礦井通風(fēng)與安全課件版 4

第四章礦井通風(fēng)動力本章重點(diǎn)與難點(diǎn)1、自然風(fēng)壓的產(chǎn)生、計算、利用與控制2、軸流式和離心式主要通風(fēng)機(jī)特性3、主要通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)4、主要通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍第四章礦井通風(fēng)動力第一節(jié)自然風(fēng)壓一、自然風(fēng)壓及其形成和計算1、自然通風(fēng)

由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。

冬季：空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低，平均空氣密度較大，導(dǎo)致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。

夏季：相反。自然風(fēng)壓：作用在最低水平兩側(cè)空氣柱重力差012345dzρ1dzρ2z2、自然風(fēng)壓的計算根據(jù)自然風(fēng)壓定義，上圖所示系統(tǒng)的自然風(fēng)壓HN可用下式計算：為了簡化計算，一般采用測算出0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值ρm1和ρm2，用其分別代替上式的ρ1和ρ2，則上式可寫為：

注意：1）自然風(fēng)壓的計算必須取一閉合系統(tǒng)。

2）進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)和回風(fēng)系統(tǒng)必須取相同的標(biāo)高。

3）一般選取最低點(diǎn)作為基準(zhǔn)面。二、自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律自然風(fēng)壓影響因素

HN=f(ρZ）=f[ρ(T,P,R,φ)，Z]1、礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響HN的主要因素。2、空氣成分和濕度影響空氣的密度，因而對自然風(fēng)壓也有一定影響，但影響較小。

3、井深。HN與礦井或回路最高與最低點(diǎn)間的高差Z成正比。4、主要通風(fēng)機(jī)工作對自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。三、自然風(fēng)壓的控制和利用1、新設(shè)計礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時，應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)。2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時調(diào)整主通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。3、在建井時期，要注意因地制宜和因時制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng)，如在表土施工階段可利用自然通風(fēng)；在主副井與風(fēng)井貫通之后，有時也可利用自然通風(fēng)；有條件時還可利用鉆孔構(gòu)成回路。4、利用自然風(fēng)壓做好非常時期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故遭受破壞時，便可利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)。

10121234567891112月份HN

5、在多井口通風(fēng)的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，防止因自然風(fēng)壓作用造成某些巷道無風(fēng)或反向而發(fā)生事故。如圖是四川某礦因自然風(fēng)壓使風(fēng)流反向示意圖。

ABB’CEFA系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為：

DBB’CED系統(tǒng)的自然風(fēng)壓為：自然風(fēng)壓與主要通風(fēng)機(jī)作用方向相反。相當(dāng)于在平硐口A和進(jìn)風(fēng)立井口D各安裝一臺抽風(fēng)機(jī)（向外）。

abcdabcdefb’RDRCZ

設(shè)AB風(fēng)流停滯，對回路ABDEFA和ABB’CEFA可分別列出壓力平衡方程：式中：HS—

風(fēng)機(jī)靜壓，Pa；

Q—DBB’C風(fēng)路風(fēng)量，m3/S;RD、RC—分別為DB和BB’C分支風(fēng)阻，N·S2/m8。兩式相除：此即AB段風(fēng)流停滯條件式。當(dāng)上式變?yōu)閯tAB段風(fēng)流反向。由此可知防止AB風(fēng)路風(fēng)流反向的措施有：（1）加大RD；（2）增大HS；（3）在A點(diǎn)安裝風(fēng)機(jī)向巷道壓風(fēng)。第二節(jié)礦用通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種：1、主要通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；

2、輔助通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；3、局部通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。按構(gòu)造和工作原理可分為：

離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)。一、離心式通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造。離心式通風(fēng)機(jī)一般由：進(jìn)風(fēng)口、工作輪（葉輪）、螺形機(jī)殼和擴(kuò)散器等部分組成。有的型號通風(fēng)機(jī)在入風(fēng)口中還有前導(dǎo)器。吸風(fēng)口有：單吸和雙吸兩種。工作輪：又名動輪，葉輪；是由固定在主軸上的輪轂和其上的葉片組成葉片出口構(gòu)造角：風(fēng)流相對速度W2的方向與圓周速度u2的反方向夾角稱為葉片出口構(gòu)造角，以β2表示。離心式風(fēng)機(jī)可分為：前傾式（β2>90o)、徑向式（β2=90o)和后傾式（β2<90o)三種。β2不同，通風(fēng)機(jī)的性能也不同。礦用離心式風(fēng)機(jī)多為后傾式。w2c2u2c2uβ2w2c2u2β2u2c2w2β22、工作原理當(dāng)電機(jī)通過傳動裝置帶動葉輪旋轉(zhuǎn)時，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進(jìn)入機(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于吸風(fēng)口壓力），于是，吸風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道，自葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動。3、常用型號目前我國煤礦使用的離心式風(fēng)機(jī)主要有G4-73、4-73型和K4-73型等。這些品種通風(fēng)機(jī)具有規(guī)格齊全、效率高和噪聲低等特點(diǎn)。型號參數(shù)的含義舉例說明如下：

G4—73—

1

1№25DG:代表通風(fēng)機(jī)用途；4：通風(fēng)機(jī)在最高效率點(diǎn)時全壓系數(shù)10倍化整；73表示比轉(zhuǎn)數(shù)化整；1表示進(jìn)風(fēng)口數(shù)，1單吸，0雙吸；1表示設(shè)計序號；NO25表示通風(fēng)機(jī)葉輪直徑25dm；D表示傳動方式二、軸流式風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理1、風(fēng)機(jī)構(gòu)造主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散（芯筒）器和傳動部件等部分組成。葉輪有一級和二級兩種

2、工作原理（1）特點(diǎn)：在軸流式風(fēng)機(jī)中，風(fēng)流流動的特點(diǎn)是，當(dāng)動輪轉(zhuǎn)動時，氣流沿等半徑的圓柱面旋繞流出。（2）葉片安裝角在葉片迎風(fēng)側(cè)作一外切線稱為弦線。弦線與動輪旋轉(zhuǎn)方向（u)的夾角稱為葉片安裝角，以θ表示。

可根據(jù)需要在規(guī)定范圍內(nèi)調(diào)整。但每個動輪上的葉片安裝角θ必需保持一致。（3）工作原理當(dāng)動輪旋轉(zhuǎn)時，翼柵即以圓周速度u移動。處于葉片迎面的氣流受擠壓，靜壓增加；與此同時，葉片背的氣體靜壓降低，翼柵受壓差作用，但受軸承限制，不能向前運(yùn)動，于是葉片迎面的高壓氣流由葉道出口流出，翼背的低壓區(qū)“吸引”葉道入口側(cè)的氣體流入，形成穿過翼柵的連續(xù)氣流。uθ3、常用型號目前我國煤礦在用的軸流式風(fēng)機(jī)有1K58、2K58、GAF和BD或BDK（對旋式）等系列軸流式風(fēng)機(jī)。軸流式風(fēng)機(jī)型號的一般含義是：

1K—58—4№25

表示表示葉輪級數(shù),1表示通風(fēng)機(jī)葉輪直徑（25dm)

單級，2表示雙級表示設(shè)計序號表示用途，K表示礦用，

T表示通用表示通風(fēng)機(jī)輪轂比,0.58化整

BDK658№24

防爆型葉輪直徑（24dm)

對旋結(jié)構(gòu)電機(jī)為8極（740r/min）表示用途，K為礦用輪轂比0.65的100倍化整4、對旋風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)一級葉輪和二級葉輪直接對接，旋轉(zhuǎn)方向相反；機(jī)翼形葉片的扭曲方向也相反，兩級葉片安裝角一般相差3o；電機(jī)為防爆型安裝在主風(fēng)筒中的密閉罩內(nèi)，與通風(fēng)機(jī)流道中的含瓦斯氣流隔離，密閉罩中有扁管與大氣相通，以達(dá)到散熱目的。煤礦用軸流式主扇煤礦用軸流式主扇金屬礦山用軸流式風(fēng)機(jī)可作為主扇、輔扇，既可安裝在地表，也可安裝在井下，適宜于多風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，是多風(fēng)機(jī)串并聯(lián)多級機(jī)站通風(fēng)系統(tǒng)中各級機(jī)站理想的機(jī)站風(fēng)機(jī)，也適用于大型車間、隧道、人防工程等場合的通風(fēng)換氣金屬礦山用軸流式風(fēng)機(jī)離心式風(fēng)機(jī)第三節(jié)通風(fēng)機(jī)附屬裝置一、風(fēng)硐風(fēng)硐是主扇和出風(fēng)井之間的一段聯(lián)絡(luò)巷道。由于通過風(fēng)硐的風(fēng)量很大，內(nèi)外的壓力差較大，因此應(yīng)特別注意降低風(fēng)峒阻力和減少漏風(fēng)。風(fēng)硐設(shè)計時應(yīng)滿足：

1)風(fēng)硐的斷面不宜太小，其風(fēng)速以10m／s為宜，最大不應(yīng)超過15m/s;2)風(fēng)硐的阻力不大于100～200Pa。因此，風(fēng)硐不宜過長，與井筒的夾角為60～90°之間，轉(zhuǎn)彎部分要呈圓弧形，內(nèi)壁光滑，拐彎平緩，并保持無堆積物，以減少其阻力。

3)風(fēng)硐及其閘門等裝置，結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，以防止漏風(fēng)。abcd二、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)

在通風(fēng)機(jī)出風(fēng)口外，聯(lián)接一段斷面逐漸擴(kuò)大的風(fēng)道稱為擴(kuò)散器。其作用是減少出風(fēng)口的速壓損失，以提高通風(fēng)機(jī)的靜壓。軸流式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器由圓錐形內(nèi)筒和外筒構(gòu)成的環(huán)狀擴(kuò)散器。其出口還要與由混凝土砌筑成的外接擴(kuò)散器相連。外擴(kuò)散器是一段向上彎曲的風(fēng)道，出風(fēng)口為長方形斷面。離心式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器是長方形，其敞角取8～10°，出風(fēng)口斷面(S3)與入風(fēng)口斷面(S2)之比約為3～4。

三、防爆門(防爆井蓋)

在斜井井口安設(shè)防爆門，在立井井口安設(shè)防爆井蓋。

作用：當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，自動打開，以保護(hù)主通風(fēng)機(jī)免受毀壞；在正常情況下它是氣密的，以防止風(fēng)流短路。

凹槽2中盛油密封(不結(jié)冰地區(qū)用水密封),槽深與負(fù)壓相適應(yīng);四、反風(fēng)裝置和功能

作用：使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施，以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū)；有時為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：1）設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)；

2）利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng)；

3）軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)

4）調(diào)節(jié)動葉安裝角反風(fēng)。

要求：定期進(jìn)行檢修，確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài)；動作靈敏可靠，能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向；結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，漏風(fēng)少；反風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%；每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。(1)設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)

利用反風(fēng)道反風(fēng)是一種常用的可靠方法，能滿足反風(fēng)的時間和風(fēng)量要求。下圖為軸流式主扇抽出式通風(fēng)時的反風(fēng)示意圖，圖A為正常通風(fēng)時反風(fēng)門1和2的位置，通風(fēng)機(jī)由井下吸風(fēng)，然后排至大氣，若將反風(fēng)門1、2改變?yōu)閳DB中的位置，風(fēng)流從大氣吸入通風(fēng)機(jī)內(nèi)，再經(jīng)反風(fēng)道壓入井下，使井下風(fēng)流的方向改變。

離心式通風(fēng)機(jī)反風(fēng)：正常通風(fēng)時，反風(fēng)門1和2為實(shí)線位置，反風(fēng)時，反風(fēng)門1提起，而將反風(fēng)門2放下，風(fēng)流自反風(fēng)門2進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，再從反風(fēng)門1進(jìn)入反風(fēng)道3，經(jīng)風(fēng)井壓入井下。(2)軸流式風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)(3)利用備用風(fēng)機(jī)的風(fēng)道反風(fēng)Ⅱ號風(fēng)機(jī)正常通風(fēng)Ⅱ號風(fēng)機(jī)反風(fēng)(4)調(diào)整動葉安裝角反風(fēng)

第四節(jié)通風(fēng)機(jī)實(shí)際特性曲線一、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù)表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率和轉(zhuǎn)速n等。（一）風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q

風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時間內(nèi)通過風(fēng)機(jī)入口空氣的體積，亦稱體積流量。單位為m3/h,m3/min或m3/s。（二）風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓Hf與靜壓Hs

全壓Ht:是通風(fēng)機(jī)對空氣作功，消耗于每1m3空氣的能量（N·m/m3或Pa），其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。忽略自然風(fēng)壓時，Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hk和風(fēng)機(jī)出口動能損失hv，即:Ht=hR+hV,Pa

靜壓:克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓HS（Pa）。

HS=hR=RQ2因此Ht=HS+hV(三）通風(fēng)機(jī)的功率

全壓功率：通風(fēng)機(jī)的輸出功率以全壓計算時稱全壓功率Nt。計算式：Nt=HtQ×10-3KW

靜壓功率：用風(fēng)機(jī)靜壓計算輸出功率，稱為靜壓功率NS。計算式：NS=HSQ×10—3KW

風(fēng)機(jī)的軸功率，即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N（kW）。計算式：或式中t、S分別為風(fēng)機(jī)的全壓和靜壓效率。

電動機(jī)的輸入功率（Nm

）：設(shè)電動機(jī)的效率為m,傳動效率為tr時,則二、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系－－風(fēng)機(jī)房水柱計示值含義1、抽出式通風(fēng)礦井（1）水柱（壓差）計示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系說明：4斷面為風(fēng)機(jī)入風(fēng)口；5斷面為擴(kuò)散器出口；6斷面為風(fēng)機(jī)出風(fēng)口，即擴(kuò)散器入口。

水柱計示值:即為4斷面相對靜壓h4

故

h4（負(fù)壓）=P4-P04

沿風(fēng)流方向，對1、4兩斷面列伯努力方程:

hR14=(P1+hv1+ρm12gZ12)-(P4+hv4+ρm34gZ34)

由風(fēng)流入口邊界條件：Pt1＝P01，即P1+hv1=Pt1=P01，又因1與4斷面同標(biāo)高，所以P01＝P04且：ρm12gZ12’—ρm34gZ34=HN

z12356h44456水柱計接“-”

故上式可寫為:

hR14=P04-P4-hv4+HN

hR14=|h4|-hv4+HN

即|h4|=hR14+hv4-HN

即：風(fēng)機(jī)房水柱計示值反映了礦井通風(fēng)阻力和自然風(fēng)壓等參數(shù)的關(guān)系。（2）風(fēng)機(jī)房水柱計示值與風(fēng)機(jī)全壓之間關(guān)系類似地對4、5斷面(擴(kuò)散器出口）列伯努力方程，忽略兩斷面之間的位能差。擴(kuò)散器的阻力hRd＝(P6+hv6)-(P5+hv5)

風(fēng)流出口邊界條件：P5＝P06＝P05＝P04

故hRd＝(P6+hv6)-(P04+hv5)＝Pt6-P04–hv5

即

Pt6＝hRd＋P04＋hv5

因?yàn)轱L(fēng)機(jī)全壓Ht＝Pt6-Pt4=(hRd＋P04＋hv5)-(P4+hv4)

Ht=|h4|—hv4+hRd+hv5

若忽略hRd

不計，則

Ht≌|h4|—hv4+hv6

風(fēng)機(jī)靜壓Hs＝|h4|—hv4（3）Ht、HN、hR之間的關(guān)系綜合上述兩式：

Ht＝|h4|-hv4+hRd+hv5

＝（hR14+hv4-HN

）-hv4+hRd+hv5

＝hR14+hRd+hv5-HN

（公式4-4-12中第一式）即Ht

＋HN

＝hR14+hRd+hv5

表明：扇風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和自然風(fēng)壓聯(lián)合作用，克服礦井和擴(kuò)散器的阻力，以及擴(kuò)器出口動能損失。2、壓入式通風(fēng)的系統(tǒng)對1、2兩斷面列伯努力方程得：

hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1)-(P2+hv2+ρm2gZ2)∵邊界條件及1、2同標(biāo)高：∴P2=P02＝P01

故有：P1-P2=P1-P01=h1ρm1gZ1-ρm2gZ2=HN

故上式可寫為

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+hv21z22h1ρm1ρm21’1三、通風(fēng)機(jī)的個體特性曲線

1、工況點(diǎn)：當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻Ｒ的管網(wǎng)上工作時、可測算出一組工作參數(shù)（風(fēng)壓Ｈ、風(fēng)量Ｑ、功率Ｎ、和效率η），這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為Ｒ時的工況點(diǎn)。

2、個體特性曲線：不斷改變R，得到許多的Q、H、N、η。以Q為橫坐標(biāo)，分別以H、N、η為縱坐標(biāo)，將同名的點(diǎn)用光滑的曲線相連，即得到個體特性曲線。

3、通風(fēng)機(jī)裝置：把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分，總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。

4、通風(fēng)機(jī)裝置的全壓Ｈtd：擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差，與風(fēng)機(jī)的全壓Ｈt之關(guān)系為：式中hd━━擴(kuò)散器阻力。

5、通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓Ｈsd：6、Hs

和Hsd

的關(guān)系∵Hs＝Ht－h(huán)vd

而∴只有當(dāng)hd+hVd<hV

時，才有Ｈsd>Ｈs，即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動能損失時，通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會因加擴(kuò)散器而有所提高，即擴(kuò)散器起到回收動能的作用。7、Ht、Htd、Hs

和Hsd

之間的關(guān)系圖QHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q8、離心式通風(fēng)機(jī)個體特性曲線

特點(diǎn)：（1）離心式風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線工作段較軸流式風(fēng)機(jī)平緩；（2）當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時，其風(fēng)量變化比軸流式風(fēng)機(jī)要大。（3）離心式風(fēng)機(jī)的軸功率Ｎ隨Ｑ增加而增大，只有在接近風(fēng)流短路時功率才略有下降。風(fēng)機(jī)開啟方式：離心式風(fēng)機(jī)在啟動時應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。說明：（1）離心式風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。（2）當(dāng)供風(fēng)量超過需風(fēng)量過大時，常常利用閘門加阻來減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS9、軸流式通風(fēng)機(jī)個體特性曲線

特點(diǎn)：（1）軸流式風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。（2）駝峰點(diǎn)Ｄ以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；（3）點(diǎn)Ｄ以左是不穩(wěn)定工作段，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動）現(xiàn)象；（4）軸流式風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率隨Ｑ增加而減小。

風(fēng)機(jī)開啟方式：軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最?。ㄩl門全開）時啟動，以減少啟動負(fù)荷。

說明：軸流式風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM三、無因次系數(shù)與類型特性曲線（一）無因次系數(shù)⒈通風(fēng)機(jī)的相似條件

比例系數(shù)：兩個通風(fēng)機(jī)相似是指氣體在風(fēng)機(jī)內(nèi)流動過程相似，或者說它們之間在任一對應(yīng)點(diǎn)的同名物理量之比保持常數(shù)，這些常數(shù)叫相似常數(shù)或比例系數(shù)。

幾何相似是風(fēng)機(jī)相似的必要條件，動力相似則是相似風(fēng)機(jī)的充分條件。2、無因次系數(shù)（1）壓力系數(shù)

同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的全壓和靜壓系數(shù)均為一常數(shù)，可用下式表示：

式中：u為圓周速度，為壓力系數(shù)。（2）流量系數(shù)（3）功率系數(shù)風(fēng)機(jī)軸功率計算公式中的H和Q分別上式代入得：同系列風(fēng)機(jī)在相似工況點(diǎn)的效率相等，功率系數(shù)為常數(shù)。、、三個參數(shù)都不含有因次，因此叫無因次系數(shù)。（二）類型特性曲線根據(jù)風(fēng)機(jī)模型的幾何尺寸、實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)時所得的工況參數(shù)Q、H、N和η。利用上三式計算出該系列風(fēng)機(jī)的、、和η。然后以為橫坐標(biāo)，以、和η為縱坐標(biāo)，繪出--和η-曲線，此曲線即為該系列風(fēng)機(jī)的類型特性曲線，見書P67圖4-4-6和圖4-4-7四、比例定律與通用特性曲線1、比例定律同類型風(fēng)機(jī)它們的壓力H、流量Q和功率N與其轉(zhuǎn)速n、尺寸D和空氣密度ρ成一定比例關(guān)系，這種比例關(guān)系叫比例定律。將轉(zhuǎn)速u=πDn/60代入無因次系數(shù)關(guān)系式得：對于1、2兩個相似風(fēng)機(jī)而言，∴2、通用特性曲線根據(jù)比例定律，把一個系列產(chǎn)品的性能參數(shù)H、Q、n、D、N、和等相互關(guān)系同畫在一個坐標(biāo)圖上，叫通用曲線

例題某礦使用主要通風(fēng)機(jī)為4-72-11№20B離心式風(fēng)機(jī)，圖上給出三種不同轉(zhuǎn)速n的Ht--Q曲線。轉(zhuǎn)速為n1=630r/min,風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻R=0.0547×9.81=0.53657N．s2/m8，工況點(diǎn)為M0（Q=58m3/s,Ht=1805Pa)，后來，風(fēng)阻變?yōu)镽’=0.7932N．s2/m8，礦風(fēng)量減小不能滿足生產(chǎn)要求，擬采用調(diào)整轉(zhuǎn)速方法保持風(fēng)量Q=58m3/s，求轉(zhuǎn)速調(diào)至多少？解：同型號風(fēng)機(jī)，故其直徑相等。由比例定律有：

n2＝n1Q2/Q1

＝630×58/51.5

＝710r/min

即轉(zhuǎn)速應(yīng)調(diào)至n2=710r/min，可滿足供風(fēng)要求。M0QHn=630n=710n=560R=0.5367R’=0.7932M15851.5第五節(jié)通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一、工況點(diǎn)的確定方法工況點(diǎn)：風(fēng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù)，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ兩參數(shù)。求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的方法：1、圖解法

理論依據(jù)是：風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為Ｈ＝f(Ｑ)，管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線函數(shù)式是h=ＲＱ2，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此兩曲線的交點(diǎn)，即兩方程的聯(lián)立解?？梢妶D解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻力相對應(yīng)。

方法：在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性（Ｈ─Ｑ）曲線的坐標(biāo)上，按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)之坐標(biāo)值，即為通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過交點(diǎn)作Ｑ軸垂線，與Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率Ｎ和效率η。若使用廠家提供的不加外接擴(kuò)散器的靜壓特性曲線Ｈs─Ｑ，則要考慮安裝擴(kuò)散器所回收的風(fēng)機(jī)出口動能的影響，此時所用的風(fēng)阻ＲS應(yīng)小于Ｒm，即

式中Ｒv──相當(dāng)于風(fēng)機(jī)出口動能損失的風(fēng)阻，ＳV──風(fēng)機(jī)出口斷面，即外接擴(kuò)散器入口斷面；Ｒd──擴(kuò)散器風(fēng)阻；ＲVd──相當(dāng)于擴(kuò)散器出口動能損失的風(fēng)阻，ＳVd──為擴(kuò)散器出口斷面。若使用通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線Ｈt─Ｑ，則需用全壓風(fēng)阻Ｒt作曲線，且若使用通風(fēng)機(jī)裝置全壓特性曲線Ｈtd─Ｑ，則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為Ｒtd，且

Rtd=Rm+Rvd應(yīng)當(dāng)指出，在一定條件下運(yùn)行時，不論是否安裝外接擴(kuò)散器，通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線是唯一的，而通風(fēng)機(jī)裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴(kuò)散器的規(guī)格、質(zhì)量而有所變化。

2、解方程法隨著電子計算機(jī)的應(yīng)用，復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算已成為可能。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線可用下面多項式擬合式中a1、a2、a3──曲線擬合系數(shù)。對于某一特定礦井，可列出通風(fēng)阻力方程

式中Ｒ為通風(fēng)機(jī)工作管網(wǎng)風(fēng)阻。聯(lián)立上述兩方程，即可得到風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。二、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的合理工作范圍1、從經(jīng)濟(jì)角度，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不低于60%。2、從安全角度，工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)右側(cè)，單調(diào)下降的直線段。3、實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過最高風(fēng)壓的90％。4、風(fēng)機(jī)的動輪轉(zhuǎn)速不得超過額定轉(zhuǎn)速。三、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)工況點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有：1、改變風(fēng)阻特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線不變時，改變工作風(fēng)阻，工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線移動。

ABCD上下右左0.60.650.7153045Q/m3/sH/PaR1R1’R1”MM’M”QQ’Q”HH’H”１）增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的供風(fēng)量，可以采取下列措施：（１）減少礦井總風(fēng)阻。（２）當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時，可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。２）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過大時，應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有：（１）增阻調(diào)節(jié)。（２）對于軸流式通風(fēng)機(jī)，可以用增大外部漏風(fēng)的方法，減小礦井風(fēng)量。⒉、改變風(fēng)機(jī)特性曲線這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是礦井總風(fēng)阻不變，改變風(fēng)機(jī)特性，工況點(diǎn)沿風(fēng)阻特性曲線移動。nn1n2MM1M2QQ2Q1HH1H2QH調(diào)節(jié)方法有：１）軸流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~片安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。２）裝有前導(dǎo)器的離心式風(fēng)機(jī)，可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。３）改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無論是軸流式風(fēng)機(jī)還是離心式風(fēng)機(jī)都可采用。調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是相似定律，即

（１）改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。（２）利用傳動裝置調(diào)速。調(diào)節(jié)方法的選擇，取決于調(diào)節(jié)期長短、調(diào)節(jié)幅度、投資大小和實(shí)施的難易程度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多種方案，經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時，還要考慮實(shí)施的可能性。有時，可以考慮采用綜合措施。第六節(jié)通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)兩臺或兩臺以上風(fēng)機(jī)在同一管網(wǎng)上工作。叫風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。一、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作一個風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一個風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。特點(diǎn)：1、通過管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，即Q=Q1=Q2

。

2、總風(fēng)壓等于兩臺風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓之和，即H＝H1＋H2

。（一）、兩臺風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作分析

1、串聯(lián)風(fēng)機(jī)的等效特性曲線。

作圖方法：按風(fēng)量相等，風(fēng)壓疊加的原則。F1F22、風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。在風(fēng)阻為R管網(wǎng)上風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作，各風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)按下述方法求得：在等效風(fēng)機(jī)特性曲線Ⅰ+Ⅱ上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線R1，兩者交點(diǎn)為M0，過M0作橫坐標(biāo)垂線，分別與曲線Ⅰ和Ⅱ相交于M1和M2，此兩點(diǎn)即是兩風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。效果分析：用等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F2單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量QⅡ之差表示。（1）R=R1>R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以上，ΔQ=Q-QⅡ>0，則表示串聯(lián)有效；（2）R=R’工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合，ΔQ=Q’-Q’Ⅱ=0，則串聯(lián)無增風(fēng)；（3）R=R”<R’,工況點(diǎn)位于A點(diǎn)以下，ΔQ=Q”-Q”Ⅱ<0，則表示串聯(lián)有害。F1F2F1+F2R1M0M2M1QR’QⅡR”HQQ”ⅡQ’Q”AH2H1M’2M”2H’H”（二）、風(fēng)壓特性曲線相同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作兩臺特性曲線相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。由圖可見，臨界點(diǎn)A位于Q軸上。這就意味著在整個合成曲線范圍內(nèi)串聯(lián)工作都是有效的，不過工作風(fēng)阻不同增風(fēng)效果不同而已。

結(jié)論：1、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作適用于因風(fēng)阻大而風(fēng)量不足的管網(wǎng)；

2、風(fēng)壓特性曲線相同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作較好；3、串聯(lián)合成特性曲線與工作風(fēng)阻曲線相匹配，才會有較好的增風(fēng)效果。4、串聯(lián)工作的任務(wù)是增加風(fēng)壓，用于克服管網(wǎng)過大阻力，保證按需供風(fēng)。HQⅠ/ⅡHMAⅠ+ⅡR1QHQ1R2Q’Q2（三）、風(fēng)機(jī)與自然風(fēng)壓串聯(lián)工作1、自然風(fēng)壓特性自然風(fēng)壓特性是指自然風(fēng)壓與風(fēng)量之間的關(guān)系。自然風(fēng)壓隨風(fēng)量增大略有增大。風(fēng)機(jī)停止工作時自然風(fēng)壓依然存在。故一般用平行Q軸的直線表示自然風(fēng)壓的特性。2、自然風(fēng)壓對風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)影響自然風(fēng)壓對機(jī)械風(fēng)壓的影響，類似于兩個風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。

結(jié)論：當(dāng)自然風(fēng)壓為正時，機(jī)械風(fēng)壓與自然風(fēng)壓共同作用克服礦井通風(fēng)阻力，使風(fēng)量增加；當(dāng)自然風(fēng)壓為負(fù)時，成為礦井通風(fēng)阻力。M1M’1QHⅠ+ⅡM”2M”Q1Q”2ⅠⅡⅡQMRHH’1H”2Ⅰ+ⅡH”1

二、通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作兩臺風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口直接或通過一段巷道連結(jié)在一起工作叫通風(fēng)機(jī)并聯(lián)。風(fēng)機(jī)并聯(lián)分為：集中并聯(lián)和對角并聯(lián)之分。（一）集中并聯(lián)

特點(diǎn)：（1）、H=H1=H2

（2）、Q=Q1+Q21、風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)集中并聯(lián)工作

1）作圖方法

原則：風(fēng)壓相等，風(fēng)量相加的原則。

方法：根據(jù)上述原則在同一坐標(biāo)系中將兩條風(fēng)機(jī)特性曲線（I，II）合成。F1F2Q1Q2Q2）工況分析用并聯(lián)等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F1單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量Q1之差來分析Ⅰ+Ⅱ合成曲線與Ⅰ風(fēng)機(jī)曲線交點(diǎn)，臨界點(diǎn)A，R’臨界風(fēng)阻

(A)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R時，工況點(diǎn)位于A點(diǎn)右下側(cè)，

ΔQ=Q-Q1>0，并聯(lián)有效；

(B)當(dāng)工作風(fēng)阻R=R’時，工況點(diǎn)與A點(diǎn)重合，

ΔQ=Q-Q1＝0，并聯(lián)增風(fēng)無效；