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1、第六章 矿井扇风机,本章重点与难点 1、轴流式和离心式主要通风机特性 2、主要通风机的联合运转 3、主要通风机的合理工作范围,第一节 扇风机的类型、构造及工作原理 矿用通风机按其服务范围可分为三种： 1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）； 2、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； 3、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： 离心式通风机和轴流式通风机。 一、离心式通风机的构造和工作原理 1、 风机构造。 离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口
2、中还有前导器。 吸风口有：单吸和双吸两种。,第六章 矿井扇风机,叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以2表示。 离心式风机可分为：前倾式（290)、径向式（2=90)和后倾式（290)三种。 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。,2、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，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（低于吸风口压力），于是，吸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，
3、如此源源不断，形成连续的流动。 3、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73、4-73型和K4-73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。 型号参数的含义举例说明如下： G 4 73 1 1 25 D 代表通风机的用途，K表示 表示传动方式 矿用通风机，G代表鼓风机 通风机叶轮直径（25dm) 表示通风机在最高效率点时 设计序号(1表示第一次设计） 全压系数10倍化整 表示通风机比转速(ns)化整 表示进风口数,1为单吸,0为双吸,二、轴流式风机的构造和工作原理 1、风机构造 主要由进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部件等部分组成。叶轮有一级和二级
4、两种 2、工作原理 （1）特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。,（2）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为弦线。弦线与动轮旋转方向（u)的夹角称为叶片安装角，以表示。 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必需保持一致。 （3）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，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，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“吸引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。,u,3、常用型号 目前我国煤矿在用的轴流
5、式风机有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（对旋式）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 25 表示表示叶轮级数,1表示 通风机叶轮直径（25dm) 单级，2表示双级 表示设计序号 表示用途，K表示矿用， T表示通用 表示通风机轮毂比,0.58化整 B D K 65 8 24 防爆型 叶轮直径（24dm) 对旋结构 电机为8极（740r/min） 表示用途，K为矿用 轮毂比0. 65的100倍化整 4、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；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差3；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流
6、道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。,第二节 通风机附属装置 一、风硐 风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。 二、扩散器(扩散塔) 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。 三、防爆门(防爆井盖) 在斜井井口安设防爆门，在立井 井口安设防爆井盖。 作用：当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆 炸时，受高压气浪的冲击作用，自动 打开，以保护主通风机免受毁坏；在 正常情况下它是气密的，以防止风流短路。,四、反风装置和功能 作用：
7、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： 1）设专用反风道反风； 2）利用备用风机作反风道反风； 3）轴流式风机反转反风 4）调节动叶安装角反风。 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10min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40%；每年至少进行一次反风演习。,第二节 扇风机的特性曲线 一、扇风机的工作参数 表示扇风机性能的主要参数是风压H、风量Q、风机轴功率N、效率和转速n等。 （一）风机(实际)流
8、量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，亦称体积流量。单位为 m3/h,m3/min 或m3/s 。 （二）风机(实际)全压Hf与静压Hs 全压Ht:是通风机对空气作功，消耗于每1m3 空气的能量（Nm/m3 或Pa），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，Ht用以克服通风管网阻力hk 和风机出口动能损失hv，即: Ht=hR+hV,Pa 静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压HS（Pa）。 HS=hR=RQ2 因此 Ht=HS+hV,(三）扇风机的功率 全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率Nt。计算式： Nt=HtQ10-3 K
9、W 静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率NS。计算式： NS=HSQ103 KW 风机的轴功率，即通风机的输入功率N（kW）。计算式： 或 式中 t、 S分别为风机的全压和静压效率。 电动机的输入功率（ Nm ）： 设电动机的效率为m,传动效率为tr时,则,二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义 1、抽出式通风矿井 （1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值:即为 4 断面相对静压h4 故 h4（负压）= P4 - P04 沿风流方向，对1、4两断面 列伯努力方程: hR14=(P1+hv1+m12 gZ12) - (P4+hv4+m34 gZ34)
10、 由风流入口边界条件：Pt1P01， 即 P1+hv1= Pt1=P01， 又因1与4断面同标高，所以 P01P04 且：m12gZ12m34gZ34 = HN,4,5,6,故上式可写为: hR14= P04 - P4- hv4 + HN hR14=|h4|- hv4 + HN 即 |h4|= hR14 + hv4 - HN 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。 （2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对4、5断面(扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。 扩散器的阻力 hRd (P5 + hv5)-(P6 + hv6 ) 风流出口边界条件：P6 P
11、06 P05P04 故 hRd (P5 + hv5 )-(P04 + hv6 )Pt5- P04 hv6 即 Pt5 hRd P04hv6 因为 风机全压 HtPt5-Pt4 =(hRdP04hv6 )-(P4+hv4) Ht = |h4|hv4+hRd+hv6,若忽略 hRd 不计，则 Ht |h4|hv4+ hv6 风机静压 Hs |h4| hv4 （3） Ht、 HN、hR 之间的关系 综合上述两式： Ht |h4|- hv4+hRd+hv6 （ hR14+hv4-HN ）- hv4+hRd+hv6 hR14 + hRd + hv6 - HN 即 Ht HN hR14 + hRd + h
12、v6 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。,2、压入式通风的系统 对1、2两断面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+m1gZ1)- (P2+hv2+m2gZ2) 边界条件及1、2同标高： P2 = P02 P01 故有： P1-P2= P1-P01= h1 m1gZ1-m2gZ2=HN 故上式可写为 hR12=h1+hV1-hv2+ HN 即 h1= hR12+ hv2- hV1-HN 又 Ht= Pt1-Pt1= Pt1-P01 = P1+hv1-P01= h1+hv1 同理可得： Ht+ HN = hR12 + hv2,1,三、通风机的
13、个体特性曲线 1、工况点：当风机以某一转速、在风阻的管网上工作时、可测算出一组工作参数（风压、风量、功率、和效率） ，这就是该风机在管网风阻为时的工况点。 2、个体特性曲线：不断改变R，得到许多的Q、H、N、。以Q为横坐标，分别以H、N、为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。 3、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。 4、通风机装置的全压td：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压t之关系为： 式中 hd扩散器阻力。 5、通风机装置的静压sd：,6、Hs 和 Hsd 的关系 HsHthvd 而 只有当 hd+hVds， 即通风机装置阻
14、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，即扩散器起到回收动能的作用。 7、 Ht、 Htd、 Hs 和 Hsd 之间的关系图,8、离心式通风机个体特性曲线 特点：（1）离心式风机风压曲线驼峰 不明显，且随叶片后倾角度 增大逐渐减小，其风压曲线 工作段较轴流式风机平缓； （2）当管网风阻作相同量的 变化时，其风量变化比轴 流式风机要大。 （3）离心式风机的轴功率 随增加而增大，只有在接 近风流短路时功率才略有下降。 风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。 说明：（1）离心式风机大多是全压特性曲线
15、。（2）当供风量超过需风量过大时，常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。,H/daPa,Q/m3/s,N/kW,/%,Ht,HS,N,t,S,9、轴流式通风机个体特性曲线 特点：（1）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有马鞍形驼峰存在。 （2）驼峰点以右的特性 曲线为单调下降区段，是稳定 工作段； （3）点以左是不稳定工作段， 产生所谓喘振（或飞动）现象； （4）轴流式风机的叶片装置角 不太大时，在稳定工作段内， 功率随增加而减小。 风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（闸门全开）时启动，以减少启动负荷。 说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。,Ht,Hs,t,s,/%,Q/m3/s,H/daPa,N/kW,Q/m3/s,G,F,D,B,R,M,三、无因次系数与类型特性曲线 （一） 无因次系数 通风机的相似条件 比例系数：两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例
