第4章通风动力 - 副本

1、1第第4 4章章 通风动力通风动力中国矿业大学多媒体教学课件2第第4章章 通风动力通风动力 欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空欲使空气在矿井中源源不断地流动，就必须克服空气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的气沿井巷流动时所受到的阻力。这种克服通风阻力的能量或压力叫能量或压力叫通风动力通风动力。由第二章可知，。由第二章可知，通风机风压通风机风压和自然风压均是矿井通风的动力和自然风压均是矿井通风的动力。 本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、本章将就对这两种压力对矿井通风的作用、影响因素、特性进行分析研究，以便合理地使用通风动力，从而特性进行分析研究，以便合理地使用通

2、风动力，从而使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。使矿井通风达到技术先进、经济合理，安全可靠。 34.1 自然风压自然风压 4.2 矿用通风机类型及构造矿用通风机类型及构造4.3 通风机工作参数及个体特性曲线通风机工作参数及个体特性曲线4.4 比例定律与通风机类型特性曲线比例定律与通风机类型特性曲线4.5 矿井主要通风机附属装置矿井主要通风机附属装置4.6 矿井主要通风机联合运转矿井主要通风机联合运转4.7 矿井主要通风机性能测定矿井主要通风机性能测定第第4章章 通风动力通风动力4学习的目标学习的目标 自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高自然风压是怎样产生的？进、排风井井口标高相同的

3、井巷系统内是否会产生自然风压？相同的井巷系统内是否会产生自然风压？ 何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工何谓通风机的工况点？如何用图解法求单一工作或联合运转通风机的工况点，举例说明。作或联合运转通风机的工况点，举例说明。 描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物描述主要通风机特性的主要参数有哪些？其物理意义是什么？理意义是什么？ 轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线轴流式和离心式通风机的风压和功率特性曲线各有什么特点？在启动时应注意什么问题？各有什么特点？在启动时应注意什么问题？5通风动力的基本概念通风动力的基本概念 机械风压机械风压 空气能在井巷中流动，是由于风流的起末点间空气能在井

4、巷中流动，是由于风流的起末点间存在着能量差，由通风机造成的能量差，为存在着能量差，由通风机造成的能量差，为 自然风压自然风压 由矿井自然条件产生的能量差，则为由矿井自然条件产生的能量差，则为 机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，机械风压和自然风压均是矿井通风的动力，用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。用以克服矿井的通风阻力，促使空气流动。64.1自然风压自然风压自然通风的基本概念自然通风的基本概念自然通风特性自然通风特性自然风压参数计算自然风压参数计算自然风压测定自然风压测定7自然通风的基本概念自然通风的基本概念现象：现象：在非机械通风的矿井常观测到：风流从气温在非机械通风的矿井常观测到：

5、风流从气温较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。较低的井筒经工作面流到气温较高的井筒。本质：本质：由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空使得进、回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底气密度比进风井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。部的空气压力不相等，其压差就是自然风压。自然通风的定义：自然通风的定义： 在自然风压作用下，风流不断在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象流过矿井的现象8p为井口的大气压，为井口的大气压，Pa；Z

6、为井深，为井深，m；为空为空气密度，气密度，kg/m3，则自然风压为：，则自然风压为：)gZ(pph432- 121094.1.1 自然通风特性自然通风特性 生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的影生产实践表明，自然通风对矿井有效通风的影响，有时表现为响，有时表现为积极积极的一面，有时却表现为的一面，有时却表现为消消极极的一面。这就是事物的两面性。我们的任务的一面。这就是事物的两面性。我们的任务就是深入认识矿井自然通风的特性，以更好地就是深入认识矿井自然通风的特性，以更好地利用和控制自然通风。利用和控制自然通风。v影响自然风压大小和方向的因素影响自然风压大小和方向的因素1）地表气温的变化 对于

7、山区平硐开拓的矿井，或深部露天转地下的对于山区平硐开拓的矿井，或深部露天转地下的矿井，或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地表气矿井，或井筒开拓的浅矿井，自然风压受地表气温变化的影响较大。温变化的影响较大。10 对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地面空气对于竖井开拓的深矿井，地温随深度增加而增大，地面空气进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响比较小，自然进入井筒与岩石发生热交换，地表气温的影响比较小，自然风压的大小虽有改变，方向不变风压的大小虽有改变，方向不变 2)矿井深度矿井深度 近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深近似认为自然风压的大小与矿并深度成正比。深1000m的矿的矿井，

8、井，“自然通风能自然通风能”占总通风能量的占总通风能量的30 3)地面大气压地面大气压 地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小地面大气压变化不大，对自然风压的影响较小114.1.2自然风压参数计算自然风压参数计算 矿井通风设计中选择主通风机的风压，需要考虑反矿井通风设计中选择主通风机的风压，需要考虑反抗它工作的自然风压；抗它工作的自然风压； 在通风系统的管理和调整工作中，也往往需要理解在通风系统的管理和调整工作中，也往往需要理解自然风压。自然风压。gdzhn124.1.3自然风压测定自然风压测定在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通在矿井中任一地点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机停

9、止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即风机停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压差，即为该矿的为该矿的hn。要求是密闭不漏风，否则测值不准。要求是密闭不漏风，否则测值不准。直接测定法直接测定法134.2矿用通风机类型及构造矿用通风机类型及构造通风用的机械称为通风机（或通风机），通风用的机械称为通风机（或通风机），按服务范围分为主要通风机、辅助通风机与局部通风机。按服务范围分为主要通风机、辅助通风机与局部通风机。14（1）主要通风机）主要通风机 担负整个矿井或矿井的一翼或一个担负整个矿井或矿井的一翼或一个较大区域通风的通风机，称为矿井的主要通风机。较大区域通风的通风机，称为矿井的主要通风机。主要

10、通风机必须昼夜运转，对矿井安全生产和工作人主要通风机必须昼夜运转，对矿井安全生产和工作人员的身体健康、生命安全关系极大。员的身体健康、生命安全关系极大。主要通风机一般安装在地面上，是矿井的重要耗电设主要通风机一般安装在地面上，是矿井的重要耗电设备。对主要通风机的选用须从安全、技术、经济等方备。对主要通风机的选用须从安全、技术、经济等方面进行综合考虑。面进行综合考虑。15（2）辅助通风机）辅助通风机 用来帮助矿井主要通风机对一翼或一用来帮助矿井主要通风机对一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机，称为主要个较大区域克服通风阻力，增加风量的通风机，称为主要通风机的辅助通风机。辅助通风机大多

11、安装在井下，目前通风机的辅助通风机。辅助通风机大多安装在井下，目前使用较少。使用较少。（3）局部通风机）局部通风机 为满足井下某一局部地点通风需要而为满足井下某一局部地点通风需要而使用的通风机，称为局部通风机。局部通风机主要用作井使用的通风机，称为局部通风机。局部通风机主要用作井巷掘进通风，将在后续章节中讨论。巷掘进通风，将在后续章节中讨论。本章重点讨论主要通风机，按构造和工作原理不同，可本章重点讨论主要通风机，按构造和工作原理不同，可分为离分为离心式通风机心式通风机和和轴流式通风机轴流式通风机两大类，其中轴流式又两大类，其中轴流式又可分普通式和对旋式两种。可分普通式和对旋式两种。16 4.2

12、.1离心式通风机离心式通风机 离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽离心式通风机的构造及其在矿井通风井口安装作抽出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮（工出式通风的示意图。离心式通风机主要由动轮（工作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部作轮）、蜗壳体、主轴、锥形扩散器和电动机等部件构成。件构成。17return18 当叶轮转动时，靠当叶轮转动时，靠离心力作用离心力作用，空气由吸风口，空气由吸风口12进进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后折转90沿径向离开叶轮而流入机壳沿径向离开叶轮而流入机壳2中，再经扩散器中，再经扩散器3排出排出. 空气

13、经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高空气经过主要通风机后获得能量，使出风侧的压力高于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空于入风侧，造成了压差以克服井巷的通风阻力促使空气流动，达到了通风的目的。气流动，达到了通风的目的。19 我国矿井使用的离心式风机主要有我国矿井使用的离心式风机主要有G4-73、K4-73 、Y4-73和和4-72等系列，该类风机的特点是特性曲线较等系列，该类风机的特点是特性曲线较平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高，且具有启动平缓、无驼峰、运行噪声较小、效率高，且具有启动功率较小等特点。功率较小等特点。 运行时调节门（前导器）可在运行时调节门（前导器）可在070范

14、围内调节，范围内调节，用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电机或用以改变运行工况，还可通过配置不同转速的电机或电机调速来改变其运行工况，适应性较好。电机调速来改变其运行工况，适应性较好。 其中其中4-72系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不系列离心式风机主要用于风量和通风阻力不是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机是太大的中小型矿井。我国小型煤矿使用该系列风机较多，由于机型小，配置电机的容量也小，可配用较多，由于机型小，配置电机的容量也小，可配用380 V或或660 V电压的电机，适用于低压供电的矿井。电压的电机，适用于低压供电的矿井。20轴流式通风机轴流式通风机:由动轮由动轮l

15、，圆筒形机壳，圆筒形机壳3、集风器、集风器4、整流器整流器5、流线体、流线体6和环形扩散器和环形扩散器7所组成。集风器所组成。集风器是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一是外壳呈曲线形且断面收缩的风筒。流线体是一个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风个遮盖动轮轮毂部分的曲面圆锥形罩，它与集风器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。器构成环形入风口，以减少入口对风流的阻力。4.2.2 轴流式通风机 动轮由固定在轮轴动轮由固定在轮轴上的轮毂和等间距安上的轮毂和等间距安装的叶片装的叶片2 2组成。组成。21 叶片的安装角叶片的安装角可以根据需要来调整，国产轴流可以根据需要来调整，国产轴流式

16、通风机的叶片安装角一般可调为式通风机的叶片安装角一般可调为15、25、30、35、40和和45七种，使用时可以每隔七种，使用时可以每隔2.5调一次。调一次。 叶片按等间距叶片按等间距t安装在动轮上，当动轮的机翼形叶安装在动轮上，当动轮的机翼形叶片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，片在空气中快速扫过时，由于叶片的凹面与空气冲击，给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片给空气以能量，产生正压，将空气从叶道压出，叶片的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此的凸面牵动空气，产生负压，将空气吸入叶道。如此一压一吸便造成空气流动。一压一吸便造成空气流动。 22 一个动轮和它后面一个

17、有固定叶片的一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整流器用来整理动轮流整流器组成一段。整流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提出的旋转气流，以减少涡流损失。为了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。两段动轮。环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，其作用是使环状气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使速压逐渐减少，以减少冲击损失，同时使静压逐渐增加。静压逐渐增加。(构造图构造图)23构造图构造图模型图模型图2425局部外观图局部外观图26

18、 目前我国生产的轴流式主要通风机有目前我国生产的轴流式主要通风机有2BY、2K系列、系列、GAF、BD(K)、KZS系列等。叶轮直径从系列等。叶轮直径从1.2 m4.2 m，可满足不同，可满足不同大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮，机翼型扭曲叶大小井型的需要。该系列风机均为双级叶轮，机翼型扭曲叶片，叶片角度可在较大范围内进行有级（片，叶片角度可在较大范围内进行有级（2K58）或无级）或无级（2K56、2K60）调节，且均可直接反转反风，是我国煤矿用）调节，且均可直接反转反风，是我国煤矿用量较大的一类风机。量较大的一类风机。 GAF系列风机系列风机是在引进国外技术的基础上，结合国内的实际是在

19、引进国外技术的基础上，结合国内的实际情况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、情况加以改型改造的轴流式风机。具有风量风压调节范围宽、静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点，特别适用静压效率高、叶片角度调节自动化程度高等优点，特别适用于需要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方于需要经常改变运行工况的矿井使用。由于叶片角度调整方便，这类风机可通过改变风叶角度实现风机反风，既不需要便，这类风机可通过改变风叶角度实现风机反风，既不需要反风道，也不需要风机反转控制装置。反风道，也不需要风机反转控制装置。274.2.3 对旋式通风机 对旋式通风机对旋式通风机在构造上属于轴流式。近

20、年来，在构造上属于轴流式。近年来，BD（K）系列对旋式通风机发展迅速，该系列风机的特）系列对旋式通风机发展迅速，该系列风机的特点是采用双级双电机驱动结构，两级叶轮相对并反向点是采用双级双电机驱动结构，两级叶轮相对并反向旋转，其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一起旋转，其结构相当于两台同型号轴流风机对接在一起串联工作，因此被称之为对旋式风机。串联工作，因此被称之为对旋式风机。 由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且由于这种结构可省去中间及后置固定导叶，且涡流损涡流损失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、失较小，具有传动损耗小、压力高、高效范围较宽、效率也较高的特点效率也较高的特点，其

21、结构如图，其结构如图4-2-6。28 图图4-2-6 对旋压抽式轴流通风机结构示意图对旋压抽式轴流通风机结构示意图 1-集流器集流器 2-前消声器前消声器 3-前机壳前机壳 4-进气翼进气翼 5-电机电机 6-级叶轮级叶轮 7-级叶轮级叶轮 8-出气翼出气翼 9-后机壳后机壳 10-后消声器后消声器29 对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品，对旋式通风机作为目前我国矿用风机的新生代产品，国内已有多家风机厂投入生产，结构性能也不断改进国内已有多家风机厂投入生产，结构性能也不断改进和提高和提高. 如如:湖南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风机有限湖南湘潭平安电气、山西运城安瑞节能风机有限公司

22、等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组合三维公司等厂家和西北工业大学合作研制的弯掠组合三维扭曲正交型叶片技术，使风机的静压效率、噪声等性扭曲正交型叶片技术，使风机的静压效率、噪声等性能指标均得到较大提高。能指标均得到较大提高。304.3通风机工作参数及个体特性曲线通风机工作参数及个体特性曲线 一、通风机工作的基本参数一、通风机工作的基本参数 通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。通风机的特性参数有流量，压力，功率和效率。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。用这四个参数可以描述通风机的整个特性。 1主要通风机的工作风量主要通风机的工作风量Q 单位时间内通过通单位时间内通过通风机的空气体积，称

23、为通风机的流量，一般用风机的空气体积，称为通风机的流量，一般用Qf表示。其单位为表示。其单位为m3/s、 m3/min或或m3/h 。在矿井。在矿井通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入通风中，通过通风机的流量，也就是通风机送入井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流井下或从井下排出的空气量。因此，通风机的流量是一个重要参数。量是一个重要参数。312主要通风机的工作风压主要通风机的工作风压 通风机工作时，叶轮给予每通风机工作时，叶轮给予每1米米3空气的全部能量，即每空气的全部能量，即每1米米3空气通过通风机后所增加空气通过通风机后所增加的全部能量，称为通风机全压或通风压力，一般用的全部能

24、量，称为通风机全压或通风压力，一般用hft表示。表示。其单位为其单位为Pa。 通风机全压通风机全压(Hft )，是指通风机出口断面上空气的绝，是指通风机出口断面上空气的绝对全压对全压 (P2+hv2)与通风机入口断面上空气的绝对全压与通风机入口断面上空气的绝对全压 (P1+hv1)之差。之差。 Hft 一般在通风机制造厂所提供的特性曲线一般在通风机制造厂所提供的特性曲线或性能表中给出。或性能表中给出。 Hftpt2-pt1=(P2+hv2) (P1+hv1) 主要通风机的静压主要通风机的静压Hfs 。主要通风机产生的全压中用。主要通风机产生的全压中用于克服管网阻力的部分，叫主要通风机静压。于克

25、服管网阻力的部分，叫主要通风机静压。 主要通风机的动压主要通风机的动压Hfv.主要通风机全压中的出口主要通风机全压中的出口(2断断面面)动能损失部分，叫主要通风机动压。动能损失部分，叫主要通风机动压。32222fffvQsH式中：式中：为空气密度，为空气密度，kg/m3；Sf为风机出口处的断面积；为风机出口处的断面积；Qf为风机的风量。为风机的风量。故主要通风机的全压还可表示为：故主要通风机的全压还可表示为：ftfsfvHHh3主要通风机装置的工作风压主要通风机装置的工作风压.风机出口动压为无益能耗，风机出口动压为无益能耗，为了降低其值，采用抽出式通风方式的矿井主要通风机一为了降低其值，采用抽

26、出式通风方式的矿井主要通风机一般均安装有外接扩散器，风机与扩散器一起被称为主要通般均安装有外接扩散器，风机与扩散器一起被称为主要通风机装置。风机装置。 333主要通风机装置的工作风压主要通风机装置的工作风压.风机装置的全压风机装置的全压Ht。风机入口风机入口l断面与扩散器出口断面与扩散器出口3断面风断面风流的全压之差叫主要通风机装置的全压流的全压之差叫主要通风机装置的全压.主要通风机装置全压与主要通风机全压之关系为：主要通风机装置全压与主要通风机全压之关系为： 在没有自然风压条件下，主要通风机装置的全压在没有自然风压条件下，主要通风机装置的全压 等于克等于克服矿井风网阻力服矿井风网阻力 与扩散

27、器出口动能与扩散器出口动能 损失之和损失之和风机装置的静压风机装置的静压Ht。克服通风系统阻力所消耗的风压为有克服通风系统阻力所消耗的风压为有益能耗，通常称之为主要通风机装置的静压或有效静压。益能耗，通常称之为主要通风机装置的静压或有效静压。31tttHPPfttRdHHhhRd扩散器阻力。扩散器阻力。tRmvdHhhsRmHh343主要通风机装置的工作风压主要通风机装置的工作风压.风机装置的动压风机装置的动压hvd。扩散器出口动能损失叫主要通风机扩散器出口动能损失叫主要通风机装置的动压。装置的动压。 Sd风机扩散器出口断面积，风机扩散器出口断面积，m2，其余同前。，其余同前。由此可见，主要通

28、风机装置全压与其静压和动压之间有如由此可见，主要通风机装置全压与其静压和动压之间有如下关系：下关系：主要通风机装置的静压与主要通风机全压的关系是：主要通风机装置的静压与主要通风机全压的关系是：安装扩散器后所回收的动压值相对于风机的全压来说很小，安装扩散器后所回收的动压值相对于风机的全压来说很小，所以，通常不把主要通风机与主要通风机装置的参数和特所以，通常不把主要通风机与主要通风机装置的参数和特性曲线严加区别。现场通常所说的，以及本书中下面出现性曲线严加区别。现场通常所说的，以及本书中下面出现的风机的全压、静压和动压一般都是指风机装置的参数的风机的全压、静压和动压一般都是指风机装置的参数。222

29、fdvdQshtsvdHHhsftRdvdHHhh35 小结：小结：通风机装置的全压通风机装置的全压Ht与通风机的安装与通风机的安装质量和扩散器的优劣等因素有关，因此，质量和扩散器的优劣等因素有关，因此， Ht需对需对实际运转的通风机进行实测获得。实际运转的通风机进行实测获得。 通风机全压通风机全压(Hft)和通风机装置全压和通风机装置全压(Ht)，在数，在数值上一般相差不大，所以，在通风机选型计算中，值上一般相差不大，所以，在通风机选型计算中，可直接用厂家提供的性能曲线所给出的数值。可直接用厂家提供的性能曲线所给出的数值。 对于抽出式通风，通风机装置全压对于抽出式通风，通风机装置全压Ht，主

30、要用，主要用来克服矿井的通风阻力和排入大气时的速压损失。来克服矿井的通风阻力和排入大气时的速压损失。通风机用来克服井巷通风阻力的那部分通风压力，通风机用来克服井巷通风阻力的那部分通风压力，称为通风机静压，用称为通风机静压，用Hs 表示，而排入大气时的速表示，而排入大气时的速压损失则为出口速压：压损失则为出口速压：Ht Hshvd364. 主要通风机的功率和效率主要通风机的功率和效率（1）功率）功率单位时间内通过通风机的流量和通单位时间内通过通风机的流量和通风机给予每风机给予每1米米3空气的全部能量之乘积，称空气的全部能量之乘积，称为通风机的输出功率为通风机的输出功率由于通风机压力有通风机全压由

31、于通风机压力有通风机全压hft和通风机静和通风机静压压hfs之分，所以通风机的输出功率也分为通之分，所以通风机的输出功率也分为通风机全压输出功率风机全压输出功率Nfot和通风机静压输出功率和通风机静压输出功率Nfos ，即：，即： Nfot hft.Qf/1000，kW Nfos hfs.Qf/1000，kW 37 （2）主要通风机的轴功率）主要通风机的轴功率(或输入功率或输入功率) 电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用电动机经传动部件输入给主要通风机的功率叫轴功率，用N表表示，单位为示，单位为KW，主要通风机的轴功率可用下式计算：，主要通风机的轴功率可用下式计算： 式中式中 U

32、线电压，线电压，V； I线电流，线电流，A； cos功率因数；功率因数； d电动机效率，；电动机效率，； c传动功率，。传动功率，。cdUIN1000cos338（3）通风机的效率）通风机的效率 通风机在运转过程中，由于通风机在运转过程中，由于机械损失及空气流动损失等原因，通风机轴上的机械损失及空气流动损失等原因，通风机轴上的功率不可能全部传递给空气，也就是说通风机的功率不可能全部传递给空气，也就是说通风机的轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输轴功率必然要大于通风机的输出功率，通风机输出功率和通风机轴功率出功率和通风机轴功率N轴轴之比，之比， 叫做通风机的效叫做通风机的效率，即：率，即：

33、 ftNft/N轴轴hftQf/(1000 N轴轴) fsNfs/ N轴轴hfsQf/(1000 N轴轴) 上式中上式中ft 和和fs 分别表示通风机的全压效率和分别表示通风机的全压效率和静压效率。静压效率。 通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重通风机的效率是衡量每台通风机工作性能的重要指标之一。要指标之一。39 5、电动机功率、电动机功率Nd 为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实为带动风机运转而消耗的功率即为电动机功率。可实际测量或按下式计算：际测量或按下式计算： 式中式中 d、c 、电动机效率和传动效率。电动机效率和传动效率。cdsfscdtftcddQHQHNN100010

34、0040二、通风机个体特性曲线二、通风机个体特性曲线通风机的个体特性曲线通风机的个体特性曲线 将通风机装在试验管道将通风机装在试验管道(或矿井或矿井)上运转，若不断改上运转，若不断改变管道的风阻值，则可以测得一系列与风阻值相对应的变管道的风阻值，则可以测得一系列与风阻值相对应的Q、h、N和和值。如以值。如以Q为横坐标，为横坐标，h为纵坐标，将上述为纵坐标，将上述测得的各对应的测得的各对应的Q、h值描在坐标纸上，并连结各点，值描在坐标纸上，并连结各点，可以获得风量可以获得风量风压曲线风压曲线(简称风压曲线简称风压曲线) ，用同样方法，用同样方法可以得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风机的可以

35、得到功率、效率曲线。上述诸曲线即称为通风机的个体特性曲线。个体特性曲线。41 轴流式通风机轴流式通风机的的风压曲线比较陡，并风压曲线比较陡，并有一个类似有一个类似“马鞍形马鞍形”的驼峰区，当风量变的驼峰区，当风量变化时，风压变化较大。化时，风压变化较大。轴流式通风机的功率轴流式通风机的功率曲线，在其稳定工作曲线，在其稳定工作区内，功率随着风量区内，功率随着风量的增加而减少，为减的增加而减少，为减少启动负荷，故少启动负荷，故轴流轴流式通风机启动时，不式通风机启动时，不能关闭闸门能关闭闸门。效率曲线随风量的增效率曲线随风量的增加逐渐加逐渐增大，当增大到一定程度后便逐渐下降。增大，当增大到一定程度后

36、便逐渐下降。42 离心式通风机离心式通风机的的风压曲线比较平缓，风压曲线比较平缓，当风量变化时，风压当风量变化时，风压变化不大；变化不大；在其稳定工作区内，在其稳定工作区内，功率随风量的增加而功率随风量的增加而增加，为避免启动负增加，为避免启动负荷大引起的电流过大荷大引起的电流过大烧毁电动机，所以烧毁电动机，所以离离心式通风机启动时，心式通风机启动时，应将闸门关闭，待通应将闸门关闭，待通风机启动正常后再逐风机启动正常后再逐渐打开闸门渐打开闸门。 43通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比：通风管道或矿井的通风阻力与风流的平方成正比：h=RQ2。 风量越大，通风阻力越高。当通风机与通风管道或

37、矿井相风量越大，通风阻力越高。当通风机与通风管道或矿井相连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲连时，通风机的个体风压曲线与管道或矿井的风阻特性曲线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点。如图所线就有一交点，这个交点就叫做通风机的工况点。如图所示，示，a、a1和和a2为管道或矿井的风阻由为管道或矿井的风阻由R变为变为R1和和R2时，所时，所对应的工况点。对应的工况点。 工况点所对应的风量就是此工况点所对应的风量就是此时通过管道或矿井的实际风时通过管道或矿井的实际风量，对应的风压就是用以克量，对应的风压就是用以克服管道或矿井通风阻力的通服管道或矿井通风阻力的通风压力。通过工况点作垂线

38、风压力。通过工况点作垂线与与N,的交点就是通风机此时的交点就是通风机此时的功率和效率。的功率和效率。三、三、 通风机的工况点及合理工作范围通风机的工况点及合理工作范围44三、三、 通风机的工况点及合理工作范围通风机的工况点及合理工作范围如右图所示。从工况点如右图所示。从工况点A作图可看作图可看出，此时通风机的静风压为出，此时通风机的静风压为3040Pa,风量为风量为115m3/s,工作量工作量Qf为为115 m3/h, 功率为功率为450kw,静压效率为静压效率为0.68. 由此由此启示我们，可以根据矿井通风设计所启示我们，可以根据矿井通风设计所算出的需要风量算出的需要风量Qf和风压和风压H的

39、数据，的数据，再从多条表示不同型号、尺寸、不同再从多条表示不同型号、尺寸、不同转数或不同叶片安装角的主要通风机运转特性曲线中选转数或不同叶片安装角的主要通风机运转特性曲线中选择一条合适的特性曲线，所选的这条特性曲线，载明了择一条合适的特性曲线，所选的这条特性曲线，载明了它所属的主要通风机型号、尺寸、转数和叶片安装角等。它所属的主要通风机型号、尺寸、转数和叶片安装角等。这就是最简单的选择主要通风机的方法。所谓选择合理这就是最简单的选择主要通风机的方法。所谓选择合理是要求预计的工况点在是要求预计的工况点在HQf曲线的位置应满足以下两曲线的位置应满足以下两个条件：个条件：45通风机工况点的合理范围通

40、风机工况点的合理范围一是从经济方面考虑，一是从经济方面考虑，所选择的工况点对应主要通风所选择的工况点对应主要通风机的静压效率不应低于机的静压效率不应低于70 %，即工作点应在，即工作点应在C点以上；点以上；二是从安全的角度，要求风机工况点不能处于不稳定区二是从安全的角度，要求风机工况点不能处于不稳定区。许多轴流式主要通风机在许多轴流式主要通风机在HQf曲线最高点的左侧，风压与风量曲线最高点的左侧，风压与风量的关系不再具有唯一性，如果工作点位于风压曲线最高点的左侧的关系不再具有唯一性，如果工作点位于风压曲线最高点的左侧即所谓的即所谓的“驼峰驼峰”区时，主要通风机的运转就可能产生不稳定状区时，主要

41、通风机的运转就可能产生不稳定状况，即工作点发生跳动，风压忽大忽小，声音极不正常（喘振现况，即工作点发生跳动，风压忽大忽小，声音极不正常（喘振现象）。为了防止矿井风阻偶然增加等原因使工况点进入不稳定区，象）。为了防止矿井风阻偶然增加等原因使工况点进入不稳定区，在选择和使用风机时规定风机的实际工作风压不应大于最大风压在选择和使用风机时规定风机的实际工作风压不应大于最大风压的的0.9倍，即工作点应在倍，即工作点应在B点以下；在转速上要求其不超过额定转点以下；在转速上要求其不超过额定转速；对于电动机，要求不超负荷运行。所以轴流式风机在风压曲速；对于电动机，要求不超负荷运行。所以轴流式风机在风压曲线上的

42、合理工作范围应是线上的合理工作范围应是BC段段46由于受到动轮和叶片等部件的结构强度所限，通风机由于受到动轮和叶片等部件的结构强度所限，通风机动轮的转数不能超过它的额定转数；轴流式通风机除动轮的转数不能超过它的额定转数；轴流式通风机除转数有限制外，还有动轮叶片的安装角转数有限制外，还有动轮叶片的安装角的限制，对于的限制，对于一级动轮的轴流式通风机，最大的一级动轮的轴流式通风机，最大的为为45，越过最大的越过最大的角，运行就不角，运行就不易稳定。又考虑到通风机工易稳定。又考虑到通风机工作的经济性，一级动轮的轴作的经济性，一级动轮的轴流风机，其流风机，其角不小于角不小于10；二级动轮的轴流风机，其

43、角二级动轮的轴流风机，其角不小于不小于15。综上所述，在。综上所述，在右图中的阴影部分即为主要右图中的阴影部分即为主要通风机的合理工作范围。通风机的合理工作范围。应该指出的是，分析主要通风机工况点是否合理时，应该指出的是，分析主要通风机工况点是否合理时，应使用实测的主要通风机特性曲线。厂方提供的曲线应使用实测的主要通风机特性曲线。厂方提供的曲线往往与安装后的实际特性曲线不符，采用厂方提供的往往与安装后的实际特性曲线不符，采用厂方提供的曲线时，可能会得出错误的结论。曲线时，可能会得出错误的结论。47左限：左限：叶片安装角叶片安装角的的最小值，对一级叶轮为最小值，对一级叶轮为10，二级叶轮为，二级

44、叶轮为15。右限：右限：叶片安装角叶片安装角的的最大值，对一级叶轮为最大值，对一级叶轮为40，二级叶轮为，二级叶轮为45。小结：轴流式通风机的合理工作范围：小结：轴流式通风机的合理工作范围：上限：应在上限：应在“驼峰驼峰”右侧，实际应用的最大风压右侧，实际应用的最大风压值的值的0.9倍以下。倍以下。下限：下限：通风机的运转效率，不得低于通风机的运转效率，不得低于0.7。48 本节主要分析同一类型或结构相似的主要通风机的风本节主要分析同一类型或结构相似的主要通风机的风量、风压、功率及效率与尺寸（一般用动轮直径代表）量、风压、功率及效率与尺寸（一般用动轮直径代表）和转速之间的关系。和转速之间的关系

45、。 同一类型、同一系列或结构相似的通风机，其风机内同一类型、同一系列或结构相似的通风机，其风机内部风流的运动符合流体相似模型的各项准则，具有运部风流的运动符合流体相似模型的各项准则，具有运动相似和动力相似。动相似和动力相似。494.5矿井主要通风机附属装置矿井主要通风机附属装置通风机的附属装置包括通风机的附属装置包括 反风装置、防爆门、风峒和扩散器等。反风装置、防爆门、风峒和扩散器等。501.反风装置反风装置 反风反风就是使正常风流反向。当就是使正常风流反向。当进风井筒进风井筒附近附近和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生和井底车场发生火灾或瓦斯煤尘爆炸时，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等

46、有害气体。为了避大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体。为了避免灾害扩大，就得利用主要通风机免灾害扩大，就得利用主要通风机s的反风装置迅的反风装置迅速将风流方向反转过来。速将风流方向反转过来。规程规程规定：要求在规定：要求在10min内能把矿井风流方向内能把矿井风流方向反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风反转过来，而且要求反风后的风量不小于正常风量的量的40%。 4.5矿井主要通风机附属装置矿井主要通风机附属装置51 利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反利用反风道反风是一种常用的可靠方法，能满足反风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风机抽出式风的时间和风量要求。下图为轴流式主要通风

47、机抽出式通风时的反风示意图，图通风时的反风示意图，图A为正常通风时反风门为正常通风时反风门1和和2的的位置，通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门位置，通风机由井下吸风，然后排至大气，若将反风门1、2改变为图改变为图B中的位置，风流从大气吸入通风机内，中的位置，风流从大气吸入通风机内，再经反风道压入井下，使井下风流的方向改变。再经反风道压入井下，使井下风流的方向改变。 52 离 心 式 通 风离 心 式 通 风机的反风机的反风情况如情况如图图4-12所示，正常所示，正常通风时，反风门通风时，反风门1和和2为实线位置，为实线位置，反风时，反风门反风时，反风门1提起，而将反风提起，而将反风门门

48、2放下，风流自放下，风流自反风门反风门2进入通风进入通风机，再从反风门机，再从反风门1进入反风道进入反风道3，经，经风井压入井下。风井压入井下。53 2.防爆门防爆门 规程规程规定：装有主要规定：装有主要通风机的出风井口，应安装通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门。防爆门不得小于出风井口的防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风断面积，并正对出风口的风流方向。流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主要通风机的作用。起到保护主要通风机的作用。54 3风峒风峒 风峒风峒是主要是主要 通风机和出风井之间的一段联络巷道

49、。通风机和出风井之间的一段联络巷道。由于通过风峒的风量很大，内外的压力差较大，因此应特由于通过风峒的风量很大，内外的压力差较大，因此应特别注意降低风峒阻力和减少漏风。风峒设计时应满足：别注意降低风峒阻力和减少漏风。风峒设计时应满足： 1)风峒的断面不宜太小，其风速以风峒的断面不宜太小，其风速以10ms为宜，最大不为宜，最大不应超过应超过15m/s; 2) 风峒的阻力不大于风峒的阻力不大于100200Pa。因此，风峒不宜过。因此，风峒不宜过长，与井筒的夹角为长，与井筒的夹角为6090之间，转弯部分要呈圆弧形，之间，转弯部分要呈圆弧形，内壁光滑，拐弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。内壁光滑，拐

50、弯平缓，并保持无堆积物，以减少其阻力。 3) 风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。风峒及其闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。554.扩散器扩散器 在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称在通风机出风口外，联接一段断面逐渐扩大的风道称为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风为扩散器。其作用是减少出风口的速压损失，以提高通风机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构机的静压。轴流式通风机的扩散器由圆锥形内筒和外筒构成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩成的环状扩散器。其出口还要与由混凝土砌筑成的外接扩散器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长散

51、器相连。外扩散器是一段向上弯曲的风道，出风口为长方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取方形断面。离心式通风机的扩散器是长方形，其敞角取810，出风口断面，出风口断面(S3)与入风口断面与入风口断面(S2)之比约为之比约为34。565消音装置消音装置 通风机在运转时产生噪音，特别是大直径通风机在运转时产生噪音，特别是大直径轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地轴流式通风机的噪音更大，以致影响工业场地和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要和居民区的工作和休息，为了保护环境，需要采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正常的采取有效措施，把噪音降低到人们感觉正常的程度。我国规定通风机的噪音不

52、得超过程度。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和高速旋转的速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲击，产生空气动力噪音，同时动轮叶片迅猛冲击，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机件振动产生机械噪音。当通风机的圆周速度大于大于20m/s时，空气动力噪音占主要地位。正时，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。对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。57 消音装置分为主动式与反射式，前者的作用消音装置分为主动式与反射式，前者的作用是吸收声音的能量，后者是把声能反射回声源。是吸收声音的能量，后者是把声能

53、反射回声源。通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性通风机多采用主动式消音装置，风流通过多孔性材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率材料装成的通道时，其噪音被吸收。对不同频率的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降的噪音消音器，消音效果不同。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。制成空心消音板，以节省材料。584.6矿井主要通风机联合运转矿井主要通风机联合运转两台或两台以上的通风机同时对风网进行工作，两台或两台以上的通风机同时对风网进行工作，叫做通风机的联合作业或联合运转。这种作业叫做通风机的联合作

54、业或联合运转。这种作业基本分串联作业和并联作业两种。基本分串联作业和并联作业两种。 一、通风机的串联作业一、通风机的串联作业 当通风网路的阻力较大，一台通风机不能当通风网路的阻力较大，一台通风机不能满足需要时，应采用通风机串联工作。作串联满足需要时，应采用通风机串联工作。作串联工作的较少，一般用于长距离掘进通风。工作的较少，一般用于长距离掘进通风。 通风机串联工作可分为集中串联和间隔串通风机串联工作可分为集中串联和间隔串联两种，下面以集中串联为例进行分析。联两种，下面以集中串联为例进行分析。59 两台通风机的特性曲线分别为两台通风机的特性曲线分别为和和，网，网路的总风阻为路的总风阻为R1。通风

55、机作串联工作时，通过通风机作串联工作时，通过两台通风机的风量必然相等，而风压则相加。两台通风机的风量必然相等，而风压则相加。因此，两台通风机的合成曲线可按因此，两台通风机的合成曲线可按“风量相等，风量相等，风压相加风压相加”的原则，的原则，在等风量线在等风量线l1，l2 上将曲上将曲线线和和的纵坐标相加，连接各点即为合成特的纵坐标相加，连接各点即为合成特性曲线性曲线，它与风阻曲线，它与风阻曲线R1的交点的交点M0，即为联即为联合工况点合工况点。与。与M0所对应的所对应的Q0为通风网路的总风为通风网路的总风量，且量，且Q0QQ；网路的总风压为；网路的总风压为h0。由。由M0引垂直线交曲线引垂直线

56、交曲线于于M，交曲线交曲线于于M，与与MI、M所对应的风压为所对应的风压为hft1和和hft2，显然有：，显然有： h0hft1hft2。6061 若通风机若通风机和和单独工作，则其工况点单独工作，则其工况点分别为分别为M和和M，这时其风压分别为，这时其风压分别为h和和h，风量分别为，风量分别为Q和和Q。可见，。可见，Q0 Q ，Q0 Q ，说明串联工作效果较好，这种情况，说明串联工作效果较好，这种情况在网路风阻在网路风阻R越大时，越显著。所以，通风机越大时，越显著。所以，通风机串联工作，适合于通风阻力大的通风网路。串联工作，适合于通风阻力大的通风网路。62 当风阻由当风阻由R1降为降为R2，

57、工况点为，工况点为B时，则时，则hh而而h0，说明串联后的风压与单独开动通风，说明串联后的风压与单独开动通风机机时的风压相等，时的风压相等，号通风机虽在运转，但产号通风机虽在运转，但产生的风压为零。所以生的风压为零。所以B点称为串联工作时的极限点称为串联工作时的极限点。点。 当风路风阻由当风路风阻由R2降到降到R3时，联合工作点位于时，联合工作点位于极限点极限点B的右侧，此时的联合风压和风量均小于的右侧，此时的联合风压和风量均小于通风机通风机工单独工作时的风压和风量。显然，这工单独工作时的风压和风量。显然，这时通风机串联工作是不合理的。时通风机串联工作是不合理的。 因此，可以得出结论，通风机串

58、联工作，只因此，可以得出结论，通风机串联工作，只有在由于网路风阻增大而使风量不足的情况下才有在由于网路风阻增大而使风量不足的情况下才能运用。能运用。 63 主要通风机和自然风压串联主要通风机和自然风压串联主要通风机与自然风压串联工作时，其通风机风主要通风机与自然风压串联工作时，其通风机风压与自然风压的关系，如下图所示。压与自然风压的关系，如下图所示。64主要通风机的静压特性曲线为主要通风机的静压特性曲线为I，矿井风阻特性曲，矿井风阻特性曲线为线为R，在冬季，矿井自然风压帮助机械通风，在冬季，矿井自然风压帮助机械通风，其特性曲线为其特性曲线为，由曲线，由曲线和和按按“风量相等，风量相等，风压相加

59、风压相加”的原则，可以得到联合工作特性曲线的原则，可以得到联合工作特性曲线，它与，它与R曲线的交点即为联合工况点曲线的交点即为联合工况点M0(Q0、h0)，而通风机的实际工作点为，而通风机的实际工作点为M1(hfs，Q0)。显然，。显然，hfshnhr，表明通风机提供的风压，表明通风机提供的风压hfs加上自然加上自然风压风压hn用来克服矿井通风阻力用来克服矿井通风阻力hr。若无自然风压。若无自然风压作用时，通风机单独工作的工况点为作用时，通风机单独工作的工况点为M(h0，Q0)， Q0QN，但，但Q02QN。这是因为通风机并联后，。这是因为通风机并联后，使网路的总风量增加的同时，网路的总阻力也

60、由使网路的总风量增加的同时，网路的总阻力也由h1增为增为h，因而使风量减小。这种现象在网路，因而使风量减小。这种现象在网路风阻增加时更为明显。风阻增加时更为明显。 当风阻由当风阻由R1增加为增加为R2时，时，QM2QN；只有；只有当网路风阻变为当网路风阻变为0时，通风机并联工作的总风量时，通风机并联工作的总风量才能等于单独运转时风量的二倍。由此得出结论；才能等于单独运转时风量的二倍。由此得出结论；通风机并联工作效果与通风网路的风阻有关，风通风机并联工作效果与通风网路的风阻有关，风阻越小，效果越好。否则并联没有意义。阻越小，效果越好。否则并联没有意义。 70 2两台型号不同的通风机并联工作两台型