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第二章矿井通风设备 教学目标 1 了解通风设备的作用 通风系统 掌握通风机的工作原理 工作参数及对通风设备的要求 2 掌握通风设备的结构 反风及型号意义 3 掌握离心式通风机的类型特性曲线与轴流式通风机的个体特性曲线 4 掌握通风网络特性方程与特性曲线 风机工况点与工业利用区以及风机经济运行的措施与工况调节方法 5 掌握通风设备的操作与维护方法 常见故障原因及排除方法 6 掌握按个体特性曲线选择轴流式通风机和按类型特性曲线选择离心式通风机的方法与步骤 第一节概述 教学目的与要求 1 了解通风设备的作用 2 熟悉通风方式及通风系统 3 掌握通风机的类型及工作原理 4 掌握通风机的工作参数 5 熟悉对通风设备的要求 重点 3 通风机的类型及工作原理 4 通风机的工作参数 难点 3 通风机的类型及工作原理 一 通风设备的作用 井下空气含有多种有害气体 瓦斯 一氧化碳 二氧化碳 氧化氮 二氧化硫 硫化氢 氨等 及矿尘 有害气体及矿尘危害井下工作人员的健康 瓦斯在一定浓度范围内遇到明火会发生爆炸 并会引起煤尘爆炸 威胁井下工作人员和矿井安全 另外 随矿井开采深度的增加 井下气温也逐渐升高 不利于井下工作 因此 煤矿安全规程 对井下空气的含氧量和有害气体浓度都有严格规定 并规定矿井必须采用机械通风 通风设备的作用是保证向矿井各用风地点连续输送足够数量的新鲜空气 排出井下污风 保证井下空气的含氧量 稀释并排出各种有害性气体及矿尘 调节井下所需温度和湿度 创造良好的井下工作环境 保证井下工作人员的健康和矿井安全生产 并在发生灾变时能够有效 及时地控制风向及风量 防止灾害扩大 矿井通风是矿井安全生产的基本保障 因此 要求通风设备必须安全 可靠地运行 二 通风方式及通风系统 1 通风方式通风方法分为自然通风和机械通风 矿井必须采用机械通风 机械通风方式分为 抽出式和压入式 2 通风系统矿井通风系统是通风设备 向矿井各作业地点供给新鲜空气并排出污浊空气的通风网路和通风控制设施的总称 通风系统类型分为 中央式 对角式和混合式 三 通风机的类型及工作原理 一 通风机类型矿山常用通风机 按气体在通风机叶轮中的流动情况 分为离心式通风机和轴流式通风机两大类 气体沿轴向进入叶轮 并沿径向流出的通风机称为离心式通风机 气体沿轴向进入叶轮 仍沿轴向流出的通风机称为轴流式通风机 二 通风机的工作原理 1 离心式通风机的工作原理当电动机带动转子旋转 叶轮流道中的空气在叶片作用下 随叶轮一起转动 空气在离心力的作用下 能量升高 并由叶轮中心沿径向流向叶轮外缘 经螺线形机壳和锥形扩散器排至大气 同时 在叶轮进口和中心形成真空 负压 外部空气在大气压力作用下 经进风口进入叶轮 形成连续流动 图2 3离心式通风机结构示意图1 叶轮 2 轴 3 进风口 壳 5 前导器 6 锥形扩散器 2 轴流式通风机的工作原理 轴流式通风机的叶片为机翼形扭曲叶片 并以一定的角度安装在轮毂上 当电动机带动轴和叶轮旋转时 叶片正面 排出侧 的空气在叶片的推动下 能量升高 通过整流器整流 并经扩散器被排至大气 同时 叶轮背面 入口侧 形成真空 负压 外部空气在大气压力作用下 经进风口进入叶轮 形成连续风流 图2 4轴流式通风机结构示意图1 轮毂 2 叶片 3 轴 4 外壳 5 集流器 6 流线体 7 整流器 8 扩散器 四 通风机的工作参数 1 风量风量是指单位时间内通风机排出气体的体积 m3 s m3 h 2 风压风压是指单位体积气体通过通风机所获得的总能量 N m2 3 功率通风机的功率分为轴功率和有效功率 轴功率是指电动机传递给通风机轴的功率 即通风机的输入功率 有效功率是指单位时间内气体从通风机获得的能量 即通风机的输出功率 4 效率效率是指有效功率和轴功率的比值 5 转速转速是指通风机叶轮每分钟的转数 r min 五 对通风设备的要求 一 煤矿安全规程 对主要通风机的要求 第一百二十一条规定 矿井必须采用机械通风 二 对通风机的其他要求 第二节通风机的构造及反风装置 教学目的与要求 1 了解通风设备的作用 2 熟悉通风方式及通风系统 3 掌握通风机的类型及工作原理 4 掌握通风机的工作参数 5 熟悉对通风设备的要求 重点 3 通风机的类型及工作原理 4 通风机的工作参数 难点 3 通风机的类型及工作原理 一 轴流式通风机的构造 一 FBCZ FBCDZ系列轴流式通风机1 FBCZ系列轴流式通风机的结构特点 图2 5FBCZ通风机结构图1 集流器 2 导流体 3 进风管 4 电动机 5 铜环 6 叶轮 7 扩散器 FBCDZ系列轴流式通风机的结构特点 图2 6FBCDZ通风机结构图1 集流器 2 前主体风筒 3 一级电机 4 一级中间筒 5 一级叶轮 6 二级中间筒 7 二级叶轮8 后主体筒 9 二级电机 10 扩散器 11 扩散塔 FBCZ FBCDZ结构特点及比较 FBCZ系列风机主要由集流器1 导流体2 进风管3 电动机4 铜环5 叶轮6和扩散器7等组成 FBCDZ系列风机与FBCZ系列结构不同之处主要是FBCDZ系列风机具有二级电动机和二级叶轮以及扩散塔等 其他结构基本相同 集流器1与流线型导流体2的作用是使空气均匀地沿轴向进入叶轮 以减小气流冲击 叶轮6是由轮毂 叶片和叶柄等组成 是传递能量的重要零件 叶片为中空钢板结构的机翼扭曲形 减小了气流在叶轮内的径向流动与环流 减小了损失 气动效率高 铜环5设置在风机筒体内叶轮回转部分 以防止叶片在高速运行中与筒体摩擦产生火花 使风机运行安全 可靠 扩散器7的作用是减小风机出口动能 使一部分动压转化为静压 提高风机效率 电动机4为专用防爆电机 安装在主体风筒中与瓦斯污风相隔绝的隔流腔内 隔流腔的进风道和排风道与机壳外的大气相通 用新鲜风流冷却电动机 并与叶轮直联 传动效率高 FBCDZ系列风机两工作叶轮相对安装 旋转方向相反 气流方向相同 它比两台同型号的单级轴流式通风机串联风量大 风压高 扩散塔与扩散器的作用相同 只是扩散塔向上排风 可将污风排至上空 保护周围环境并降低噪音 FBCZ FBCDZ系列风机的电动机安装在风机主体风筒内 减少了长轴传动的传动损失和 S 型流道的通风阻力损失 提高了运行效率 该型通风机刹车后可直接反转反风 反风量可达60 满足 煤矿安全规程 对反风量不小于正常供风量40 的要求 通风机的叶片安装角可调 用户可以根据矿井前后期所需风量进行调整 使工况点始终保持在高效区 现在一些风机生产厂家可根据用户要求 安装变频调速电机 以实现无级调速 2 FBCZ FBCDZ型号意义 FBCZ 6 NO16A F 风机 B 防爆 C 抽出式 Z 主要通风机 6 电机极数 No 机号前冠用符号 16 叶轮直径1600mm A 轮毂比的100倍为40 FBDCZ 10 No32B D 对旋式 10 电机极数 32 叶轮直径3200mm B 轮毂比的100倍为54 其他符号意义同FBCZ 6 NO16A 二 2K系列轴流式通风机 2K系列通风机是我国二十世纪八十 九十年代自行研制生产的矿山主要通风机 用于煤矿矿井通风 也适用于金属矿的通风 首先于二十世纪八十年代研制出2K60型通风机 九十年代又研制出2K56型通风机 2K60型通风机有No18 No24 No28三个机号 最高静效率可达84 2K56型通风机有No12 No18 No24 No30四个机号 最高静效率接近85 2K60与2K56主要不同之处在于2K60叶片可在150 450之间调整 2K56叶片可在200 500之间进行调整 2K60装有导叶可调装置 反风时需要改变导叶的角度 而2K56中 后导叶为板型 不可调 反风时不需要改变导叶角度 操作简