第九章《礦山流體機械》課件

第九章礦井通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

本章學(xué)習(xí)要點離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

主要通風(fēng)機的附屬裝置本章小結(jié)第一節(jié)離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)一、4–72–11型離心式通風(fēng)機

4–72–11型離心式通風(fēng)機有№2.8到№20共11個機號。根據(jù)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向不同，它有左旋和右旋兩種形式。從電動機一端正視葉輪，按逆時針方向旋轉(zhuǎn)的，稱為左旋轉(zhuǎn)通風(fēng)機，用“左”表示；按順時針方向旋轉(zhuǎn)的，稱為右旋轉(zhuǎn)通風(fēng)機，用“右”表示。（一）4–72–11型離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

4–72–11型№16和№20離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它主要由葉輪、機殼、進風(fēng)口、出風(fēng)口和傳動部分等組成。1．葉輪葉輪用優(yōu)質(zhì)錳鋼制成，并經(jīng)過動、靜平衡校正，所以堅固耐用，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低。葉輪由10個后彎機翼型葉片、雙曲線型前盤和平板型后盤組成。其空氣動力性能良好，效率高，最高全壓效率達91%。

2．機殼4–72–11型離心式通風(fēng)機的機殼設(shè)計成蝸形。它有兩種形式：№2.8～№12等九種通風(fēng)機的機殼為整體式，不能拆開；№16和№20兩種通風(fēng)機的機殼為三開式，即上下可分開，上半部又可分成左右兩部分，各部分之間用螺栓連接，拆卸方便，便于檢修。機殼斷面均為矩形。

3．進風(fēng)口進風(fēng)口制成整體，裝在通風(fēng)機一側(cè)，與軸平行的截面為錐弧形。它的前半部分是圓錐形的收斂段，后半部分是近似雙曲線的擴散段，前后兩部分之間的過渡段是收斂度較大的喉部。氣流進入進風(fēng)口后，首先緩慢加速，在喉部形成高速氣流，然后均勻擴散。經(jīng)過進風(fēng)口，氣流得以順利進入葉輪，阻力損失小。

4．出風(fēng)口4–72–11型離心式通風(fēng)機有八種不同的基本出風(fēng)口位置，如下圖所示。如果基本角度位置不夠，還可以補充15°、30°、60°、75°、105°、120°、150°等。5．傳動部分通風(fēng)機傳動部分的傳動方式有六種，如下圖所示。4–72型通風(fēng)機采用A、B、C、D四種傳動方式。

（二）4–72–11型離心式通風(fēng)機型號的意義

現(xiàn)以4–72–11№16B右90°為例，說明其型號的意義：4——通風(fēng)機在最高效率點的風(fēng)壓系數(shù)乘10后取整值；72——通風(fēng)機在最高效率點的比轉(zhuǎn)速；1——通風(fēng)機進風(fēng)口為單側(cè)吸入（雙側(cè)吸入為0）；1——設(shè)計序號，即第一次設(shè)計；№16——機號，葉輪直徑為1600mm；B——傳動方式為B式傳動；右——右旋；90°——出口位置為90°。二、G4–73–11型離心式通風(fēng)機

G4–73–11型離心式通風(fēng)機有№8到№28共12個機號。該型通風(fēng)機主要供鍋爐通風(fēng)用，但也可用于礦井通風(fēng)。G4–73–11型離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它主要由葉輪、機殼、進風(fēng)口、前導(dǎo)器、出風(fēng)口和傳動部分等組成。

葉輪由12個后彎機翼形葉片、弧錐形前盤和平板型后盤組成。機殼用普通鋼板焊接而成。其中，№8～№12的機殼為整體式結(jié)構(gòu)，№14～№16的機殼為兩開式結(jié)構(gòu)，№18～№28的機殼為三開式結(jié)構(gòu)。G4–73–11型通風(fēng)機為單側(cè)吸入式，進風(fēng)口與4–72–11型通風(fēng)機相同，為錐弧形，用螺栓固定在通風(fēng)機入口側(cè)。在進風(fēng)口前面裝有前導(dǎo)器，它可在0°（全開）到90°（全閉）的范圍內(nèi)調(diào)整，用以調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓。該型通風(fēng)機的傳動方式為D式。型號中G為鍋爐用通風(fēng)機，其余符號的意義與4–72–11型離心式通風(fēng)機相同。三、K4–73–01型離心式通風(fēng)機K4–73–01型離心式通風(fēng)機共有№25、№28、№32、№38四個機號，均為雙面進風(fēng)，是我國目前生產(chǎn)的風(fēng)量最大的礦用離心式通風(fēng)機。K4–73–01型離心式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示。井下空氣由進風(fēng)箱10進入到葉輪兩側(cè)，經(jīng)螺旋機殼11和擴散器13排出機外。葉輪由前盤12和中盤3組成，每側(cè)各有12個后彎機翼型葉片，與盤焊成一體。K4–73–01型離心式通風(fēng)機的排風(fēng)量很大，因此，進風(fēng)箱體積也較大，這就需要較長的軸傳遞扭矩。機軸由主軸1與傳動軸8組成，有3個軸承支承，其中，主軸的軸承5和6設(shè)在機殼11內(nèi)，傳動軸的軸承7設(shè)在機殼外。軸承6為定位軸承，軸承5和7為浮動軸承。主軸1用定心聯(lián)軸器9與傳動軸8連接。主軸兩側(cè)均有伸出端，電動機可以任意布置在通風(fēng)機一側(cè)。機殼上部用鋼板焊接，下部用混凝土澆筑而成。進風(fēng)口為三開式的錐弧形，便于拆裝。該型通風(fēng)機的傳動方式為F式。型號中K為礦用通風(fēng)機，其余符號的意義與4–72–11型離心式通風(fēng)機相同。

第二節(jié)軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)一、2K60型軸流式通風(fēng)機

2K60型軸流式通風(fēng)機具有效率高、噪聲低、可反轉(zhuǎn)反風(fēng)的特點。2K60型軸流式通風(fēng)機有№18、№24、№28三種機號。（一）2K60型軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

2K60型軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如右圖所示，它主要由進風(fēng)口、葉輪、中導(dǎo)葉、后導(dǎo)葉、傳動部分及擴散風(fēng)筒等組成。1．進風(fēng)口進風(fēng)口由表面為流線型罩子的流線體1和集風(fēng)器2組成，其作用是使空氣均勻地進入通風(fēng)機的環(huán)形入口通道，以減少氣流沖擊。2．葉輪2K60型通風(fēng)機有兩級葉輪，輪轂比為0.6。每級葉輪上都可安裝14片葉片，葉片為機翼型扭曲狀，其特點是在不同半徑處具有不同的安裝角，如下圖所示。其葉片扭曲角為Δθ＝22°22′。葉片根部安裝角可在15°～45°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。葉片數(shù)可有三種不同的組合：兩級葉輪均為14片；第一級葉輪為14片，第二級葉輪為7片；兩級葉輪均為7片。

3．中、后導(dǎo)葉中、后導(dǎo)葉也呈機翼形扭曲狀，在一、二級葉輪之間安裝有14片中導(dǎo)葉4，二級葉輪后安裝有7片后導(dǎo)葉5。中、后導(dǎo)葉固定在機殼上，是不旋轉(zhuǎn)部件。中導(dǎo)葉的作用是將從前一級葉輪流出的氣流方向整為軸向，并引入后一級葉輪，使兩級葉輪獲得同樣的入口條件；后導(dǎo)葉的作用是將從最后一級葉輪流出的氣流方向整為近似軸向，且使氣流速度下降，以提高靜壓。

為滿足煤礦生產(chǎn)的反風(fēng)要求，這種通風(fēng)機還裝有用來轉(zhuǎn)動導(dǎo)葉的導(dǎo)葉可調(diào)裝置。中、后導(dǎo)葉的葉柄穿過機殼，在柄尾裝有繩輪，繩輪分為兩組，每組繩輪用一條鋼絲繩連成一體，組成一個單獨的系統(tǒng)。在停機情況下，利用電動機構(gòu)或手動操作，使繩輪轉(zhuǎn)動，可改變導(dǎo)葉的安裝角，實現(xiàn)反轉(zhuǎn)反風(fēng)。通風(fēng)機反轉(zhuǎn)時，原一級葉輪變?yōu)槎壢~輪，二級葉輪變?yōu)橐患壢~輪，后導(dǎo)葉起前導(dǎo)葉（即前導(dǎo)器）的作用。該型通風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)的風(fēng)量可超過正常風(fēng)量的60%，能夠滿足《煤礦安全規(guī)程》對反風(fēng)量不小于正常風(fēng)量40%的要求。

4．傳動部分傳動部分由軸承、支架、傳動軸及聯(lián)軸器等組成。葉輪與軸用鍵連接。主軸由兩個滾動軸承支承，軸承上裝有鉑熱電阻溫度計，接二次儀表可作遙測記錄和超溫報警。傳動軸兩端用齒輪聯(lián)軸器分別與通風(fēng)機和電動機連接。

5．?dāng)U散風(fēng)筒擴散風(fēng)筒也稱為擴散器，裝在通風(fēng)機出口端。擴散風(fēng)筒由錐形筒芯和筒殼組成。其中，筒芯由鋼板制成；筒殼可用鋼板焊接或由混凝土澆灌，用拉筋板與筒芯連接，以支承筒芯。該型通風(fēng)機的擴散風(fēng)筒有不帶消聲設(shè)備和帶消聲設(shè)備兩種。

（二）2K60型軸流式通風(fēng)機型號的意義

現(xiàn)以2K60–4№28為例，說明其型號的意義：2——兩級葉輪；K——礦用通風(fēng)機；60——該型通風(fēng)機輪轂比的100倍，即其輪轂比為0.6；4——設(shè)計序號；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。二、（B）DK型軸流式通風(fēng)機

（B）DK型軸流式通風(fēng)機具有氣動性能優(yōu)良、效率高、振動小、噪聲低、反風(fēng)量大、高效區(qū)域?qū)拸V等特點。其中，BDK系列通風(fēng)機主要適用于各類大中型瓦斯礦井作抽出或壓入式通風(fēng)；DK系列通風(fēng)機主要適用于無瓦斯礦井作抽出或壓入式通風(fēng)。

（一）（B）DK型軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)

該型通風(fēng)機設(shè)置兩臺電動機，在每臺電動機軸的伸出端直接安裝葉輪，兩葉輪相對，互為反向旋轉(zhuǎn)，組成對旋結(jié)構(gòu)。兩級葉輪既是工作輪又互為導(dǎo)葉，具有明顯的節(jié)能效果。BDK型軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示。

開采前期，通風(fēng)參數(shù)較低時，可以單開一級風(fēng)機運行；開采中后期，通風(fēng)參數(shù)較高時，可雙級同時運行，以確保各階段高效運行。BDK型通風(fēng)機采用了風(fēng)機專用防爆電動機，電動機的防爆性能和散熱性能良好。該通風(fēng)機可反轉(zhuǎn)反風(fēng)，反風(fēng)量可達正常風(fēng)量的60%以上。

（二）（B）DK型軸流式通風(fēng)機型號的意義

BDK型軸流式通風(fēng)機有№12～№42共100余種機號，現(xiàn)以BDK65–8№28為例，說明其型號的意義：B——防爆型；D——對旋結(jié)構(gòu)；K——礦用通風(fēng)機；65——該型通風(fēng)機輪轂比的100倍；8——配用8級電動機，轉(zhuǎn)速為740r/min；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。三、BD–II系列軸流式主要通風(fēng)機

BD–II系列通風(fēng)機是湘潭平安電氣集團有限公司與西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合設(shè)計制造的，產(chǎn)品經(jīng)國家級鑒定，具有效率高、噪聲低、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、安裝便利等特點，采用的彎掠組合正交三維扭曲葉片技術(shù)，屬國內(nèi)首創(chuàng)，產(chǎn)品達到了國際先進水平。BD–II系列通風(fēng)機適用于作煤礦的主要通風(fēng)機，也可不配制擴散塔作井下輔助通風(fēng)機用。（一）BD–II系列軸流式主要通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示，BD–II系列通風(fēng)機由集流器1、第一級筒體2、第一級葉輪3、筒圈4、第二級葉輪5、第二級筒體6、電動機7、擴散筒8、擴散塔9和托車10等部件組成。根據(jù)用戶需求，可配套控制柜、變頻調(diào)速器、在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)。1．葉輪葉輪組與電動機軸伸之間用鍵連接，其余各部之間用螺栓連接。該系列通風(fēng)機采用兩級葉輪對旋式結(jié)構(gòu)，兩級葉輪分別由容量及型號相同或不同的隔爆專用電動機驅(qū)動。兩葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，從進風(fēng)口看，第一級葉輪（13個葉片）順時針方向旋轉(zhuǎn)，第二級葉輪（9個葉片）逆時針方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)空氣流入第一級葉輪獲得能量后，進入第二級葉輪。第二級葉輪兼具普通軸流式通風(fēng)機中導(dǎo)葉的功能，使氣流軸向流出，同時還會增加氣流的能量，從而達到普通軸流式通風(fēng)機不能達到的高效率和高風(fēng)壓。

2．葉片該系列通風(fēng)機為BD系列通風(fēng)機的第二次設(shè)計，其葉片采用彎掠組合正交三維扭曲技術(shù)，使用鋁合金材料制造，大大提高了通風(fēng)機的技術(shù)參數(shù)：效率提高了5%～10%，噪聲降低了10～20dB。該系列通風(fēng)機的葉片安裝角度可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。用戶可以根據(jù)礦井通風(fēng)網(wǎng)路參數(shù)的變化，結(jié)合通風(fēng)機性能曲線選擇合適的葉片安裝角度。在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，葉片安裝角度增大時，風(fēng)量增大，電動機功率也隨之增大；反之亦然。

3．電動機該系列通風(fēng)機選用了隔爆型電動機，如下圖所示，電動機安裝在風(fēng)機風(fēng)筒中的隔流腔12內(nèi)，隔流腔具有密封性，能夠保證電動機與通風(fēng)機流道中含有瓦斯的氣體相互隔絕。4．其他結(jié)構(gòu)該系列通風(fēng)機可以反轉(zhuǎn)實現(xiàn)反風(fēng)，在各種工況條件下，反風(fēng)風(fēng)量都可達正常風(fēng)量的60%以上，不必另設(shè)反風(fēng)道。此外，該系列通風(fēng)機對于安裝場地面積小或有地面缺陷和滑坡危險的山地，以及經(jīng)常移動的隧道工程都能適應(yīng)，具有節(jié)約基建投資的優(yōu)點。該系列通風(fēng)機在葉片與筒壁可能產(chǎn)生摩擦處加裝了防火花摩擦銅環(huán)保護裝置。該系列通風(fēng)機摒棄了一般軸流式礦井通風(fēng)機的長軸傳動方式，避免了傳動裝置易于損壞的缺點。該系列風(fēng)機配有電動機測試儀、風(fēng)機測試儀、電動機軸承溫度測試儀、電動機定子溫度測試儀等，監(jiān)測齊全。

（二）BD–II系列軸流式通風(fēng)機型號的意義

現(xiàn)以BD–II–8№28為例，說明其型號的意義：B——防爆型；D——對旋結(jié)構(gòu)；II——改進型，采用彎掠組合正交技術(shù)；8——配用8級電動機；№28——機號，葉輪直徑為2800mm。四、KDZ型軸流式局部通風(fēng)機

KDZ型軸流式局部通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)如下圖所示，它也呈對旋結(jié)構(gòu)，主要由兩臺電動機、兩級葉輪、前后機殼、前后消聲器和進風(fēng)口等組成。通風(fēng)機外筒及結(jié)構(gòu)件均采用鋼板焊接而成，內(nèi)筒采用多孔板焊接而成，內(nèi)裝消聲材料。通風(fēng)機外筒可拆卸，便于清洗和更換消聲材料，以確保通風(fēng)機在低噪聲狀態(tài)下運行。電動機外殼依靠止口法蘭用螺栓連接在通風(fēng)機內(nèi)，它可作風(fēng)道。兩級葉輪葉片應(yīng)互為質(zhì)數(shù)，以避免前后級葉輪氣流脈動相互疊加，確保前后級葉輪能夠平穩(wěn)協(xié)調(diào)的工作，提高通風(fēng)機的全壓效率，降低噪聲。

第三節(jié)主要通風(fēng)機的附屬裝置一、風(fēng)硐

風(fēng)硐是連接通風(fēng)機和風(fēng)井的一段巷道。因其通過風(fēng)量較大，硐內(nèi)外壓差較大，故應(yīng)盡量降低其風(fēng)阻，并減少漏風(fēng)。在風(fēng)硐的設(shè)計和施工中應(yīng)注意下列問題：風(fēng)硐斷面應(yīng)足夠大；轉(zhuǎn)彎處應(yīng)成光滑弧線形；風(fēng)硐的長度應(yīng)盡量縮短；風(fēng)硐直線部分要有一定的坡度；風(fēng)硐應(yīng)安裝測壓管；施工時應(yīng)使其壁面光滑；各類風(fēng)門要嚴(yán)密。礦井主要通風(fēng)機的風(fēng)硐，應(yīng)在下列兩個地點安裝保護柵欄：①距風(fēng)硐與立井或傾角大于30°斜井的連接口1～2m處的風(fēng)硐中；②距主要通風(fēng)機吸風(fēng)口1～2m處的風(fēng)硐中。二、擴散器（擴散塔）

擴散器（擴散塔）是指在通風(fēng)機的出口處連接的具有一定長度、斷面逐漸擴大的構(gòu)筑物，其作用是降低出口氣流的動壓，以提高通風(fēng)機的靜壓。小型離心式通風(fēng)機的擴散器由金屬鋼板焊接而成，擴散器的擴散角一般為8°～10°，出口斷面與入口斷面之比約為3～4。大型離心式通風(fēng)機和大中型軸流式通風(fēng)機的外接擴散器，一般用磚和混凝土砌筑，為一段向上彎曲的風(fēng)道。擴散器出風(fēng)口為長方形斷面。擴散器的拐彎處設(shè)計成雙曲線形，并安設(shè)一組導(dǎo)流葉片，以降低阻力。

三、防爆設(shè)施

在裝有主要通風(fēng)機的出風(fēng)井口，必須安裝防爆設(shè)施，在斜井口設(shè)防爆門，在立井口設(shè)防爆井蓋。其作用是當(dāng)井下發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時，受高壓氣浪的沖擊作用，防爆設(shè)施自動打開，以保護主通風(fēng)機，使其免受毀壞。在正常情況下，它是氣密的，以防止風(fēng)流短路。

四、反風(fēng)裝置

（一）離心式通風(fēng)機的反風(fēng)

離心式通風(fēng)機的反風(fēng)方法主要是通過專用的反風(fēng)道反風(fēng)。如圖9-12所示為兩臺通風(fēng)機的機房布置圖。正常通風(fēng)時，井下風(fēng)流由出風(fēng)井經(jīng)進風(fēng)道進入通風(fēng)機入口，而后由通風(fēng)機經(jīng)擴散器排出，風(fēng)流在此過程中按實線箭頭方向流動。

反風(fēng)時，首先通過鋼絲繩關(guān)閉垂直閘門，打開水平風(fēng)門，并將擴散器中的反風(fēng)門提起，堵住擴散器出口，使通風(fēng)機與反風(fēng)道相通。此時，大氣由水平風(fēng)門進入進風(fēng)道和通風(fēng)機入口，再由通風(fēng)機出口進入反風(fēng)道，然后下行壓入風(fēng)井，達到反風(fēng)的目的。風(fēng)流在此過程中按虛線箭頭方向流動。

（二）軸流式通風(fēng)機的反風(fēng)

1．通風(fēng)機反轉(zhuǎn)反風(fēng)調(diào)換電動機電源的任意兩相接線，使電動機改變轉(zhuǎn)向，從而改變通風(fēng)機葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，使井下風(fēng)流反向。一般情況下，僅改變?nèi)~輪的旋轉(zhuǎn)方向并不能保證反風(fēng)后的風(fēng)量要求，因而還需同時改變導(dǎo)葉的安裝角。

2．用反風(fēng)道反風(fēng)如圖9-13所示為兩臺軸流式通風(fēng)機的布置圖。正常通風(fēng)時，反風(fēng)門3提到上方位置，使通風(fēng)機與風(fēng)硐連通，同時把反風(fēng)門4放到水平位置，使通風(fēng)機出口與反風(fēng)繞道隔開，而與擴散器連通。這樣，來自井下的風(fēng)流經(jīng)風(fēng)硐、通風(fēng)機、擴散器排至大氣。風(fēng)流在此過程中按實線箭頭方向流動。

反風(fēng)時，先停止通風(fēng)機，將反風(fēng)門3、4和水平風(fēng)門8放到圖中所示位置，然后再啟動通風(fēng)機。在通風(fēng)機不改變轉(zhuǎn)動方向的情況下，大氣由水平風(fēng)門孔流入風(fēng)硐，經(jīng)通風(fēng)機和擴散器風(fēng)道前端的反風(fēng)門孔，進入反風(fēng)繞道，然后壓入井下，實現(xiàn)反風(fēng)。風(fēng)流在此過程中按虛線箭頭方向流動。用反轉(zhuǎn)反風(fēng)法，無須構(gòu)筑反風(fēng)繞道，土建工程量小，基建費用低，但它只適用于反轉(zhuǎn)風(fēng)量能滿足反風(fēng)要求的通風(fēng)機，且通風(fēng)機反轉(zhuǎn)時，其性能將發(fā)生一定的變化；用反風(fēng)道反風(fēng)時，通風(fēng)機性能不變，反風(fēng)量大，適用于各種通風(fēng)機，但它的基建費和維護費高，且反風(fēng)閘門若維護不好，漏風(fēng)嚴(yán)重。

五、消聲裝置

（一）通風(fēng)機噪聲的分類

按產(chǎn)生機理不同，通風(fēng)機的噪聲可分為氣動噪聲、機械噪聲和電磁性噪聲。

氣動噪聲是通風(fēng)機噪聲中的主要部分，它包括旋轉(zhuǎn)噪聲和渦流噪聲。

機械噪聲主要包括通風(fēng)機的軸承噪聲、皮帶及其傳動引起的噪聲、轉(zhuǎn)子不平衡引起的振動噪聲等。當(dāng)葉片剛度不足時，由于氣流作用也會使葉片振動而產(chǎn)生噪聲。

電磁性噪聲主要產(chǎn)生于電動機。

（二）通風(fēng)機的消聲措施

1．吸聲吸聲是指用吸聲材料飾面，使噪聲被吸收而降低。吸聲材料的種類繁多，吸聲效果由好到差的順序為：玻璃棉、礦渣棉、卡普隆纖維、海草、石棉、工業(yè)毛氈、加氣微孔耐火磚、吸聲磚、加氣混凝土、木屑、木絲板、甘蔗板等。把吸聲材料固定在通風(fēng)機進風(fēng)口和出風(fēng)口（如擴散器）的內(nèi)壁上，可以達到吸聲的目的，但應(yīng)注意，吸聲材料不能散落在氣流中，以免污染空氣。

2．消聲消聲是指利用