[工学]6_通风网络及风量分配与调节.ppt

矿井通风与安全 第六章 通风网络风量分配与调节 6.1 风网的基本术语 6.2 风网的形式与绘制 6.3 风量分配基本规律 6.4 风网参数计算 6.5 局部风量调节方法 6.6 总风量调节 6.7 多台通风机联合运转的相互调节 6.1 风网的基本术语 n 1. 节点 三条或三条以上风道的交点；断面或支护方式不 同的两条风道，其分界点有时也可称为节点。 n 2. 分支 两节点间的连线，也叫风道。在风网图上，用单 线表示分支。其方向即为风流的方向，箭头由始节点指向末 节点。 n 3路 由若干方向相同的分支首尾相接而成的线路，即 某一分支的末节点是下一分支的始节点。 n4回路和网孔 由若干方向并不都相同的分支所构成的闭合线路 ，其中有分支者叫回路，无分支者叫网孔。 n5假分支 风阻为零的虚拟分支。一般是指通风机出口到进 风井口虚拟的一段分支。 n6生成树 风网中全部节点而不构成回路或网孔的一部分分 支构成的图形。每一种风网都可选出若干生成树。 n7. 弦 在任一风网的每棵树中，每增加一个分支就构成 一个独立回路或网孔，这种分支叫做弦(余树弦)。 6.2 风网的形式与绘制 通风网络联结形式很复杂，基本联结形式分为： n串联通风网络 n并联通风网络 n角联通风网络 n复杂联结通风网络 6.2.1 串联通风网络 由两条或两条以上的分支彼此首尾相联，中间没有 分叉的线路叫做串联风路。 二条或二条以上的分 支自风流能量相同的节点分开 到能量相同的节点汇合，形成 一个或几个网孔的总回路叫做 并联风网。如右图所示。 6.2.2 并联通风网络 在简单并联风网的始节点和末节点之间有一条或 几条风路贯通的风网叫做角联风网。贯通的分支习惯叫做对 角分支。单角联风网只有一条对角分支，多角联风网则有两 条或两条以上的对角分支。 6.2.3 角联通风网络 由串联、并联、角联和更复杂的联结方式所组成的 通风网路，统称为复杂通风网路。 6.2.4 复杂联结通风网络 复杂 风网 6.3 风量分配基本规律 风流在通风网络内流动时，除服从能量守恒方程 （伯努利方程）外，还遵守以下规律： 风量平衡定律 风压平衡定律 阻力定律 6.3.1 风量平衡定律 单位时间内流入一个节点的空气质量单位时间内 流出该节点的空气质量。 由于矿井空气不压缩，故可用空气的体积流量(即 风量)来代替空气的质量流量。 在通风网络中，流进节点或闭合回路的风量流出 节点或闭合回路的风量，即任一节点或闭合回路的风量代数 和为零。 对于流进节点的情况： 对于流进闭合回路的情况： 把上面的式子写成一般的数学式： n 上式表明；流入节点、回路或网孔的风量与流出 节点、回路或网孔的风量的代数和等于零。一般取流入的 风量为正，流出的风量为负。 在任一闭合回路中，无扇风机工作时，各巷道风压 降的代数和为零。即顺时针的风压降等于反时针的风压降。 有扇风机工作时，各巷道风压降的代数和等于扇风机风压与 自然风压之和。 6.3.2 风压平衡定律 n 该式表明：回路或网孔中，不同方向的风流风压或阻力 的代数和等于零。一般取顺时针方向的风压为正，逆时针方 向的风压为负。 由右图得： 一般形式为： 如图所示矿井，平峒口l和进风井口2的标高差Zm；风道 2-3和1-3构成敞开并联风网。在2-3风道上的辅助通风机，风 压hf作用方向和顺时针方向一致；l和2两点的地表大气压力 分别为P0和P0，1和2两点高差间的地表空气密度平均值为 ，进风井内的空气密度平均值为，则： n据风流能量方程 ，得平峒1-3段的风压为： 式中，P3、hv3分别是3点的绝对静压和速压。 n风路2-3段的风压是风道2-2和3-3段的风压之和，即 ： 式中： P2和P3 分别是辅助通风机进风口2和出风 口3的绝对静压； hv2和hv3分别是辅助通风机进风口和出风口 的速压。 因： 则： 即： n因敞开并联风网内的自然风压是： n因： 或 n一般形式为： n 上式即风压平衡定律，其意义为对于任一个网孔或者 回路而言，其风压的代数和与作用在其上的机械风压和自然 风压之差值为零。 n 上式的适用条件是：取顺时针风流方向风压为正；网 孔或回路中的机械风压和自然风压的作用方向都是顺时针方 向。 6.3.3 阻力定律 风流在通风网络中流动，绝大多数属于完全紊流状态， 遵守阻力定律，即： hi=RiQi2 式中：hi巷道的风压降； Ri巷道的风阻； Qi通风巷道的风量。 6.4 风网参数计算 n串联通风网路 n并联通风网路 n简单角联通风网路 n复杂风网 6.4.1 串联网路 n 1、风量关系式：Q0=Q1=Q2=Q3=Qn 上式表明：串联风路的总风量等于各条分支的风量。 n 2、风压关系式：h0=h1+h2+h3+hn 上式表明：串联风路的总风压等于其中各条分支的风 压之和。 n 3、风阻关系式：R0=R1+R2+R3+Rn 上式表明：串联风路的总风阻等于其中各条分支的风 阻之和。 6.4.2 并联网路 n 1、风量关系式：Q0=Q1+Q2+Q3+Qn 上式表明：并联风路的总风量等于各分支的风量之 和。 n 2、风压关系式：h0=h1=h2=h3=hn 上式表明：并联风路的总风压等于各分支的风压。 3、风阻关系式 因为： 代入并联风路的风量关系式，根据风压关系得 式中，m为1到n条风路中的某一条风路。 上式表明，并联风路的总风阻和各条分支的风阻成复杂 的繁分数关系。对于简单并联风网(n2)，有： 4、自然分配风量的计算 因hhm，即RQ2=RmQm2 n 在简单并联风网中，第一和第二条分支的自然分配 风量的计算式分别为： 6.4.3 简单角联网路 如图所示：在单角联风网中，对角分支5的风流方 向，随着其它四条分支的风阻值R1、R2、R3、R4的变化，而 有以下三种变化： n 当风量Q5向上流时，由风压平衡定律hlh2，h3Q4。 则：R1Q12R2Q22 R1Q12R2Q42 R3Q32 1，便可判定Q5向上流，如得K1，而且K值越大，Q5向上流就越稳定 。故可根据实际情况，采取加大R1或R4，减少R2或R3的技 术措施，并不断进行调整，使K始终保持最大的合理值， 以保证Q5的方向和数量始终稳定。 矿井通风的基本任务就是根据井下各个用风地点(采掘工作 面、充电峒室、炸药库、.等)的需要，供给它们一定的新鲜 风量(即为按需分配的风量)，这个风量是巳知数。新风在被送 到各用风地点之前，以及各用风地点用过的回风，都要经过许 多风路，这些风路有时形成复杂的风网。在风速不超限的条件 下，这些复杂风网中各条分支通过的风量任其自然分配(即为 自然分配的风量)，是未知数，需通过计算确定。 计算复杂风网中自然分配风量的目的，主要是为了掌握复 杂风网的通风总阻力和总风阻，若不先求出风网中各分支的自 然分配风量，就无法计算复杂风网的通风总阻力和总风阻；其 次是为了验算各风道的风速是否符合规程的规定。 6.4.4 复杂风网 复杂风网中自然分配风量的计算方法很多。但无 论哪种方法都必须使用前述的那些规律建立数学方程 ，然后用不同的数学手段计算。这里介绍的计算方法 是斯考德一恒斯雷法。此种方法的实质是：预先在风 网中选择几个网孔或回路，拟定其中各分支的初始风 量，然后求解其校正值以校正拟定的初始风量，经过 几次迭代计算，使风量接近真值。 这种思路也是计算 机解算风网中自然分配的风量的思路。 1.基本方程 任何风网都有N条分支，须列出线性无关的N个独 立方程，以求解N条分支中的N个风量。前巳说明，当风路中有J 个节点时，该风网中独立的网孔或回路数为MNJ1，用风 压平衡定律可列出M个线性无关的独立方程。又因为风网有J个 节点，用风量平衡定律可列出(J1)个线性无关的独立方程(有 一个是和其它方程线性相关的)。故对于任何风网，可列出线性 无关的独立方程数为NM(J1)个。正好等于网路中的分支 数N。 网路中的网孔或回路的确定有很多种不是随意确定的，而 是要根据最小树的概念来选择网孔或回路。先在风网中选择风 阻值较小的(但不一定是最小的)(J1)条分支为树枝，构成一 棵最小树。再选择风阻值较大的M条分支为弦，这样由这颗最小 树的树枝和弦所构成的网孔或回路就是所选定的独立网孔或回 路。 2.计算各分支的自然分配风量 现以并联网路为例计算各分支自然分配的 风量。如右图所示。设并联风路的总风量为Q ，风路ACB、ADB的，风阻分别为R1、R2，先需 求这两条分支的自然分配风量Qc、Qd。 图中有两个节点，用风量平衡方程可以 列出J1=21个方程： Q= QcQd 用风压平衡方程可以列出 N(J1)2(21)1个方程： hchd 即 R1Qc2=R2Qd2 由于Qc、Qd是未知的，需要求出。斯考德恒斯雷法首先 假定风路ACB、ADB的风量是Q1和Q2则有： Q1Q2 QcQdQ Q1与Qc的差值就是Qd与Q2的差值Q： Q Q1Qc QdQ2 这一差值也是我们要求的ACBD网孔中的风量校正值。将它 代入风压平衡方程： Qc Q1Q ， Qd Q2Q R1(Q1Q)2=R2(Q2Q)2展开后略去二阶微量得： 有了风量校正值，就可以对这一网路中各分支的风量进行 校正。其校正式为： Q1=Q1Q ，Q2=Q2Q 上式中Q1的方向为顺时针方向，Q取正值，Q2的方向为 逆时针方向，Q取负值。 如果第一次校正后还未达到需要的精度，还同样可以进 行第二次，第三次校正。一般来说，经过三次渐进计算 ， Q1”与Qc、 Q2”与Qd就非常接近了。网孔中的风压差 值不超过最小风压的5%。 这是在网路中只有一个网孔的情况。如果网路中有M个这 样独立的网孔，就需要求出M个这样的风量校正值，并对网孔 中各分支的风量进行校正。 如果一个网孔中有n条分支，而不是并联网孔中的两条分支 ，则对照前面的风量校正公式，这时的风量校正公式为： 该式分子为各分支的风压的代数和，单位为Pa。 风流顺时针为正值，逆时针为负值。 若网孔或回路中另有机械风压hf和自然风压hn存在时， 则： 式中取顺时针方向的风流的风压为正；网孔或回路中的机械风 压hf和自然风压hn都是顺时针方向。 同样，有了各网孔或回路的风量修正值Qi,可用下式对该网 孔或回路中各分支的风量进行修正： QiQiQi 式中取风流顺时针方向流动时的Qi 为正值，反之为负值。 为了加快计算中的收敛速度，须做到： 1. 在有多个网孔的网路中，选择网孔时须使得网孔的公共分支 风阻最小，而非公共分支风阻较大。要做到这一点，可先将 风网中风阻值较小的(J1)条分支为树枝，构成一棵最小树 。再选择风阻值较大的M条分支为弦，这样在由这颗最小树 的树枝和弦所构成的M个独立网孔或回路中，风阻最小的分 支处于公共分支，而风阻较大的分支处于非公共分支上。 2. 任一闭合网孔或风路的风量校正值求得后，应对本闭合风路 的各支风量及时进行校正。 3. 在相邻闭合风路的风量校正值计算中，凡是进行过风量校正 的风路均应采用校正后的风量，而不再采用拟定风量。 现举例说明手算方法和步骤。 在图所示的风网中，各分支的风阻分别为：R10.38， R20.5；R3=0.2，R40.085；R50.65Ns2/m8。风网总风 量Q30m3/s，无附加的机械风压和自然风压。求各分支的自 然分配风量和该风网的总阻力、总风阻。 解:1.判别对角分支的风向 故该对角分支中的风流是自b流向c。对于其它风网，如事 先无法判别其中不稳定风流的方向，可先假定，若计算出该 假定风向的风量是负值时，则假定的风向不正确，改正过来 即可。 2.确定独立网孔或回路的数目 因该风网的分支数N5，节点数J4，则独立网孔或回路数 : MNJ15412。 3.选择独立网孔或回路 因该风网的树枝数为J1413，故选风阻较小的三 条分支cd、bd和ab为树枝，构成图中实线所示的最小树c dba。又因弦数M2，故选风阻较大的两条分支ac和b c为弦。由此确定出1个独立回路abdca和1个独立网孔b dcb来进行迭代计算。 4.拟定各分支的初始风量 首先把各个网孔看作是并联，用并联网路中自然分配风量 计算公式给出各分支的风量： Q2QQ13016.0313.97 m3/s Q4QQ33011.8418.16 m3/s Q5Q1Q316.0311.844.19 m3/s 5.进行迭代计算 对所选定的1个回路和1个网孔计算其风量校正值Qi，然后 对网孔或回路中的各分支的风量进行校正。这种校正要循环进 行多次，直到达到规定的精度。为了便捷，宜把有关的已知数 和计算值列入表中进行计算。例如，对回路abdca，第 一次的Qi值用下式计算： 然后，校正计算该回路中各分支的风量。例如，1分支第一 次校正后的风量为： Q1Q1 Qi16.030.00216.028 m3/s 2分支第一次校正后的风量为： Q2Q2Qi13.97+0.00213.972 m3/s 回路abdca校正完后，就按同样的方法校正计算网孔b dcb中各分支的风量。其它各项的计算结果见后表。表中 带括号的风量值是上一次校正过的风量值，这样可以加快收敛 。 6.检验计算结果 将各分支最后一次校正的风量值和算出的相应风压值均填入 表中。经过下表的验算，知一个回路和两个网孔中不同方向的累 计风压很接近，误差均小于5%。故表中即为风网各分支的自然分 配风量和风压。见下两表。 7.计算风网的总阻力和总风阻总阻力为： 总风阻为： 6.5 局部风量调节方法 n增阻调节法 n降阻调节法 n增压调节法 6.5.1 增阻调节法 增阻调节法：以并联 网路中阻力大的风路的阻力值 为基础，在各阻力较小的风路 中增加局部阻力（安装调节风 门、窗），使各条风路的阻力 达到平衡，以保证各风路的风 量按需供给。 n1增阻调节的计算 有一并联风网，其中R10.8Ns2/m8 ，R2 1.2Ns2/m8。若总风量Q30m3/s，则该并联风网中自然分 配的风量分别为： 则 Q2QQ1=3016.5=13.5m3/s n 如按生产要求，1分支的风量应为Q15m3/s，2分支 的风量应为Q225m3/s，显然自然分配的风量不符合要求 ，按上述风量要求，两分支的阻力分别为： n 为保证按需供风，必须使两分支的风压平衡。为此 ，需在1分支的回风段设置一调节风门，使它产生一局部 阻力hev=h2h1730Pa。 n 调节风门的形式如右图所示，在风门或风墙的上部 开一个面积可调的矩形窗口，通过改变调节风门的开口面积 来改变调节风门对风流所产生的阻力hw，使hwhev730Pa 。 n 用下式计算调节风门的面积： 或 式中，Rw调节风门的风阻，Rwhw/Q2，Ns2/m8 。 n 上式的由来是：hw主要是由于风流通过调节风门 时，风流收缩到最小断面S2以后，又突然扩大到巷道断面S 所造成的冲击损失。 根据水力学理论，这项损失可用下式表示： n 式中 v2风流通过调节风门后在最小收缩断面处 的平均风速m/s； v巷道内的平均风速，m/s； 空气的密度，kg/m3。 根据实验，风流通过调节风门时的速度变化具有 以下比例关系： n式中 v1风流在调节风门处的平均风速，m/s。 设通过调节风门和巷道的风量为Q，巷道断面积 为S，则上式变为： 取1.2kg/m3，得： 化简上式得： 在上例中，若1分支设置调节风门处的巷道断面 S14m2，则算出调节风门的面积为： 即在1分支设置一个面积为0.23m2的调节风门就 能保证1和2分支都得到所需要的风量5和25m3/s。 2增阻调节的分析 n 1) 增阻调节使风网总风阻增加，在一定条件下可能达 不到风量调节的预期效果。 如右图所示，已知主要 通风机风压曲线I和两分支的风阻 曲线R1、R2，并联风网的总风阻 曲线R。R与I交点a即为主要通风 机的工作点，自a作垂线和横坐标 相交，得出矿井总风量Q。从a作 水平线和R1、R2交于b、c两点， 由这两点作垂线分别得两风路的 风量Q1和Q2。 如在1风路中安设一风 阻为Rw的调节风门，则该风路 的总风阻为R1R1Rw。在图 上绘出R1曲线，并绘出R1和 R2并联的风阻曲线R。由R与I 的交点a得出调节后的矿井总 风量Q。由a作水平线交R1和 R2于b和c，自这两点得出风 量分别为Q1和Q2。 当风机性能不变时，由于 矿井总风阻增加，使总风量减少， 其减少值为QQQ，安装调节 风门的分支中风量也减少，其减少 值为Q1Q1Q1；另一分支风量 增加，其增加值为Q2Q2Q2。 显然减少的多，增加的少，其差值 就等于总风量的减少值，即 Q=Q1Q2。 n 2) 总风量的减少值与主要通风机性能曲线的陡缓有关 。 如右图所示，I为轴 流式通风机的风压曲线， 为离心式通风机的风压曲线 。R、R为调节前后的风阻曲 线，与I、分别交于a、b和 a、b；从而得出总风量的减 少值Q和Q。从图中看出 ，QQ，表明扇风机的 风压曲线愈陡，总风量的减 少值愈小，反之则愈大。 3) 增阻调节有一定的范围，超出这范围可能达 不到调节的目的。 在上页图中，若主要 通风机性能曲线不变，且取 R10.59Ns2/m8， R2=1.64Ns2/m8 。 当不断改变调节风门 风阻Rw时，可以得到并联风路 中各分支对应的风量及其变化 ，如右图。 3.使用增阻调节法的注意事项 n 1) 调节风门应尽量安设在回风巷道中，以免妨碍运 输。当非安设在运输巷道不可时，则可采取多段调节，即用 若干个面积较大的调节风门来代替一个面积较小的调节风门 。 n 2) 在复杂的风网中，要注意调节风门位置的选择， 防止重复设置，避免增大风压和电耗。 4.增阻调节法的优缺点与适用条件 优点：简便易行，是采区内巷道间的主要调节措施 。 缺点：使矿井的总风阻增加，若风机风压曲线不变 ，势必造成矿井总风量下降，要想保持总风量不减，就得提 高风压，增加通风电力费用。 因此，在安排产量和布置巷道时，尽量使网孔中各 风路的阻力不要相差太悬殊，以避免在通过风量较大的主要 风路中安设调节风门。 6.5.2 降阻调节法 降阻调节法与增阻调节法相反，它是以并联网路中 阻力较小风路的阻力值为基础，使阻力较大的风路降低风阻 ，以达到并联网路各风路的阻力平衡。 巷道中的风阻包括摩擦风阻和局部风阻。当局部风 阻较大时，应首先降低局部风阻；当局部风阻较小摩擦风阻 较大时，则应降低摩擦风阻。降低摩擦风阻的主要方法是扩 大巷道断面或改变支架类型（即改变摩擦阻力系数）。 1. 降阻调节的计算 如图并联风网，两巷道的风阻分别为R1和R2，所 需风量为Q1和Q2，则两巷道的阻力分别为： h1R1Q12，h2R2Q22 如果h1h2，则以h2为依据，把h1减到h1，为此须 将R1降到R1，即：h1R1Q12 h2， 其中： 摩擦阻力公式： 降阻的主要办法是扩大巷道的断面。如把巷道全长 L(m)的断面扩大到S1，则 式中，1巷道1扩大后的摩擦阻力系数，Ns2/m4; U1巷道1扩大后的周界，随断面大小和形状而 变。 C决定于巷道断面形状的系数， 对梯形巷道：C4.034.28； 对三心拱巷道：C3.84.06； 对半圆拱巷道，C3.784.11。 由上式得到巷道1扩大后的断面积为： 如果所需降阻的数值不大，而且客观上又无法采 用扩大巷道断面的措施时，可改变巷道壁面的平滑程度或 支架型式，以减少摩擦阻力系数来调节风量。改变后的摩 擦阻力系数可用下式计算： 2. 降阻调节的分析 降阻调节的优点是使矿井总风阻减少。若风机风压 曲线不变，调节后，矿井总风量增加。降阻调节多在矿井产 量增大、原设计不合理、主要巷道年久失修的情况下，用来 降低主要风流中某一段巷道的阻力。 一般，当所需降低的阻力值不大时，应首先考虑减 少局部阻力。另外，也可在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道 。在一些老矿中，应注意利用废旧巷道供通风用。 6.5.3 增压调节法 1. 增压调节的计算 如图所示，一采区和二采区所需要的风量分别为 27.07和34.7m3/s，风阻分别为0.69和1.27Ns2/m8。要使一、 二采区得到所需的风量，两采区将分别产生505.6Pa、 1529.2Pa的阻力。总进风段1-2的风阻为0.23Ns2/m8，通过 61.77m3/s的总风量时，将产生877.6Pa的阻力，总回风段3-4 的风阻为0.02Ns2/m8，则产生76.3Pa的阻力。主要通风机附 近的漏风量为6.83m3/s，通过主要通风机的风量为68.6m3/s。 如果采用增加风压的调 节方法，在阻力较大的二采区内安 设辅助通风机的方法有： n 1)选择合适的辅助通风机 ，但不调整主要通风机的风压曲线 。 如图所示，主要通风机是 70B2-21型、24号、600r/min的轴流 式通风机，动轮叶片安装角度是 27.5，静风压特性曲线是曲线， 这时风机的工作点是a点。 两个并联采区以外，总进风段和总回风段总阻力为 ： h1-2h3-4877.6+76.3953.9Pa 当矿井的自然风压很小或可忽略不计时，主要通风 机能够供给两个并联采区使用的剩余风压为： hfa(h1-2h3-4)1519953.9565.1 Pa 二采区按需通过34.7m3/s的风量时，其阻力是 1529.2Pa。这个数值超出主要通风机能够供给这个采区使用 的剩余风压，故需在这个采区内安置一台合适的辅助通风机 。 这台辅助通风机要按以下两个数值来选择： 通过辅助通风机的风量为二采区的风量： Qaf34.7m3/s 辅助通风机的全风压： haft1529.2565.1964Pa 它的全风压特性曲线应通过或大于这两个数值所构 成的工作点b。一采区按需通过27.07m3/s的风量时，其阻力是 505.6Pa，这个数值小于主要通风机能够供给这个采区使用的 剩余风压，即565.1505.659.5Pa。 在此情况下，还要在一采区的回风流中安设调节风 门，使它能够产生59.5Pa的阻力。 n 2) 选择合适的辅助通风机，同时调整主要通风机的 风压曲线。在二采区安设一台辅助通风机。 通过辅助通风机的风量 Qaf34.7m3/s 辅助通风机的全风压 haft1529.2505.6 1023.6Pa 同时要调整主要通风机的静风压特性曲线，使它通 过以下两个数值所构成的工作点： 主要通风机的风量 Qaf68.6m3/s 主要通风机的静风压 hfs953.9505.61459.5Pa 这两种选择辅助通风机的方法中，后一方法虽然辅 助通风机所需功率较大，但主要通风机所需功率较小，比前 种方法要经济。需要注意的是辅助通风机和主要通风机有着 串联运转的关系，因此选择辅助通风机不能孤立进行，必须 和主要通风机紧密配合。 2选择、安装和使用辅助通风机的注意事项 在选择辅助通风机时，必须根据辅助通风机服务期 限以内通风最困难时的风量、风阻和风压等数值进行计算。 为了保证新鲜风流通过辅助通风机而又不致妨碍运 输，一般把辅助通风机安设在进风流的绕道中，但在巷道中 至少安设两道自动风门，其风门的间距必须大于一列车的长 度，风门须向压力大的方向开启。 辅助通风机停止运转时，必须立即打开巷道中的 自动风门，以便利用主要通风机单独通风。 主要通风机停止运转时，辅助通风机也应立即停 止运转，同时打开自动风门，以免发生相邻采区风流逆转 、循环风再流入辅扇；此时还需根据具体情况，采取相应 的安全措施。 重新开动辅助通风机以前，应检查附近20m以内 的瓦斯浓度，只有在不超过规定时，才允许开动辅助通风 机。 在采空区附近的巷道中安置辅助通风机时，要选 择合适的位置，否则，有可能产生通过采空区的循环风或 漏风，加速采空区的煤炭自燃。 随着通风状况不断发展变化，每隔一定时间，必须 ，调节主要通风机和辅助通风机的工作点，使之相互配合。 辅助通风机运转时，使得进风路上的风流能量降低 ，出风路上的风流能量提高。如果辅助通风机的能力过大， 就有可能使3点空气的能量同2点空气的能量接近、相等，甚 至超过。此时一采区将出现风量不足，没有风流，甚至发生 逆转。以上三种现象都是安全生产所不允许的。若一旦出现 上述情况时，其应急措施就是迅速增加二采区的风阻。 3增压调节法的优缺点及适用条件 n 与降阻调节法比较 优点：在阻力较大的风路中安装辅助通风机，无 需调节主风机而使得风量增大，相当于主要通风机对这条 风路的工作风阻下降，这点和降阻调节法很类似，但比降 阻调节法施工快而且方便。 缺点：管理工作较复杂，安全性比较差。 与增阻调节法比较： 优点：使主要通风机的电力费降低很多，服务时间又 长时，比较经济。 缺点：管理工作比较复杂，安全性比较差，施工比较 困难。 适用条件：并联风网中各条风路的阻力相差比较悬殊， 主要通风机风压满足不了阻力较大的风路，不能采用增阻 调节法，而采用降阻调节法又来不及时，可采用增压调节 法。 6.6 总风量调节 在矿井开采过程中，由于矿井产量和开采条件不断 变化，常常要求调节矿井总风量。矿井总风量调节的主要措 施是改变主要通风机的工况点，其方法有： n 改变主要通风机的特性曲线 n 改变主要通风机的工作风阻曲线 6.6.1 改变主要通风机特性曲线的调节法 1. 改变轴流式通风机动轮叶片的安装角度 轴流式通风机的特性曲线随着动轮叶片安装角的变 化而变化。 如某抽出式通风的矿井主要通风机是轴流式，当其 动轮叶片安装角为27.5时，静风压特性曲线是I曲线。为了满 足前期生产需要，该主要通风机的工作点为a点。现因生产情 况的变化，井巷通风的总阻力变为：hfr1862Pa；反对机械 风压的自然风压为： hn98Pa； 通过主要通风机的风量仍需 68m3/s。 根据两数值找出风机的 新工作点b，将风机的动轮叶片安装 角调整到30，其静压特性曲线由I调 到I，自b点得到这台风机的输入功率 约220kW，用此数值来衡量现用电动 机的能力是否够用，再由b点得出其 风机的静压效率是0.64，b点落在这 台风机特性曲线的合理工作范围内。 为了满足现阶段生产要求，该风机应根据以下两 个数值进行调节：风机的风量 Qf68m3/s，风机的静风压： hfs=hfrhn1960Pa 2. 改变通风机的转数 转数愈大，通风机的风 量和风压愈大。 某压入式通风的矿井， 其离心式通风机的全风压特性曲 线为，转数为n (r/min)。它和工 作风阻曲线交于M点，产生Qf (m3/s)的风量和hft (Pa)的全风压。 如果生产要求通风机应产生的风 压为hft(Pa)，通过的风量为Qf(m3/s) 。用比例定律可以求出新转数n， 即： 画出新转数n的全风压特性曲线，它和风阻曲 线1的交点M即为新工作点。同时根据新转数的效率曲线 和功率曲线，看新工作点是否落在合理工作范围内，并验 算电动机的能力。 该方法主要用于离心式通风机。它的具体做法是 ：如果通风机和电动机之间是间接传动的，可改变皮带轮 直径的大小来增加转数，如果通风机和电动机之间是直接 传动的，则改变电动机的转数或更换电动机。 6.6.2 改变主要通风机工作风阻的调节法 某矿抽出式风机是轴流 风机，叶片安装角为37.5，静风 压特性曲线为曲线，工作点是a 点，工作风阻Rf1107.4(44.5)2 0.56 Ns2/m8，工作风阻曲线为l 曲线。该风机叶片最大安装角为 40，其静压曲线为曲线。 n 如果生产要求主要通风机通过50m3/s的风量，则由风 压曲线只能产生1048.6Pa的静风压，不能满足原有风压 1107.4Pa。如果用降低主要通风机工作风阻的调节方法，就 必须设法将其工作风阻降低到Rf1048.65020.42Ns2/m8 。用这个数值画出风阻曲线2，使它通过工作点b，这时主要 通风机的静压效率接近0.6，输入功率约96kW。 n 如果不降低主要通风机的工作风阻，则工作点是c点 ，此时主要通风机只能通过47m3/s的风量，不能满足要求。 所以，当该矿所要求的通风能力超过主要通风机最大潜力又 无法采用其它调节法时，就得根据Rf的数值用扩大井巷的断 面，或开凿并联双巷，或增加进风井口等方法把主要通风机 的工作风阻降低。 n 如果主要通风机的风量大于实际所需要的风量时 ，可以增加主要通风机的工作风阻，使总风量下降。如后 图所示，由于离心式通风机的功率是随着风量的减少而减 少，主要通风机的工作风阻由R增到R时，其风量由Q降到 Q，主要通风机的输入功率则由N降到N。所以，对于离 心式通风机可以利用设在风峒中的闸门进行调节。当所需 风量变小时，可以放下闸门以增加风阻来减少风量。对于 轴流式通风机，当所需风量变小时，可以把动轮叶片安装 角调小，它比增加工作风阻的方法，在电力消耗上要经济 得多。 6.7 多台通风机联合运转的相互调节 采用多台风机联合运转的矿井，各台风机之间， 彼此联系，相互影响。如果不注意在必要时进行各台风机相 互调节，就有可能使矿井通风的正常状况受到破坏，甚至严 重影响安全生产。 6.7.1 多台通风机联合运转的相互影响 下图是某矿简化后的通风系统，各项实测的通风 数据是：两翼风机的公风共路1-2的风阻R1-20.05Ns2/m8 西翼主要通风机的专 用风路2-3的风阻R2-3 0.36Ns2/m8；西翼风机叶片角 度是35，其静风压特性曲线是 右图中的曲线，这台风机的 风量QI40m3/s，静风压hl 1058Pa，风机的工作风阻为： RI=1058/(40)2=0.66Ns2/m8，工 况点为a点。 东翼主要通风机的专 用风路2-4的风阻R2-4 0.33Ns2/m8；东翼风机的叶片 角度是25，其静风压特性曲线 是右图中的曲线，这台风机 的风量Q60m3/s，静风压h 1666Pa，工作风阻R 1666/(60)20.46Ns2/m8，工作 风阻曲线是R曲线，工作点为 b点。 在上述巳知条件下，按新的生产计划要求，东翼 的生产任务加大以后，由于瓦斯涌出量增加，东翼主要通 风机的风量需增加到Q90 m3/s。这时，为了保证东翼 的风量需增加到90 m3/s(为简便不计漏风)，矿井的总进风 量也要增加，公共风路1-2的阻力和东翼主要通风机专用风 路2-4的阻力都要变大，即风路1-2的阻力变为： h1-2R1-2(QQ)20.05(40+90)2845Pa 风路2-4的阻力变为： h2-4R2-4(Q)20.33(90)22673Pa 因而东翼主要通风机的静风压(为简便不计自然风 压)变为：hh1-2h2-484526733518Pa 为此需要对东翼风机进行调整。当东翼主要通风 机的叶片角度调整到45时，静风压特性曲线为 ，当主 要通风机通过90 m3/s的风量时，产生3518Pa的静风压。能 够满足需要。这时东翼主要通风机的工作风阻则变为: R3518/9020.43 Ns2/m8 其工作风阻曲线是R曲线，新工况点是c点。 在上述东翼主要通风机特性曲线因加大风量而调整 的情况下，西翼主要通风机特性曲线是否可以因风量不改变 而不需要调整? 如果西翼主要通风机特性曲线不调整，就成为东翼 主要通风机用特性曲线和西翼主要通风机特性曲线联 合运转对该矿进行通风。 下面将讨论这种联合运转产生的影响。 n 先在后图上画出两主要通风机的特性曲线和， 并根据各风路的风阻值画出R1-2、R2-3和R2-4三条风阻曲线。 n 专用风路2-3的风量，就是西翼主要通风机的风量 ，而这条风路的阻力要由西翼主要通风机总风压中的一部分 来克服。因此，可用和R2-3两曲线按照“在相同的风量下， 风压相减”的转化原则，绘出西翼主要通风机特性曲线为 风路2-3服务以后的剩余特性曲线(又名转化曲线)。 同理，用东翼风机特性曲线和专用风路2-4的 风阻曲线R2-4，按照上述串联转化原则，画出东翼主要通 风机为风路2-4服务以后的剩余特性曲线，经过以上转 化，在概念上好比把两翼风机都搬到两翼分风点上，和 两条曲线就是这两台风机为公共风路1-2服务的特性曲 线。 因为风路1-2上的风量是两风机共同供给的，即 两风机风量之和就是风路1-2上的风量。而风路l-2的阻力 ，两风机都要承担，即在每台风机的总风压中都要拿出相 等的一部分风压来克服公共风路1-2的阻力。这在概念上好 比两风机搬到分风点后，用它们的剩余特性曲线和 并联特性曲线为风路1-2服务。 因此，用曲线和按照在相同的风压下，风量 相加的并联原则，画出它们的并联特性曲线，它和风路l- 2的风阻曲线R1-2相交于d点，自d点画垂直线和横坐标相交得 出矿井总风量Q127m3/s，自d点画水平线分别交和 两曲线于e和f两点，自这两点画垂直线和横坐标相交得出东 翼的风量Q“90.7m3/s，西翼的风量Q36.3m3/s。 上述分析说明： n 1) 在上述图例的具体条件下，当东翼风机特性曲线 调整到而西翼风机特性曲线不作相应调整时，则矿井的 总风量下降(Q比Q小3m3/s)，通过西翼的风量供不应求(Q 比Q小3.7m3/s)，而通过东翼的风量却供大于求(Q“比Q 大0.7m3/s)。 n 2) 公共风路1-2的风阻曲线R1-2越陡，调整后的矿井 总风量Q越小。此时，不仅西翼所需风量不能保证，而且 东翼所需风量也不能满足。 n 3) 为安全运转起见，在每条风机特性曲线上，实 际使用的风压不得大于这条特性曲线上最大风压的的90%。 从图中还可以看出，只要风阻曲线R1-2再陡一些，西翼风机 的工作点就会进入这台风机特性曲线的不安全工作区段， 使运转不稳定。 n 4) 两台风机特性曲线相差越大或者西翼风机的能力 越小，矿井所需要的风量就越难保证，西翼风机也有可能出 现不稳定运转的情况。这时，整个西翼将没有风流。如果公 共风路的阻力继续增大，甚至大于西翼风机零风量下的风压 ，这时西翼的风流就会反向或逆转，整个西翼变为东翼进风 路线之一。 n 5) 对于两台或两台以上风机进行分区并联运转的矿 井，如果公共风路的风阻越大，各风机的特性曲线相差越大 ，就越有可能出现上述通风恶化的现象，必须注意预防。 6.7.2 多台通风机不稳定运转的预防措施 通过以上分析可知，多台通风机并联运转时，公共 风路的风阻越小，各台风机的能力越接近，则安全稳定运转 越有保证。 因此公共风路的断面要尽可能大，长度尽可能短， 或者使矿井的进风道数量尽可能多；尽量使得选用的各台风 机特性曲线基本相同，这就要求各采区或各翼所需要的风压 和风量尽可能做到搭配均匀。 n 在生产管理工作中，要尽量使公共风路保持比较小的 风阻值；如出现冒顶、塌陷或断面变形，必须及时整修。在 万一出现小风机不稳定的运转状况，可采用在大风机专用风 路上加大风阻的临时措施，使大风机的风量和矿井总风量都 适当减少，就能避免这种状况。更主要的是，为了预防大风 机调整后的影响，须对其它风机作出相应的调整。 根据这个道理，西翼风机专