教学材料矿山机械-9

学习情境一认识矿并通风设备一、概述(一)矿井通风设备的功用地下开采的煤矿，在生产过程中有大量的有害及有毒气体(CHQ,C0,CO,HS,N0等)涌入到工作面和巷道中，对人身和矿井安全构成很大的危害。为了安全生产，我国《煤矿安全规程》对井下有害气体的浓度、矿井需要的风量、井巷中最高风速和采掘工作面等地点的最高温度都做出了严格规定。矿井通风设备的功用就是向井下输送足量的新鲜空气，将涌入到工作面和巷道中的有毒有害气体的浓度稀释到没有危害的程度并排送到地面，调节井下所需风量、温度和湿度，改善井下的工作条件，使之有一个比较适宜的工作环境，保证安全生产。‘二)矿井捅风系统和捅风方式下一页返回学习情境一认识矿并通风设备1.矿井通风系统矿井通风系统是指通风机与所有通风巷道所组成的系统。矿井通风系统按矿井通风机布置方式的不同，可分为中央并列式、对角式和中央边界式等三种通风系统。进风井和出风井并列布置在同一个工业广场的通风系统，称之为中央并列式通风系统，如图9一1(a)所示。利用地面工业广场内的主要井简作为进风井，在井田的两翼各开一个出风井的通风系统，称之为对角式通风系统，如图9一1(b)所示。利用地面工业广场内的主要井简作为进风井，在井田边界开一个出风井的通风系统，称之为中央边界式通风系统，如图9一1(c)所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.矿井通风方式矿井通风方式可分为抽出式和压入式两种。每种通风机都能作为抽出式通风机和压入式通风机。如图9-2(a)所示，为以抽出方式为正常工作方式的轴流式通风设备。通风机运行时，若各风门均处于实线所示位置，则风流按实线箭头指向，新鲜空气经入风井进入井下，流经井下巷道，由出风井向外流动，由出风井与主风道的接口部10、主风道11、分叉风道12、工作风机的分风道`S”形弯头，而后进入风机1，再经扩散器2和扩散器弯头3排入大气。抽出式通风机为负压通风，一旦主通风机发生故障停止运转，井下空气压力将自行升高，能抑制井下瓦斯涌出。我国常采用抽出式通风。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

如图9一2所示，为以压入方式为正常工作方式的轴流式通风设备。通风机运行时，若各风门均处于实线所示位置，则风流按实线箭头指向，新鲜空气由进风口13进入，经通风机1、扩散器2、风门6和7的夹道，而后经入风井进入井下，流经井下巷道，最后沿出风井排入大气。(三)通风机的类型通风机的种类很多，矿用通风机可从以下几方面进行分类。1.按服务范围分(1)主要通风机负责全矿或某一区域通风任务的通风机。(2)局部通风机负责掘进工作面或加强采煤工作面通风用的通风机。2.按空气在叶轮内部的流动方向分上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(1)离心式通风机气体沿轴向进入叶轮，在叶轮内转为径向流出。如图9一3所示。(2)轴流式通风机气体沿轴向进入叶轮，经叶轮后仍沿轴向流出。如图9一4所示。3.按叶轮数目分(1)单级通风机风机内只有一个叶轮的通风机。如图9-5所示。(2)双级通风机风机内有两个叶轮的通风机。如图9-6所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备4.根据通风机产生的风压分(1)低压通风机全压小于1000Pa.(2)中压通风机全压为1000~3000Pa.(3)高压通风机全压为3000~5000Pa.(四)通风机的性能参数1.风量单位时间内通过通风机的空气体积，称为风量。用Q表示，单位为m3/s,m3/min,m3/h。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.风压通风机的风压分为静压、动压和全压。

(1)静压单位体积的空气流过通风机后获得的压力能，用来克服通风系统的阻力。用P表示，单位为Pa.(2)动压单位体积的空气流过通风机后获得的动能，使空气在通风机出口断面内以一定的速度流动。用P，表示，单位为Pa.(3)全压单位体积的空气流过通风机后获得的总能量，等于静压与动压之和。用P表示，单位为Pa.3.功率上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(1)轴功率指电动机传递给通风机轴的功率，即通风机的输入功率。用N表示，单位为kw。(2)有效功率指单位时间内空气从通风机获得的能量，即通风机的输出功率。用N表示，单位为kW。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备式中Q—通风机的风量，m3/S;P—通风机的全压，Pa..4.效率(1)全效率指通风机的有效功率与轴功率之比(又称全压效率)。用刀表示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(2}静效率式(9-2)中如果用静压P，代替全压PI所得效率为静效率。5.转速通风机主轴每分钟的转数，称为转速。用，，表示，单位为r/min.二、离心式通风机的构造(一)离心式通风机的工作原理离心式通风机的结构简图，如图9-7所示，其主要由叶轮、轴、进风Q、机壳、前导器、扩散器等组成)上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

当主轴2带动叶轮1逆时针方向旋转时，叶片间的空气在叶片作用下随之旋转，由于没有足够的向心力维持空气作高速圆周运动，因此在离心力的作用下作离心运动，并高速从轮缘甩出，并汇集于机壳4内，经扩散器6排出通风机。同时，叶轮1进口处产生真空，外部空气在大气压力的作用下，经进风口3进入叶轮1，从而将空气吸入。叶轮连续回转，就形成连续的风流，达到通风的目的。(二)离心式通风机的构造1.离心式通风机的主要零部件上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备离心式通风机主要由进口集流器、叶轮、蜗壳和传动轴等部件组成。(1)叶轮叶轮是离心式通风机的关键部件，它由前盘、后盘、叶片和轮毅等零件焊接或铆接而成。前盘的形式有平前盘、锥形前盘和弧形前盘等几种，如图9一8所示。平前盘叶轮因气流进入叶道时转弯过急，因此能量损失较大，但叶轮制造工艺简单。弧形前盘叶轮因气流流动无突变，故损失较小，效率较高，但制造工艺较复杂。锥形前盘叶轮的效率、工艺性均居中。根据叶片安装角不同，叶片可分为前弯、径向和后弯三种。由于后弯叶片的效率高，大型主通风机均采用后弯叶片，出口安装角在巧。''72。之间。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

叶片的形状大致可分为平板形、圆弧形和机翼形几种，目前新制造的风机多为机翼形。叶片数目一般为6一18片。我国生产的G4-72型和G4-73型离心式风机采用弧形前盘和机翼形后弯叶片，叶片数目为10片，叶片出口安装角为4500(2)集流器离心式通风机一般均装有进口集流器，它的作用是保证气流均匀地充满叶轮进口，减小流动损失和降低进口涡流噪声。集流器的结构形式如图9-9所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

集流器有简形、锥形、弧形和组合形等几种。确定集流器性能的好坏，主要视气流充满叶轮进口处的均匀程度。因此集流器的形状应尽可能与叶轮进口附近气流的流动形状相一致，避免产生涡流而增大流动损失和涡流噪声。从气体流动性能方面比较，可以认为锥形比简形好，弧形比锥形好，组合形比弧形好。(3)蜗壳蜗壳的作用是将叶轮出口的气体汇集起来，导致风机的出口，并将气体的部分动能转化为静压。离心式风机蜗壳工作原理与离心泵蜗壳工作原理相同，结构上也是由一个截面逐渐扩大的螺旋形流道和一个扩压器组成，如图9一10所示。蜗壳截面形状为矩形，扩压器向蜗舌方向扩散。蜗舌的作用是防止部分气体在蜗壳内循环流动。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备蜗舌的结构形式常见的有深舌、短舌和平舌三种，如图9一10所示。(4)进气箱进气箱一般应用于大型离心式风机进口之前需接弯管的场合(如双吸式离心式风机)。因气流转弯，会使叶轮进口截面上的气流很不均匀，若在进口集流器之前安装进气箱，则可改善气流状况。如图9一11所示。

(5)进口导流器大型离心式风机为了扩大使用范围和提高风量调节性能，可在集流器前或进气箱内装设进口导流器，如图9-12所示。进口导流器分为轴向和径向两种。借助改变导流器叶片的开启度，控制进气大小或叶轮进口气流方向，以满足调节风量的要求。导流叶片数目一般为8一12片。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.离心式通风机的结构形式(1)离心式风机的旋转方向离心式风机叶轮只能顺蜗壳螺旋线的展开方向旋转，因此根据叶轮旋转方向不同分为左旋、右旋两种。确定方法为从电动机一端看风机，叶轮按顺时针方向旋转的称为右旋，用“右”标记;叶轮按逆时针方向旋转的称为左旋，用“左”标记。(2)离心式风机的进气方式离心式风机的进气方式由单侧进气(单吸)和双侧进气(双吸)两种。在同样条件下，双吸式风机产生的流量约是单吸式的两倍，因此大流量风机采用双吸式比较适宜。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(3)离心式风机出口位置我国对离心式风机出口位置作了规定，根据现场使用要求，离心式风机蜗壳出口方向可从图9-13规定的八个基本出口位置中选取，如果基本出口位置还不能满足要求，可以从下列补充角度150,300,600,750,1050,1200,1500,1650,1950,210。中选取。

(4)离心式风机的传动方式离心式风机的传动方式有多种，主要视风机转速、进气方式和尺寸大小等因素而确定。将叶轮装在主轴的一端，这样的形式叫悬臂式，其主要优点是拆卸方便。对于双吸式或大型单吸式离心风机，一般采用叶轮放在两个轴承之间，这样的形式叫双支撑式，其主要优点是运转比较平稳。目前我国对离心式风机的传动方式进行规定，其具体形式如图9一14所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(三)离心式通风机的结构离心式通风机的型式繁多，现将常用的几种离心式通风机的特点和结构介绍如下。1.4-72-11型离心式通风机1)通风机型号意义以4-72-11No16B右90。为例说明型号意义:4—表示通风机在最高效率时的全压系数乘10后化成的整数;72—表示在最高效率时的比转数;表示进口形式(单侧吸入);表示第一次设计;上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备No16—表示机号，即叶轮直径1600mm;B—表示传动方式;右—表示转向;900—表示出口角度。2)通风机的结构

4-72-11型离心式通风机的叶轮为焊接结构，叶轮由10个后弯机翼型叶片，双曲线型前盘和平板型后盘组成。主要特点是效率高，功耗小，空气动力性能好，运转平稳，噪声低。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备4-72-11型离心式通风机从Not.8一20共有摄氏度种机号，机壳做成两种形式，Not.8-12的机壳做成整体时，不能拆开。No16~20的机壳做成可拆式，如图9一15所示，可拆成三部分，沿水平轴心可分成上下两部分，上半部分又可分成左右两部分，各部分之间用螺栓连接。进风口制成整体，装在风机的一侧，能使气流平稳地进入叶轮，减小人口损失，风机效率。No16,No20机号的出风口有00,900,180。三种固定润滑脂润滑，且装有温度计。传动方式有A,B,C,D四种，No16~20为B式传动方式。3)通风机的特性曲线通风机的特性曲线与水泵的特性曲线相似，此处不再详细讲述，而是直接给出特性曲线。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备图9一15离心式通风机常用类型特性曲线(又称无因次特性曲线)表示同类型风机的性能。如图9一16所示，为4-72-11型离心式通风机的类型特性曲线，其中标有1的各条曲线为NoS,6,8风机的类型特性曲线，标有2的各条曲线为No10,12,16,20风机的类型特性曲线，每组曲线分别有风压曲线，即通风机风压系数和风量系数的关系曲线(H一Q);功率曲线，即通风机功率系数和风量系数的关系曲线(P一Q);效率曲线，即通风机效率和风量系数的关系曲线(N一Q)。No16和No20两种通风机的技术参数见表9一1.上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.G4一73一11型离心式通风机1)通风机型号意义以G4一73一11齿18D右90。为例说明型号意义:G—锅炉通风机;4—表示做高效率点的全压系数乘10后化成的整数;73—表示在最高效率时的比转数;表示进口形式(单侧吸入);表示第一次设计;上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备No1R表示机号，即叶轮直径1800mm;D—表示传动方式;右—表示转向;90度表示出口角度。2)通风机的结构

G4-73-11型离心式通风机系锅炉通风机，其叶轮有12片后弯机翼型的叶片焊接于弧锥形前盘与平板形后盘之间，具有效率高、噪音低、强度高、运转平稳等优点。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备机壳用钢板焊接成蜗形体，并做成三种不同的形式，No8一12为整体式结构，No14一16为二开式，No18-28为三开式。进风口前装有前导器，用于调节流量大小。传动方式采用D式，采用滚动轴承，轴承箱上装有温度计和油位指示器。G4-73-11型离心式通风机结构，如图9一17所示。图9一18为该通风机的其类型特性曲线。G4-73-11型离心式通风机的技术性能见表9一2。3.K4-73-01型离心式通风机1)通风机型号意义以K4-73-01No25为例说明型号意义:上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备K—表示矿井用;73—表示最高效率时的压力系数乘10所得整数;0—表示进口形式(双侧进风);1—表示设计序号(第一次设计);No25—表示机号，叶轮直径为2.5m.2、涌风机的结构

K4-73-01型离心式通风机是专供矿井通风用的大型通风机，共有No25,No28,No32,No38四个机号，均为双侧进风。K4-73-01型离心式通风机的结构，如图9一19所示。该机的主轴和轮毅用键连接，以叶轮的中盘为中心，各与进风两侧前盘及叶片焊接，形成叶轮整体，叶轮采用后弯机翼形叶片12片，效率高，风量大。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备机壳呈蜗形，它和进风箱上部都用钢板焊接而成，下部安装时用水泥把机壳、进风箱和基础一起浇注而成。进风口为收敛式流线型，制成三开式便于拆装。该型通风机为大流量机型，叶轮进口与两侧设置的进风箱体积较大，这就需要较长的机轴来传递动力。机轴由主轴与传动轴组成，共享三个轴承架支撑。其中主轴的两个轴承架设置在机壳内，另一个轴承架设在机壳外。主轴用一个特殊定心联轴器与传动轴连接，主轴一端镶在定心轴承5的内圈里，如图9-20所示，以保证与传动轴同心。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

该机也可以两端出轴传动，以便更换电动机，改变通风机性能。如图9-21所示，为K4-73-01型离心式通风机的类型特性曲线。该风机的技术性能见表9一3。(四)通风机的类型系数与类型曲线1.通风机的类型系数风压系数流量系数功率系数上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备式中P—通风机产生的全压，Pa;Q—通风机的流量，m3m/s;N—通风机的轴功率，kw;D—空气密度，kg/m3;U2—通风机叶轮出口处的圆周速度，m/s;D2—叶轮外径，m;2.通风机的类型曲线绘制类型曲线，可将实际个体曲线上各点的Q、N,P值分别代入式(9一4)、(9一5)、(9一6)中，按任意单个机器的有关参数计算出Q,P、N等值，将其标人类型因数坐标图上，即得到该类型通风机的类型特性曲线，如图9-22所示。三、轴流式通风机的构造上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(一)轴流式通风机的工作原理轴流式通风机主要由轮毅、叶片、主轴、圆简外壳、进风口、流线体(疏流罩)、整流器和扩散器等主要部件组成，叶片装在轮毅上，并有一定的安装角，如图9一23所示。当电动机带动叶轮高速旋转时，叶轮流道中的空气受到叶片的作用而获得能量，轴向流出，经整流器整流后，进入扩散器，而后排出;同时在风机人口处形成负压，外界空气在大气压作用下经集风器进入叶轮。风机连续运转便形成连续风流，达到通风的目的。(二)轴流式通风机的构造t.轴流式通风机的主要零部件上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备轴流式通风机主要由叶轮、导叶、外壳、集流器、疏流罩和扩散器等部件组成。

(1)叶轮叶轮是用来对气体做功，提高气体能量的关键部件。叶轮主要由叶片(也称动叶)和轮段组成，叶片多为机翼型扭曲叶片，扭曲形叶片的结构如图9一24所示。叶轮外径、轮段比(即轮段直径与叶轮外径之比)、叶片数、叶轮结构和叶片的叶型对风机的性能有较大的影响，对用作矿井主通风机的叶轮，一般要求风机反转时，反风量应大于正常通风量的60%。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(2)导叶根据叶轮与导叶的相对位置分为前导叶、中导叶、后导叶。在第一级叶轮前的导叶叫前导叶，最后一级叶轮后的导叶叫后导叶，两级叶轮间的导叶叫中导叶。导叶的作用是确定气体通过叶轮前或后的流动方向，减少气体流动的能量损失。对于后导叶还有将叶轮出口旋绕速度的动压转换成静压的作用，而前导叶若做成可转动的还可提高轴流式通风机改变工况的能力。为了避免气流通过时产生同期扰动引起强烈的噪声，导叶叶片数与叶轮叶片数应互为质数。导叶的叶型可采用机翼型，也可用等厚的圆弧板型。导叶高度与动叶要相适应，安装在风机的外壳上。导叶与叶轮叶片的布置如图9-25所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(3)集流器和疏流罩集流器是叶轮前外壳上的圆弧段。疏流罩罩在轮毅前面，其形状为球面或椭球面。集流器和疏流罩的作用是改善气体进入风机的条件，使气体流入叶轮的过程中，过流断面积逐渐减小，以减少人口流动损失，提高风机效率。(4)扩散器扩散器的作用是将流体的部分动能转换为压力能，以提高风机的静效率。它的结构形式有简形和锥形两种。2.常用轴流式通风机及结构1)GAF}.}轴流式通风机上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备GAF型轴流式通风机，生产厂家没有定型产品可供用户选择，而是根据用户提供的矿井通风参数，然后进行优化设计，使通风机运行工况在矿井整个生产过程中始终处在高效区，因此通风机叶轮外径、轮毅直径并不完全是整数，也无固定的轮毅比和定型机号，这是GAF型轴流式通风机的一大特点。(1)通风机的型号意义以GAF31.5-19-1为例说明型号意义:G—矿井通风机;A轴流式;F—动叶可调:上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备31.5—叶轮直径31.5dm;19—轮毅直径19dm;1—级数为1级。(2)GAF型轴流式通风机的结构GAF型轴流式通风机的结构如图9-26所示。该通风机进口前有一段直线段风道，并带有压力测试均衡管，通过疏流罩风流进入叶轮。通风机叶片(也称动叶)是用铝合金压铸而成的扭曲机翼形叶片，数目为6}24片，轮毅为焊接结构，有较厚的受力支撑环，直径较小，以减少叶轮的转动惯量。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备动叶与转子段机壳也是铝合金制造的。在机壳内侧对应叶片的部位镶嵌铜板，以防发生火花。风机动叶安装角利用蜗杆机构和齿轮机构在停车状态下集中同步无级调节，调节范围大，以适应工况变化的要求。通风机操作方便，可在10分钟内实现反风。叶轮为悬臂式结构，采用滚动轴承，轴承箱为整体结构，装在机壳内部中心支撑法兰盘上，用机油循环润滑，另设有润滑站，备有工作油泵及备用油泵。轴承采用热电偶做感温组件，并配有二次仪表，可遥测温度，超温时可以报警。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

通风机轴和电动机轴之间，用一根较长的空心中间轴传递扭矩，两端均用联轴器连接，电动机安设在出风一侧，因而传动轴必须穿过扩散器的下方。扩散器大都采用垂直结构，高度较大，以充分回收动压。扩散器可以用钢板制造，也可用混凝土结构。在扩散器下部弯道处有导流叶片，以降低气流在转弯处的阻力损失。消音器用穿孔镀锌钢板，两钢板之间装有消声材料，既可降低噪声，又可在露天雨淋口晒条件下延长使用寿命。该通风机在进口前有一道闸门，配有电动和手动执行机构，移动灵活。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(3)通风机的性能曲线GAF型轴流式通风机的性能范围是:全压300一8000Pa;流量30一1800m3/s;全压效率0.83一0.9。其性能曲线在使用单位提供参数后，由厂家优化摄氏度后提供性能曲线。图9-27为某一风机的特性曲线。2)BDK65型轴流式通风机(1)通风机的型号意义以BDK65A-8-No24为例说明型号意义:B—防爆型;D—对旋式结构;上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备K—矿用;65—轮毅比乘100;A—叶片数目配比为A种;8—配用8极电机;No24—机号。即叶轮直径为2.4m。(2)通风机的结构BDK65轴流式通风机的结构如图9-28所示，主要由集风器、一级叶轮、二级叶轮、扩散器、扩散塔等组成。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备BDK65型轴流式通风机采用对旋式结构，一、二级叶轮相对安装，旋转方向相反，采用机翼型扭曲叶片，叶面也互为反向，省去了一般轴流式风机的中、后导叶，减少了损失，提高了通风机的效率。每一级叶轮采用悬臂式结构，分别安装在隔爆电动机轴上，形成两台独立的通风机，既没有传统的长传动轴，也不需要联轴器，结构简单，还可提高通风机效率。隔爆电动机安装在主风简内密闭罩中，密闭罩具有一定的耐压性，可使电动机与通风机流道中含瓦斯的气体隔绝，同时还有一定的散热作用。密闭罩有三根扁管，既起支撑作用，又可使主风简与大气相通，使新鲜空气流入密闭罩中。罩内空气可保持正压状态，电动机始终处于瓦斯浓度小于1%的条件下工作，符合安全防爆要求。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

在主风简内安设有稳流环，性能曲线中没有驼峰，无喘振，任何阻力情况下都可稳定运行。噪声小于90dB，噪音低。通风级叶轮叶片安装角可以调整，一般分为450,400,350,300、及25。五个角度。一、二级安装角度可以一致，也可以不同，又可调整为小于或等于45。范围内任意角度运行。可以运行一台通风机，也可以同时运行两台通风机，因此可调范围极为宽广。通风机和扩散器均安装在带轮的平板车上，下设导轨，安装维修很方便。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备可以反转反风，在各种情况下，反风量均在正常通风量的70%以上。不需要反风地道及通风机的基础，也可不要主要通风机房，只需建造电控值班室。电动机轴承和电动机定子有测温装置，可以遥测和报警。电动机轴承还配备了不停机注油装置和排油管。

(3)通风机的特性曲线BDK65型轴流式通风机采用了两种不同叶片数目;即BDK65A叶片总数为Z=32,BDK65B叶片总数为Z=20。有No18一44共14个机号，28个规格，其性能范围为:风量17.5一436m3/s;静压1128一5656PaBDK65A-10-齿24型通风机的特性曲线(590r/min,300kW)，如图9一29所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备四、通风机的网路特性通风机是与一定的网路连接而进行工作的，因此，通风机本身与相应的网路构成了一个完整的系统。通风机的工作状况不仅取决于通风机本身，同时也取决于网路的状况。现在以抽出式通风方式为例，对通风机在网路上的工作进行分析。(一)通风机在网路中工作1.通风机在网路上的工作分析如图9一30所示，将通风网路简化为一条等直径的风简，在其中选择三个断面，分析各断面上的能量关系。单位体积的空气在断面I一I和II一II断面上的能量关系为上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

单位体积的空气断面且一且和批一批断面上的能量关系为将上述两式联立，得上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备式中P—通风机产生的风压，Pa;h—通风网路的阻力，Pa;v3—通风机出口空气的平均流速，m/s;P—空气密度，kg/m3。可见，通风机产生的风压P用来克服网路阻力和动能损失。通常，将通风机产生的风压P称为全压;克服网路阻力的风压称为静压，用符号pi表示，即pi=h;出口动能损失为动压，用符号只，表示，即上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备于是2.通风网路特性曲线通风网路阻力包括沿程阻力和局部阻力，由流体力学可知式中S—通风网路过流面积，m2;Q—通风网路的流量，m3/S;Ri—通风网路静阻力因数，N.s2/m8又因上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备式中S3—通风机出口过流断面积，m2。将上式和式(9一12)代入式(9一11)得。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备式中R—通风网路全阻力因数，N.s2/m8

式(9一12)和式(9一14)分别为通风网路的静阻力特性方程和全阻力特性方程。将它们绘制在Q-P坐标图上，即为通风网路的特性曲线，如图9一31所示。3.通风机的工况点和工业利用区通风网路的特性曲线是由工程实际所决定的，与通风机本身无关。但是工程所提出的流量及其风压的要求，必须由通风机来满足。这一供求关系，利用图解法可以很方便地加以描述。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

将通风机的特性曲线和通风网路特性曲线按同一比例绘制于同一坐标图上所得的交点，称为通风机的工况点，如图9一32所示。在确定工况点时，若通风机厂家提供的是全压特性曲线，则按式(9一14)绘制全阻力特性曲线，求得工况点M若厂家提供的是静压特性曲线，则按式(9一12)绘制静阻力特性曲线，求得工况点M。两工况点的流量是相等的。与水泵一样，划定通风机的工业利用区，是为了保证通风机工作的稳定性和经济性。通风机稳定工作的条件是:上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备即工况点的最高静压不得超过风机最高静压的90%。同时，保证通风机有单一的工况点。通风机经济工作条件是:

根据式(9一15)和式(9一16)的要求，在通风机特性曲线上找出一个既满足稳定性又满足经济性的工作范围，此范围称为通风机的工业利用区，如图9一33所示。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(二)通风机的联合工作当一台通风机不能满足矿井通风要求时，可以将多台通风机同时在网路上工作，增加系统的风量或提高风压，满足矿井的通风要求。这种多台通风机在一个网路上同时工作，称为通风机的联合工作。联合工作的基本方式为串联、并联和串并联结合。

1.串联工作两台通风机串联工作时，各风机的风量相等，等于网路中的风量，风压之和等于通风网路阻力。所以串联工作的目的是提高风压，当然，风量也比单台通风工作时有所增加。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

如图9一34所示，为两台通风机I和II串联工作的情况，它们的风压特性曲线分别为I和且。依照串联工作特点，按“风量相等，风压相加”的方法将曲线I和且合成为曲线I+且，它表示串联工作的“等效单机”风压特性曲线。网路特性曲线b与曲线I+II的交点M就是等效风机的工况点。过M点作口轴的垂线分别交曲线I和II于M，和M}点，则M,和M}就分别是风机I和II的工况点。显然，合成风压合成风量

由图可知，K点处风机I的压力为零，也就是说此风机已不能给空气增加能量。当Q>Q1时，P,<0。这说明风机I变成了靠空气来推动的风机，这是不允许的。所以K点是串联工作极限点，通风机串联只允许在K点左侧工作。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.并联工作两台通风机并联工作时，各风机的风压相等，等于网路压力，流量之和等于网路中的风量。所以并联工作的目的是增加风量，当然，风压也比单台通风机工作时有所提高。如图9一35所示，为两台通风机并联工作的情况依照通风机并联工作特点:

按“风压相等，风量相加”的方法，作出并联等效风机的风压特性曲线I+且;按相同比例作网路特性曲线h，与曲线I+II的交点就是等效风机的工况点M。过M点作口轴的平行线分别与曲线I和II相交就确定出风机I和II的工况点M，和M。工况参数合成风压:，合成风量。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备

根据并联工作的特点，它适用于阻力较小的通风网路。若网路阻力很大，可能会使并联工作后的工况点落入不稳定工作区，实践中应加以注意。(三)通风机工况点调节当通风机产生的风量不能满足工作要求时，就需要改变风机的工况点以满足矿井通风要求。因工况点是由通风机的风压特性曲线和网络特性曲线共同决定的，其中任何一个发生变化，工况点都将改变。所以调节方法也就有两种，即改变网路特性和改变风机特性。1.改变网路特性的调节上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备改变网路特性的调节也称风门调节。通过调节风门的开启度使网路阻力发生改变，实现调节风量的目的。如图9一36所示，当风量口，大于所需风量口时，为使风量减少到口，可关小风门增大阻力，使网路曲线由R，变到R，则工况点就调节到M，风量变为Q)。这种调节方法操作简便，还具有无级调节的特点。但人为增大了阻力(如图中的4P)，故不经济。一般情况下只作为补偿性的微调。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2.改变风机特性的调节任何一种能使风机特性发生改变的措施都可作为通风机工况点调节的方法。1)变速调节法当改变通风机的转速时，风机的特性参数按比例定律变化。假设某矿井初期网路特性曲线为hi,若风机以转速n，运转，工况点则是Mi，风量为Qi，，如图9一37所示。如拟用改变转速的方法将工况点调节到风量为口2的M}点，由比例定律可得调整后的转速应为n2=n1（Q2/Q1）。当网路特性曲线变成b2时，若风机的转速仍是n2，则工况点为A，此时Q2<Q1

。为保证风量为}z，风机的转速调至n3=n2（Q2/Q1）。采用变速调节法时，应注意通风机的转速不得超过其转速所允许的最大值。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备2)前导器调节法改变前导器的叶片安装角a可改变人口处空气的旋绕速度，从而改变风机特性，达到调节风量的目的。带有前导器的离心式通风机和轴流式风机都可采用此方法进行风量调节。如图9-38所示，为G4-73-11型离心使通风机的轴向前导器的结构，它由若干均布在通风机进风口前的扇形叶片组成。各叶片可以同时绕自身轴旋转，旋转的方向和角度，由装在外壳上的操作手柄控制，可以在不停机的情况下进行调节。这种调节方法操作方便，使用可靠，调节工况时，通风机效率有所下降，但优于风门调节。作为辅助调节措施在通风机工况调节中得到广泛应用。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备3)改变叶片安装角调节法改变叶片安装角调节风机特性的方法多用于轴流式风机。轮叶上的叶片安装角a变化时，出口旋绕速度cZ也随之变化，进而使风量、风力变化，达到调节风机风压特性曲线的目的。如图9一39所示，为轴流式通风机叶轮叶片不同安装角a时的风压特性曲线。在网路特性不变的情况下，欲将风量由Q，减至Q2，只需将叶片安装角。从450调到350，工况点便由1变到2。如用风门调节，工况点则为3，其风量同为Q，但通风阻力明显增大。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备改变叶片安装角的方法很多。最原始的是在停机后松开锁紧螺母3，如图9一40所示，然后将叶片转到所需角度，最后拧紧螺母。如此逐一完成所有叶片的调节，不仅工作量大，而且也难以保证调节精度。如图9一41所示，为轮叶同时调节机构示意图。在各叶片的叶柄上装有圆锥齿轮3，它与圆锥齿轮4啮合，圆柱齿轮2与蜗杆机构相连。停机后，从机壳上的窗孔中伸入操作手柄转动蜗杆，各叶片便同时转动。这种机构的优点是可保证各叶片的转角相同，而且调节简便。GAF型风机就是采用这种调节机构。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备4)改变叶片数目调节法轴流式通风机可以对称的取掉叶轮上部分叶片进行调节。如图9一42所示，调节前后的特性曲线对比，调节前后效率有所下降，但不明显。KZS型通风机就采用这种调节方法。五、通风机的反风装置(一)反风的意义与要求反风是使正常风流反向流动，即人为地改变通风系统中的风流方向。当在进风井附近，井简或井底车场等处发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸时，必须立即改变风流方向，以防有毒、有害气体进入工作面，危害井下工作人员的生命安全。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备《煤矿安全规程》对反风提出了严格要求，《煤矿安全规程》规定，主要通风机必须装有反风装置，必须在10min内改变巷道中的风流方向。当风流方向改变后，主要通风机的供风量不应小于正常风量的40%.(二)离心式通风机的设备布置及反风如图9一43所示，为两台离心式通风机及反风系统布置图。两台通风机对称布置，一台左旋，一台右旋，扩散器由屋顶穿出。若矿井为抽出式通风方式，正常通风时，井下空气沿出风井经进风道进入通风机人口，然后由通风机经扩散器排出，风流按实线箭头流动。反风时，关闭垂直风门12，打开水平风门13，关闭反风门6，封闭扩散器，使风机出口与反风道相通。此时，大气由水平风门进入进风道和通风机，风机出的空气改变流动方向90。进入反风道，然后下行压入风井，实现矿井反风。反风风流按虚线箭头方向流动。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备(三)轴流式通风机的设备布置及反风轴流式通风机一般都可以反转反风，当矿井需要反风时只要操作通风机反向旋转，就可以满足反风要求。但70BY型及2BY型通风机反转时反风量只有正常风量的25，不能满足要求，因此实行地道反风。地道反风占地面积大，土建工程量大，但反风量可满足要求。如图9-44所示，为两台轴流式通风机及反风系统布置图。若矿井为抽出式通风方式。上一页下一页返回学习情境一认识矿并通风设备正常通风时，井下风流沿出风井经进风道进入风机，然后由扩散器排出。风流按实线箭头方向流动。反风时，将反风门3,4置于图中双点划线位置，打开水平风门8，大气由水平风门8流入进风道，通过通风机，由扩散器下部的反风道5压入井下，实现矿井反风。反风风流按虚线箭头方向流动。上一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护一、通风机的操作与运行(一)《煤矿工人技术操作规程》对主要通风机的规定1.一般规定(1)操作工必须专职、专责。(2)操作工必须经过培训、考试合格、取得合格证，方准上岗操作。(3)操作工应熟悉通风机一般构造、工作原理、技术特征、工作性能、供电系统和控制回路，以及地面风道系统和各风门的用途。(4)操作工必须严格执行交接班制度和工种岗位责任制。2.操作前准备工作(1)通风机的开动，必须取得主管上级准许的开车命令。下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(2)通风机启动前应对下列部位进行检查:轴承润滑油油量合适，油质符合规定，油圈完整灵活。各紧固件及联轴器防护外罩齐全，紧固牢靠。传动带松紧适度和无裂纹。电动机炭刷完整，接触良好，滑环清洁无烧伤。继电器整定合格，各保险装置灵活可靠。电器和电动机接地良好。各仪表、保护装置齐全可靠。各启动开关手把都处于断开位置。电压在额定电压的士5%范围内。风道内无杂物。(3)正常开启和关闭风门:轴流式通风机应开风门启动，即应将通往井下的进风门关闭，同时将地面进风门打开，并要支撑牢靠，以防吸地面风时自动吸合关闭。离心式通风机应关闭风门启动，即应将通往井下的风门和地面进风门全部关闭。工人盘车1一2圈，应灵活无卜阻。3.正常操作上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护1)启动操作(1)用磁力站自动、半自动启动装置时，应按设计说明书操作。(2)绕线式异步电动机采用变阻器手动启动时，电动机滑环把手应在启动位置，将电阻全部接入，启动器手把应在“停止”位置，待启动电流开始回落时，逐步扳动手把缓缓切除电阻，直至全部切除，将转子短路，电动机进入正常转速，然后将电动机滑环把手打到“运行”位置，再将启动器把手扳回“停止”位置。

(3)鼠笼式异步电动机采用电抗器启动时，启动前电动机定子应接入全部电抗。启动

上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(4)同步电动机异步启动后，在达到额定异步转速后及时励磁牵入同步，不宜过早。励磁调制过激时，直流电压、电流要符合所用励磁装工作曲线。同步电动机允许连续启动两次，如需进行第三次启动时，必须查明前两次未能启动的原因及设备状况后，再决定是否启动。2)通风机启动后风门操作(1)轴流式通风机:打开通往井下风门的同时，关闭地面进风门。(2)离心式通风机:打开通往井下的风门。3)主要通风机的正常停机操作(1)接到主管上级的停机命令。(2)断电停机。(3)关闭所停风机的进风门。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(4)根据停机命令决定是否开动备用通风机。(5)如需开动备用通风机，则应按启动前准备工作的规定，对备用通风机进行检查。(6)不开备用通风机则要打开井口防爆门和所有通风门，以充分利用自然通风。4)主要通风机紧急停机的操作(1)直接断电停机(高压先停油开关)。(2)立即报告调度室和主管部门。(3)按领导决定，关闭和开启有关风门。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(4)电源失压自动停机时，先拉掉油开关后拉开隔离开关，并立即报告调度室和主管部门，待查明处理后，再开机。5)主要通风机有以下情况之一时允许先停机后汇报(1)各主要传动部件有严重异响和意外震动。(2)电动机单相运转或冒烟冒火。(3)进风闸门掉落关闭，无法立即恢复。(4)突然停电或电源故障停电造成停机，先拉下机房电源开关后汇报。(5)其他紧急事故或故障。6)主要通风机的反风操作(1)反风应在矿长或总工程师在场的指挥下进行。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(2)用反风道反风时:①保持通风机正常运转。②用地锁将防爆门(盖)固定牢固③根据现场指挥的指令操作各风门，改变风流方向，使抽出式通风机风流由通风机压入井下，或使压入式通风机风流由通风机抽入大气。(3)用反转电动机反风时:①停止通风机运转。②用地锁将防爆门(盖)固定牢固③用换向装置反转电动机。④各风门保持原装不变。⑤对于导叶固定的通风机，直接反转启动通风机;对于导叶(静叶)可调角度的通风机，则先调整导叶调整器，改变导叶角度，然后反转启动通风机。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(4)其他型式通风机按说明书要求进行。7)主通风机应进行班中巡回检查(1)巡回检查的时间一般为一小时一次。(2)巡回检查应按规定的项目和内容进行。(3)巡回检查中发现的问题及处理经过，必须及时填入运行日志。8)主要通风机操作工的日常维护内容。

(1)轴承润滑:①滑动轴承应每2000~2500h换油一次，日常运行中要及时加油，经常保持所需油位。②滚动轴承应用二硫化钥或钙基脂润滑，油量不大于油腔的1/30③禁止不同油号混杂使用。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(2)备用通风机经常保持完好状态:①每1一3个月进行一次轮换运行，最长不超过半年。②轮换超过一个月的备用通风机应每月空转一次，每次不少于一小时，以保证备用通冈机正常完好，可在10min内投人运行。9)主要通风机操作工应严格遵守的安全守则和操作纪律(1)操作工接班前禁止喝酒，接班后禁止睡觉、打闹。(2)操作工不得随意变更保护装置的整定值。(3)操作高压电器时应用绝缘用具，并注意操作的先后顺序;有可靠的接地系统。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(4)地面通道进风门要锁固。(5)除故障紧急停机外，严禁无请示停机。(6)操作工不得擅离工作岗位，不干与本职工作无关的工作。(7)机房内不得有明火炉。(8)开闭风门，如设置机动、手动两套装置时，需将手动摇把取下以免伤人。

(9)在更换备用通风机及做空转实验时，需按现场指挥的正确指令进行，发现指挥有误时，操作工有权说明情况要求重发指令。4.换机操作上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护换机操作前需先请示主管领导下达换机命令，并通知调度室。其步骤如下:(1)先对备用主要通风机，按技术操作规程进行运转前的检查。(2)停正在运转中的主要通风机，并关闭其通往井下的风门。(3)如为离心式通风机，应关闭主通风机通往井下的风门，然后启动备用通风机，待启动完毕，再打开通往井下的风门。

(4)如为轴流式通风机，应关闭备用通风机通往井下的风门，同时打开地面进风门，然后启动备用通风机，待启动完毕，打开通往井下的风门，同时关闭地面进风门。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护5.收尾工作(1)如实填写并保护好各种记录。(2)工具、备用品要摆放整齐，搞好设备及室内卫生。二、通风机的维护1.主要通风机的巡回检查对主要通风机的巡回检查，是操作工对设备进行维护的一种主要方式，它是按一定路线对主要通风机及其附属设备进行检查。运转中的主要通风机应每小时检查一次，并做好记录。一般包括下列内容:上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(1)各种紧固件是否齐全紧固，转动部件有无异样响声。(2)注意观察轴承温度指示仪表指示是否正常。(3)电动机温度是否在规定范围，电动机和电器接地是否符合规定。(4)各润滑部位润滑油量是否合适，必要时应予补充;有无漏油现象。(5)注意水柱表、电流表、电压表、功率表等仪表是否指示正常。(6)联轴器零部件是否齐全。齿轮联轴器润滑状况怎样，有无漏油;弹性柱销联轴器的胶圈是否磨损。(7)各风门是否严密。(8)风门绞车零部件是否齐全，润滑状况是否良好。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(9)风门牵引钢丝绳是否磨损，有无断丝及严重锈蚀情况。(10)通风机外壳有无严重锈蚀变形或强烈振动。2.离心式主要通风机的检查维护检查维护应在停机的情况下进行，检查维护内容如下:(1)清扫动叶上的煤尘，应擦拭干净，包括擦拭叶轮外周及轮毅。(2)检查动叶片有无裂纹、严重锈蚀情况。(3)检查叶轮平衡状况，看看叶轮是否可停在任何位置。(4)检查叶轮与进风口的径向间隙及搭接长度是否符合规定。(5)清扫干净进风口内圆表面的煤尘。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护3.轴流式主要通风机的检查维护检查维护应在停机的情况下进行，检查维护内容如下:(1)清扫动叶、导叶上的积尘，并擦拭干净。(2)检查动叶、导叶、叶柄有无裂纹及严重锈蚀，如发现有的动叶已有损坏，则应更换。

(3)动叶顶部与外壳的间隙，根部与轮毅的间隙，可用塞尺检查，应符合规定。(4)检查叶轮的平衡状况，叶轮应能停在任何位置，采用手搬动或用短时开机的方法均可。上一页下一页返回学习情境二通风机的操作使用与维护(5)对于KZS型通风机应小心检查中、后导叶传动系统，包括绳轮、导向轮、钢丝绳、