礦井通風(fēng)機械修改

1、礦井通風(fēng)機械,Ventilation & Mechanism,盧 平安徽建筑工業(yè)學(xué)院plu@ustc.edu.cn Tel. 13965042898,目 錄,第一章 礦井通風(fēng)概述,第二章 礦井主要通風(fēng)機,第三章 礦井主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn),第四章 礦井主要通風(fēng)機附屬裝置,第七章 礦井主通風(fēng)機的性能鑒定,第六章 通風(fēng)機電氣控制部分,第五章 礦井主要通風(fēng)機設(shè)備

2、選型與經(jīng)濟運行,第一章 礦井通風(fēng)概述,第一 節(jié) 礦井空氣成份利用機械或自然通風(fēng)動力，使地面空氣進入井下，并在井巷中作定向和定量地流動，最后排出礦井的全過程稱為礦井通風(fēng)。目的、主要任務(wù)—保證礦井空氣的質(zhì)量符合要求。定義：地面空氣進入礦井以后即稱為礦井空氣。一、地面空氣的組成地面空氣是由干空氣和水蒸汽組成的混合氣體，亦稱為濕空氣。 干空氣是指完全不含有水蒸汽的空氣，由氧、氮、二氧化碳、氬、氖和其他一些微量氣體所組成的混合

3、氣體。干空氣的組成成分比較穩(wěn)定，其主要成分如下。 濕空氣中含有水蒸氣，但其含量的變化會引起濕空氣的物理性質(zhì)和狀態(tài)變化。 氣體成分 按體積計／％ 按質(zhì)量計／％ 備 注 氧氣（O2） 20.96 23.32 惰性稀有氣體氦、 氮氣（N2） 79.0 76.71 氖、氬、氪、 二氧化碳（CO2） 0.04

4、 0.06 氙等計在氮氣中,二、礦井空氣的主要成分及基本性質(zhì) 新鮮空氣：井巷中用風(fēng)地點以前、受污染程度較輕的進風(fēng)巷道內(nèi)的空氣， 污濁空氣：通過用風(fēng)地點以后、受污染程度較重的回風(fēng)巷道內(nèi)的空氣， 1．氧氣(O2) 氧氣是維持人體正常生理機能所需要的氣體,人體維持正常生命過程所需的氧氣量，取決于人的體質(zhì)、精神狀態(tài)和勞動強度等。 人體輸氧量與勞動強度的

5、關(guān)系 勞動強度 呼吸空氣量（L/min） 氧氣消耗量（L/min） 休 息 6-15 0.2－0.4 輕 勞 動 20-25 0.6-1.0 中度勞動 30-40 1.2-2.6 重 勞 動 40-60

6、 1.8-2.4 極重勞動 40-80 2.5-3.1,,,,當(dāng)空氣中的氧濃度降低時，人體就可能產(chǎn)生不良的生理反應(yīng)，出現(xiàn)種種不舒適的癥狀，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致缺氧死亡。 礦井空氣中氧濃度降低的主要原因有：人員呼吸；煤巖和其他有機物的緩慢氧化；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸；此外，煤巖和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體，也使空氣中的氧濃度相對降低。2．二氧化碳(CO2)

7、 二氧化碳不助燃，也不能供人呼吸，略帶酸臭味。二氧化碳比空氣重（其比重為1.52），在風(fēng)速較小的巷道中底板附近濃度較大；在風(fēng)速較大的巷道中，一般能與空氣均勻地混合。 礦井空氣中二氧化碳的主要來源是：煤和有機物的氧化；人員呼吸；碳酸性巖石分解；炸藥爆破；煤炭自燃；瓦斯、煤塵爆炸等。,3．氮氣(N2) 氮氣是一種惰性氣體，是新鮮空氣中的主要成分，它本身無毒、不助燃，也不供呼吸。但空氣中含氮量升高，則勢必造成氧含量相對

8、降低，從而也可能造成人員的窒息性傷害。正因為氮氣具有的惰性，因此可將其用于井下防滅火和防止瓦斯爆炸。 礦井空氣中氮氣主要來源是：井下爆破和生物的腐爛，有些煤巖層中也有氮氣涌出,滅火人為注氮。 三、礦井空氣主要成分的質(zhì)量（濃度）標(biāo)準(zhǔn) 采掘工作面進風(fēng)流中的氧氣濃度不得低于20％；二氧化碳濃度不得超過0.5％；總回風(fēng)流中不得超過0.75％；當(dāng)采掘工作面風(fēng)流中二氧化碳濃度達到1.5％或采區(qū)、采掘工作面回風(fēng)道風(fēng)流中二氧

9、化碳濃度超過1.5％時，必須停工處理。,礦井空氣中的有害氣體,空氣中常見有害氣體：CO、NO2、SO2 、NH3 、H2 。一、基本性性質(zhì)１、一氧化碳（CO） 一氧化碳是一種無色、無味、無臭的氣體。相對密度為0.97，微溶于水，能與空氣均勻地混合。一氧化碳能燃燒，當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在13～75％范圍內(nèi)時有爆炸的危險。 主要危害：血紅素是人體血液中攜帶氧氣和排出二氧化碳的細胞。一氧化碳與人體血液中血紅素的親合力比氧大

10、250～300倍。一旦一氧化碳進入人體后，首先就與血液中的血紅素相結(jié)合，因而減少了血紅素與氧結(jié)合的機會，使血紅素失去輸氧的功能，從而造成人體血液“窒息”。0 .08%，40分鐘引起頭痛眩暈和惡心，0.32%，5~10分鐘引起頭痛、眩暈，30分鐘引起昏迷，死亡。 主要來源：爆破；礦井火災(zāi)；煤炭自燃以及煤塵瓦斯爆炸事故等。,２、硫化氫（H2S）硫化氫無色、微甜、有濃烈的臭雞蛋味，當(dāng)空氣中濃度達到0.0001％即可嗅到，但當(dāng)濃度較高時，

11、因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，反而嗅不到。硫化氫相對密度為1.19，易溶于水，在常溫、常壓下一個體積的水可溶解2.5個體積的硫化氫，所以它可能積存于舊巷的積水中。硫化氫能燃燒，空氣中硫化氫濃度為4.3～45.5％時有爆炸危險。 主要危害：硫化氫劇毒，有強烈的刺激作用；能阻礙生物氧化過程，使人體缺氧。當(dāng)空氣中硫化氫濃度較低時主要以腐蝕刺激作用為主，濃度較高時能引起人體迅速昏迷或死亡。0.005~0.01%，1~2小時后出現(xiàn)眼及呼吸道刺激。

12、主要來源：有機物腐爛；含硫礦物的水解；礦物氧化和燃燒；從老空區(qū)和舊巷積水中放出。３、二氧化氮（NO2）二氧化氮是一種褐紅色的氣體，有強烈的刺激氣味，相對密度為1.59，易溶于水。 主要危害：二氧化氮溶于水后生成腐蝕性很強的硝酸，對眼睛、呼吸道粘膜和肺部有強烈的刺激及腐蝕作用，二氧化氮中毒有潛伏期，中毒者指頭出現(xiàn)黃色斑點。0.01%出現(xiàn)嚴(yán)重中毒。主要來源：井下爆破工作。,4.二氧化硫(SO2)二氧化硫無色、有強烈的硫磺氣味及酸味

13、，空氣中濃度達到0.0005％即可嗅到。其相對密度為2.22，易溶于水。主要危害：遇水后生成硫酸，對眼睛及呼吸系統(tǒng)粘膜有強烈的刺激作用，可引起喉炎和肺水腫。當(dāng)濃度達到 0.002％時，眼及呼吸器官即感到有強烈的刺激；濃度達0.05％時，短時間內(nèi)即有致命危險。主要來源：含硫礦物的氧化與自燃；在含硫礦物中爆破；以及從含硫礦層中涌出。5.氨氣(NH3) 無色、有濃烈臭味的氣體，相對密度為0.596，易溶于水，?？諝鉂舛戎羞_30％時

14、有爆炸危險。主要危害：氨氣對皮膚和呼吸道粘膜有刺激作用，可引起喉頭水腫。主要來源：爆破工作，注凝膠、水滅火等；部分巖層中也有氨氣涌出。,6.氫氣(H2)無色、無味、無毒，相對密度為0.07。氫氣能自燃，其點燃溫度比沼氣低100～200℃，主要危害：當(dāng)空氣中氫氣濃度為4～74％時有爆炸危險。主要來源：井下蓄電池充電時可放出氫氣；有些中等變質(zhì)的煤層中也有氫氣涌出、或煤氧化。二、礦井空氣中有害氣體的安全濃度標(biāo)準(zhǔn) 礦井空氣中有害氣

15、體對井下作業(yè)人員的生命安全危害極大 礦井空氣中有害氣體的最高容許濃度有害氣體名稱 符號 最高容許濃度/%一氧化碳 CO 0.0024氧化氮（折算成二氧化氮） NO2 0.00025二氧化硫 SO2 0.0005

16、硫化氫 H2S 0.00066氨 NH3 0.004,礦井氣候礦井氣候：礦井空氣的溫度、濕度和流速三個參數(shù)的綜合作用。這三個參數(shù)也稱為礦井氣候條件的三要素。一、礦井氣候?qū)θ梭w熱平衡的影響新陳代謝是人類生命活動的基本過程之一。人體散熱主要是通過人體皮膚表面與外界的對流、輻射和汗液蒸發(fā)這三種基本形式進

17、行的。對流散熱取決于周圍空氣的溫度和流速；輻射散熱主要取決于環(huán)境溫度；蒸發(fā)散熱取決于周圍空氣的相對濕度和流速。 人體熱平衡關(guān)系式：qm-qw=qd+qz+qf+qchqm——人體在新陳代謝中產(chǎn)熱量，取決于人體活動量；qW——人體用于做功而消耗的熱量，qm-qw人體排出的多余熱量；qd——人體對流散熱量，低于人體表面溫度，為負，否則，為正；qz——汗液蒸發(fā)或呼出水蒸氣所帶出的熱量；qf——人體與周圍物體表面的輻謝散熱量，可

18、正，可負；qch——人體由熱量轉(zhuǎn)化而沒有排出體外的能量；人體熱平衡時，qch=0；當(dāng)外界環(huán)境影響人體熱平衡時，人體溫度升高qch>0，人體溫度降低， qch<0,礦井氣候條件的三要素是影響人體熱平衡的主要因素。 空氣溫度：對人體對流散熱起著主要作用。 相對濕度：影響人體蒸發(fā)散熱的效果。 風(fēng)速：影響人體的對流散熱和蒸發(fā)散熱的效果。對流換熱強度隨風(fēng)速而增大。同時濕交換效果也隨風(fēng)速增大而加強。如有

19、風(fēng)的天氣，涼衣服干得快。二、衡量礦井氣候條件的指標(biāo)1.干球溫度干球溫度是我國現(xiàn)行的評價礦井氣候條件的指標(biāo)之一。特點：在一定程度上直接反映出礦井氣候條件的好壞。指標(biāo)比較簡單，使用方便。但這個指標(biāo)只反映了氣溫對礦井氣候條件的影響，而沒有反映出氣候條件對人體熱平衡的綜合作用。2.濕球溫度 濕球溫度是可以反映空氣溫度和相對濕度對人體熱平衡的影響，比干球溫度要合理些。但這個指標(biāo)仍沒有反映風(fēng)速對人體熱平衡的影響。,3.等效溫度

20、等效溫度定義為濕空氣的焓與比熱的比值。它是一個以能量為基礎(chǔ)來評價礦井氣候條件的指標(biāo)。4 .同感溫度 同感溫度（也稱有效溫度）是1923年由美國采暖工程師協(xié)會提出的。這個指標(biāo)是通過實驗，憑受試者對環(huán)境的感覺而得出的同感溫度計算圖。5.卡他度 卡他度是1916年由英國L.希爾等人提出的。卡他度用卡他計測定。 卡他度分為：干卡他度、濕卡他度 干卡他度：反映了氣溫和風(fēng)速對氣候條件的影響，但沒有反映空氣濕度的影響。為了

21、測出溫度、濕度和風(fēng)速三者的綜合作用效果， K d=41.868F/t W/m2 濕卡他度（Kw）：是在卡他計貯液球上包裹上一層濕紗布時測得的卡他度，其實測和計算方法完全與干卡他度相同。,三、礦井氣候條件的安全標(biāo)準(zhǔn) 我國現(xiàn)行評價礦井氣候條件的指標(biāo)是干球溫度。1982年國務(wù)院頒布的《礦山安全條例》第53條規(guī)定，礦井空氣最高容許干球溫度為28℃。《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過2

22、6 ℃，機電設(shè)備硐室不得超過30 ℃。,第二節(jié) 礦井空氣流動的能量與壓力 能量與壓力是通風(fēng)工程中兩個重要的基本概念，壓力可以理解為：單位體積空氣所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C械能。一、風(fēng)流的能量與壓力1.靜壓能－靜壓（1）靜壓能與靜壓的概念 空氣的分子無時無刻不在作無秩序的熱運動。這種由分子熱運動產(chǎn)生的分子動能的一部分轉(zhuǎn)化的能夠?qū)ν庾鞴Φ臋C械能叫靜壓能，J／m3，在礦井通風(fēng)中，壓力的概念與物理學(xué)中的壓強相同，即單位面積

23、上受到的垂直作用力。靜壓Pa=N/m2也可稱為是靜壓能，值相等（２）靜壓特點 a.無論靜止的空氣還是流動的空氣都具有靜壓力； b.風(fēng)流中任一點的靜壓各向同值，且垂直于作用面； c.風(fēng)流靜壓的大?。梢杂脙x表測量）反映了單位體積風(fēng)流所具有的能夠?qū)ν庾鞴Φ撵o壓能的多少。如說風(fēng)流的壓力為101332Pa，則指風(fēng)流1m3具有101332J的靜壓能。,（３）壓力的兩種測算基準(zhǔn)（表示方法） 根據(jù)壓力的測算基準(zhǔn)不同，

24、壓力可分為：絕對壓力和相對壓力。 A、絕對壓力：以真空為測算零點（比較基準(zhǔn)）而測得的壓力稱之為絕對壓力，用 P 表示。 B、相對壓力： 以當(dāng)時當(dāng)?shù)赝瑯?biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn)(零點)測得的壓力稱之為相對壓力，即通常所說的表壓力，用 h 表示。 風(fēng)流的絕對壓力（P）、相對壓力（h）和與其對應(yīng)的大氣壓（P0）三者之間的關(guān)系如下式所示：h = P － P0,Pi 與 hi 比較：I、絕對靜壓總是為正，而相對靜壓有正

25、負之分；II、同一斷面上各點風(fēng)流的絕對靜壓隨高度的變化而變化，而相對靜壓與高度無關(guān)。III、 Pi 可能大于、等于或小于與該點同標(biāo)高的大氣壓(P0i)。2、重力位能（1)重力位能的概念 物體在地球重力場中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量叫重力位能，簡稱位能，用 EPO 表示。 如果把質(zhì)量為M（kg）的物體從某一基準(zhǔn)面提高Z（m），就要對物體克服重力作功M.g.Z（J），物體因而獲得同樣數(shù)量（M.g.Z）的

26、重力位能。即： EPO=M.g.Z 重力位能是一種潛在的能量，它只有通過計算得其大小，而且是一個相對值 。實際工作中一般計算位能差。（２）位能計算 重力位能的計算應(yīng)有一個參照基準(zhǔn)面。 Ep012=∫ ?i gdzi如下圖 1－２兩斷面之間的位能差：,（3)位能與靜壓的關(guān)系 當(dāng)空氣靜止時（v=0），由空氣靜力學(xué)可知：各斷面的機械能相等。設(shè)以2-2斷面為基準(zhǔn)面：

27、 1-1斷面的總機械能 E1=EPO1+P1 2-2斷面的總機械能 E2=EPO2+P2 由E1=E2得： EPO1+P1=EPO2+P2 由于EPO2=0（2-2斷面為基準(zhǔn)面），EPO1=?12.g.Z12， 所以：P2=EPO1+P1=?12.g.Z12+P1 說明：Ｉ、位能與靜壓能之間可以互相轉(zhuǎn)化。 II、在礦井通風(fēng)中把某點的靜壓和位能之和稱之為

28、勢能。（4)位能的特點 a.位能是相對某一基準(zhǔn)面而具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化。但位能差為定值。 b.位能是一種潛在的能量，它在本處對外無力的效應(yīng)，即不呈現(xiàn)壓力，故不能象靜壓那樣用儀表進行直接測量。 c.位能和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，在進行能量轉(zhuǎn)化時遵循能量守恒定律。,3.動能－動壓（1)動能與動壓的概念 當(dāng)空氣流動時，除了位能和靜壓能外，還有空氣定向運動的動能，用Ev表示，J/m3；其動能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動壓或稱

29、速壓，用符號hv表示，單位Pa。（2)動壓的計算 單位體積空氣所具有的動能為：Evi ＝ ?i×V2×0.5 式中： ?i －－I點的空氣密度，Kg/m3； v－－I點的空氣流速，m/s。 Evi對外所呈現(xiàn)的動壓hvi，其值相同。（3)動壓的特點 a.只有作定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性。 b.動壓總是大于零。垂直流動方向的作用面所承受的動壓最大（即

30、流動方向上的動壓真值）；當(dāng)作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。 c.在同一流動斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點的風(fēng)速不相等，所以其動壓值不等。d.某斷面動壓即為該斷面平均風(fēng)速計算值。,,,,（４）全壓 風(fēng)道中任一點風(fēng)流，在其流動方向上同時存在靜壓和動壓，兩者之和稱之為該點風(fēng)流的全壓，即：全壓＝靜壓＋動壓。 由于靜壓有絕對和相對之分，故全壓也有絕對和相對之分。 Ａ、絕對全壓（Pti） P

31、ti＝ Pi＋hvi B、相對全壓（hti） hti＝ hi＋hvi＝ Pti－ Poi 說明：A、相對全壓有正負之分； B、無論正壓通還是負壓通風(fēng)，Pti>Pi hti＞ hi。二、風(fēng)流的點壓力之間相互關(guān)系 風(fēng)流的點壓力是指測點的單位體積(1m3)空氣所具有的壓力。通風(fēng)管道中流動的風(fēng)流的點壓力可分為：靜壓、動壓和全壓。 風(fēng)流中任一點i的動壓、絕對靜壓和絕對全壓的關(guān)系為：hvi=Pt

32、i-Pi hvi、hI和hti三者之間的關(guān)系為：hti = hi + hvi 。,壓入式通風(fēng)（正壓通風(fēng)）：風(fēng)流中任一點的相對全壓恒為正。 ∵ Pti and Pi > Po i ∴ hi ＞０ ， h ti ＞0 且 h ti ＞ hi ， hti = hi + hvi 壓入式通風(fēng)的實質(zhì)是使風(fēng)機出口風(fēng)流的能量增加，即出口風(fēng)流的絕對壓力大于風(fēng)機進口的壓力。抽出式通風(fēng)（負壓通風(fēng)）：風(fēng)

33、流中任一點的相對全壓恒為負，對于抽出式通風(fēng)由于hti 和 hi 為負，實際計算時取其絕對值進行計算。 ∵ Pti and Pi ＜ Po i h ti ＜ 0 且 h ti ＞ hi ，但| h ti | < | hi |實際應(yīng)用中，因為負通風(fēng)風(fēng)流的相對全壓和相對靜壓均為負值，故在計算過程中取其絕對值進行計算。 即：| hti | = | hi | － hvi

34、 抽出式通風(fēng)的實質(zhì)是使風(fēng)機入口風(fēng)流的能量降低，即入口風(fēng)流的絕對壓力小于風(fēng)機進口的壓力。,風(fēng)流點壓力間的關(guān)系,,,,,Pa,,,,,,真空,P0,Pb,ha(+),hb(-),P0,,,,,,Pat,hv,,hat(+),,,hv,,hbt(-),,Pbt,抽出式通風(fēng),壓入式通風(fēng),壓入式通風(fēng),抽出式通風(fēng),三、風(fēng)流點壓力的測定１、礦井主要壓力測定儀器儀表 （１）絕對壓力測量：空盒氣壓計、精密氣壓計、水銀氣壓計等。 （２）壓差及相對壓

35、力測量：恒溫氣壓計、“Ｕ”水柱計、補償式微壓計、傾斜單管壓差計。 （３）感壓儀器：皮托管，承受和傳遞壓力，+ - 測壓２、壓力測定 （１）絕對壓力－－直接測量讀數(shù)。 （２）相對靜壓(正壓通風(fēng)) （注意連接方法）：,i,負壓通風(fēng)（注意連接方法）：,說明：（I）水柱計上下移動時，hi 保持不變； （II）在風(fēng)筒同一斷面上、下移動皮托管，水柱計讀數(shù)不變，說明同一斷面上 hi 相同。（３）相對全壓、動壓測量

36、 測定連接如圖（說明連接方法及水柱高度變化）,,,,,,,,,ht,,,,,,,,,,,,,hi,,,,hv,第三節(jié) 礦井空氣流動能量守恒方程及應(yīng)用 一、空氣流動連續(xù)性方程 在礦井巷道中流動的風(fēng)流是連續(xù)不斷的介質(zhì)，充滿它所流經(jīng)的空間。在無點源或點匯存在時，根據(jù)質(zhì)量守恒定律：對于穩(wěn)定流，流入某空間的流體質(zhì)量必然等于流出其的流體質(zhì)量。 如圖井巷中風(fēng)流從1斷面流向2 斷面，作定常流動時，有： Mi=const

37、 ρ１ V1 S1＝ ρ２ V２ S２ ρ１、ρ2 －－1、2斷面上空氣的平均密度，kg/m3 ； V1,，V2－－1、2 斷面上空氣的平均流速，m/s；S1、S2 －－ 1、２斷面面積，m2。,對于不可壓縮流體，通過任一斷面的體積流量相等，即Q=viSi=const,第四節(jié) 礦井通風(fēng)動力,欲使空氣在礦井中源源不斷地流動，就必須克服空氣沿井巷流動時所受到的阻力。這種

38、克服通風(fēng)阻力的能量或壓力叫通風(fēng)動力。通風(fēng)機風(fēng)壓和自然風(fēng)壓均是礦井通風(fēng)的動力。自然風(fēng)壓 影響自然風(fēng)壓的決定性因素是兩側(cè)空氣柱的密度差，而影響空氣密度又由溫度T、大氣壓力P、氣體常數(shù)R和相對濕度φ等因素影響。,自然風(fēng)壓既是礦井通風(fēng)的動力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然風(fēng)壓的控制和利用具有重要意義。礦井機械通風(fēng) 礦用通風(fēng)機按其服務(wù)范圍可分為三種： 1、主要通風(fēng)機，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）； 2

39、、輔助通風(fēng)機，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風(fēng)機通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量； 3、局部通風(fēng)機，服務(wù)于獨頭掘進井巷道等局部地區(qū)。,通風(fēng)機的類型、構(gòu)造及工作原理礦用通風(fēng)機按其服務(wù)范圍可分為三種：1、主要通風(fēng)機，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）； 2、輔助通風(fēng)機，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風(fēng)機通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；3、局部通風(fēng)機，服務(wù)于獨頭掘進井巷道等局部地區(qū)。按構(gòu)造和工

40、作原理可分為： 離心式通風(fēng)機和軸流式通風(fēng)機。一、離心式通風(fēng)機的構(gòu)造和工作原理1、 風(fēng)機構(gòu)造。 離心式通風(fēng)機一般由：進風(fēng)口、工作輪（葉輪）、螺形機殼和擴散器等部分組成。有的型號通風(fēng)機在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。 吸風(fēng)口有：單吸和雙吸兩種。,第二章 礦井主要通風(fēng)機,葉片出口構(gòu)造角：風(fēng)流相對速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構(gòu)造角，以β2表示。離心式風(fēng)機可分為：前傾式（β2>90&

41、#186;)、后傾式（β2<90º)和徑向式（β2=90º)三種。β2不同，通風(fēng)機的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機多為后傾式。,2、工作原理 當(dāng)電機通過傳動裝置帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進入機殼。在機殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴散器排出。與此同時，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于吸風(fēng)口壓力），于是，吸風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道，自

42、葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。3、常用型號 目前我國煤礦使用的離心式風(fēng)機主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點。 型號參數(shù)的含義舉例說明如下： G 4 — 73 — 1 1 № 25 D代表通風(fēng)機的用途，K表示 表示傳動方式

43、礦用通風(fēng)機，G代表鼓風(fēng)機 通風(fēng)機葉輪直徑（25dm) 表示通風(fēng)機在最高效率點時 設(shè)計序號(1表示第一次設(shè)計） 全壓系數(shù)10倍化整 表示通風(fēng)機比轉(zhuǎn)速(ns)化整 表示進風(fēng)口數(shù),1為單吸,0為雙吸,二、軸流式風(fēng)機的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機構(gòu)造 主要由進風(fēng)口、葉輪、整流

44、器、風(fēng)筒、擴散（芯筒）器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種2、工作原理（1）特點：在軸流式風(fēng)機中，風(fēng)流流動的特點是，當(dāng)動輪轉(zhuǎn)動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。,,（2）葉片安裝角 在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與動輪旋轉(zhuǎn)方向（u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。 可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個動輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。（3）工作原理 當(dāng)動

45、輪旋轉(zhuǎn)時，翼柵即以圓周速度u 移動。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加；與此同時，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制，不能向前運動，于是葉片迎面的高壓氣流由葉道出口流出，翼背的低壓區(qū)“吸引”葉道入口側(cè)的氣體流入，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。,,,,,,,,,,,u,θ,3、常用型號 目前我國煤礦在用的軸流式風(fēng)機有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式風(fēng)機。軸流式風(fēng)機型號的一般含義是：

46、 1 K— 58 — 4 №25 表示表示葉輪級數(shù),1表示 通風(fēng)機葉輪直徑（25dm) 單級，2表示雙級 表示設(shè)計序號 表示用途，K表示礦用， T表示通用 表示通風(fēng)機輪轂比,0.

47、58化整 B D K 65 8 №24 防爆型 葉輪直徑（24dm) 對旋結(jié)構(gòu) 電機為8極（740r/min） 表示用途，K為礦用

48、 輪轂比0. 65的100倍化整4、對旋風(fēng)機的特點 一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉(zhuǎn)方向相反；機翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3º；電機為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi)，與通風(fēng)機流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達到散熱目的。,第三章 礦井主要通風(fēng)機運轉(zhuǎn) 第一節(jié) 通風(fēng)機工作參數(shù)及性能曲線一、通風(fēng)機的工作參數(shù) 表示通風(fēng)機性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、

49、風(fēng)量Q、風(fēng)機軸功率N、效率?和轉(zhuǎn)速n等。（一）風(fēng)機(實際)流量Q 風(fēng)機的實際流量一般是指實際時間內(nèi)通過風(fēng)機入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為 m3/h,m3/min 或m3/s 。（二）風(fēng)機(實際)全壓Hf與靜壓Hs 全壓Ht:是通風(fēng)機對空氣作功，消耗于每1m3 空氣的能量（N·m/m3 或Pa），其值為風(fēng)機出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。 忽略自然風(fēng)壓時，Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hk 和風(fēng)機出口動能損

50、失hv，即: Ht=hR+hV,Pa 靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機的靜壓HS（Pa）。 HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV,二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系 －－ 風(fēng)機房水柱計示值含義1、抽出式通風(fēng)礦井（1）水柱（壓差）計示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機靜壓之間關(guān)系 水柱計示值:即為 4 斷面相對靜壓h4 故 h4（負壓）= P4 - P04 沿風(fēng)流方向

51、，對1、4兩斷面 列伯努力方程推導(dǎo)出: |h4|= hR14 + hv4 - HN 即：風(fēng)機房水柱計示值反映了礦井通風(fēng)阻力和自然風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系。,4,5,6,（2）風(fēng)機房水柱計示值與風(fēng)機風(fēng)壓之間關(guān)系 類似地對4、5斷面(擴散器出口）列伯努力方程推導(dǎo)出： Ht = |h4|—hv4+hRd+hv6 （擴散器的阻力 hRd）若忽略 hRd 不計，則 Ht≌ |

52、h4|—hv4+ hv6 風(fēng)機靜壓 Hs＝ |h4|— hv4,（3）風(fēng)機房水柱計示值與安設(shè)位置的關(guān)系,,,若Q=200m3/s，ρ=1.2kg/m3則：hvA=58.5Pa, hvB=394.5Pa,hvC=1586.0Pa,,風(fēng)機房水柱計應(yīng)安裝在主通風(fēng)機入口的較大的斷面上，其與礦井通風(fēng)阻力的真值相差較小。,（3） Ht、 HN、hR 之間的關(guān)系 綜合上述兩式： Ht＝ |h4|- hv4+hR

53、d+hv6 ＝（ hR14+hv4-HN ）- hv4+hRd+hv6 ＝ hR14 + hRd + hv6 - HN 即 Ht ＋HN ＝ hR14 + hRd + hv6 表明：通風(fēng)機風(fēng)壓和自然風(fēng)壓聯(lián)合作用，克服礦井和擴散器的阻力，以及擴器出口動能損失。,2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng) 對1、2兩斷面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)- (P2+hv2+ρm2g

54、Z2) ∵ 邊界條件及1、2同標(biāo)高： ∴ P2 = P02 ＝ P01 故有： P1-P2= P1-P01= h1 ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN 故上式可寫為 hR12=h1+hV1-hv2+ HN 即 h1= hR12+ hv2- hV1-HN 又 Ht= Pt1-Pt1’= Pt1-P01 = P1+hv1-P01= h1+hv

55、1 同理可得： Ht+ HN = hR12 + hv2,1,6、通風(fēng)機靜壓Hs 和通風(fēng)機裝置靜壓 Hsd 的關(guān)系 ∵ Hs＝Ht－h(huán)vd 而 ∴ 只有當(dāng) hd+hVdＨs， 即通風(fēng)機裝置阻力與其出口動能損失之和小于通風(fēng)機出口動能損失時，通風(fēng)機裝置的靜壓才會因加擴散器而有所提高，即擴散器起到回收動能的作用。7、 Ht、 Htd、 Hs 和 Hsd 之間的關(guān)系圖（回收靜壓、擴散器阻力損耗全

56、壓）,8、離心式通風(fēng)機個體特性曲線 特點：（1）離心式風(fēng)機風(fēng)壓曲線駝峰 不明顯，且隨葉片后傾角度 增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線 工作段較軸流式風(fēng)機平緩； （2）當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的 變化時，其風(fēng)量變化比軸 流式風(fēng)機要大。 （3）離心式風(fēng)機的軸功率Ｎ 隨Ｑ增加而增大，只有在接 近風(fēng)流短路時功率才略有下降。風(fēng)機開啟方式：離心式風(fēng)機在啟動時應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門全閉，待其達到正常轉(zhuǎn)速

57、后再將閘門逐漸打開。說明：（1）離心式風(fēng)機大多是全壓特性曲線。（2）當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。,,,,,,,,,,H/daPa,Q/m3/s,N/kW,?/%,Ht,HS,N,?t,?S,9、軸流式通風(fēng)機個體特性曲線 特點：（1）軸流式風(fēng)機的風(fēng)壓特性 曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。 （2）駝峰點Ｄ以右的特性 曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定 工作段； （3）點Ｄ以左是

58、不穩(wěn)定工作段， 產(chǎn)生所謂喘振（或飛動）現(xiàn)象； （4）軸流式風(fēng)機的葉片裝置角 不太大時，在穩(wěn)定工作段內(nèi)， 功率隨Ｑ增加而減小。 風(fēng)機開啟方式：軸流式風(fēng)機應(yīng)在風(fēng)阻最小（閘門全開）時啟動， 以減少啟動負荷。 說明：軸流式風(fēng)機給出的大多是靜壓特性曲線。,,,,,,,Ht,Hs,?t,?s,,?/%,Q/m3/s,H/daPa,,,,N/kW,Q/m3/s,G,F,D

59、,B,,,R,M,三、無因次系數(shù)與類型特性曲線（一） 無因次系數(shù)⒈通風(fēng)機的相似條件 比例系數(shù)：兩個同類型通風(fēng)機相似是指氣體在風(fēng)機內(nèi)流動過程相似，或者說它們之間在任一對應(yīng)點的同名物理量之比保持常數(shù)，這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。 幾何相似是風(fēng)機相似的必要條件，動力相似則是相似風(fēng)機的充分條件。2、無因次系數(shù)（1）壓力系數(shù) 同系列風(fēng)機在相似工況點的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù)，可用下式表示： 式中： u為圓周

60、速度， 為壓力系數(shù)。（2）流量系數(shù),（3）功率系數(shù) 風(fēng)機軸功率 計算公式中的 H 和 Q 分別上式代入得：同系列風(fēng)機在相似工況點的效率相等，功率系數(shù)為常數(shù)。 、 、 三個參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。（二）類型特性曲線 根據(jù)風(fēng)機模型的幾何尺寸、實驗條件及實驗時所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風(fēng)機的 、 、 和η。然后

61、以 為橫坐標(biāo)，以 、 和η為縱坐標(biāo)，繪出 - - 和η- 曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機的類型特性曲線,四、比例定律與通用特性曲線1、比例定律 同類型風(fēng)機它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。2、通用特性曲線 根據(jù)比例定律，把一個系列產(chǎn)品的性能參數(shù)H、Q、n、D、N、和?等相互關(guān)系同畫在一個坐標(biāo)圖上，叫通用曲線,同類風(fēng)機的比例定律

62、：,第二節(jié) 通風(fēng)機運行工況 一、工況點的確定方法工況點：風(fēng)機在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù)，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數(shù)。求風(fēng)機工況點的方法：1、圖解法 理論依據(jù)是：風(fēng)機風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式是h=ＲＱ2，風(fēng)機風(fēng)壓Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此兩曲線的交點，即兩方程的聯(lián)立解。可見圖解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻力相對應(yīng)。 方法：在風(fēng)機風(fēng)壓特性（Ｈ─Ｑ）

63、曲線的坐標(biāo)上，按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點之坐標(biāo)值，即為通風(fēng)機的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過交點作Ｑ軸垂線，與Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲線相交，交點的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機的軸功率Ｎ和效率η。,二、通風(fēng)機工點的合理工作范圍1、從經(jīng)濟角度，通風(fēng)機的運轉(zhuǎn)效率不低于60 %。2、從安全角度，工況點必須位于駝峰點右側(cè)，單調(diào)下降的直線段。3、實際工作風(fēng)壓不得超過最高風(fēng)壓的90％。4、風(fēng)機的運輪轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速。三、主要通風(fēng)機工況點調(diào)節(jié)

64、工點調(diào)節(jié)方法主要有：1、改變風(fēng)阻特性曲線當(dāng)風(fēng)機特性曲線不變時，改變工作風(fēng)阻，工況點沿風(fēng)機特性曲線移動。,,,,,,,,,,,A,B,C,D,上,下,右,左,0.6,0.65,0.7,15,30,45,Q/m3/s,H/Pa,,,,,R1,,R1’,,,,,,,,R1”,M,M’,M”,Q,Q’,Q”,H,H’,H”,１）增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的供風(fēng)量，可以采取下列措施：（１）減少礦井總風(fēng)阻。（２）當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時，可以采

65、取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。２）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過大時，應(yīng)進行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有：（１）增阻調(diào)節(jié)。（２）對于軸流式通風(fēng)機，可以用增大外部漏風(fēng)的方法，減小礦井風(fēng)量。⒉、改變風(fēng)機特性曲線 這種調(diào)節(jié)方法的特點是礦井總風(fēng)阻不變，改變風(fēng)機特性，工況點沿風(fēng)阻特性曲線移動。,四、自然風(fēng)壓對主要通風(fēng)機工況點影響,不考慮自然風(fēng)壓: 工況點:M(Q0,Hs),冬季,正向自然風(fēng)壓HNW: 風(fēng)機工況點:MW(Qw,Hsw),

66、夏季, 自然風(fēng)壓減小或負向HNS: 風(fēng)機工況點:MS(QS,HsS),總體規(guī)律： 冬天，風(fēng)量增加，總阻力增加，但由于自然風(fēng)壓作用，風(fēng)機負壓降低； 夏天，風(fēng)量減少，總阻力降低，但由于自然風(fēng)壓作用，風(fēng)機負壓增大。,第三節(jié) 礦井通風(fēng)機的聯(lián)合運轉(zhuǎn) 兩臺或兩臺以上通風(fēng)機在同一管網(wǎng)上工作。叫通風(fēng)機聯(lián)合工作。通風(fēng)機聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。一、通風(fēng)機串聯(lián)工作 一個通風(fēng)機的吸風(fēng)口直接或通過一

67、段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一個通風(fēng)機的出風(fēng)口上同時運轉(zhuǎn)，稱為通風(fēng)機串聯(lián)工作。特點：1、通過管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺風(fēng)機的風(fēng)量，即Q=Q1=Q2 。 2、總風(fēng)壓等于兩臺風(fēng)機的工作風(fēng)壓之和，即 H＝H1＋H2 。（一）兩臺風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機串聯(lián)工作分析 1、 串聯(lián)通風(fēng)機的等效特性曲線。 作圖方法：按風(fēng)量相等，風(fēng)壓疊加的原則。,F1,F2,BACK,2、風(fēng)機的實際工況點。在風(fēng)阻為R管網(wǎng)上風(fēng)機串聯(lián)工作，各風(fēng)機

68、的實際工況點按下述方法求得：在等效風(fēng)機特性曲線Ⅰ+Ⅱ上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線R1，兩者交點為M0，過M0作橫坐標(biāo)垂線，分別與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于M1和 M2，此兩點即是兩風(fēng)機的實際工況點。效果分析：用等效風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機的F2單獨工作產(chǎn)生風(fēng)量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工況點位于A點以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，則表示串聯(lián)有效；（2） R=R’工況點與A點重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0， 則串