4_通风动力

3．风峒 风峒是主扇和出风井之间的一段联络巷道。由于风峒 风量和内外压差较大，应降低风峒阻力、减少漏风。风峒 设计时应满足： 1)风峒的断面不宜太小，风速以10m/s为宜，最大不超 过15m/s； 2) 风峒的阻力不大于100～200Pa。为减小阻力，风峒 不宜过长，内壁光滑并保持无堆积物，转弯部分呈圆弧形， 安装导流叶片 。 3) 风峒及其闸门等装置，结构要严密以防止漏风。
5．消音装置 我国规定通风机的噪音不得超过90dB。 速度较大的风流在通风机内和高速旋转的动轮叶片迅猛冲 击，产生空气动力噪音，同时机件振动产生机械噪音。当通 风机的圆周速度大于20m/s时，空气动力噪音占主要地位。 正对通风机出口方向的噪音最大，侧向逐渐减少。
消音装置分为主动式与反射式。主动式是吸收声音的能 量，反射式是把声能反射回声源。通风机多采用主动式， 风流通过多孔材料装成的通道时，其噪音被吸收。 为有效降噪，消音板要有足够的厚度，也可制成空心， 以节省材料。
根据通风机的叶片角度的不同，离心式通风机可分为径向 式、后倾式和前倾式三种，β2为叶片出口的构造角，即为风 流沿叶片移动的切线W2与圆周速度u2的夹角。对于径向式β2 为90°，后倾式β2大于90°，而前倾式的β2则小于90°。

径向式
后倾式
前倾式
4.2.2 轴流式通风机
轴流式通风机主要由 动轮 l 、圆筒形机壳 3 、集 风器4、整流器5、流线体 6和环形扩散器7所组成。 集风器是外壳呈曲线形且 断面收缩的风筒。流线体 是一个遮盖动轮轮毂部分 的曲面圆锥形罩，它与集 风器构成环形入风口，以 减少入口对风流的阻力。
对旋式通风机在构造上属于轴流式，采用双级双电机驱 动结构，两机叶轮相对并反向旋转，相当于两台同型号轴流 风机对接在一起串联工作，称为对旋式风机。这种结构可省 去中间及后置固定导叶，涡流损失较小，具有传动损耗小、 压力高、高效范围较宽、效率较高的特点。
1-集流器
2-前消声器 3-前机壳 4-进气翼 5-电机 6-Ⅰ级叶轮 7-Ⅱ级叶轮 8-出气翼 9-后机壳 10-后消声器

4.3.1 通风机个体特征曲线




通风机的个体特性曲线 ：各基本 参数之间的依存关系 风量—风压曲线（风压曲线） 风量－效率曲线（效率曲线） 风量－功率曲线（功率曲线）
离心式通风机的风压曲 线比较平缓，风压随风量变 化不大；而功率曲线显示， 在稳定工作区内功率随风量 的增加而增加，为避免启动 负荷大而烧毁电动机，离心 式通风机启动时，应将闸门 关闭，待启动正常后再逐渐 打开闸门。

3. 主通风机功率 (1)主风机功率（输出功率） KW 单位时间内主通风机对通过风量为Qf的空气所做的功， 可分为全压功率Nfot和静压功率Nfos，计算公式为： Nfot ＝hft.Qf/1000， Nfos ＝hfs.Qf/1000 (2)轴功率N （输入功率 ） KW 电动机经传动部件输入给主通风机的功率，计算公式为：
14-电动机；15-风硐


动轮1由若干个叶片构成，在主轴4带动下旋转。 前导器7（有的通风机没有前导器）用来调节风流进入主 要通风机叶轮时的方向，以调节主要通风机所产生的风 压和风量。 制动器10可使主要通风机紧急停转。 通风机房13中通常设有能反映通风机工作状况的各种仪 表和电力拖动装置等。
4.3 通风机特性曲线
通风机特性参数包括：流量、压力、功率、效率。这四 个参数可以描述通风机的整个特性。 1．流量(风量) 单位时间内通过通风机的空气体积，称为通风机的流量， 一般用Qf表示，单位为m3/s、 m3/min或m3/h。在矿井通风中， 通过通风机的流量，也就是通风机送入井下或从井下排出的 空气量。
自然风压的计算
如图所示矿井通风系统：
p为井口的大气压，Pa；Z为井深，m；ρ为空气密度， kg/m3，则自然34 )
自然风压特性
1、自然风压变化规律 自然风压的大小和方向，主要受地面空气温度变化的影 响。如图所示分别为浅井和我国北部地区深井的自然风压随 季节变化的情形。由图可以看出，对于浅井，夏季的自然风 压出现负值；而对于我国北部地区的一些深井，全年的自然 风压都为正值。

利用反风道反风，可靠且能满足反风的时间和风量要
求。 轴流式风机反风情况如图所示，图A为正常通风时反风 门1和2的位置，风机由井下吸风，然后排至大气；若将反 风门1、2置于图B中的状态，风流从大气吸入风机内，再经 反风道压入井下，井下风流反向。
A
B
离心式通风机的反风 情况如图所示，正常通风时， 反风门1和2为实线位置；反 风时，反风门 1 提起，而将 反风门 2 放下，风流自反风 门 2 进入通风机，再从反风 门1进入反风道3，经风井压 入井下。
自然风压的控制和利用
自然风压作用的两面性－积极和消极措施： （1）新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时， 应使在全年大部分时间内自然风压方向与机械通风风压的方 向一致，以便利用自然风压。例如，在山区要尽量增大进、 回风井井口的高差；进风井井口布置在背阳处等。 （2）适时调整主要通风机的工况点，使其既能满足矿 井通风需要，又可节约电能。例如在冬季自然风压帮助机械 通风时，可采用减小叶片角度或转速方法降低机械风压。 （3）在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要防 止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。
4.2.4 通风机附属装置


通风机的附属装置包括反风装置、防爆门、风峒和扩散器、 消音装置等。 1.反风装置 《规程》规定生产矿井主风机必须装有反风装置，要求 在10min内能反转矿井风流方向，反风后的风量不小于正常 供风的40%。 反风作用：避免灾害扩大；救灾需要 反风方法：专用反风道、备用风机做反风道、风机反转、 调节动叶安装角
自然风压特性
（3）主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一 定影响。由于风流与围岩的热交换，冬季回风井气温高于进 风井，风机停转或通风系统改变，这两个井筒之间在一定时 期内仍存在温差，从而仍有一定的自然风压起作用。有时甚 至会干扰通风系统改变后的正常通风工作。 （4）地面大气压、空气成分和湿度影响空气的密度， 因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。

2．压力 (1)主风机全压 hft 通风机工作时，对每1 m3空气做的功称为风机全压。它 用于克服管网阻力和消耗于出口处的动能损失。其值等于通 风机出口断面上空气的绝对全压 (P2+hv2)与通风机入口断面 上空气的绝对全压 (P1+hv1)之差： hft＝(P2+hv2)－ (P1+hv1)
实际运转的通风机都装有扩散器，用hft‟表示通风机装 置全压。它指通风机扩散器出口断面空气的绝对全压与通 风机入口断面空气的绝对全压之差。 hft和hft‟在数值上相差不大，在通风机选型计算中，可 直接应用厂家提供的性能曲线所给出的数值。
(2)风机静压hfs： 通风机全压中用来克服井巷通风阻力的部分，为通风机 静压。 (3)风机动压hfv 通风机全压中的出口断面动能损失部分为通风机动压， 计算公式为： hfv= Qf×(ρ/2sf2) 式中，ρ ——空气密度，kg/m3； sf ——风机出口断面积，m2； Qf——风机风量，m3/s。 故通风机全压还可表示成：hft’= hfs’＋hfv


一个动轮和它后面一个有固定叶片的整流器组成一段。整 流器用来整理动轮流出的旋转气流，以减少涡流损失。为 了提高通风机的风压，有些轴流式通风机安装两段动轮。 环形扩散器是轴流式通风机特有的部件，其作用是使环状 气流过渡到柱状气流时，速压逐渐减少，以减少冲击损失， 同时使静压逐渐增加。
4.2.3 对旋式通风机
4.1 自然风压

自然风压形成和计算 自然风压特性 自然风压参数计算 自然风压测定
自然风压的形成和计算


形成原因 由于风流流过井巷时与岩石发生了热量交换，使得进、 回风井内的气温出现差异，回风井里面的空气密度比进风 井里的空气密度较小，因而两个井筒底部的空气压力不相 等，其压差就是自然风压。 自然通风是在自然风压作用下，风流不断流过矿井的现象。
3UI cos N dc 1000 U－线电压，V；I－线电流，A；cosψ－功率因数；ηd－电动
机效率，％；ηc－传动功率，％。
4．主通风机的效率
通风机输出功率和通风机轴功率N轴之比，叫做通风机的 效率，即： ηft＝Nft/N轴＝hftQf/(1000 N轴) ηfs＝Nfs/ N轴＝hfsQf/(1000 N轴) 上式中ηft 和ηfs 分别表示通风机的全压效率和静压效率。
自然风压测定
•
直接测定法 对于任一矿井，还可 用另一种方法测算矿井的 自然风压。如在矿井中任 一地点制做临时密闭，堵 截风流，主要通风机停止 运转后，用压差计测出密 闭两侧的压差，即为该矿 的hn。要求是密闭不漏风， 否则测值不准。
4.2 通风机类型和构造
1、通风机类型 按服务范围分：主要通风机、辅助通风机与局部通风机。 主扇是矿井的“肺脏”，必须昼夜运转保证矿井安全生产。 按构造矿用通风机可分为离心式和轴流式通风机。
4.2.1 离心式通风机

离心式通风机主要由动轮、 蜗壳体、主轴、锥形扩散 器和电动机等构成。叶轮 转动时，靠离心力作用， 空气由吸风口12进入，经 前导器7进入叶轮的中心， 折转90°沿径向离开叶轮 流入机壳2，经扩散器3排 1-动轮；2-蜗壳体；3-扩散器；4-主轴；5-止推轴 承；6-径向轴承；7-前导器；8-机架；9-联轴节； 出。 10-制动器；11-机座；12-吸风口；13-通风机房；
浅井自然风压示意图
深井自然风压示意图
自然风压特性
2、自然风压影响因素
1）两侧空气柱的温度差 矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响的主要因素。 影响气温差的主要因素是地面入风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、采深、地形和地理 位置的不同而有所不同。 2）矿井深度 当两侧空气柱温差一定时，自然风压与矿井或回路最 高与最低点间的高差Z成正比。深1000m的矿井，“自然通 风能”占总通风能量的30%。