矿井通风第4章矿井通风动力

1、1/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 第四章第四章 矿井通风动力矿井通风动力 2/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 第一节第一节 自然风压自然风压 第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造 第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线 第五节第五节 通风机工况点及其经济运行通风机工况点及其经济运行 第六节第六节 通风机的联合运转通风机的联合运转 3/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全

2、学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 1 1、上一章内容回顾、上一章内容回顾 1)1)、上一章所讲的主要内容、上一章所讲的主要内容 风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、 摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、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。矿井通风阻力的措施。 2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 (1)(1)判

3、断井巷风流状态；判断井巷风流状态； (2)(2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算； (3)(3)矿井通风阻力计算问题矿井通风阻力计算问题 (4)(4)降低矿井通风阻力的技术措施降低矿井通风阻力的技术措施 4/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 2 2、本章的重点：、本章的重点： 1)1)自然风压的产生、计算、利用与控制自然风压的产生、计算、利用与控制 2)2)轴流式和离心式主要通风机特性轴流式和离心式主要通风机特性 3)3)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 4)4)主要通风机的合理工作范围主

4、要通风机的合理工作范围 3 3、本章的难点：、本章的难点： 1)1)自然风压的计算、利用与控制自然风压的计算、利用与控制 2)2)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 3)3)主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围 4 4、本章的思考题、本章的思考题 1)1)烟囱为什么能够排烟？烟囱为什么能够排烟？ 2)2)矿井主要通风机为什么要有反风装置？矿井主要通风机为什么要有反风装置？ 3)3)通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？ 4)4)矿井主要通风机工况点是静态的，还是动态的，为什么？矿井主要通风机工况点是静态的，还是动态

5、的，为什么？ 5)5)轴流式通风机为什么会出现喘振现象？轴流式通风机为什么会出现喘振现象？ 6)6)两台风机并联运行时矿井风量一定增大吗？两台风机并联运行时矿井风量一定增大吗？ 5/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 概概 述述 通风动力两种：自然通风与机械通风。通风动力两种：自然通风与机械通风。 风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通风流在矿井中流动，新鲜空气进入，浑浊气体（乏风）排出，这都需要通 风动力，不论是自然风压还是机械通风机，这些都是通风动力。风动力，不论是自然风压还是机械通风机，这些都是通

6、风动力。 通风动力的发展情况总体上来说：纯自然风压通风动力的发展情况总体上来说：纯自然风压风箱、牛皮囊、水车风箱、牛皮囊、水车蒸蒸 汽机汽机现在的通风机。现在的通风机。 古代采煤，井深一般在古代采煤，井深一般在2020丈之内（丈之内（5050米）。（唐米）。（唐. .李善对李善对魏都赋魏都赋的注中的注中 讲明井深讲明井深8 8丈（约丈（约2727米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用米），由于没有机械设备，通风动力人们就自发地利用 自然风压。自然风压。 最初采用是一个独眼井最初采用是一个独眼井( (天工开物天工开物中有记载中有记载) )。首先是依靠井壁温度与。首先是依靠井壁温度与 大

7、气温度大气温度( (或燃火或燃火) )不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠不同造成空气流动来进行通风，后来井下有了通风回路，靠 进、出井口的高度来通风，这时也利用火炉（在回风井筒内），靠热动力来通进、出井口的高度来通风，这时也利用火炉（在回风井筒内），靠热动力来通 风，空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。风，空气加热密度变轻上升，来产生空气流动。 6/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 概概 述述 随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设

8、置 火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。 自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、 风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开 始。始。 随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开 始了。始了。 虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任

9、 何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作 用。用。 7/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 第一节第一节 自然风压自然风压 一、一、 自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算 1 1、自然风压与自然通风、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。由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。 冬季：空气柱冬季：空气柱0-1-20-1-2比比5-4-35-4-3的的 平均温度较低，平均空气密平均温度较低，平均空气密 度较大，导致两空气

10、柱作用度较大，导致两空气柱作用 在在2-32-3水平面上的重力不等。水平面上的重力不等。 它使空气源源不断地从井它使空气源源不断地从井 口口1 1流入，从井口流入，从井口5 5流出。流出。 夏季：相反。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。然风压。其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。 0 1 2 3 4 5 dz1 dz2 z )1 (46457. 0 378. 0 P P T Psat 8/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安

11、全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 2 2、自然风压的计算、自然风压的计算 根据自然风压定义，自然风压是根据自然风压定义，自然风压是“势函数势函数”，是一种势能，因此要注意选取计算的参，是一种势能，因此要注意选取计算的参 考面，即考面，即0 0势位面，图所示系统的自然风压势位面，图所示系统的自然风压H HN N可用下式计算可用下式计算 ： 为了简化计算，一般采用测算出为了简化计算，一般采用测算出0-1-20-1-2和和5-4-35-4-3井巷中空气密度的平均值井巷中空气密度的平均值m1 m1和 和m2 m2，用 ，用 其分别代替上式的其分别代替上式的1 1和和2 2，则

12、上式可写为：，则上式可写为： 在实际测量计算中，常取：在实际测量计算中，常取： 注意：注意：1 1）自然风压的计算必须取一闭合系统。）自然风压的计算必须取一闭合系统。 2 2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。）进风系统和回风系统必须取相同的标高。 3 3）一般选取最低点作为基准面）一般选取最低点作为基准面。 gdZgdZH N 5 3 2 2 0 1 )( 21mmN ZgH 0 1 2 3 4 5 dz1 dz2 z n n m 0 9/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 二、二、 自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影

13、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 又受温度又受温度T T、大气压力、大气压力P P、气体常数、气体常数R(R(气体常数，是一个只与气体的种气体常数，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类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量) )和相对湿度和相对湿度等因素影等因素影 响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示： H HN N=f(Z=f(Z）=f(T,P,R,)=f(T,P,R,)，ZZ 1 1、温差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是

14、影响、温差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响H HN N的主要因素。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的热交换。其影响气温差的主要因素是地面入风流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、开采深度、地形、地质原因不同而有不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。同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。 1012 1234 5678911 12 月份 HN )1 (46457. 0 378. 0 P P T Psat 浅浅 井井 深深 井井 深井自然风压受围岩深井自然风

15、压受围岩 热交换影响显著，一热交换影响显著，一 年四季变化小。年四季变化小。 10/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 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。 11/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 二、二、 自然风压的影响因素及变化规律自然风压的影响因素及变化规律 2 2、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压也、空气成分和湿度：它影响空气的密

16、度，因而对自然风压也 有一定影响，但影响较小。有一定影响，但影响较小。 3 3、井深：、井深：H HN N与矿井或回路最高与最低点间的高差与矿井或回路最高与最低点间的高差Z Z成正比。成正比。 4 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、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，加有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，加 之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风井，在进风井周之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风井，在进风井周 围形成了冷却带以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井围形成了冷

17、却带以后，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。压起作用。 12/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 三、自然风压的控制和利用三、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，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。研究自然风压的控制和利用具有重要意义。 1 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

18、、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。械通风机方向一致。 2 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、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。其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。 3 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，、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，有时如在

19、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。也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。 4 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、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。坏时，便可利用自然风压进行通风。 13/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 5 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、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

20、 自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。 如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。( (两个系统的自然风压两个系统的自然风压) ) ABB ABB CEFA CEFA系统的自然风压为：系统的自然风压为： DBBDBB CED CED系统的自然风压为：系统的自然风压为： ( (夏季夏季) )自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A A和进风立井口和进风立井口D D各安各安 装一台抽风机（向外）。装一台抽风机（向外）。 )( AF CB NA

21、ZgH )( BE CB ND ZgH RDRC A B C D B E Z AB C D F B 14/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 设设ABAB风流停滞，对回路风流停滞，对回路ABDEFAABDEFA和和ABBCEFAABBCEFA可分别列出压力平衡方程：可分别列出压力平衡方程： 式中：式中： H HS S风机静压，风机静压，PaPa； QDBBCQDBBC风路风量，风路风量，m m3 3/S;/S; R RD D、R RC C分别为分别为DBDB和和BBCBBC分支风阻，分支风阻，NSNS2 2/m/m8 8。 两式

22、相除：两式相除： 此即此即ABAB段风流停滞条件式。段风流停滞条件式。 当上式变为当上式变为 则则ABAB段风流反向。段风流反向。 由此可知防止由此可知防止ABAB风路风流反向的措施有：（风路风流反向的措施有：（1 1）加大）加大R RD D；（；（2 2）增大）增大H HS S； （3 3）在）在A A点安装风机向巷道压风。点安装风机向巷道压风。 2 2 QRHH QRHH CNAS DNDNA C D NAS NDNA R R HH HH C D NAS NDNA R R HH HH E Z AB C D F B 15/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目

23、录 矿井通风第4章矿井通风动力 第二节第二节 矿用通风机的类型及构造矿用通风机的类型及构造 矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2 2台主要通风机（一台台主要通风机（一台 使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%20%25%25%，有的，有的 矿井甚至高达矿井甚至高达50%50%，原因是功率大效率低，平均只有，原因是功率大效率低，平均只有52.79%52.79%。 矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种： 1 1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；、

24、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）； 2 2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），、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；安全隐患，一般不用；帮助主通风机通风，以保证该分支风量；安全隐患，一般不用； 3 3、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。 按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为： 离心式通风机和轴流式通风机。离心式通风机和轴流式通风机。 16/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 一

25、、离心式通风机的构造和工作原理一、离心式通风机的构造和工作原理 1 1、 风机构造。风机构造。 离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺 形机壳和前导器等部分组成。形机壳和前导器等部分组成。 吸风口有：单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风吸风口有：单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风 机叶机叶( (动动) )轮宽度是单吸风机的两倍。轮宽度是单吸风机的两倍。 前导器前导器( (有些通风机无前导器有些通风机无前导器) )，使进入叶，使进入叶( (动动) )轮的气轮的气 流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。 叶轮

26、是唯一的旋转部件。叶轮是唯一的旋转部件。 17/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 叶片出口构造角：风流相对速度叶片出口构造角：风流相对速度W W2 2的方向与的方向与 圆周速度圆周速度u u2 2的反方向夹角称为的反方向夹角称为 叶片出口构造角，以叶片出口构造角，以2 2表示。表示。 离心式风机可分为：前倾式（离心式风机可分为：前倾式（2 29090) )、径向式（、径向式（2 2=90=90) )和后倾式和后倾式 （2 29090) )三种。三种。 2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。不同，通风机的性能

27、也不同。矿用离心式风机多为后倾式。 w2c2 u2c2u 2 w2 c2 u2 2 u2 c2 w2 2 18/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 2 2、工作原理、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，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，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（低于进风然后

28、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。叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。 3 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73G4-73、4-734-73型和型和K4-73K4-73型等。这些品种型等。这些品种 通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。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：型

29、号参数的含义举例说明如下： G 4 73 1 1 25 DG 4 73 1 1 25 D 代表通风机的用途，代表通风机的用途，K K表示表示 表示传动方式表示传动方式 矿用通风机，矿用通风机，G G代表鼓风机代表鼓风机 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm) 25dm) 表示通风机在最高效率点时表示通风机在最高效率点时 全压系数全压系数1010倍化整倍化整 设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计） 表示通风机比转速表示通风机比转速(n(ns s) )化整化整 表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为双吸为双吸 19/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全

30、学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理 1 1、风机构造、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等部分组成。叶轮有一级和二级两种 2 2、工作原理、工作原理 （1 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）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。流沿等半径的圆柱面旋绕流出。 1 2 345 6 7 8 9 20/70 河南理工大学

31、河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 （2 2）叶片安装角）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与 动轮旋转方向（动轮旋转方向（u)u)的夹角的夹角 称为叶片安装角，以称为叶片安装角，以表示。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必需保必需保 持一致。持一致。 （3 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气流受挤移动。处于叶片迎面的气流受挤 压，静压增加

32、；与压，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，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，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， 翼背的低压区翼背的低压区“吸引吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。 u 21/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 3 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿在用的轴流式风机有目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K581K58、2

33、K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对旋（对旋 式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是： 1 K 58 4 251 K 58 4 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm) 单级，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用， B D K 65 8 24B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶轮直径（叶轮直径（24dm)24dm) 对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/mi

34、n740r/min） 表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比轮毂比0. 650. 65的的100100倍化整倍化整 22/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 若轮毂比低于若轮毂比低于0.40.4则认为是低压则认为是低压( (或低轮毂比或低轮毂比) )型轴流通风机，轮毂比大于型轴流通风机，轮毂比大于 0.710.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型中压（或中轮毂比）型轴流通风机。时，则认为是高压（或大轮毂比）型中压（或中轮毂比）型轴流通风机。 4 4、对旋风机的特点、对旋风机的特点 一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反

35、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片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差3 3, ,叶面也互为反向，省去了叶面也互为反向，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，通风机流道中的含瓦斯气流隔离， 密闭罩中有扁管与密闭罩中有扁管与 大气相通，以达到散热目的。此种风机可以进行反转反风。大气相通，

36、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、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。转速度，由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动。 23/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风

37、动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 第三节第三节 通风机附属装置通风机附属装置 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。 一、风硐一、风硐 风硐是连接风机和井筒的风硐是连接风机和井筒的 一段巷道，如图。通过风一段巷道，如图。通过风 量大、内外压差较大，应量大、内外压差较大，应 尽量降低其风阻，并减少尽量降低其风阻，并减少 漏风。漏风。 24/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 风硐应满足以下要求： (1)应有足够大的断面

38、，风速不宜超过15ms。 2m8，阻力不应大于100200Pa。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1012D(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12m 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12m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

39、水。 25/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 二、扩散器二、扩散器( (扩散塔扩散塔) ) 作用：是降低出口速压以提高风机静压。作用：是降低出口速压以提高风机静压。 扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的 绝对速度方向而定。总的原则是，扩散器的阻绝对速度方向而定。总的原则是，扩散器的阻 力小，出口动压小并无回流。力小，出口动压小并无回流。 26/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 防爆门是在装有通风机的井口上为防止瓦斯或

40、煤尘爆炸 时毁坏通风机而安装的安全装置。 如图所示为出风井口的防爆门， 正常通风时它可以隔离地面大气 与井下空气。 作用：作用：当井下发生爆炸事故时， 防爆门即能被爆炸波冲开，起 到卸压作用以保护通风机。 要求要求：正常状况下它是气密的， 防止风流短路。应设计合理，结 构严密、维护良好、动作可靠。 27/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 四、反风装置和功能四、反风装置和功能 作用：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作用：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

41、应救护工作也需要进行反风。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。 反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有： 1 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风； 2 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风； 3 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反转反风 4 4）调节动叶安装角反风。）调节动叶安装角反风。 要求：要求： 定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；动作灵敏可靠，能在定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；动作灵敏可靠，能在 10min10min内改变巷道中风流方向；结构要严密

42、，漏风少；反风量不应小内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应小 于正常风量的于正常风量的40%40%；每年至少进行一次反风演习。；每年至少进行一次反风演习。 28/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 1 1）设专用反风道反风）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 （红线位置）， 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。 1 2 29/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全

43、学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 轴流式轴流式 30/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 2 2）利用备用风机作反风道反风）利用备用风机作反风道反风 31/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 五、主要通风机的使用及安全要求五、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，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%5%，有提升设备时不得超过15%15%。 2.

44、 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。 ，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，以后每每5 5年至年至少进行1次性能测定。主要通风机至少每月至少每月检 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

45、须制订停风 措施。 32/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 第四节第四节 通风机实际特性曲线通风机实际特性曲线 一、通风机的工作参数一、通风机的工作参数 通风机性能主要参数是风压通风机性能主要参数是风压H H、风量、风量Q Q、风机轴功率、风机轴功率N N、效率、效率 和转速和转速n n等。等。 （一）风机（一）风机( (实际实际) )流量流量Q 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。单位为积流量。单位为 m m3 3/h,m/

46、h,m3 3/min /min 或或m m3 3/s /s 。 （二）风机（二）风机( (实际实际) )全压全压H Hf f与静压与静压H Hs s 全压全压H Ht t: :是通风机对空气作功，消耗于每是通风机对空气作功，消耗于每1m1m3 3 空气的能量（ 空气的能量（Nm/mNm/m3 3 或 或PaPa），）， 其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。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，忽略自然风压时，H Ht t用以克服通风管网阻力用以克服通风管网阻力h hk k 和风机出口动能损失 和风机出口动能损失h hv v， 即即: H: Ht t=h=hR R

47、+h+hV V,Pa,Pa 静压静压: :克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H HS S（PaPa）。）。 H HS S=h=hR R=RQ=RQ2 2 因此 因此 H Ht t=H=HS S+h+hV V 33/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 ( (三）通风机的功率三）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全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率N Nt t。计算式：。计算式： N Nt t=H=Ht tQ Q1010-3 -3 KW KW 静压功率

48、：用风机静压计算输出功率，称为静压功率静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率N NS S。计算式：。计算式： N NS S=H=HS SQ Q10103 3 KW KW 风机的轴功率，即通风机的输入功率风机的轴功率，即通风机的输入功率N N（kWkW）。计算式：）。计算式： 或或 式中式中 t t、 S S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。 电动机的输入功率（电动机的输入功率（ N Nm m ）：）： 设电动机的效率为设电动机的效率为 m m, ,传动效率为传动效率为 tr tr时 时, ,则则 tt t N N 1000 QH t ss s N N 1000 Q

49、H S , 1000 trmt t trm m QHN N 34/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 二、通风系统主要参数关系二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义风机房水柱计示值含义 1 1、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井 （1 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值水柱计示值: :即为即为 4 4 断面相对静压断面相对静压h h4 4 故故 h h4 4（负压）（负压）= P= P4 4 - P - P04 04 沿风流方向，对沿风流方向

50、，对1 1、4 4两断面两断面 列伯努力方程列伯努力方程: : h hR14 R14=(P =(P1 1+h+hv1 v1+ +m12 m12 gZ gZ12 12) ) - (P - (P4 4+h+hv4 v4+ +m34 m34 gZ gZ34 34) ) 由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：P Pt1 t1 P P01 01， ， 即即 P P1 1+h+hv1 v1= P = Pt1 t1=P =P01 01， ， 又因又因1 1与与4 4断面同标高，所以断面同标高，所以 P P01 01 P P04 04 且：且：m12 m12gZ gZ12 12 m34 m34gZ gZ34

51、 34 = H = HN N z 1 23 5 6 h4 44 5 35/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 故上式可写为故上式可写为: : h hR14 R14= P = P04 04 - P - P4 4- h- hv4 v4 + H + HN N h hR14 R14=|h =|h4 4|- h|- hv4 v4 + H + HN N 即即 |h|h4 4|= h|= hR14 R14 + h + hv4 v4 - H - HN N 即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。即：风机房水柱计示值反映了矿

52、井通风阻力和自然风压等参数的关系。 （2 2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对类似地对4 4、5 5断面断面( (扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的 位能差。位能差。 扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRd Rd 风流出口边界条件：风流出口边界条件：P P5 5 P P05 05 P P04 04 故风机全压故风机全压 H Ht t- h- hRd Rd P Pt5 t5-P -Pt4 t4 =(P =(P5 5h hv5 v5 )-(P )-(P4 4+h+hv4 v4) ) = P = P04

53、04 -P -P4 4+h+hv5 v5-h -hv4 v4 H Ht t = |h = |h4 4|h|hv4 v4+h +hRd Rd+h +hv5 v5 36/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 若忽略若忽略 h hRd Rd 不计，则 不计，则 H Ht t |h |h4 4|h|hv4 v4+ h + hv5 v5 风机静压风机静压 H Hs s |h|h4 4| h| hv4 v4 （3 3） H Ht t、 H HN N、h hR R 之间的关系 之间的关系 综合上述两式：综合上述两式： H Ht t |h|h4

54、4| - h| - hv4 v4+h +hRd Rd+h +hv5 v5 （ h hR14 R14+h +hv4 v4-H -HN N ）- h- hv4 v4+h +hRd Rd+h +hv5 v5 h hR14 R14 + h + hRd Rd + h + hv5 v5 - H - HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14 + h + hRd Rd + h + hv5 v5 表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻 力，以及扩器出口动能损失。力，以及扩器出口动能损失。 37/70 河南理工大学河

55、南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 2 2、压入式通风的系统、压入式通风的系统 对对1 1、2 2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得： h hR12 R12=(P =(P1 1+h+hv1 v1+ +m1 m1gZ gZ1 1)- (P)- (P2 2+h+hv2 v2+ +m2 m2gZ gZ2 2) ) 边界条件及边界条件及1 1、2 2同标高：同标高： P P2 2 = P = P02 02 P P01 01 故有：故有： P P1 1-P-P2 2= P= P1 1-P-P01 01= h = h1 1 m1 m1gZ gZ1 1-

56、m2 m2gZ gZ2 2=H=HN N 故上式可写为故上式可写为 h hR12 R12=h =h1 1+h+hV1 V1-h -hv2 v2+ H + HN N 即即 h h1 1= h= hR12 R12+ h + hv2 v2- h - hV1 V1-H -HN N 又又 H Ht t= P= Pt1 t1-P -Pt1 t1= P = Pt1 t1-P -P01 01 = P = P1 1+h+hv1 v1-P -P01 01= h = h1 1+h+hv1 v1 同理可得：同理可得： H Ht t+ H+ HN N = h = hR12 R12 + h + hv2 v2 1 z2 2

57、 h1 m1m2 11 38/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 三、通风机的个体特性曲线三、通风机的个体特性曲线 1 1、工况点：当风机以某一转速、在风阻的管网上工作时、可测算出一、工况点：当风机以某一转速、在风阻的管网上工作时、可测算出一 组工作参数（风压、风量、功率、和效率组工作参数（风压、风量、功率、和效率），这就是该风机在管网），这就是该风机在管网 风阻为时的工况点。风阻为时的工况点。 2 2、个体特性曲线：不断改变、个体特性曲线：不断改变R R，得到许多的，得到许多的Q Q、H H、N N、。以。以Q Q为横坐标，为

58、横坐标， 分别以分别以H H、N N、为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性 曲线。曲线。 3 3、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机、通风机装置：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。装置。 4 4、通风机装置的全压、通风机装置的全压td td：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与 ：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与 风机的全压风机的全压t t之关系为：之关系为： 式中式中 h hd d扩散器阻力。扩散器阻力。 5 5、通风机装置的静压、通风机装置的静压sd sd： ： dt

59、td hHH )( vddtsd hhHH 39/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4章矿井通风动力 6 6、H Hs s 和和 H Hsd sd 的关系的关系 H Hs sH Ht th hv v 而而 只有当只有当 h hd d+h+hVd Vdh s s， 即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损 失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起 到回收动能的作用。到回收动能的作用。 7 7、 H H

60、t t、 H Htd td、 、 H Hs s 和和 H Hsd sd 之间的关系图之间的关系图 由图可见，安装了设计合理地扩散器之后，由图可见，安装了设计合理地扩散器之后， 虽然增加了扩散器阻力，使虽然增加了扩散器阻力，使H Htd td-Q -Q曲线低于曲线低于 H Ht t-Q-Q曲线，但由于曲线，但由于h hd d+h+hVd Vdh h hV V ， 则说明扩散器设计不合理。则说明扩散器设计不合理。 )( vddtvdtdsd hhHhHH Q H Ht-Q Htd-Q HS-Q Hsd-Q 40/70 河南理工大学河南理工大学 安全学院安全学院 通风动力通风动力 目录 矿井通风第4