特性参数通风机工况点与经济运行主要通风机的联合运转第四章矿井通风动力自然风压（产生、计算、测定、利用与机械风压由通风机造成的能量差。自然风压

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。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。第一节自然风压机械风压第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算1、自然通风在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。

冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。夏季：相反。自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差。第一节自然风压012345dzρ1dzρ2z一、自然风压及其形成和计算第一节自然风压012345dz2、自然风压的计算

根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下式计算：

为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为：

注：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。

2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。

3）一般选取最低点作为基准面。第一节自然风压2、自然风压的计算第一节自然风压二、自然风压的测定

第一节自然风压对于任一矿井，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。二、自然风压的测定第一节自然风压对于任一矿井，还可用另一种三、自然风压的影响因素及变化规律

1、自然风压的影响因素

HN=f(ρ,Z）=f[ρ(T,P,R,φ)，Z]温度差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是主要影响因素。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。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1000m的矿井，“自然通风能”占总通风能量的30%。主要通风机：主要通风机的工作情况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。地面大气压、空气成分和湿度：通过影响空气的密度因而对自然风压也有一定影响，但这种影响相对较小。第一节自然风压三、自然风压的影响因素及变化规律第一节自然风压2、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第一节自然风压2、自然风压变化规律第一节自然风压3、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等方法以降低机械风压。（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。

（4）在建井初期，在表土层施工阶段，有条件时可以利用钻孔构成回路形成自然风压，解决某些局部通风问题（但钻孔风阻较大）。

（5）一旦主要风机发生故障或破坏，可以利用自然风压进行通风，对这种非常时期应制定相应的计划。第一节自然风压3、自然风压的控制和利用第一节自然风压例：四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABB’CEFA系统的自然风压为：

DBB’CED系统的自然风压为：在夏季，自然风压与主要通风机作用方向相反，这相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机（向外）。abcdabcdefb’RDRCZ第一节自然风压例：四川某矿因自然风压使风流反向示意图。abcdabcdef第一节自然风压设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程：式中：HS—风机静压，Pa；

Q—DBB’C风路风量，m3/S;RD、RC—分别为DB和BB’C分支风阻，N·S2/m8。两式相除：此即AB段风流停滞条件式。即当满足

时，AB段风流反向。

由此可知防止AB风路风流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大HS；（3）在A点安装风机向巷道压风。第一节自然风压设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABB’一、矿井主要风机的类型与构造1、分类按风机的服务范围分类主要通风机：服务于全矿或矿井一翼辅助通风机：服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主要通风机，以保证该分支风量局部通风机：服务于独头掘进井巷等局部地区按风机的构造和工作原理分类：离心式风机、轴流式风机矿井通风设备系统的设计中，最重要的部分就是风机的选择。风机类型的选择和尺寸大小的确定，对通风设备运转的经济性起着决定性的作用。采用离心式还是轴流式风机主要取决于该场所的条件，除保证去使用期限、平均运转效率以及工作稳定外，还要考虑运转中的调节、反风、噪声等问题。第二节通风机类型、构造与主要性能一、矿井主要风机的类型与构造第二节通风机类型、构造与主要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-风硐构造：离心式通风机主要由动轮（叶轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等构成，有些型号的通风机在入风口中还有前导器。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。2、离心式风机第二节通风机类型、构造与主要性能1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴承；6叶轮内的流体随叶轮一起旋转，受离心力作用被甩向叶轮外缘，叶轮中心形成真空，流体在大气压作用下，沿吸入管补充叶轮中心，形成了泵与风机的连续工作过程。第二节通风机类型与构造叶轮内的流体随叶轮一起旋转，受离心力作用被甩叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以β2表示。离心式风机可分为：径向式（β2=90º)，后倾式（β2<90º)和前倾式（β2>90º)三种。由于β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。第二节通风机类型与构造叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向工作原理：当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。常用型号：目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。第二节通风机类型与构造工作原理：当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气G4—73—11№25D（1）代表通风机的用途，K表示矿用通风机，G代表鼓风机（2）表示通风机在最高效率点时全压系数10倍化整（3）表示通风机比转速(ns)化整（4）表示进风口数,1为单吸,0为双吸（5）设计序号(1表示第一次设计）（6）通风机叶轮直径（25dm)（7）表示传动方式（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）第二节通风机类型与构造G4—73—11№25D（13、轴流式风机构造主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件等部分组成。叶轮有一级和二级两种。第二节通风机类型与构造3、轴流式风机第二节通风机类型与构造动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。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和锥形扩散器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。第二节通风机类型与构造动轮由固定在轮上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。轴轴流通风机第二节通风机类型与构造轴流通风机第二节通风机类型与构造工作原理

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，如图所示。当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，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叶道出口流出，翼背的低压区“吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。第二节通风机类型与构造工作原理第二节通风机类型与构造叶片安装角在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与动轮旋转方向（u)的夹角称为叶片安装角，以θ表示。叶片的安装角θ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。但每个动轮上的叶片安装角θ必需保持一致。常用型号目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（对旋式）等系列轴流式风机。

1K—58—4№25（1）表示表示叶轮级数,1表示单级，2表示双级（2）表示用途，K表示矿用，T表示通用（3）表示通风机轮毂比,0.58化整

（4）表示设计序号（5）通风机叶轮直径（25dm)（1）（2）（3）（4）（5）第二节通风机类型与构造叶片安装角（1）（2）（3）（4）（5）第二节通风机类BDK658№24（1）防爆型（2）对旋结构（3）表示用途，K为矿用（4）轮毂比0.65的100倍化整（5）电机为8极（740r/min）（6）叶轮直径（24dm)第二节通风机类型与构造（1）（2）（3）（4）（5）（6）第二节通风机类型与构造（1）（2）（3）（4）（5）（64、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，两级叶轮直接对接并反向旋转，机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差3º，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。

第二节通风机类型、构造与主要性能1-集流器2-前消声器3-前机壳4-进气翼5-电机6-Ⅰ级叶轮7-Ⅱ级叶轮8-出气翼9-后机壳10-后消声器注：对旋风机的电机为防爆型，其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离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。4、对旋式通风机第二节通风机类型、构造与主要性能1-集流第二节通风机类型与构造DK40矿用对旋主扇轴流式风机第二节通风机类型与构造DK40矿用对旋主扇轴流式风机对旋式风机第二节通风机类型、构造与主要性能对旋式风机第二节通风机类型、构造与主要性能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。主风机和这些附属装置总称通风机装置。附属装置的设计施工和施工质量对风机工作风阻、外部漏风以及工作效率等有一定的影响。一、风硐风硐是主扇和出风井之间的一段联络巷道。风硐通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。风硐设计时应满足：风硐的断面不宜太小，风速以10m/s为宜，最大不超过15m/s；风硐的阻力不大于100～200Pa。为减小阻力，风硐不宜过长，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。风硐及其闸门等装置，结构要严密以防止漏风。二、扩散器（扩散塔）无论抽出式还是压入式通风，无论是离心风机还是轴流风机，风机出口都要外接一定长度断面逐渐扩大的构筑物即扩散器。扩散器是通风机出风口外接的一段断面逐渐扩大的风道。其作用是减少出风口的速压损失，提高通风机有效静压。第三节主要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、消音装置轴流式风机的扩散器: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：为长方形，其敞角取8°～10°，出风口断面(S3)与入风口断面(S2)之比约为3～4，如图所示。小型离心式风机的扩散器一般用金属板焊接而成，而大型离心式风机和大中型轴流式风机的扩散器一般用砖和混凝土砌筑，各部尺寸应根据风机类型、结构、尺寸和空气动力学特性确定。总的原则是：扩散器的阻力要小，出口动压小且无回流。第三节主要通风机附属装置轴流式风机的扩散器:由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。出口三、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。在正常情况下它是气密的，以防止风流短路。第三节主要通风机附属装置如图所示，是无提升的通风立井井口的钟型防爆井盖，装有提升设备的井筒一般设铁木结构的井盖门。防爆门要求设计合理、结构严密，围护良好，动作可靠。三、防爆门第三节主要通风机附属装置如图所示，是无提升的通四、反风装置与功能

《规程》规定生产矿井主风机必须装有反风装置，要求在10min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%。反风的作用是避免灾害扩大和救灾需要。常见的反风方法有专用反风道、备用风机做反风道、风机反转、调节动叶安装角。利用专设的反风道反风（可靠且能满足反风的时间和风量要求）轴流式风机反风：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。

图A图B第三节主要通风机附属装置四、反风装置与功能第三节主要通风机附属装置离心式通风机的反风：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。调整叶片角度：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。第三节主要通风机附属装置离心式通风机的反风：如图所示，正常通风时，反风门1和2为实线利用备用风机的风道反风两台轴流式风机并排布置，工作风机可以利用另一台备用风机的风道作为“反风道”进行反风。第三节主要通风机附属装置利用备用风机的风道反风第三节主要通风机附属装置五、消音装置在通风机内，速度较大的风流与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。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。

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。第三节主要通风机附属装置五、消音装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置第三节主要通风机附属装置一、风机性能与工作参数1、风机(实际)流量Q

风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为m3/h,m3/min或m3/s。2、风机(实际)全压Ht与静压Hs

全压Ht:是通风机对空气作功，消耗于每1m3空气的能量（N·m/m3或Pa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。忽略自然风压时，Ht用以克服通风管网阻力hR和风机出口动能损失hv，即:Ht=hR+hV,Pa静压HS:风机全压Ht减去出口动压hV，根据Ht=hR+hV，故有HS=hR=RQ2，即风机静压用于克服管网通风阻力，即有Ht=HS+hV。另外，根据上述定义，显然风机静压也等于风机出口与口静压之差减去入口动压。

动压hV

：通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压。第四节风机基本理论与特性参数一、风机性能与工作参数第四节风机基本理论与特性参数3、通风机的功率全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率Nt。计算式：Nt=HtQ×10—3KW

静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。计算式：NS=HSQ×10—3KW

风机的轴功率：通风机的输入功率N（kW）。计算式：或式中t、S分别为风机的全压和静压效率。电动机的输入功率（Nm

）：设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则第四节风机基本理论与特性参数3、通风机的功率第四节风机基本理论与特性参数从流体在叶轮中的运动入手，得出外加功率与流体所获得的能量之间的关系。二、离心式风机的基本方程1、流体在叶轮中的运动图中D0为叶轮进口直径，D1、D2为叶片的进出口直径，b1、b2为叶片的进出口宽度，β1、β2为叶片进出口的安装角（构造角），即叶片进出口的切线与圆周速度反方向线之间的夹角，用于表明叶片的弯曲方向。第四节风机基本理论与特性参数从流体在叶轮中的运动入手，得出外加功率与流体所获得的能量之间流体在叶轮流道中的流动极为复杂，为运用一元流动理论分析其流动规律，欧拉提出如下理想叶轮：流体通过叶轮的流动为恒定，且可看成是无数层垂直于转轴的流面之综合，层与层间的流面之间的流动互不干扰；叶轮具有无限多叶片，叶片厚度无限薄。因此，流体在叶片间流道作相对流动时，其流线与叶片形状一致，且流体进出叶片流道时，与叶片进出口的几何安装角一致，也即流体进入和流出时无冲击；流经叶轮的流体是理想不可压流体，即在流动过程中，不计能量损失。对上述理想条件，后面用下标“T∞”来表示。第四节风机基本理论与特性参数流体在叶轮流道中的流动极为复杂，为运用一元流动uwv(a)圆周运动（b）相对运动（c）绝对运动

流体在叶轮内的运动示意图体旋转运动叶轮带动流圆周运动：速度称圆周速度用u表示，u方向为圆周切线方向，大小与r和n有关相对运动：速度称相对速度用w表示，w方向为叶片切线方向；大小与流量流道形状有关作绝对运动对静止机壳绝对运动：速度称绝对速度用v表示，v=u+w大小方向与u和w有关流道运动流体沿叶轮第四节风机基本理论与特性参数uwv(a)圆周运动α—称叶片的工作角（u与v夹角）。β—称叶片的安装角（w与u反方向夹角）。约定：下标1、2表示叶片进口、出口参数：∞表示无穷多叶片时的参数。

由圆周、相对、绝对三速度向量组成的向量图，称速度三角形。vwavr

vnu

v=u+w=vr+vnv可分为两个垂直分量vr—径向速度vn

—切向速度β图中速度三角形的求作：求出un、vr、

β后，即可按比例画出速度三角形。（1）切向速度vn：（2）径向速度vr：vn=Dn60vr=QT∞F（m/s）（m/s）（F是一个环周的面积，可近似认为是半径r处的叶轮宽度b为母线绕轴心旋转一周形成的曲面，即F=eDb，e为叶片排挤系数，反映叶片厚度对流道过流断面的遮挡程度）式中：D—叶轮直径m；

n—转速，r/min；

QT∞—理论流量，m3/s；F—垂直于vr的过流断面面积

b—叶片宽度，m；

2、速度三角形及其计算第四节风机基本理论与特性参数α—称叶片的工作角（u与v夹角）。由圆周、相对、绝对三速度vn1Tvr1T导出动量矩变化的引证图r1r2动量矩定理：在定常流中，单位时间内，流体质量的动量矩变化等于作用在该流体上的外力矩。叶轮进口1处，单位时间内流体的动量矩为：ρQT∞vn1T∞r1叶轮出口2处，单位时间流体的动量矩为：ρQT∞vn2T∞r2故，动量矩的变化率为：M=ρQT∞（r2vn2T∞-r1vn1T∞）vr2Tvn2T第四节风机基本理论与特性参数vn1Tvr1T导出动量矩变化的引证图r1r2动量矩定3、欧拉方程空气进入理想叶轮后，叶轮从电机驱动轴获得能量，并向空气供给能量，且该能量全部被空气获得。但这种能量与进出口的各速度之间如何关联？可以运用动量矩定理。即：质点系对某转轴的动量矩的时间导数（即时间变化率）等于作用在该质点系的外力对该轴产生的力矩M，即施加在转轴上的功率N=M。而在理想条件下，叶轮单位时间对气体做功N，全部都转化为气体的能量，即：N=

QT∞HtT∞，再将u=r代入，则有：N=M=QT∞HtT∞=ρQT∞（r2

vn2T∞-r1vn1T∞）=ρQT∞（u2T∞vn2T∞-u1T∞vn1T∞）上述即是理想条件下，单位体积空气的能量增量与空气在叶轮中运动之间的关系式，即欧拉方程。注：1）上述分析并未涉及空气在叶轮流道中途的运动，因而风机全压仅与进出口的速度有关，而与流动过程无关；2）只要进出口的速度三角形相同，则风机的理论全压就相等。。第四节风机基本理论与特性参数3、欧拉方程第四节风机基本理论与特性参数4、欧拉方程的修正问题：上述推导是在理想条件下进行的，即流道中任一点的相对速度w都是沿着叶片的切线方向（均匀相对流），但实际叶片数有限时，对流束的约束减弱，因而由于惯性产生的轴向相对涡流运动。因此，因此风机的理论全压有所降低。涡流运动使同一半径的圆周上的的相对速度w分布不均匀，作用在转轴上，形成阻力矩，同时在叶片出口处，相对速度将朝旋转的反方向偏离切线，即原有的切向分速度减小到vn2T。同样地，在叶片进口处，相对速度w将朝向叶轮转动方向偏移，从而使进口切向速度分量增加到vn1T。第四节风机基本理论与特性参数4、欧拉方程的修正第四节风机基本理论与特性参数由于上述涡流的影响，风机全压将会降低为有限叶片情况下的

HtT，这种变化目前只能采用涡流修正系数K=0.75~0.85（<1）来加以修正，即：HtT=KρHtT∞=Kρ(u2T∞vn2T∞-u1T∞

vn1T∞）（1）或者写为：HtT=ρ(u2Tvn2T-u1T

vn1T）（2）注：上述两式表达了实际叶轮工作时，理论上空气所能获得的能量大小，但上述尚未考虑由于流动损失引起风机全压的降低，上述仅仅考虑的是叶片数有限从而导致相对涡流产生的影响。5、空气获得能量HtT的组成为说明HtT的组成以及风机全压中动压和静压所占的比例，可以将速度三角形按余弦定理展开得到：第四节风机基本理论与特性参数由于上述涡流的影响，风机全压将会降低为有限叶片情况下的H两式相减，并利用（1）或（2）式，得到：式中第三项是单位体积空气的动能增量，在风机全压相同的情况下，我们希望动能项不宜过大。前两项是全压中的静压增量，其中第一项是单位体积空气在叶轮旋转时所产生的离心力做的功L，使空气从进口到出口产生一个向外的静压能增量。第二项是由于叶片间流道展宽，以至相对速度w降低而获得的静压能增量，表明了空气经过叶轮时动能转化为静压能的多少，一般由于相对速度变化不大，故该增量较小。第四节风机基本理论与特性参数第四节风机基本理论与特性参数三、叶型对风机性能的影响对（2），如果叶片流道进口处的切向速度vn1T=v1cosa1=0，则由（2）可以计算得到的风机全压HtT将达到最大值。为此，在风机设计时，总是使进口绝对速度v1与圆周速度u1之间的工作角a1=90度，这样空气按径向进入叶片流道，此时（2）变为：HtT=ρu2Tvn2T（3）因此，上式所表达的风机全压最大值与出口的安装角β2的关系是什么？也即β2对风机全压最大值的影响如何？以叶片出口的速度三角形来讨论上述问题。第四节风机基本理论与特性参数三、叶型对风机性能的影响第四节风机基本理论与特性参数对以叶片出口的速度三角形，显然有：vn2T=u2T

-vr2Tctgβ2代入（3）式，即有：

（4）第四节风机基本理论与特性参数显然，如果叶轮直径固定不变且在相同的转速下，叶片出口安装角β2对风机全压的理论值有直接的影响。对以叶片出口的速度三角形，显然有：第四节风机基本理论与特三种不同的出口安装角β2时，叶轮叶型如图所示，后倾式径向式前倾式径向式（β2=90º)：ctgβ2=0,后倾式（β2<90º):ctgβ2>0,前倾式（β2>90º):ctgβ2<0,第四节风机基本理论与特性参数三种不同的出口安装角β2时，叶轮叶型如图所示，第四节风从上述分析，似乎前倾式叶型的叶片获得的全压最大，其次为径向式，而后倾式所获得的全压最小。但上述结论并不全面，因为在全压中，存在动压和静压的分配问题，下面将进一步予以讨论。实际上，在同一叶轮直径和转速条件下，前倾式风机全压中的动压所占比例较大，而后倾式风机动压占全压的比例最低，径向式风机则介于两者之间。对前倾式，由于其动压成分大，空气在蜗壳以及扩压器中的流速较大，从而导致动压转化为静压时损失较大。尽管前倾式风机的全压较大，但能量损失也较大，因而效率较低，故在大型离心式风机中全采用后倾式叶轮，同时也可降低噪声。但对小型离心式风机，效率不是主要考虑的因素，因此也有采用前倾式叶型的。这是因为在全压相同的情况下，前倾式风机的叶轮直径和外形尺寸可以做的比较小，因此在微型风机中大多采用前倾式叶型。第四节风机基本理论与特性参数从上述分析，似乎前倾式叶型的叶片获得的全压最大，其次为径向式四、流量-全压、流量-功率的理论曲线风机全压、流量以及所需功率等性能参数是相互影响的，常用流量-全压、流量-轴功率、流量-效率等形式来表示这些性能参数之间的关系。前面已经给出了风机的理论全压，但如何从中扣除流动损失？可以采用半经验估算，因此风机实际性能曲线只能依据实验数据绘制。首先从欧拉方程出发，研究无流动损失条件下的风机特性曲线问题。若叶轮前盘和后盘之间的宽度为b2，则叶轮工作时所排出的理论流量为：QT=eD2b2vr2，式中e为叶片排挤系数。第四节风机基本理论与特性参数四、流量-全压、流量-功率的理论曲线第四节风机基本理论与将QT=eD2b2vr2，代入（4），即有：对几何尺寸一定的风机而言，当转速不变时，上式中的e、D2

、b2、u2T为常数，故上式可以写为：式中ctgβ2代表叶型，也是常量，这表明在固定转速下，无论风机是何种叶型，风机理论全压与理论流量成线性关系。第四节风机基本理论与特性参数将QT=eD2b2vr2，代入（4），即有：第四节第四节风机基本理论与特性参数前向式径向式后向式第四节风机基本理论与特性参数前向式径向式后向式第四节风机基本理论与特性参数后向式前向式径向式第四节风机基本理论与特性参数后向式前向式径向式上述分析仅是定性地说明了不同叶型的曲线变化趋势，但仍然可以看出，前倾式叶型风机所需的轴功率随流量的增加而增长较快，因此这种风机在运行中增加流量时，电机超载的可能性要比后向式叶型风机大得多，而后向式风机几乎不会出现电机过载现象。五、风机实际性能曲线1、风机损失风机的实际性能曲线与理论曲线不同。实际性能曲线由于在机内存在损失问题，那么如何得到风机的实际性能曲线呢？该问题极为复杂，尚不能精确计算这些流动损失，尤其是风机运行偏离设计工况时更为复杂。但如果从理论上研究这些流动损失找出规律，就可以找出减少损失的途径。第四节风机基本理论与特性参数上述分析仅是定性地说明了不同叶型的曲线变化趋势，但仍然可以看风机的损失包括三部分，即：流动损失：空气流经风机时，产生的局部阻力损失和沿程阻力损失，损失的大小与过流部件的几何形状、壁面的粗糙度以及空气的粘性有关。容积损失：叶轮工作时，机内存在高压区和低压区两部分，同时由于风机结构上存在运动部件和固定部件之分，两部分之间必然存在缝隙，空气可能从高压区经过缝隙流到低压区形成回流，回流空气经过叶轮时也要活得能量，但此部分能量未能有效利用，而回流量的多少与叶轮增压的大小、缝隙的几何形状以及运动和固定部件之间的密封性能等因素有关。机械损失：包括轴承、轴封等摩擦损失，以及叶轮转动时其外表与机壳内空气发生的圆盘摩擦损失，其中后者占主要。第四节风机基本理论与特性参数风机的损失包括三部分，即：第四节风机基本理论与特性参数2、风机的全效率如果只考虑机械效率，则供给风机的轴功率N为：而风机实际获得的有效功率Nt（以全压计算）为：因此，风机的全效率为：因此有：分别为风机的全效率、容积效率、水力效率和机械效率第四节风机基本理论与特性参数2、风机的全效率第四节风机基本理论与特性参数3、风机的个体性能曲线离心式通风机个体特性曲线第四节风机基本理论与特性参数特点：1）离心式风机风压曲线驼峰不明显，且随叶片后倾角度增大逐渐减小，其风压曲线工作段较轴流式风机平缓；2）当管网风阻作相同量的变化时，其风量变化比轴流式风机要大。3）离心式风机的轴功率Ｎ随Ｑ增加而增大，只有在接近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：为避免启动负荷过大烧坏电机，启动时应将风硐中的闸门全闭，待达到正常转速后再将闸门逐渐打开。说明：1）离心式风机大多是全压特性曲线。2）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。3、风机的个体性能曲线第四节风机基本理论与特性参数特点：轴流式通风机个体特性曲线第四节风机基本理论与特性参数特点：1）轴流式风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在。2）驼峰点Ｄ以右的特性曲线为单调下降区段，是稳定工作段；3）点Ｄ以左是不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；4）轴流式风机的叶片装置角不太大时，在稳定工作段内，功率随Ｑ增加而减小。风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（闸门全开）时启动，以减少启动负荷。说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。一般离心式风机流量和全压较低，难以满足工程所需的大流量和较高全压，而轴流式风机则能满足此要求。轴流式通风机个体特性曲线第四节风机基本理论与特性参数特

通风机的合理工作范围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。

第四节风机基本理论与特性参数轴流式风机的合理各种范围上限：“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θ的最小值，对一级叶轮为10°，二级叶轮为15°。右限：叶片安装角θ的最大值，对一级叶轮为40°，二级叶轮为45°。通风机的合理工作范围第四节风机基本理论与特性参数轴流式4、应注意的问题第四节风机基本理论与特性参数

上述风机特性曲线是在一定转速下的基本性能曲线，其中Q-Ht曲线最为重要，根据Q-Ht曲线的大致倾向可以分为平坦型、陡降型和驼峰型三类。驼峰型曲线，Ht随Q增大而增大，达到最大值后逐渐下降，因此此型风机在一定运行条件下可能出现不稳定工作，应予以避免。4、应注意的问题第四节风机基本理论与特性参数上述风机特第四节风机基本理论与特性参数工况点：当风机以某一转速、在风阻Ｒ的管网上工作时、可测算出一组工作参数（风压Ｈ、风量Ｑ、功率Ｎ、和效率η），这就是该风机在管网风阻为Ｒ时的工况点。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。第四节风机基本理论与特性参数工况点：当风机以某一转速、在离心式和轴流式通风机的比较1）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。2）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。3）风机运行方面：轴流式通风机的风量调节比较方便，反风方法较多，而离心式通风机则麻烦一些，且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，而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。第四节风机基本理论与特性参数离心式和轴流式通风机的比较第四节风机基本理论与特性参数六、相似律、比转数和风机类型曲线由于风机内的流动过程极为复杂，因此常用已有风机的数据作为设计的依据，也可以先在较小模型上进行实验，然后根据相似原理将其运用到实际大风机的设计制造，因此风机的设计、制造都是按系列进行，而同系列的风机都是相似的，即风机的流动特性遵循力学相似的原理；风机的相似律表明了相似风机在相似工况（运动相似的工况点称为相似工况点）之间的相似关系，这种相似关系也是风机实际运行、调节以及选型等的理论依据和工具。1、相似原理几何相似：即同系列风机的各种过流部件相应的线尺寸的比值相等，即：第四节风机基本理论与特性参数六、相似律、比转数和风机类型曲线第四节风机基本理论与特性运动相似：即两风机在相似的工况点的同名速度比值相等且方向相同，即在相似工况点的速度三角形相似。动力相似：两风机对应流体质点上同名力方向相同，比值相等。一般满足前两种相似，即可认为满足动力相似。注：几何相似是运动相似的前提，几何相似可以通过设计得以实现。设想实型风机性能曲线上的某一工况点A与模型风机性能曲线上的工况点A’所对应的流体运动相似，则称A与A’两个工况为相似工况，即几何相似的基础上，运动相似的两个工况为相似工况。如果实型和模型的两个工况相似，那么两者的全压、流量和功率之间的关系就是风机的相似律。第四节风机基本理论与特性参数运动相似：即两风机在相似的工况点的同名速度比值相等且方向相同2、风机相似律流量关系：如果流体介质相同，且尺寸相差不太悬殊时，两者的容积效率相等，排挤系数相等，因此相似工况点之间的流量关系为：

（1）风压关系：相似工况点之间的风压关系可由下式得出：

（2）功率关系：两相似工况点之间的功率关系如下

（3）上述（1）~（3）称为相似三定律第四节风机基本理论与特性参数2、风机相似律第四节风机基本理论与特性参数3、风机的无因次性能曲线同系列的风机，尽管尺寸各不相同，但是均相似，因此可以根据风机相似律找出其共性，用以代表此系列风机的特征。这需要用到无因次性能曲线和比转数的概念。利用无因次性能曲线，就只需一条曲线就能代表整个系列的全部风机在各种转速下的性能曲线，大大简化了性能曲线图。无因次系数包括：压力系数：同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数，可用下式表示：式中：u为圆周速度，为压力系数。流量系数：第四节风机基本理论与特性参数3、风机的无因次性能曲线第四节风机基本理论与特性参数功率系数:风机轴功率计算公式中的H和Q分别上式代入得：同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数，上述三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数。无因次性能曲线

为绘制无因次性能曲线，在某系列风机中选一台为模型机，在固定转速n条件下，令其在不同的流量下运行，测出相应的全压和功率，同时取得气体密度，计算出u值和对应的三个无因次系数，同时利用公式计算出对应的风机效率，由此可作出、、曲线。注：在实际运用时，可利用无因次性能曲线，再根据上述无因次系数定义计算风机实际性能参数；无因次性能曲线反应了同系列风机的特性，也称类型特性曲线和抽象特性曲线。如图4-4-6、图4-4-7；无因次性能曲线个体性能曲线可以相互换算转化。第四节风机基本理论与特性参数功率系数:风机轴功率计算公式七、比例定律和通用特性曲线1、比例定律同类型风机它们的压力H、流量Q和功率N与其转速n、尺寸D和空气密度ρ成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律。将转速u=πDn/60代入无因次系数关系式得：对于1、2两个相似风机而言，∴第四节风机基本理论与特性参数七、比例定律和通用特性曲线第四节风机基本理论与特性参数第四节风机基本理论与特性参数2、通用特性曲线

根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H、Q、n、D、N、和等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线。例题某矿使用主要通风机为4-72-11№20B离心式风机，图上给出三种不同转速n的Ht--Q曲线。转速为n1=630r/min,风机工作风阻R=0.0547×9.81=0.53657N.s2/m8，工况点为M0（Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后来，风阻变为R’=0.7932N．s2/m8，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量Q=58m3/s，求转速调至多少？解：同型号风机，故其直径相等。由比例定律有：n2＝n1Q2/Q1＝630×58/51.5

＝710r/min即转速应调至n2=710r/min，可满足供风要求。第四节风机基本理论与特性参数2、通用特性曲线八、通风机装置与风机房水柱计读数的含义1、通风机装置通风机装置全压Ｈtd：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。通风机装置的全压Htd即扩散器出口与风机入口全压之差，与风机的全压Ｈt之关系为：Htd=Ht－hd式中hd━━扩散器阻力。例如，图中所示的抽出式通风矿井，则有：Htd＝Pt3－Pt2＝(Ps3＋hv3)－(Ps2＋hv2)

由于Ps3＝地面大气压P01，

Htd＝(P01－Ps2)+hv3－hv2，Pa＝hs2＋hv3－hv2，Pa式中hs2——为2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硐内某断面上的相对静压hs2、动压hv2和扩散器出口断面上的动压hv3而获得。第四节风机基本理论与特性参数八、通风机装置与风机房水柱计读数的含义第四节风机基本理论又如对压入式通风矿井，则通风机装置全压＝扩散器出风口全压－通风机入风口断面全压，即：

Htd＝Pt2－Pt1

因Pt1＝P0，Pt2＝Ps2＋hv2

故Htd＝Ps2＋hv2－P0＝hs2＋hv2第四节风机基本理论与特性参数上式表明，压入式通风矿井通风机装置的全压，为通风机风硐内某断面上的相对静压hs2与平均速压hv2之和。又如对压入式通风矿井，则通风机装置全压＝扩散器出风口全压－通

通风机装置的静压Ｈsd即通风机装置全压Htd减去扩散器出口动压hvd

Hsd＝

Htd－hvd

通常将扩散器出口的动压hvd

（图中为hv3）作为通风机的动压hv，即（hvd=hv），因而有：

Htd＝Hsd＋hv

＝Hsd＋hv3与前面的Htd＝hs2＋hv3－hv2对比，则有：Hsd＝hs2－hv2因此，通风机装置全压与风机全压之间的关系为：Hsd＝

Htd－hvd=Ht－(hd+hvd

)第四节风机基本理论与特性参数通风机装置的静压Ｈsd第四节风机基本理论与特性参数2、通风系统主要参数关系－－风机房水柱计示值含义

抽出式通风矿井水柱计示值:即为4断面相对静压h4

故

h4（负压）=P4－P04

沿风流方向，对1、4两断面列伯努利方程:

hR14=(P1+hv1+ρm12gZ12)-(P4+hv4+ρm34gZ34)

由风流入口边界条件：Pt1＝P01，即P1+hv1=Pt1=P01，又因1与4断面同标高，所以P01＝P04且：ρm12gZ12’—ρm34gZ34=HNz1235h44第四节风机基本理论与特性参数2、通风系统主要参数关系－－风机房水柱计示值含义z123故上式可写为:

hR14=P04－P4－hv4+HN

hR14=|h4|－hv4+HN

即

|h4|=hR14+hv4－HN

（1）讨论：hv4值一般不大，且较稳定。HN随季节变化，一般矿井其值也不大，可忽略，因此，风机房水柱计的示值|h4|基本反映了矿井通风阻力。如果矿井主要回风巷发生冒顶堵塞，则水柱计读数增大，如果控制通风系统的主要风门开启，风流短路（抽出式通风机直接与大气连通），则水柱计读数减小。因此，通过风机房水柱计的读数可以很好地监测通风系统的情况以及风机的状况。进一步，对4、5断面(扩散器出口）列伯努力方程，便可得到水柱计读数与风机全压之间的关系。即有：Ht+P4+hv4=P5+hv5+hRd第四节风机基本理论与特性参数故上式可写为:hR14=P04－P4－hv4+因为：P5＝P05＝P04，

故Ht=P04－P4－hv4+hv5+hRd即有：

Ht=|h4|－hv4+hv5+hRd即：|h4|=Ht+hv4-hv5-hRd（2）这表明风机房水柱计读数与风机全压之间的关系。进一步，对前面的（1）式，如果不考虑自然风压作用时，即有：|h4|=hR14+hv4将其代入到（2）式中，即可得到下述结果：hR14+hv4=Ht+hv4－hv5－hRd即：Ht=hR14+hv5+hRd如考虑自然风压，则为：HN+Ht=hR14+hv5+hRd此式表明：风机全压与自然风压共同克服矿井通风阻力以及扩散器阻力和扩散器出口动压。第四节风机基本理论与特性参数因为：P5＝P05＝P04，第四节风机基本理论与特性参压入式通风的系统

对1、2两断面列伯努力方程得：

hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)－(P2+hv2+ρm2gZ2)∵边界条件及1、2同标高：∴P2=P02＝P01

故有：P1－P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN

故上式可写为

hR12=h1+hV1－hv2+HN

即h1=hR12+hv2-hV1-HN

（3）

上式表明了压入式通风情况下，风机房水柱计读数h1与矿井通风阻力、自然风压之间的关系。进一步，根据风机全压的定义有：

Ht=Pt1－Pt1’=Pt1－P01

=P1+hv1-P01=h1+hv1

1z22h1ρm1ρm21’第四节风机基本理论与特性参数压入式通风的系统1z22h1ρm1ρm21’第四节风机将Ht=h1+hv1代入（3）式，则有：HN+Ht=hR12+hv2此式表明：压入式通风条件下，风机全压和自然风压共同克服矿井通风阻力和出口动压损失。总结：无论抽出式还是压入式通风，通风动力都是克服矿井通风阻力和出口动能损失。只是抽出式通风时的动能损失在扩散器的出口，而压入式通风的动能损失在出风井口，两者在数值上虽然可能不等，但在物理意义上是相同的。第四节风机基本理论与特性参数将Ht=h1+hv1代入（3）式，则有：第四节风机基本九、通风机性能测定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。这要求测定大气条件、通风机的出入口断面静压、通风机风硐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：

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。因此要求测压和测风地点风流处于稳定状态。第四节风机基本理论与特性参数九、通风机性能测定第四节风机基本理论与特性参数

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，在风硐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为风硐的宽度)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。第四节风机基本理论与特性参数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数据测定与方法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静压Hs。由式Hs＝hs2－hv2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hv2可计算Hs。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：为计算通过通风机的风量Q和2-2断面的平均速压hv2。需测定2-2断面的平均风速，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。

第四节风机基本理论与特性参数数据测定与方法第四节风机基本理论与特性参数皮托管的固定位置，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.12～18，n＝3～4；No.24～28，n＝5～6，第四节风机基本理论与特性参数皮托管的固定位置，可按下式计算：第四节风机基本理论与特性动压值测定可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可用下式计算：

式中hv1、hv2、…hvn——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；

cosψ——功率因数；η电——电动机效率，％；η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。

第四节风机基本理论与特性参数动压值测定可利用微压计读取每支皮托管的示值，环形空间内测风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、温度和湿度，以便计算空气的密度。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。第四节风机基本理论与特性参数4）转数的测定：通风机与电动机的转数，可用转数表测定。根据第六节风量与通风阻力测定在通风机性能测定过程中应注意以下事项：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；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；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；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；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。

第六节风量与通风阻力测定在通风机性能测定过程中应注意以下3、实测数据的整理与制图风量计算式中，S——测风断面1-1的面积，m2。在试验条件下通风机静压Hs的计算：

H’s＝hs2－hv2式中，hs2——在风峒断面2-2测得的相对静压，Pa；S——断面2-2的面积，m2。第四节风机基本理论与特性参数3、实测数据的整理与制图第四节风机基本理论与特性参数

试验条件下通风机输出功率N’s

、输入功率N’（或风机轴功率）计算：

N’s＝Hs·Q’/1000，kW

通风机静压效率计算：数据整理与换算

将试验测得的各项数据换算成标准大气状态(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。

转速校正系数：

空气密度校正系数：

第四节风机基本理论与特性参数试验条件下通风机输出功率N’s、输入功率N’（或风机轴功风机性能测试数据整理表主扇工况点测算值空气密度校正系数转数校正系数校正后的数值效率Q’H’sN’sN’KρKnK2nK3nQHsNsNηs12…10第四节风机基本理论与特性参数风机性能测试数据整理表主扇工况点测算值空气密度校正系数转数校校正后的通风机排风量

Q＝Q’s·Kn，m3/s校正后的通风机静压

Hs＝H’s·Kn2·Kρ，Pa

校正后的通风机轴功率N和输出功率NsN＝N’Kn3·Kρ，kWNs＝N’sKn3·Kρ＝HsQ/1000，kW绘图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为横坐标，Hf、N、ηs为纵坐标，将与Q对应的Hs、N、ηs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。第四节风机基本理论与特性参数校正后的通风机排风量第四节风机基本理论与特性参数一、工况点的确定方法工况点是指风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ两参数。求风机工况点的方法如下。1、图解法风机风压特性曲线的函数式为Ｈ＝f(Ｑ)，管网风阻特性曲线函数式是h=ＲＱ2，风机风压Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此两曲线的交点，即两方程的联立解。可见图解法的前提是风压与其所克服的阻力相对应。方法：在风机风压特性（Ｈ─Ｑ）曲线的坐标上，按相同比例作出工作管网的风阻曲线，与风压曲线的交点之坐标值，即为通风机的工作风压和风量。通过交点作Ｑ轴垂线，与Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲线相交，交点的纵坐标即为风机的轴功率Ｎ和效率η。第五节通风机工况点及其经济运行一、工况点的确定方法第五节通风机工况点及其经济运行若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线Ｈs~Ｑ，则要考虑安装扩散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻ＲS应小于Ｒm，即

式中Ｒv──相当于风机出口动能损失的风阻，ＳV──风机出口断面，即外接扩散器入口断面；Ｒd──扩散器风阻；ＲVd──相当于扩散器出口动能损失的风阻，ＳVd──为扩散器出口断面。若使用通风机全压特性曲线Ｈt─Ｑ，则需用全压风阻Ｒt作曲线，且若使用通风机装置全压特性曲线Ｈtd─Ｑ，则装置全压风阻应为Ｒtd，且第五节通风机工况点及其经济运行若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线Ｈs~Ｑ，则要考应当指出，在一定条件下运行时，不论是否安装外接扩散器，通风机全压特性曲线是唯一的，而通风机装置的全压和静压特性曲线则因所安扩散器的规格、质量而有所变化。2、解方程法风机的风压曲线可用下面多项式拟合式中a1、a2、a3──曲线拟合系数。对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程

式中Ｒ为通风机工作管网风阻。联立上述两方程，即可得到风机工况点。第五节通风机工况点及其经济运行应当指出，在一定条件下运行时，不论是否安装外接扩散器，通风机二、通风机工点的合理工作范围从经济角度，通风机的运转效率不低于60%。从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧，单调下降的直线段。实际工作风压不得超过最高风压的90％。风机的运轮转速不得超过额定转速。三、主要通风机工况点调节工点调节方法主要有：1、改变风阻特性曲线当风机特性曲线不变时，改变工作风阻，工况点沿风机特性曲线移动。第五节通风机工况点及其经济运行二、通风机工点的合理工作范围第五节通风机工况点及其经济运增风调节：增加矿井的供风量，可以采取下列措施。减少矿井总风阻；当地面外部漏风较大时，可以采取堵塞地面的外部漏风措施。减风调节：当矿井风量过大时，应进行减风调节。其方法有增阻调节；对于轴流式通风机，可以用增大外部漏风的方法，减小矿井风量。⒉、改变风机特性曲线这种调节方法的特点是矿井总风阻不变，改变风机特