矿井智能通风技术 · 项目五 矿井主要通风设备

项目五

矿井主要通风设备【项目描述】矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，通风系统是否合理，对整个矿井通风状况的好坏和能否保障矿井安全生产起着重要的作用，同时也直接影响着矿井的经济效益。因此，建立一个既能满足日常生产所需风量，保证风向稳定、风质合格，又能在突变时期保持通风设备运行可靠、稳定，能快速实现风流控制的通风系统是至关重要的。课时分配：任务一2课时

|任务二2课时

|任务三4课时

|任务四3课时

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任务五

2课时

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项目知识拓展课后阅读【知识目标】1.

了解主要通风机的工作原理2.

了解主要通风机附属装置的结构及各部分的作用【能力目标】1.

了解主要通风机的性能特性2.能根据故障类型分析原因并排除故障【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。任务一

矿井主要通风机及其附属装置【任务分析】矿井主要通风机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，保证井口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。主要风机的附属装置是为了保证风机健康稳定地工作而设置的必要设施。【知识链接】通风用的机械称为通风机。矿用通风机按其服务范围可分为主要通风机（用于全矿井或其一翼通风的通风机，并且昼夜运转，简称主扇）、辅助通风机（帮助主扇对矿井一翼或一个较大区域克服通风阻力，增加风量和风压的通风机，简称辅扇）和局部通风机（用于矿井下某一局部地点通风用的通风机，简称局扇）；按其构造原理又可分为离心式与轴流式两大类。通风机是矿井的“肺脏”，必须昼夜运转，加之其功率大。所以合理地选择和使用通风机，它对保证矿井安全生产和职工的身体健康有着重大意义，而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。一

、离心怯通风机（一）风机构造如图5-1所示，它主要是由动轮（又名叶轮）、螺旋形机壳、吸风筒和锥形扩散器组成。有些离心式通风机还在动轮前面装设具有叶片形状的前导器，其作用是使气流在进入动轮的方向产生扭曲，以调节通风机产生的风压和风量。动轮是由固定在主轴上的轮毂和其上的叶片所组成。图5-1离心式风机构造(1—动轮；2—叶片；3—主轴；4—轮毂；5—螺旋形机壳；6—吸风筒；7—锥形扩散器)进风口有单吸和双吸两种。在相同的条件下双吸风机叶（动）轮宽度是单吸风机的两倍。在进风口与叶（动）轮之间装有前导器（有些通风机无前导器），使进入叶（动）轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。叶片按其在动轮出口处安装角的不同，分为前倾式、径向式和后倾式三种，见图5-2。

图5-2工作轮叶片的构造角度

(a.径向式

b.后倾式

c.前倾式)（二）工作原理当电动机经过传动机构带动动轮旋转时，叶道内的空气质量点受到叶片的作用，沿叶道动轮外缘运动，并汇集于螺旋状的机壳中，而后由出口排入扩散器。与此同时，由于动轮中气体外流，因而在它的入口处形成负压，吸风筒吸引外界空气进入动轮，这样就形成了连续风流。空气受到惯性力作用离开动轮时获得能量，即动轮把电动机的机械能传递给空气，使空气的压力提高。空气经过动轮以后，压力就不再提高，且压力不断发生转化。作抽出式通风时，因螺旋壳和扩散器的断面逐渐增大，空气的速压不断减少，静压逐渐增大，直至扩散器出口以较小速压流进大气中。（三）风机型号我国生产的离心式通风机较多，目前我国煤矿使用的离心式通风机主要有如4-72-11型、G4-73-11型、K4-73-01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。型号参数的含义以K4-73-01№32型为例说明如下：K—矿用；4—效率最高点压力系数的10倍，取整数；73—效率最高点比转速，取整数；0—进风口为双面吸入；1—第一次设计；№32—通风机机号，为叶轮直径，dm。二

、轴流怯通风机（一）风机构造轴流式通风机结构如图5-3所示，动轮是由固定在轮轴上的轮毂和等间距安装的叶片2组成。动轮有一级和二级两种，二级动轮产生的风压近似于一级的2倍。整流器（导叶）安装在每一级动轮之后，为固定叶轮；其作用是整直由动轮流出的旋转气流，以减小动能和涡流损失。环形扩散器是的作用是使从整流器流出的环状气流逐渐扩张，过渡到柱状（即风刷或外扩散器内全断面的）空气流，同时减少气流能量的冲击损失；随着断面的扩大，气流的一部分动压转换为静压，使动压逐渐变小。

图5-3轴流式通风机

(1—动轮；2—叶片；3—圆筒形外壳；4—集风器；5—整流器；6—前流线体；7—环形扩散器)叶片用螺栓固定在轮毂上，横截面和机翼形状相似。在叶片迎风侧作一外切线，称为弦线，弦线与动轮旋转方向的夹角，称为叶片安装角，以θ表示。θ角可以根据需要来调整。因为通风机的风压、风量的大小与θ角有关，所以工作时可根据需要的风压、风量调节θ角的度数。

一级动轮的通风机θ角的调节范围是10°~40°,二级动轮的通风机θ角的调节范围是15°~45°,可按相邻角度差5°或2.5°调节，但每个动轮上的角度必须严格保持一致，参看图5-4。图5-4

轴流式通风机的叶片安装角环形扩散（芯筒）器是使从整流器流出的气流逐渐扩大到全断面，部分动压转化为静压。（二）工作原理叶轮旋转时，处于叶片迎面的空气受到挤压，静压增加，叶片背面的空气静压降低，于是叶片迎面的高压空气向叶道出口流出形成气流，背面低压区“吸引”叶道入口侧的空气流入，形成连续风流。（三）风机型号我国生产的轴流式通风机有2K60型、GAF型、2K56型、KZS型等。型号参数的含义以2K60-1-N24型为例说明如下：2—双级叶轮；K—矿用；60—轮毂比的100倍；1—结构设计序号；№24—通风机机号，为叶轮直径，dm。三

、对旋式矿用防爆轴流式通风机FBCZD系列（包括FBCD240、FBCD242、FBCD250、FBCD254、FBCD260、FBCD265）矿用防爆轴流式通风机具有高效、节能、低噪声、运行平稳以及结构简单、安装、维修方便等特点，如图5-5所示。能满足我国大、中、小型煤矿的通风要求，各项技术性能均处于国内同类产品的领先地位。是我国大、小型煤矿理想的通风设备。⚙

图5-5FBCDZ系列对旋式轴流通风机的结构

(1—导流体；2—级电机；3—级叶轮；4—二级叶轮；5—制动杆；6—二级电机；7—电机新风管；8—扩散器内芯)（一）风机结构1.FBCDZ系列风机轴向组合依次确收敛形集流器、

一级风机、二级风机、扩散器、圆变方接头、新型扩散塔等部件，风机底座设有托轮，在预设的轨道上可沿轴向推动，各部件用螺栓联接，便于检修。2.FBCDZ系列风机的两级工作叶轮按相反的方向旋转，

一、二级叶片互为导叶，省去了导叶装置，减少了导叶部分的能量损耗，简化了结构。3.选用隔爆型电动机，电机置于风机的隔流腔内。隔流腔具有一定的耐压性能，与风机流道中含瓦斯的污风相互隔绝，同时起到了散热导流的作用。风流管使电机周围与大气相通，既增加了电机的防爆性能，又使电机的热量发到大气中，增加了风机运行的安全性。4.风机设置了不停机加油装置和排油装置，可以在运行过程中加注润滑油，停机时，可将排油口盖打开并去废油。5.电机的轴承座及定子绕组间埋置了测温元件。测温元件、仪表及型号根据用户的要求选择。该装置在机房内可遥测电动机轴承座及定子的温度。（二）工作原理FBCDZ系列风机采用两级风机对旋结构，叶轮与电机直接连接，可根据通风网络所需工况，调整叶片安装角，因而具有结构简单、安装及维修方便、高效、节能、低噪声、高效区域宽广、运行平稳可靠等特点。1.该系列风机彻底摒弃了传统风机的长轴或皮带传动系统，减少了机械传动部分的磨损及能量损失，减少了“s”型流道的通风阻力，使风机运行的平稳性及可靠性有了明显的提高，从而提高了运行效率，降低了能耗，保证了矿山生产的安全性，同时使风机的噪声有了明显的降低。2.风机的一、二级叶轮分别采用了互为质数、安装角可调的弯掠组合三维扭曲正交型叶片，可针对矿山通风网络的工况，及时调整叶片的安装角，从而使风机始终在高效区域内运行，有效地解决了矿山通风“大马拉小车”的问题，大大提高了风机的运行效率。本系列风机最高静压效率可达85.3%，一般也可保持在75%以上的高效区运行，与同类风机相比，噪声降低10-20dB（A）。3.FBCDZ系列风机配有钢板制成的扩散器及新式流线型扩散塔。可将风机出口气流的部分动压转变为静压，提高了风机的静压效率。4.在叶轮回转部分的筒体上，精机加工，并采用防火花铜环装置，以防叶片在高速运行中变形而与筒壁摩擦产生火花，引起事故，使风机运行更加安全可靠。5.风机的叶轮及旋转部分在安装前均按国家标准进行静、动平衡校正，使风机在运行中保持平稳，不产生振动，同时使振动噪声有所降低。6.风机可以进行反转反风，反风量可达正风量的60%以上，从而省去反风系统，使机房结构简单，占地减少，对场地面积小，有地表塌陷、山体滑坡危险的地区尤为适合。（三）风机型号的表示方法FBCDZN038/800×2（B）煤矿地面隔爆型抽出式对旋轴流通风机的命名方法如下：F：代表

“

风机”

；B：代表

“

隔爆”

；C：代表

“

抽出怯”

；D：代表

“

对旋”

；Z：代表

“

轴流”

；N038：代表风机直径为38分米；800×2：代表装机功率为

“

800kW×2”

；（B）：代表轮毂比为054，轮毅比表示法：“A”表示0.40“B”表示0.54“C”表示0.60“D”表示0.65。四

、主要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）风碉风硐是连接通风机和风井的一段巷道，如图5-6所示。图5-6

风碉(1—出风井；2—风碉；3—通风机)因为通过风硐的风量很大，风硐内外压力差也较大，其服务年限长，所以风硐多用混凝土、砖石等材料建筑，对设计和施工的质量要求较高。良好的风硐应满足以下要求：（1）应有足够大的断面，风速不宜超过15m/s。（2）风硐的风阻不应大于0.0196Ns2/m8

，阻力不应大于100～200Pa。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10～12D（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1～2m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1～2m处也应安设保护栅栏，以防止风硐中的脏物、杂物被吸入通风机。（6）风硐直线部分要有流水坡度，以防积水。《规程》规定：装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。在斜井井口安设防爆门，在立井井口安设防爆井盖，防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风口的风流方向。当井下发生瓦斯爆炸时，爆炸气浪将防爆门掀起，从而起到保护主扇的作用。防爆门（井盖）应设计合理，结构严密、维护良好、动作可靠。（二）

防爆门（

防爆井盖）防爆门（防爆井盖）是在装有通风机的井口上为防止瓦斯或煤尘爆炸时毁坏通风机而安装的安全装置。如图5-7所示。图5-7立井防爆门（三）扩散器为降低出口速压以提高风机静压，在风机的出口都外接一定长度、断面逐渐扩大的构筑物——扩散器。小型离心式通风机的扩散器由金属板焊接而成，扩散器的扩散角（散角）α不宜过大，以阻止脱流，一般为8～10°；出口处断面与入口处断面之比约为3～4。大型的离心式通风机和大中型的轴流式通风机的外接扩散器，一般用砖和混凝土砌筑。总的原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流。（四）消音装置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程度。我国规定通风机的噪音不得超过90dB。为了更有效地降低高频率的噪音，消音板要有足够的厚度。也可制成空心消音板，以节省材料。另外有些矿井在外扩散器迎风面上贴着消音板，称消音弯头，能降低5~10dB的噪音。【任务训练】一

、任务名称

风机故障分析及排除方法二

、训练操作步骤（1）收集矿井主要通风机故障的类型；（2）根据风机工作时出现的不正常现象，进行技术分析；（3）对于问题不大或者有一定把握组织技术人员进行维修；

（4）对于问题较大或者有一定难度，一定要联系厂家进行专业维修。三

、训练考核

针对风机出现的问题，进行原因分析，并提出排除方法。表5-1

风机故障分析与排除故障现象原因分析排除方法备注叶片与筒体摩擦至少分析三个原因至少提出两条排除方法新风机一般不会出现此类现象，当风机运行时间较长时由于机械运转可能会出现风机外壳振动较大至少分析三个原因至少提出三条排除方法与厂家联系，协助解决和技术指导服务电机润滑油注不进至少分析二个原因至少提出两条排除方法电机轴承或定子温升高至少分析三个原因至少提出两条排除方法定子绝缘电阻至少分析一个原因至少提出两条排除方法最高温度不超过130℃四

、安全文明生产①训练过程中，学生必须遵守操作规程，按照规定顺序进行操作。②不得野蛮操作，不得损坏仪器、仪表、设备。③做好安全防护，训练过程中，谨防自身伤害及相互伤害事故。④训练完成后，对所有仪器设备进行清洁，并按要求存放。【知识目标】1.了解反风的意义2.能熟练掌握《煤矿安全规程》对矿井反风的有关规定【能力目标】1.能利用实验室反风装置模型进行反风演示操作2.能够分析反风过程中可能出现的故障任务二

矿井反风【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。【任务分析】矿井反风是为了使矿井发生灾变时，尤其是发生火灾事故时缩小灾害波及范围，使可能受影响地区的人员能够有充分的时间按避灾路线撤至地面，从而减少因火灾等事故而带来的人员伤亡。【知识链接】一

、反风意义

1.根据《煤矿安全规程》第159条：“生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供风量不应小于正常供风量的40%。每年应当进行一次反风演习；矿井通风系统有较大变化时，应当进行一次反风演习”。反风的作用：1.通过反风演习，掌握矿井主通风机反风性能，测定矿井主要巷道、风井反风风量，验证矿井主通风机反风量能否达到《煤矿安全规程》要求的反风量不小于原风量的40%以上。2.通过反风演习，测定矿井CH4和CO2涌出量，分析反风前后矿井有害气体的变化。3.提高主要通风机司机对主要通风机操作技术的熟练程度。4.通过反风演习使井下人员熟悉避灾路线和方法，

一旦发生灾变能安全顺利脱险。5.观测全矿井反风以后，井下主要巷道的风流方向、风量的变化情况，为年度灾害预防处理计划的制定提供理论依据。6.通过反风演习，查找问题，提高矿井抗灾能力，为领导决策提供各种理论数据及经验。二

、反风方怯（一）反风道反风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。图5-9为轴流式通风机抽出式通风时的反风示意图，图5-8为正常通风时反风门1和2的位置。图5-9抽出式通风时利用反风道反风示意图图5-8抽出怯通风时示意图（二）通风机反转反风利用通风机反转的反风方法，只适于轴流式主扇，在反风时，调换电动机电源的两相，可以改变通风机动轮的旋转方向，使井下风流反向。这种反风方法，不需要做反风道，比较经济，但一般的轴流式主扇达不到反风后的风量要求。现今新型轴流式主扇能满足这个要求。三

、反风形怯利用反风技术可以有效控制矿井入风流火灾，工作面入风流火灾，下行风路火灾烟流流动。反风技术包括全矿井反风和局部反风，针对不同的火灾就要使用不同反风方法来应对。当火灾发生在进风井口、井筒、井底车场、主要硐室、中央石门、主要进风大巷时需启动全矿井反风。一

、矿井概况某矿通风方式为两翼对角式抽出式机械通风，一进（副井为进风井）二回（回风井）。回风井安装英国Howden公司生产的ANN-3800/2000B型轴流式主要通风机，配套电动机功率4000KW，主扇叶片角度46度，负压2970Pa，总进风量24012m3/min，总回风量22855m3/min；最大通风流程11384m，两回风井瓦斯浓度均为0.08%，绝对瓦斯涌出量67.46m3/min。图5-10矿井正常通风示意图【任务训练】一

、任务名称

矿井反风二

、反风实施计划矿成立反风演习指挥部，下设10个工作组。反风范围：全矿井；反风方式：主要通风机采用电机反转方法反风；反风角度：35°；反风时间：不少于2小时；假定情景：中央区副井下口井底车场发生火灾；预计反风率：大于40%。图5-11全矿井反风示意图三

、主要通风机反风设备的操作顺序（1）反风前，将风井防爆盖压板固定；（2）将主要通风机启动方式选择为风机反转；（3）接到反风命令后，停止运转，切换到反转开关柜，调整反风角度为35°,开始反风。（4）反风测点布置及人员分组（5）测点布置在能够反映中央区井下风量、甲烷浓度、二氧化碳浓度变化的地点。测点前后10m范围内的巷道平整，无杂物、无积水，便于参数测定。通风一队提前在现场标注各测点位置，并测定各测点断面。四

、安全反风措施1.保证井下人员撤离、停电的措施（1）井下所有非参与反风人员在规定时间前必须全部升井，不参与反风演习的人员未全部撤至地面前，不得进行反风。（2）机电管理科安排专人在各变电所负责协调反风演习期间停送电事宜。各采掘修及其他作业地点撤人前，将各自施工地点动力电源切断，切断后向调度一所、采区变电所汇报，人员撤离后，在巷道口设置警戒、揭示警标，禁止人员入内。参与排放瓦斯人员及电工在局扇处待命。（3）反风前1小时，供电一队在确认采区内采掘工作面停电后，按照停、送电措施切断采区电源，人员撤至变电所前门附近20m全负压通风巷道内。（4）以上准备工作就绪后，调度一所通知地面切断井下及各井口周围20m范围所有电源。2.井下反风人员的安全自救（1）参加反风的下井人员一律佩戴隔离式自救器，需下井人员必须持有调度一所签发的入井申请单方可允许下井。井下人员至少两人一组同时行动，严禁单独行动。（2）在进入可能有瓦斯积聚的地点进行瓦斯检查时，要时刻注意安全，遵守瓦斯检查有关规定，要两人一组，一人测量，一人观察，两人不得同时进入检查，如遇危险及时进行自救互救，并向指挥部汇报。五

、反风演习总结针对反风演习过程，提出改进措施，完善矿井灾害应急预案。【知识目标】1.理解通风机的个体特性曲线的含义2.通风机工况点的含义3.通风机合理工作的范围【能力目标】1.掌握通风机工况点的调节方法2.通风机个体特性曲线的画法【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。任务三

通风机的特性及其经济运行【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。【任务分析】矿井主要通风机的工作年限较长，为保证通风机安全、经济地运转，它在整个服务期内的工况点必须在合理的工作范围之内。表示通风机性能的主要工作参数有4个，即通风机的风量Q通、压力H通、功率N通和效率η。（一）通风机的风量Q通通风机的实际风量是指单位时间内通过通风机入口空气的体积，单位为m3/s。（二）通风机的风压H通通风机的风压有通风机全压（H通全）、静压（H通静）和动压（h通动）之分。通风机的全压为出口断面与入口断面上的绝对全压之差。一、通风机的工作参数通风机的全压包括通风机的静压与动压两个部分，即：扩散器出口断面的动压等于通风机的动压，即：—扩散器出口断面的动压，Pa。（三）通风机的功率N通风机的输入功率N通入表示通风机轴从电动机得到的功率，kW；输出功率N通出也叫有效功率。效率分全压效率与静压效率。η通全=N通全出/N通入η通静=N通静出/N通入（四）通风机的效率η二

、通风机的个体特性及其工况点的调节（一）通风机个体特性曲线当通风机以某一转速、在风阻R的风网上作业时，可测算出一组工作参数，改变风网风阻可得到一系列工况参数。将这些参数对应描绘在以Q为横坐标，以H、N和η为纵坐标的直角坐标系上，并用光滑曲线分别把同名参数点连接起来，即得H-Q、N-Q和η-Q曲线，这组曲线称为通风机在该转速条件下的个体特性曲线。

图5-12

离心式通风机个体特性曲线图5-13

轴流式通风机个体特性曲线1.

风压特性曲线轴流式通风机的风压特性曲线一般都有马鞍形驼峰存在，驼峰点D以右为稳定工作段；离心式通风机风压曲线驼峰不明显，工作段较平缓。2.

功率曲线离心式通风机的轴功率N随Q增加而增大，启动时应将风硐中的闸门全闭；轴流式通风机在稳定工作段内功率N随Q增加而减小，启动时应在风阻最小时启动。3.

效率曲线当风量逐渐增加时，效率也逐渐增大，到最大值后下降。轴流式通风机的效率一般用等效率曲线来表示。

图5-14等效率曲线的绘制

图5-15轴流式通风机合理工作范围4.

通风机的工况点及合理工作范围通风机的运转效率不应低于60%，工况点必须位于驼峰点的右下侧单调下降段。轴流式通风机实际工作风压不得超过最高风压的90%。（二）主要通风机的工况点调节1.改变矿井风阻特性曲线调节法：当通风机风压特性曲线不变时，改变矿井的总风阻，工况点沿通风机特性曲线移动，见图5-16。图5-16改变矿井风阻特性曲线调节法（1）增加风量的调节。为了增加矿井的供风量，可以采取下列措施：①减少矿井总风阻。②当地面外部漏风较大时，可以采取堵塞地面的外部漏风措施。这样做，通风机的风量虽然因其工作风阻增大而减小，但矿井风量却会因有效风量率的提高而增大。这种方法实施简单，经济效益较好，但调节幅度不大。（2）减少风量的调节。当矿井风量过大时，应进行减少风量的调节。其方法有：①增加矿井总风阻。②对于轴流式通风机，当其Ｎ─Ｑ曲线在工作段具有单调下降特点时，因种种原因不能实施低转速和减少叶片安装角度时，可以用增大外部漏风的方法，来减小矿井风量。这种方法比增阻调节要经济，但调节幅度较小。2.改变通风机风压特性曲线调节法：这种调节方法的特点是矿井总风阻不变，改变通风机风压特性曲线，工况点沿风阻特性曲线移动，见图5-17。图5-17改变通风机风压特性曲线调节法调节方法有：（1）轴流式风机可采用改变叶片安装角度达到增减风量的目的。但要注意的是，防止因增大叶片安装角度而导致通风机进入不稳定区运行。对于有些轴流式通风机还可以改变叶片数改变通风机的特性。改变叶片数时，应按说明书规定进行。对于能力过大的双级动（叶）轮通风机，还可以减少动（叶）轮级数，减少供风。目前，有些从国外进口的通风机能够在运转时自动调节叶片安装角。如德国的GVI轴流式通风机，自带状态监测和控制计算机，只需向计算机输入要求的通风机工作风量，计算机就能自动选择并调节到合适的叶片安装角。（2）装有前导器的离心式通风机，可以改变前导器叶片转角进行风量调节。风流经过前导器叶片后发生一定预旋，能在很小或没有冲角的情况下进入通风机。前导叶片角由0°变到90°时，风压曲线降低，通风机效率也有所降低。但调节幅度不大（70％以下）时，比增加矿井总风阻调节经济。（3）改变通风机转速。

①改变电动机转速。可采用可控硅串级调速；更换合适转速的电动机和采用变速电动机（此种电机价格较高）等方法。②利用传动装置调速。如利用液压联轴器传动的通风机，可通过改变联轴器工作室内的液体量来调节通风机转速；利用皮带轮传动的通风机，可以更换不同直径的皮带轮，改变传动比。这种方法只适用于小型离心式通风机。【任务训练】一

、任务名称

通风机的性能试验二

、任务要求《规程》规定：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5年至少进行1次性能测定。通风机的性能试验的内容是测量通风机通过的风量、风压、输入功率和转数，计算通风机的效率，然后绘制通风机实际运转的特性曲线。主要通风机的性能测定，一般在矿井停产检修时进行。根据矿井具体情况，可以采用由回风井短路或带上井下通风网路进行。矿井通风改造、急需了解通风机性能时，也可在矿井不停产条件下，采用备用通风机进行性能试验，由反风门楼百叶窗短路进风和调节工况。抽出式通风矿井，一般测算通风机的静压特性曲线、输入功率曲线和静压效率曲线；压入式通风矿井，一般测算通风机全压特性曲线、输入功率曲线和全压效率曲线。三

、测定方法与步骤通风机性能试验的布置方式应根据具体情况因地制宜地确定，其总的要求是要选择风流稳定区为测量风量和风压的地点，以使测出的数据准确可靠。对于生产矿井，一般都是利用通风机风硐进行试验，其布置如图5-18所示。在I-I断面处设框架，用木板来调节通风机的工况，在Ⅱ—Ⅱ断面处设静压管，测该断面的相对静压，用风表在Ⅱ—Ⅱ断面之后测风速，或者在Ⅲ—Ⅲ断面的圆锥形扩散器的环形空间用皮托管测算风速。1.工况调节的位置和方法图5-18通风机性能试验时的布置

1—通风机；2—风硐；3—扩散器；4—反风绕道；5—防爆门图5-19工况调节框架2.通风机性能参数的测定（1）静压的测定（2）风速的测定图5-20

静压管的布置图5-21测动压时皮托管的布置四

、测定前的准备、组织分工、数据整理与特性曲线绘制（详见教材）1.制定试验方案制定试验方案时，应对回风井、风硐、通风机设备的周围环境作系统的周密调查，然后根据本矿的具体情况，确定合理可行的试验方案。2.准备仪表、工具和记录表格通风性能试验所需要的仪表和工具见表5-2所用的仪器仪表须经过校正，要求测量人员能够正确熟练使用。测量记录表格见表5-3～表5-11。3.其他准备工作（1）记录通风机和电动机的铭牌技术数据，并检查通风机和电动机各部件的完好状况；（2）测量测风地点和安设工况调节框架处的巷道断面尺寸；（3）在工况调节地点安装调节框架，并准备足够的木板。在测风地点安装皮托管。在电路上接入电工仪表；（4）安装临时的联络通讯设施；（5）检查地面漏风情况，并采取堵漏措施；（6）清除风硐内碎石等杂物和积水。4.组织分工矿总工程师负责组织通风、机电和矿山救护队等部门成立通风机试验指挥组，设总指挥一人。同时下设工况调节组、测风组、测压组，电气测量组、通讯联络组、安全组和速算组，每组的人数由工作任务而定。主要通风机操作工在测定整个过程中都要参加，了解全部安排，并听从总指挥的命令。五

、安全文明生产（略）【知识目标】1.通风机串联、并联适用的条件2.

了解对角并联的风机特性曲线的绘制【能力目标】1.掌握不同风机特性曲线在串并联中的等效特性曲线的绘制2.能够利用两种风机在串并联中的工况点，选择联合工作方式。任务四

通风机联合作业【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。【任务分析】当一台通风机工作满足不了通风网络风压风量要求时，需要选择两台通风机串联或并联方式的联合工作。为保证两台风机联合工作的安全高效运行，必须弄清楚通风机联合工作的特性。任务四

通风机联合作业【知识链接】通风机串联作业时，总风量等于每台通风机的风量，总风压等于每台通风机的风压之和。等效合成特性曲线按“风量相等，风压相加”的原则绘制。图5-23为风压特性曲线不同的通风机串联作业分析。串联作业只适用于风网阻力较大而风量不足的情况。一、通风机串联作业一台通风机的进风口直接或通过一段巷道（或管道）连接到另一台通风机的出风口上同时运转，分别称为通风机的集中或间隔串联作业。图5-22为两台通风机的集中串联作业。通风机串联作业时，其总风量等于每台通风机的风量（没有漏风），其总风压等于每台通风机的风压之和。根据上述特性，通风机串联作业时的等效合成特性曲线可按“风量相等，风压相加”的原则绘制。图5-22两台通风机的集中串联作业图5-23为风压特性曲线不同的通风机串联作业分析。串联作业只适用于风网阻力较大而风量不足的情况。通风机串联作业时不能充分发挥每台通风机的风压作用。风网的风阻越小，串联作业效果越差，尤其当风网的风阻小于临界风阻R时，小能力通风机对风网通风起负作用。反之，风网的风阻越大，串联作业效果越好。故通风机串联作业只适用于风网阻力较大而风量不足的情况，而且只有在选择不到高风压的通风机或矿井扩建时已经有一台风压不能满足要求的通风机时，才能采用多台通风机的串联作业。图5-23风压特性曲线不同的通风机串联作业时的等效合成特性曲线图5-24为风压特性曲线相同的通风机串联作业，临界点A位于Q轴上，整个合成曲线范围内串联有效。图5-24风压特性曲线相同的通风机串联作业时的等效合成特性曲线（三）通风机与自然风压串联作业自然风压特性一般用平行Q轴的直线表示。当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服矿井通风阻力，使矿井风量增加；为负时成为阻力。图5-25通风机与自然风压串联作业时的等效合成特性曲线通风机并联作业时，总风压等于每台通风机的风压，总风量等于每台通风机的风量之和。等效合成特性曲线按“风压相等，风量相加”的原则绘制。并联作业只适用于风网阻力较小而风量不足的情况。图5-26风压特性曲线不同的通风机集中并联作业时的等效合成特性曲线二

、通风机并联作业1.风压特性曲线不同的通风机并联作业2.风压特性曲线相同的通风机并联作业风压特性曲线相同的较不相同的通风机并联作业效果要好。应该指出，两台风压特性相同的通风机并联作业，同样存在不稳定运转情况。图5-27风压特性曲线相同的通风机集中并联作业时的等效合成特性曲线（二）对角并联图5-28为对角并联通风系统工况分析。将两台风机移至O点，求剩余特性曲线后按集中并联求解。图5-28风压特性曲线不同的通风机对角并联作业时的工况分析【任务训练】一

、任务名称

通风机并联与串联工况的比较二

、任务条件

如图5-29图5-29通风机并联与串联作业的比较三

、具体做法和分析（1）风阻R2时，串联和并联增风效果相同，但并联功率小，故并联合理。

（2）风阻R1时，并联比串联增风效果好且功率小，并联合理。

（3）风阻R3时，串联比并联增风效果好。【知识目标】1.能理解抽出式通风矿井通风机风压与通风阻力的关系2.能理解压入式通风矿井通风机风压与通风阻力的关系任务五

矿井主要通风机风压与通风阻力的关系【能力目标】1.能正确测定风机出口风速和风硐内的静压。2.能根据风硐内静压的变化准确推断井下风流流动的状况。【思政目标】培养勤学善思，能够深入现场一线，求真务实。培养珍爱他人的身体健康和劳动安全为己任。【任务分析】正确理解矿井主要通风机风压与通风阻力的关系，对提高风机性能和减少通风阻力有重要意义，同时根据风机房水柱计的示值变化对推断井下风流流动状态具有一定的参考价值。一、抽出式通风矿井通风机风压与通风阻力的关系对于抽出式通风矿井如图5-30所示，通风机的全压为通风机扩散器出口断面5与进口断面4的绝对全压之差，即：H通全=P全5－P全4=（P静5+h动5）－（P静4+h动4）

=（P静5－P静4）＋（h动5－h动4）（5-10）式中P全5、P全4—5、4断面上的绝对全压；P静5、P静4—5、4断面上的绝对静压；h动5、h动4—5，4断面上的动压。由此可知：抽出式通风矿井的通风机静压与自然风压都用来克服矿井通风总阻力。

图5-30抽出式通风矿井因为断面5和大气相通，其绝对静压就等于与该断面同标高的地表大气压力P0，所以P静5－P静4＝P0–P静4＝h静４。h静４就是4断面的相对静压，也是通风机房静压压差计的示值，故上式可写为：Ｈ通全＝h静４－h动4＋h动5＝h全4＋h动5

（5-11）公式（5-11）说明，抽出式通风矿井的全压等于该通风机进口断面上的相对静压减去该断面上的动压，再加上扩散器出口断面上的动压。因为h动5＝h通动；Ｈ通全—h通动＝Ｈ通静，所以公式（5-11）可写为：Ｈ通静＝h静４—h动4

（5-12）公式（5-12）说明：抽出式矿井通风机的静压等于该通风机进口断面4的相对静压减去该断面上的动压。因为h总＝h静４—h动4±Ｈ自，所以：Ｈ通全±Ｈ自＝h总＋h动5

（5-13）Ｈ通静±Ｈ自＝h总（5-14）由此可知：抽出式通风矿井的通风机全压与自然风压都用来克服矿井通风总阻力与风流从扩散器进入地表大气的局部阻力，通风机的静压与自然风压都用来克服矿井通风总阻力。二

、压入式通风矿井通风机风压与通风阻力的关系

对于压入式通风矿井（如图5-29）的通风机全压为通风机扩散器3断面与通风机吸风侧2断面上绝对全压之差，即：H通全＝P全3－P全2＝（P全3－P0）＋（P0－P全2）＝h全3＋h全2

因为h全3＝h静3＋h动3，且h动3＝h通动，得：Ｈ通静＝h静3＋h全2＝h静3＋h静2－h动2

图5-31

压入式通风矿井因为h总＝h全3＋h全2±Ｈ自，所以：Ｈ通全±Ｈ自＝h总

Ｈ通静±Ｈ自＝h总－h动3

由此可知：压入式通风矿井，通风机的全压与自然风压的代数和是用来克服矿井通风总阻力的。因此，对于压入式通风的矿井，就必须选用通风机的全压特性曲线来进行工作，并使用通风机的全压效率来衡量它的工作质量。所以此式也是采用压入式通风时选择离心式通风机的理论根据。压入式通风矿井，如果主通风机不设置抽风段，使其进风口2直接和地表大气相通时，则通风机的全压和静压为：Ｈ通全＝Ｐ全３－Ｐ０＝（Ｐ静３＋ｈ动３）－Ｐ０＝ｈ静３＋ｈ动３Ｈ通静＝ｈ静３

上式就是压入式通风矿井，当主通风机不设置抽风段时通风机的全压与静压的测算式。因为ｈ总＝ｈ静３＋ｈ动３±Ｈ自，所以：Ｈ通全±Ｈ自＝ｈ总Ｈ通静±Ｈ自＝ｈ总－ｈ动３上式说明，对压入式通风矿井，主通风机不