第三章--矿井通风机的选型设计说明

第三章矿井通风设备选型设计

第一节矿井通风设备选型设计概要

一、矿井通风设备选型设计基本原则

矿井通风机选型设计的主要任务是合理选择通风机的型式、型号(叶轮直径)，确定电动机的容量、型号及传动方式，确定通风机的运转工况点。矿井通风设备能否连续正常运转，关系着煤矿的安全生产，运转效率的高低影响着矿井的电力消耗及生产成本。因此，矿井通风机选型设计中的基本原则，就是保证通风机运转的可靠性及经济技术合理性。根据这个原则，在矿井通风机选型设计中，应充分考虑以下问题：

1 保证安全运转

矿井通风机的安设地点、配置方式、备用台数，必须符合《煤矿安全规程》规定，优先考虑选择运行可靠，便于维护检修的产品做为矿井通风机，以保证其能不间断地向井下供给足够数量的新鲜空气，满足安全、生产的需要．

2 设备性能符合矿井的需要

通常情况，矿井投产初期产量较低，巷道较短，因之需要的风量较小，通风的阻力较小，随着矿井生产的发展，其需要的风量及通风的阻力也将逐渐增加。为了保证通风机的经济运转，在选型设计时，既要考虑到初期的需要，也要考虑到矿井的发展，使其整个服务期间风量、负(正)压均能满足矿井通风的需要，在比较高效的工作区运转。

3 经济合理

选择通风机时，不但要考虑其设备、安装及土建工程费用，而且要考虑其运转、维护费用，要把初期的建设投资和投入使用后的运转、维护费用结合一起进行对比选择，以保证通风机在整个服务期间的经济合理性。

4 噪声符合规定

选择通风机时，应使其噪声符合环境保护的规定。若达不到规定要求时，应考虑消声措施。

二、矿井通风设备选型设计的基本要求

1 应满足第一水平各个时期的负压变化，并适当照顾下一水平的通风要求，当负压变化较大时，可考虑分期选择电动机，但初装电动机的使用年限不宜少于10年；

2 应留有一定的余量，轴流式通风机在最大设计负压和风量时，轮叶安装角度一般至少比允许围小50 ；离心式通风机的设计转速，一般不大于允许最大转速的90％，

3 通风设备(包括风道，风门)的漏风损失，当风井不作提升用时，按风量的10～15％计算，当为箕斗井时，按15～20％计算，罐笼井时，按25～30％计算，但罐笼井一般不应作为出风井。

4 通风设备的安装布置，应考虑下列要求：

(1)在同一通风井后期需要更换通风机时，应预留风道接口和通风机房的位置。

(2)反风风门的起重质量大于1000kg时，应采用电动，手摇两用的风门绞车，并集中操作，手动风门绞车应集中布置。

（5）确定通风设备的反风装置时，如风机可以逆转反风，反风量满足《煤矿安全规程》

的要求，应尽量采用通风机逆转反风，不设反风道以减少反风道漏风损失。如通风机不能逆转时，可采用反风道反风。逆转反风应设刹车装置。

（6)装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门。防爆门不得小于出风井口的断面积，并正对出风井的风流方向。

三、选型设计的任务和步骤

1 选型设计必备资料

选择设计时必须具备的原始资料有：

（1）．矿井通风方式及通风系统图；

（2）．各时期的通风量及负压的变化；

（3）．矿井瓦斯等级；

（4）．矿井供电电压；

（5）．矿井年产量及服务年限；

（6）．当地气候条件；

（7）．预计装风机的井口地面情况；

（8），其它相关资料。

2 选型设计的具体任务

选择设计的任务包括：

（1）选择风机类型和型号；

（2）．选配辅助装置；

（3）．确定设备组合方案；

（4）．提出经济核算结果。

3 选型设计步骤

选择设计时，可以参考如下步骤，进行各方案计算：

（1）．计算通风机必须产生的风量和风压；

（2）．选择通风机类型、型号和台数；

（3）．确定风机工况点；

（4）．计算电动机的必须容量及耗电量；

（5）．确定设备组合方案；

（6）．经济核算；

（7）筛选并确定方案；

（8）绘制设备组合总图。

第二节轴流式通风机设备选型设计

一、轴流式通风机设备选型设计方法

（一）计算风机必须产生的风量和静压

原始资料仅提供矿井通风的风量和负压，并不包括通风设备中风机以外的风道及装置漏风和阻力损失。因此，要求风机必须产生的风量：

Q=K L Q K m3/s （1-3-1）

式中 Q K——原始资料提供的通风量(m3/s)，

K L——设备漏风系数。

依《规》第2-133条，当风井不作提升用途时，K L=1.1～1.15；兼作箕斗井时，K L=1.15～1.20；罐笼时，K L =1.25～1.30。

目前，风机制造厂在提供轴流风机的同时，随机提供扩散器，通常提供轴流风机装置的静压特性；故按静压特性选型计算。

在已知风机静压特性的情况下；要求其产生的静压：

在通风容易时期：H smax=h max＋⊿h±h z Pa (1-3-2)

在通风困难时期：H smin=h min＋⊿h±h z Pa (1-3-3)

式中 h min和h max——通风容易时期和通风困难时期矿井负压(Pa);

⊿h——通风设备中，除风机以外的风道和辅助装置中的风压损失。其值随风道和辅助装置的类型、流型，尺寸及工况而变。作为估计，可取100～200Pa，当工况流量接近风机工业利用区最大风量时取较大值，反之取较小值。若设备中有消音器；另加50—80Pa。

h z——矿井自然风压（Pa）

（二）选择通风机型号和台数

1.选择通风机型号

选择风机有两种方法。一是利用风机个别特性选择，二是利用风机类型特性选择。一般多利用个别特性选择。

作为选择对象的类型风机中的型号较少时，利用个别特性直接选择，比用类型特性选择简便些。此时，只要将通风容易和通风困难时期要求风机必须产生的风量和风压参数，与风机特性上最优工况参数直接对号即可。在特性图上标志两参数的点愈接近，则该风机型号愈适当。

无论用什么方法选择，都应注意下列事项：

1)在一个井筒中应尽量采用单一风机工作制。确有困难时，采用两台并联，最好是同类型同型号；

2)选择的风机，应满足第一水平各个时期的负压变化，并适当照顾下一水平的通风要求。负压变化较大时，可考虑分期选配电机，初装电动机的使用年限不宜少于10年；

3)选用轴流风机时，在最大负压和风量时，用的叶片安装角应比最大安装角小5度，选用离心风机时，用的转速应比最大转速小10％，以留有余量；

4)选择的风机，应有足够的调节围，以满足使用年限，工况不超出工业利用区的要求。

2. 确定风机台数

根据《煤矿安全规程》第121条规定，矿井必须安装2套同等能力的主要通风机装置，一套工作，一套备用。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，可以继续使用。根据这条规定，结合具体情况可以确定风机台数。

（三）确定通风机工况点

分别求出通风容易时期和通风困难时期的工况，以检查是否满足通风要求。根据计算得到的风机必须产生的风量和静压，可以求得相应等效网路风阻和等效网路特性方程式如下：