矿井通风动力教程文件

表示传动方式 通风机叶轮直径（25dm)
设计序号(1表示第一次设计） 表示进风口数,1为单吸,0为双吸
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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、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使 其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。
3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风， 如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时 也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。
4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破 坏时，便可利用自然风压进行通风。
0
由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。
5
冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的 平均温度较低，平均 空气密 度较大，导致两空气柱作用 在2-3水平面上的重力不等。 它使空气源源不断地从井
1 ρ1 dz
ρ2 dz z
4
口1流入，从井口5流出。 夏季：相反。
2
3
自然风压：在通风系统中，由于重力差引起的通风压力，就叫该系统的自然风压。 其大小等于作用在最低水平两侧空气柱重力差。
β2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。
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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（低于进风 口压力），于是，进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，如此源源不断，形成连续的流动。
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概述
随着开采深度的增加，通风阻力增大，这时人们就采用井下多设置 火炉，就是提高温度，加快气流上升的动力。
自然风压利用到了极限后，仍不能满足开采用风时，开始利用水车、 风箱、风扇、牛皮囊等机械装置向矿井内压风。这标志着机械通风的开 始。
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。
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2、自然风压的计算
根据自然风压定义，自然风压是“势函数”，是一种势能，因此要注意选取计算的参 考面，即0势位面，图所示系统的自然风压HN可用下式计算 ：
HN021gdZ352gdZ
为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2， 用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为：
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3、常用型号
目前我国煤矿在用的轴流式风机有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 单级，2表示双级 表示用途，K表示矿用， T表示通用
通风机叶轮直径（25dm) 表示设计序号
离心式通风机和轴流式通风机。
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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 形机壳和前导器等部分组成。
吸风口有：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。
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。
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2、本章的重点： 1)自然风压的产生、计算、利用与控制 2)轴流式和离心式主要通风机特性 3)主要通风机的联合运转 4)主要通风机的合理工作范围
3、本章的难点： 1)自然风压的计算、利用与控制 2)主要通风机的联合运转 3)主要通风机的合理工作范围
4、本章的思考题 1)烟囱为什么能够排烟？ 2)矿井主要通风机为什么要有反风装置？ 3)通风机为啥有个体特性曲线、类型曲线和通用特性曲线？ 4)矿井主要通风机工况点是静态的，还是动态的，为什么？ 5)轴流式通风机为什么会出现喘振现象？ 6)两台风机并联运行时矿井风量一定增大吗？
H N Z(g m 1m 2 )
0
在实际测量计算中，常取：
m0 nn
1
ρ2
注意：1）自然风压的计算必须取一闭合系统。
2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。
ρ1
dz
3）一般选取最低点作为基准面。
2
3
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5
dz z
4
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二、 自然风压的影响因素及变化规律 影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差，而空气密度
HN
月份
12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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二、 自然风压的影响因素及变化规律
2、空气成分和湿度：它影响空气的密度，因而对自然风压也 有一定影响，但影响较小。
3、井深：HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。 4、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大小和方向也 有一定影响。因为矿井主要通风机工作决定了主风流的方向，加 之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风井，在进风井周 围形成了冷却带以后，即使风机停转或通风系统改变，这两个井 筒之间在一定时期内仍有一定的气温差，从而仍有一定的自然风 压起作用。
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第二节
矿用通风机的类型及构造
矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2台主要通风机（一台 使用、备用）一般功率都很大，其电耗一般为全矿的20%～25%，有的 矿井甚至高达50%，原因是功率大效率低，平均只有52.79%。 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；安全隐患，一般不用； 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：
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
矿用通风机，G代表鼓风机 表示通风机在最高效率点时
全压系数10倍化整 表示通风机比转速(ns)化整
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三、自然风压的控制和利用 自然风压既可作为矿井通风的动力，也可能是事故的肇凶。因此，
研究自然风压的控制和利用具有重要意义。 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利
用地形和当地气候特点。新井设计应尽量使自然风压全年的方向与机 械通风机方向一致。
摩擦阻力系数、摩擦风阻、尼古拉兹实验、矿井局部阻力系数的计 算方法、矿井风阻特性曲线及画法、总风阻与等积孔的计算及降低 矿井通风阻力的措施。
2)、能解决的实际问题 (1)判断井巷风流状态； (2)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算； (3)矿井通风阻力计算问题 (4)降低矿井通风阻力的技术措施
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（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θ表示。
u
θ
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θ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。
随着科学技术的发展，瓦特发明了蒸汽机，真正意义上的机械通风开 始了瓦特。
虽然现在矿井要求必须进行机械通风，但自然风压是始终存在的，任 何矿井中都不可避免自然风压，它在现代矿井通风中也起着很重要的作 用，。
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第一节 自然风压
一、 自然风压及其形成和计算
1、自然风压与自然通风
又受温度T、大气压力P、气体常数R(气体常数 ，是一个只与气体的种 类有关，与气体所处的状态无关的一个物理量 )和相对湿度φ等因素 影响。因此，影响自然风压的因素可用下式表示：
HN=f(ρZ）=f[ρ(T,P,R,φ)，Z] 1、温差：矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。 影响气温差的主要因素是地面入风流气温和风流与围岩的热交换。其 影响程度随矿井的开拓方式、开采深度、地形、地质原因不同而有不 同的影响，在山区浅井，受地面温度影响大，深井偏小。
叶轮是唯一的旋转部件。
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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β2表示。
w2
c2
β2
u2 c2u
w2
β2
c2
u2
w2
β2
c2
u2
离心式风机可分为：前倾式（β2>90º)、径向式（β2=90º)和后倾式 （β2<90º)三种。
RD、RC—分别为DB和BB’C分支风阻，N·S2/m8。
两式相除：
HNAHNDRD HS HNA RC
此即AB段风流停滞条件式。
当上式变为
HNAHNDRD
则AB段风流反向。 HS HNA RC
由此可知防止AB风路风流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大 HS；（3）在A点安装风机向巷道压风。
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5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因 自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。
如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。
d ab
f
e
c
c
Z d
b′
RD
RC
a
b
b′
ABB’CEFA系统的自然风压为： H N AZ(gC'B A)F DBB’CED系统的自然风压为： H ND Z(gC'B B)E
自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台
抽风机（向外）。
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设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程：
式中：
HNAHND RDQ2 HS HNA RCQ2 HS—风机静压，Pa；
Q—DBB’C风路风量，m3/S;
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,组成对旋结构；机
翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差3º；电机为防 爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流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。
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第三节 通风机附属装置
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第四章 矿井通风动力
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第一节 自然风压 第二节 矿用通风机的类型及构造 第三节 通风机附属装置 第四节 通风机实际特性曲线 第五节 通风机工况点及其经济运行 第六节 通风机的联合运转
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1、上一章内容回顾 1)、上一章所讲的主要内容 风速在井巷断面上的分布、摩擦阻力定律及摩擦阻力的计算、
表示通风机轮毂比,0.58化整
B D K 65 8 №24
防爆型 对旋结构 表示用途，K为矿用
叶轮直径（24dm) 电机为8极（740r/min） 轮毂比0. 65的100倍化整
பைடு நூலகம்
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若轮毂比低于0.4则认为是低压(或低轮毂比)型轴流通风机，轮毂 比大于0.71时，则认为是高压（或大轮毂比）型轴流通风机，轮毂比 介于0.4～0.71之间的则被认为是中压（或中轮毂比）型轴流通风机。