矿井通风-学习情景5矿井通风动力控制与利用

学习情景5矿井通风动力控制与利用任务1矿井自然风压利用和控制任务2矿井主要通风机及其附属装置任务3矿井主要通风机的工作特性及其调节任务4主通风机安全运转控制与管理任务5主通风机性能测试方法1、上一章内容回顾

1)、上一章所讲的主要内容矿井通风阻力测定、尼古拉兹实验、摩擦阻力系数、摩擦风阻、摩擦阻力、矿井局部阻力系数的计算方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低矿井通风阻力的措施。2)、能解决的实际问题(1)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(2)矿井通风阻力计算问题(3)降低矿井通风阻力的技术措施2、本章要求：能陈述矿井通风设备和通风设施的特点3、本章的重点：1)自然风压的产生、计算、利用与控制2)轴流式和离心式主要通风机特性3)主要通风机的联合运转4)主要通风机的合理工作范围任务1矿井自然风压利用和控制一、自然风压及其形成和计算1、自然风压与自然通风由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。

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：在通风系统中，由于重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。012345dzρ1dzρ2z2、自然风压的计算根据自然风压定义，自然风压是“势函数”，是一种势能，因此要注意选取计算的参考面，即0势位面，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ρ均进和ρ均回，用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为：注意：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。012345dzρ1dzρ2z二、自然风压的影响因素及变化规律影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而空气密度又受温度T、大气压力P、气体常数R(气体常数，是一个只与气体的种类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量)和相对湿度φ等因素影响。1、温差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。影响气温差的主要因素是地面入风流气温和风流与围岩等的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、开采深度、地形、地质原因不同而有不同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。

影响井下风流温度的因素1）矿井进风温度；2）井下风流的自压缩热；3）机电设备放热；4）氧化放热；5）地下热水散热；6）围岩散热；7）运输中煤炭及矸石散热等。

2、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。3、井深：HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。

10121234567891112月份HN深井自然风压受围岩热交换影响显著，一年四季变化小。深井浅井

4、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，在进风井周围形成了冷却带，加之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风井，即使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有一定的气温差，从而仍有一定的自然风压起作用。三、自然风压的控制和利用自然风压既可作为矿井通风的动力，也可能是事故的肇凶。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机械通风机方向一致。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。

4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。

5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，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。

三、自然风压测定1、直接测定法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。

2、间接测定法如上图所示的抽出式通风矿井，因风硐中通风机入口风流的相对全压h全与自然风压HN的代数和等于矿井的通风阻力，即h全+HN=RQ²HN=RQ自²首先在通风机正常运转时测出矿井总风量Q及通风机入风口处风流的相对全压h全，而后停止主要通风机得运转，若有自然风流，立即测出自然风流的风速，求出风量Q自，那么有任务2矿用主要通风机及其附属装置

矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2台主要通风机（一台使用、备用）,一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%～30%，有的矿井甚至高达50%。矿用通风机按其服务范围和所起的作用可分为三种：1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；

2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；存在安全隐患，一般不用；3、局部通风机，服务于独头掘进井巷等局部地区。按构造和工作原理可分为：

离心式通风机和轴流式通风机。（一）离心式通风机的构造和工作原理1、风机构造。离心式通风机一般由：吸风口、工作轮（叶轮）、蜗壳体、电动机和前导器等部分组成。

前导器(有些通风机无前导器)，使进入叶(动)轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。

叶轮是唯一的旋转部件。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：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式（β2<90º)三种。β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β22、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（低于进风口压力），于是，进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。3、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。型号参数的含义举例说明如下：K4—73—11№25D代表通风机的用途，K表示表示传动方式矿用通风机，G代表鼓风机通风机叶轮直径（25dm)表示通风机在最高效率点时全压系数10倍化整设计序号(1表示第一次设计）表示通风机比转速(ns)化整表示进风口数,1为单吸,0为双吸（二）轴流式风机的构造和工作原理1、风机构造主要由进风口、工作轮、整流器、风筒、扩散器（芯筒）和传动部件等部分组成。工作轮有一级和二级两种2、工作原理（1）特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。（2）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。

可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角θ必需保持一致。uθ（3）工作原理当动轮旋转时，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。3、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。轴流式风机型号的一般含义是：1K—58—4№25

表示表示叶轮级数,1表示通风机叶轮直径（25dm)单级，2表示双级表示设计序号表示用途，K表示矿用，T表示通用表示通风机轮毂比,0.58的100倍化整

BDK658№24

防爆型叶轮直径（24dm)对旋结构电机为8极（740r/min）表示用途，K为矿用轮毂比0.65的100倍化整

若轮毂比低于0.4则认为是低压(或低轮毂比)型轴流通风机，轮毂比大于0.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型轴流通风机，轮毂比介于0.4～0.71之间的则被认为是中压（或中轮毂比）型轴流通风机。

（三）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-Ⅰ级叶轮7-Ⅱ级叶轮8-出气翼9-后机壳10-后消声器

一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反,组成对旋结构；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,叶面也互为反向，省去了一般轴流式通风机的中、后导叶，减少了压力损失，提高了风机效率；电机为防爆型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。此种风机可以进行反转反风。对旋风机的工作原理：工作时两级工作轮分别由两个等容量、等转速、旋转方向相反的电动机驱动，当气流通过集流器进入第一个工作轮获得能量后，再经第二级工作轮升压排出。两级工作轮互为导叶，第一级后形成的旋转速度，由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动。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。

二、主要通风机附属装置及其施工矿井使用的主要通风机，除了主机之外尚有一些附属装置。主要通风机和附属装置总称为通风机装置。附属装置有风硐、扩散器、防爆门和反风装置等。1、风硐风硐是连接通风机和井筒的一段巷道，如图。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。风硐应满足以下要求：(1)应有足够大的断面，风速不宜超过15m／s。(2)风硐的风阻不应大于0.0196Ns2／m8，阻力不应大于100～200Pa。风硐不宜过长，与井筒连接处要平缓，转弯部分要呈圆弧形，内壁要光滑，并保持无堆积物，拐弯处应安设导流叶片，以减少阻力。(3)风硐及闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。(4)风硐内应安设测量风速和风流压力的装置，风硐和主通风机相连的一段长度不应小于10～12D(D为通风机工作轮的直径)。(5)风硐与倾角大于30。的斜井或立井的连接口距风井1~2m处应安设保护栅栏，以防止检查人员和工具等坠落到井筒中；在距主要通风机入风口1~2m处也应安设保护栅栏，以防止风硐中的脏、杂物被吸入通风机。(6)风硐直线部分要有流水坡度，以防积水。2、扩散器(扩散塔)

作用：是降低出口速压以提高通风机静压。扩散器出口断面与入口断面之比约为3~4.出风口为长方形断面（长为叶轮直径的2.1倍，宽为叶轮直径的1.4倍）。扩散器的拐弯处安设有一组导流叶片，以降低阻力。3.防爆门

防爆门是在装有主要通风机的出风井口上，发生瓦斯或煤尘爆炸时，受高压气浪的冲击作用，自动打开，以保护主要通风机免受损坏的安全装置。正常条件下是密闭的，以防止风流短路。要求：①防爆门应布置在出风井轴线上；②面积不得小于井口的断面积；③从出风井与风硐的交叉点到防爆门的距离应比从该交叉点到主要通风机吸风口的距离至少短10m；④防爆门必须有足够的强度，并有防腐蚀和防抛出的措施。4、反风装置和功能作用：当进风流发生火灾或者爆炸时，使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。目前的反风方法主要有：

1）设专用反风道反风；2）利用备用风机作反风道反风；3）轴流式风机反转反风4）调节叶片安装角反风。

要求：生产矿井主要通风机必须装有反风设施，能在10min内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应小于正常风量的40%；每季度至少检查一次反风设施，每年至少进行一次反风演习。1）设专用反风道反风离心式

离心式通风机正常工作时，反风门1和2处于蓝线位置，反风时将反风门1提起，把反风门2放下,地表空气自活门2进入通风机，再从活门1进入旁侧反风道3，进入风井流入井下，达到反风的目的。122）利用备用风机作反风道反风5．消音装置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高速旋转的动轮叶片迅猛冲击下，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。

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（甘蔗板、超细玻璃棉）。五、主要通风机的使用及安全要求

为了保证通风机安全可靠的运转，《煤矿安全规程》中规定：

1.主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。2.必须保证主要通风机连续运转。3.必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中一套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。在建井期间可安装1套通风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。

4.严禁采用局部通风机或局部通风机群作为主要通风机使用。5.装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。6.新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1次通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。主要通风机至少每月检查1次。改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。7.主要通风机因检修、停电或其它原因停止运转时，必须制订停风措施。8、对只有一台主要通风机担负全矿井的通风，在停止运转期间必须打开防爆门和有关风门，利用自然风压通风。

任务3矿井主要通风机的工作特性及其调节一、通风机的工作参数通风机性能主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率和转速n等。（一）风机(实际)风量Q风机的风量一般是指单位时间内通过风机入口的空气的体积。单位为m3/h,m3/min或m3/s。（二）风机(实际)全压Hf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hk和风机出口动能损失hv，即:Ht=hR+hV,Pa

静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压HS（Pa）。HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV(三）通风机的功率

①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

②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

③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；cosψ－功率因数；ηd－电动机效率，％；ηc－传动功率，％。（四）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：

ηft＝Nft/N轴＝hftQf/(1000N轴)ηfs＝Nfs/N轴＝hfsQf/(1000N轴)上式中ηft

和ηfs

分别表示通风机的全压效率和静压效率。二、通风机的个体特性曲线个体特性曲线：不断改变R，得到许多的Q、H、N、η。以Q为横坐标，分别以H、N、η为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。

1、轴流式通风机个体特性曲线

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。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDMR2、离心式通风机个体特性曲线特点：（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：离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭，待其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。三、通风机工况点井巷阻力特性曲线与通风机个体特性曲线的交点即为工况点。合理的工况点的要求：1、从安全角度，工况点必须位于驼峰点右侧。2、风机的转速不得超过额定转速。3、上限：实际工作风压在最大风压值的0.9倍以下。4、下限：通风机的运转效率，不得低于0.6。5、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°。6、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°。四、主要通风机工况点调节工况点调节方法主要有：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。R1R1’R1”MM’M”QQ’Q”HH’H”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，改变风机特性，工况点沿风阻特性曲线移动。MM2M1QQ1Q2HH2H1QH调节方法有：１）轴流风机可采用改变叶片安装角度达到增减风量的目的。２）装有前导器的离心式风机，可以改变前导器叶片转角进行风量调节。３）改变风机转速。无论是轴流式风机还是离心式风机都可采用。调节的理论依据是相似定律，即（１）改变电机转速。（２）利用传动装置调速。调节方法的选择，取决于调节期长短、调节幅度、投资大小和实施的难易程度。调节之前应拟定多种方案，经过技术和经济比较后择优选用。选用时，还要考虑实施的可能性。有时，可以考虑采用综合措施。前导器又称为导叶阀通过调节前导器的叶片转角就可以改变通风机的性能曲线和工况点。厂家将前导器的叶片转角分为8个挡，每个档位增减11.25º。五、比例定律和类型特性曲线1、比例定律同类型通风机它们的压力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。同一系列风机在相似工况点的流动是彼此相似的。将转速u=πDn/60代入无因次系数关系式得：

应用比例定律在实际工作中有重要的用途。可根据一台通风机得个体特性曲线，推算和绘制转述、叶轮直径或空气密度不相同的另一台同类型通风机得个体特性曲线。通风机制造厂就是应用比例定律。2、类型特性曲线（无因次特性曲线）根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数Q、H、N和η。利用上三式计算出该系列风机的、、和η。然后以为横坐标，以、和η为纵坐标，绘出-、-和η-曲线，此曲线即为该系列风机的类型特性曲线六、通风机的联合运转两台或两台以上风机在同一管网上工作。叫风机联合工作。风机联合工作可分为串联和并联两大类。㈠、风机串联工作一个风机的吸风口直接或通过一段巷道（或管道）联结到另一个风机的出风口上同时运转，称为风机串联工作。特点：1、通过管网的总风量等于每台风机的风量，即Q=Q1=Q2。2、总风压等于两台风机的工作风压之和，即H＝H1＋H2

。Ⅰ、两台风压特性曲线不同风机串联工作分析1、串联风机的等效特性曲线。

作图方法：按风量相等，风压叠加的原则。F1F22、风机的实际工况点。在风阻为R管网上风机串联工作，各风机的实际工况点按下述方法求得：在等效风机特性曲线Ⅰ+Ⅱ上作管网风阻特性曲线R1，两者交点为M0，过M0作横坐标垂线，分别与曲线Ⅰ和Ⅱ相交于M1和M2，此两点即是两风机的实际工况点。效果分析：用等效风机产生的风量Q与能力较大风机的F2单独工作产生风量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工况点位于A点以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，则表示串联有效；（2）R=R’工况点与A点重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0，则串联无增风；（3）R=R”<R’,工况点位于A点以下，ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0，则表示串联有害。F1F2F1+F2R1M0M2M1QR’QⅡR”HQQ”ⅡQ’Q”AH2H1M2’M”2Ⅱ、风压特性曲线相同风机串联工作两台特性曲线相同的风机串联工作。由图可见，临界点A位于Q轴上。这就意味着在整个合成曲线范围内串联工作都是有效的，不过工作风阻不同增风效果不同而已。结论：1、风机串联工作适用于因风阻大而风量不足的管网；2、风压特性曲线相同的风机串联工作较好；3、串联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。4、串联工作的任务是增加风压，用于克服管网过大阻力，保证按需供风。HQⅠ/ⅡMAⅠ+ⅡR1QHⅢ、风机与自然风压串联工作1、自然风压特性自然风压特性是指自然风压与风量之间的关系。自然风压随风量增大略有增大。风机停止工作时自然风压依然存在。故一般用平行Q轴的直线表示自然风压的特性。2、自然风压对风机工况点影响自然风压对机械风压的影响，类似于两个风机串联工作。

结论：当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服矿井通阻力，使风量增加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM”2M”Q1Q”2ⅠⅡⅡQMRⅠ+Ⅱ

㈡、通风机并联工作两台风机的吸风口直接或通过一段巷道连结在一起工作叫通风机并联。

特点：（1）、H=H1=H2（2）、Q=Q1+Q21、风压特性曲线不同风机并联工作1）作图方法

原则：风压相等，风量相加的原则。

方法：根据上述原则在同一坐标系中将两条风机特性曲线（I，II）合成。F1F2Q1Q2Q2）工况分析

用并联等效风机产生的风量Q与能力较大风机的F1单独工作产生风量Q1之差来分析Ⅰ+Ⅱ合成曲线与Ⅰ风机曲线交点，临界点A，R’临界风阻(A)当工作风阻R=R时，工况点位于A点右下侧，ΔQ=Q-Q1>0，并联有效；(B)当工作风阻R=R’时，工况点与A点重合，ΔQ=Q-Q1＝0，并联增风无效；(C)当工作风阻R=R”>R’时，工况点位于A点左上侧，ΔQ=Q-Q1＜0，并联有害。Q2QMM1M2M1’QQ1’Q1Q1’’R’R”HⅠⅠ+ⅡⅡAQ=Q1’RQM’M”2、风压特性曲线相同风机并联工作M1为风机的实际工况点；M为并联合成工况点。由图可见，总有ΔQ=Q-Q1>0，且R越小，ΔQ越大。结论：1、风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的管网；2、风压特性曲线相同的风机并联工作较好；3、并联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。4、并联工作的任务是增加风量，用于风机能力小，保证按需供风。

QRMⅠ/ⅡM1Ⅰ+ⅡM’QQ1=Q2Q1=Q2HA㈢、并联与串联工作的比较以两台同型号离心式风机风压特性曲线为例。当风阻R2通过B点时，两者增风效果相同（两者实际工况点分别为MI和MII），但串联功率大于并联功率，即Q并=Q串，N串>N并。当风阻为R1时，Q并＞Q串，N串>N并。当风阻为R3时，Q串＞Q并，N串>N并。结论：（1）并联适用于管网风阻较小，但因风机能力小导致风量不足的情况；（2）风压相同的风机并联运行较好；（3）轴流式风机并联作业时，若风阻过大则可能出现不稳定运行。所以，使用轴流式风机并联工作时，除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析。MIMIIR2BQH0N--QR1FIIIR3III串联

并联

任务4主通风机安全运转控制与管理一、主通风机安全运转控制与管理1）新建矿井选择通风设备，应符合下列规定：❶应满足首采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节能情况，分期选择电动机；❷风机能力应留有10%的余量；❸轴流式通风机应校验电动机正常启动容量，还应校验反风时的容量。2）矿井必须采用机械通风；主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。3）必须保证主要通风机连续运转。主要通风机应有两回路直接由变（配）电所馈出的供电线路；主要通风机的控制回路和辅助设备，必须有与主要通风机同等可靠的备用电源。4）必须安装两套同等能力的主要通风机装置，其中一套备用，备用通风机必须能在10min内开动；5）生产矿井严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机；6）矿井应建立主要通风机定期检修制度，至少每月检查1次主要通风机；7）改变通风机转数或叶片安装角时，必须经矿技术负责人批准；8）新安装的主要通风机投入使用前，必须进行一次通风机性能测试和试运转工作，以后每5年至少一次性能测定；

9）矿井通风机房应按同类型矿井井口防洪标准采取防洪措施；10）通风机房周围20m以内不得布置有烟火作业的建筑物及设施，并应考虑噪声和排出的乏风对周围的影响，与提升机房、变电所、矿办公楼的距离不宜小于30m；与进风井口、压缩空气站的距离应符合下列规定：❶低瓦斯矿井不应小于30m；❷高瓦斯矿井不应小于50m。11）通风机房附近20m内不得有烟火或用火取暖；12）严禁主要通风机房兼作他用。主要通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表，还必须有直通调度室的电话，并有反风操作示意图、司机岗位责任制和操作规程；13）主要通风机的运转应由专职司机负责，司机应每小时将通风机运转情况计入运转记录薄；发现异常立即报告；14）每个主要通风机房内，主要通风机的噪声不得超过90dB（A）；通风装置对附近的住宅区、办公室的噪声值不得超过55dB(A)，当达不到要求时，通风装置必须采取消除噪声的措施。15）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施；16）主要通风机停止运转时，受停风影响的地点必须立即停止工作、切断电源，撤出人员；17）主要通风机停止运行期间，对由1台主要通风机担负全矿通风的矿井，必须打开井口防爆门和有关封闭，利用自然风压；对有多台主要通风机联合通风的矿井，必须正确控制风流，防止风流紊乱；18）矿井主要通风机应有监测系统，以监测主要通风机及电机的运转情况。二、矿井主要通风机附属装置管理

❶装有主要通风机的通风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次；❷矿井主要通风机与出风井连接的风硐，风速最大不得超过15m/s；风硐转弯部分要呈圆弧形，内墙光滑，拐弯平滑，并保证无堆积物；风硐及其闸门等装置，结构要严密不漏风；风硐和主要通风机相连的一段巷道的长度不小于10～12倍的风机动轮直径；❸扩散器应用混凝土砌筑或金属板焊接，扩散器的设计、构筑原则是阻力小、出口速压低；❹暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃材料砌筑，并应至少设两道防火门。三、矿井通风设施管理❶矿井中控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等通风设施必须可靠，位置合理；❷在井筒之间、矿井（一翼、采区）进回风巷之间、石门、采区上下山车场，各区段车场等需长期隔断风流，但人员、物料需要通过的地点应设置永久风门。每处至少安装两道连锁的正向风门和两道反向风门，风门能自动关闭；任意两道风门之间的距离不小于4m，需要有运输工具通过时，两道风门之间的距离同时不得小于运输工具长度；❸不应在倾斜巷道中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车破坏风门的安全措施；❹凡报废的采区通向运输大巷和总回风巷的所有联络巷，所有结束回采的工作面，平巷间的联络巷、岩石集中巷联通煤层的巷道都应设置永久性封闭；

❺开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗；❻井下巷道需临时封闭的地点应构筑临时封闭；❼凡是进风、回风风流平面交叉的地点均应设置风桥。风桥应用不燃性材料建筑，桥面平整不漏风，风桥不应设置风门；❽矿井的总进风巷、总回风巷、矿井一翼的总进风巷、总回风巷应设置永久测风站，采掘工作面及其他用风地点应设置临时测风站。任务5主通风机性能测试方法

原因：通风机制造厂提供的通风机特性曲线是根据不带扩散器的模型测定获得的，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5年以后，必须通过测定,绘制出其个体特性曲线，以便有效的使用好通风机。

内容：测定风量、风压、输入功率和转数，并计算通风机的效率，最后绘出通风机实际运转特性曲线。时间：一般在矿井停产检修时进行。1.通风机性能测定试验的布置及参数测定因地制宜选取布置方案：①利用防爆门短路进风开展试验（停产）②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。

如图所示为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（工况点）的框架c（不少于8~10个），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。

工矿调节框架对于抽出式通风的矿井，鉴定时只测定通风机的静压hfs。

由可知，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hfs。各项数据的测定方法如下：1)通风机静压的测定静压测量的位置应在工况调节处与风机入口之间的直线段上，距通风机入风口的2倍叶轮直径以远的稳定风流中，如上图中1—1断面处。为了测出测压断面上的平均相对静压，可在风硐内设十字形连通管，在连通管上均匀设置静压管，然后将总管连接到压差计上，如图示。

图8-17静压管的布置2)风速测定目的：计算通过通风机的风量Qf和1-1断面的平均速压hv2。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，应在通风机圆锥形扩散器的环形空间，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。

为了使测量数据准确可靠，在测量断面上按等面积布置多根(图中为12根)皮托管。安装时应将皮托管固定牢靠，务必使头部正对风流方向。若微压计台数充足时，每支皮托管可配一台微压计，然后求动压的算术平均值。若微压计台数不足时，可采用几支皮托管并联于一台微压计上，这样使读数与计算都较简便，虽有点误差，但对测量结果影响不大。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：

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(电压表和电流表)

式中：I——电流，A；U——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，也可以直接用两个单相瓦特表或一个三相瓦特表来测得。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)空气的密度的测定一般在断面1-1处测量，测定的主要参数有：

大气压力(空盒气压计或数字式气压计)、温度和湿度（风扇湿度计）。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：①用风表测风速②用皮托管测风时

2)在试验条件下通风机静压h’fs的计算：h’fs＝hs2－hv2，Pa式中hs2——在风硐断面2-2测得的相对静压，Pa；

S'——断面2-2的面积，m2。3)试验条件下通风机输入功率N‘轴和输出功率N’fs的计算：

N’fs＝hfs·Qf/1000，kW4)通风机静压效率计算：

为了便于比较把通风机的上述四项数据换算换算成标准大气状态(ρ。=1.2kg/m³)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：

空气密度校正系数：校正后的通风机排风量Qfs＝Q’fs·Kn，m3/s校正后的通风机静压hfs＝h’fs·Kn2·Kρ

，Pa校正后的通风机轴功率N轴和输出功率NfsN轴＝N’轴Kn3·Kρ，kWNfs＝N’fsKn3·Kρ＝hfsQ