1、学习情景学习情景5 5 矿井通风动力控制与利矿井通风动力控制与利用用任务任务1 1 矿井自然风压利用和控制矿井自然风压利用和控制任务任务2 2 矿井主要通风机及其附属装置矿井主要通风机及其附属装置任务任务3 3 矿井主要通风机的工作特性及其调节矿井主要通风机的工作特性及其调节任务任务4 4 主通风机安全运转控制与管理主通风机安全运转控制与管理任务任务5 5 主通风机性能测试方法主通风机性能测试方法1 1、上一章内容回顾、上一章内容回顾 1)1)、上一章所讲的主要内容、上一章所讲的主要内容 矿井通风阻力测定、尼古拉兹实验、摩擦阻力系数、矿井通风阻力测定、尼古拉兹实验、摩擦阻力系数、摩擦风阻、摩擦
2、阻力、矿井局部阻力系数的计算方法、摩擦风阻、摩擦阻力、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。低矿井通风阻力的措施。2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 (1)(1)摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；摩擦阻力系数及摩擦风阻值的计算；(2)(2)矿井通风阻力计算问题矿井通风阻力计算问题 (3)(3)降低矿井通风阻力的技术措施降低矿井通风阻力的技术措施2 2、本章要求：能陈述矿井通风设备和通风设施的特点、本章要求：能陈述矿井通风设备和通风设施的特点3 3、本章的重点：、本章的重点：1)1
3、)自然风压的产生、计算、利用与控制自然风压的产生、计算、利用与控制 2)2)轴流式和离心式主要通风机特性轴流式和离心式主要通风机特性 3)3)主要通风机的联合运转主要通风机的联合运转 4)4)主要通风机的合理工作范围主要通风机的合理工作范围任务任务1 1 矿井自然风压利用和控制矿井自然风压利用和控制一、一、自然风压及其形成和计算自然风压及其形成和计算1 1、自然风压与自然通风、自然风压与自然通风 由由自然因素自然因素作用而形成的通风叫作用而形成的通风叫自然通风自然通风。冬季冬季：空气柱：空气柱0-1-20-1-2比比5-4-35-4-3的平均温度的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作
4、用较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在在2-32-3水平面上的重力不等。它使空气源源不水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井口断地从井口1 1流入，从井口流入，从井口5 5流出。流出。夏季夏季：相反。：相反。自然风压：自然风压：在通风系统中，由于在通风系统中，由于重力差引起的通风压力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，就叫该系统的自然风压。其大小等于作用在最作用在最低水平两侧空气柱重力差。低水平两侧空气柱重力差。012345dz1dz2z2 2、自然风压的计算、自然风压的计算 根据自然风压定义，自然风压是根据自然风压定义，自然风压是“势函数势函数”，是一种势能，因
5、此要注，是一种势能，因此要注意选取计算的参考面，即意选取计算的参考面，即0 0势位面，图所示系统的自然风压势位面，图所示系统的自然风压H HN N可用下式可用下式计算计算：为了简化计算，一般采用测算出为了简化计算，一般采用测算出0-1-20-1-2和和5-4-35-4-3井巷中空气密度的平井巷中空气密度的平均值均值均进均进和和均回均回，用其分别代替上式的，用其分别代替上式的1 1和和2 2，则上式可写为：，则上式可写为：注意注意：1 1）自然风压的计算必须取一）自然风压的计算必须取一闭合系统闭合系统。2 2）进风系统和回风系统必须取）进风系统和回风系统必须取相同的标高相同的标高。3 3）一般选
6、取最低点作为）一般选取最低点作为基准面基准面。gdZgdZHN532201)(均回均进 ZgHN012345dz1dz2z二、二、自然风压的影响因素及变化规律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影响自然风压的决定性因素是两侧空气柱的密度差两侧空气柱的密度差，而空气密度又受而空气密度又受温度温度T T、大气压力、大气压力P P、气体常数、气体常数R R(气体常数，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个物理量)和相对湿度和相对湿度等因素影响。等因素影响。1 1、温差：、温差：矿井某一回路中矿井某一
7、回路中两侧空气柱的温差是影响两侧空气柱的温差是影响H HN N的主的主要因素要因素。影响气温差的主要因素是。影响气温差的主要因素是地面入风流气温和风流地面入风流气温和风流与围岩等的热交换与围岩等的热交换。其影响程度随矿井的开拓方式、开采。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，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。受地面温度影响大，深井偏小。)1(003484.0378.0PPTP饱v1）矿井进风温度；v2）井下风流的自压缩热；v3）机电设备放热；v4）氧化放热；v5）地下热水散热；v6）围岩散热；v7）运输
8、中煤炭及矸石散热等。2 2、空气成分和湿度：它影响空气的密度，、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。因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。3 3、井深：、井深：H HN N与矿井或回路最高与最低点间与矿井或回路最高与最低点间的高差的高差Z Z成正比。成正比。1012 1234 5678911 12月份HN深井自然风压受深井自然风压受围岩热交换影响围岩热交换影响显著，一年四季显著，一年四季变化小。变化小。深深 井井浅浅 井井 4 4、主要通风机、主要通风机：主要通风机工作对自然风压的大：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
9、作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，在进风井周围形成了冷却带，决定了主风流的方向，在进风井周围形成了冷却带，加之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风加之风流与围岩的热交换，使回风井气温高于进风井，即使风机停转或通风系统改变，这两个井筒之井，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的自然风压起作用。三、自然风压的控制和利用三、自然风压的控制和利用 自然风压既可作为自然风压既可作为矿井通风的动力矿井通风的动力，也可能是，也可能是事故的肇事故的肇凶凶。因此，研究自
10、然风压的控制和利用具有重要意义。因此，研究自然风压的控制和利用具有重要意义。1 1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应、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。充分考虑利用地形和当地气候特点。新井设计应尽量使自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。然风压全年的方向与机械通风机方向一致。2 2、根据自然风压的变化规律，应、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的适时调整主通风机的工况点工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3 3、在建井时期，要注意、在建井时期，要注意因地制宜和
11、因时制宜利用自然因地制宜和因时制宜利用自然风压通风风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井，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。利用钻孔构成回路。4 4、利用自然风压做好、利用自然风压做好非常时期通风非常时期通风。一旦主。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。行通风。5 5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，、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，要掌握自然风压的变化规律，防
12、止因自然风压作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用造成某些巷道无风或反向而发生事故。三、自然风压测定三、自然风压测定1 1、直接测定法、直接测定法 在矿井中任一地在矿井中任一地点制做临时密闭，堵点制做临时密闭，堵截风流，主要通风机截风流，主要通风机停止运转后，用压差停止运转后，用压差计测出密闭两侧的压计测出密闭两侧的压差，即为该矿的差，即为该矿的H HN N。要求是密闭不漏风，要求是密闭不漏风，否则测值不准。否则测值不准。2 2、间接测定法、间接测定法 如上图所示的抽出式通风矿井，因风硐中通风机入口如上图所示的抽出式通风矿井，因风硐中通风机入口风流的相对全压风流的相对全压h h
13、全全与自然风压与自然风压H HN N的代数和等于矿井的通风的代数和等于矿井的通风阻力，即阻力，即 h h全全+H+HN N=RQ=RQ H HN N=RQ=RQ自自 首先在通风机正常运转时测出矿井总风量首先在通风机正常运转时测出矿井总风量Q Q及通风机入及通风机入风口处风流的相对全压风口处风流的相对全压h h全全，而后停止主要通风机得运转，而后停止主要通风机得运转，若有自然风流，立即测出自然风流的风速，求出风量若有自然风流，立即测出自然风流的风速，求出风量Q Q自自，那么有那么有自自全自222-hQQQH 任务任务2 2 矿用主要通风机及其附属装置矿用主要通风机及其附属装置 矿井的通风动力主要
14、是通风机，每个风井至少有矿井的通风动力主要是通风机，每个风井至少有2 2台主台主要通风机（一台使用、备用）要通风机（一台使用、备用）,一般功率都很大，其电耗一般一般功率都很大，其电耗一般为全矿的为全矿的20%20%30%30%，有的矿井甚至高达，有的矿井甚至高达50%50%。矿用通风机按其服务范围和所起的作用可分为三种：矿用通风机按其服务范围和所起的作用可分为三种：1 1、主要通风机，、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2 2、辅助通风机，、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工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
15、保证该分支风量；作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；存在安全存在安全隐患，一般不用隐患，一般不用；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷等局部地区。服务于独头掘进井巷等局部地区。按构造和工作原理可分为：按构造和工作原理可分为：离心式通风机离心式通风机和和轴流式通风机。轴流式通风机。（一）离心式通风机的构造和工作原理（一）离心式通风机的构造和工作原理1 1、风机构造。风机构造。离心式通风机一般由：离心式通风机一般由：吸风口吸风口、工作轮（叶工作轮（叶轮）、蜗壳体、电动机和前导器轮）、蜗壳体、电动机和前导器等部分组成。等部分组成。前导器前导器(有些通风机无前导器有些通风机无前
16、导器)，使进入叶，使进入叶(动动)轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能之目的。叶轮叶轮是唯一的旋转部件。是唯一的旋转部件。叶片出口构造角：叶片出口构造角：风流相对速度风流相对速度W W2 2的方向与圆周速度的方向与圆周速度u u2 2的反方的反方向夹角称为向夹角称为叶片出口构造角叶片出口构造角，以，以2 2表示。表示。离心式风机可分为：离心式风机可分为：前倾式（前倾式（2 29090)、径向式（、径向式（2 2=90=90)和和后倾式（后倾式（2 290R,R=R1R,工况点位于工况点位于A A点以上，点以上，Q=Q-QQ=Q-Q00，则表示串联有效，则
17、表示串联有效；（2 2）R=RR=R工况点与工况点与A A点重合，点重合，Q=Q-QQ=Q-Q=0=0，则串联无增风；则串联无增风；（3 3）R=R”R,R=R”R,工况点位于工况点位于A A点以下，点以下，Q=Q”-Q”Q=Q”-Q”000，并联有效；，并联有效；(B)(B)当工作风阻当工作风阻R=RR=R时，时，工况点与工况点与A A点重合，点重合，Q=Q-QQ=Q-Q1 10 0，并联增风无，并联增风无效；效；(C)(C)当工作风阻当工作风阻R=R”RR=R”R时，时，工况点位于工况点位于A A点左上侧，点左上侧，Q=Q-QQ=Q-Q1 10 0，并，并联有害。联有害。Q2QMM1M2M
18、1QQ1Q1Q1RR”H+AQ=Q1RQMM”2 2、风压特性曲线风压特性曲线相同风机并联工作相同风机并联工作 M M1 1 为风机的实际工况点；为风机的实际工况点；M M为并联合成工况点。为并联合成工况点。由图可见，总有由图可见，总有Q=Q-QQ=Q-Q1 100，且，且R R越小，越小，QQ越大。越大。结论结论：1 1、风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的管网；、风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的管网；2 2、风压特性曲线相同的风机并联工作较好；、风压特性曲线相同的风机并联工作较好；3 3、并联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。、并联合成
19、特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。4 4、并联工作的任务是增加风量，、并联工作的任务是增加风量，用于风机能力小，保证按需供风。用于风机能力小，保证按需供风。QRM/M1+MQQ1=Q2Q1=Q2HA、并联与串联工作的比较、并联与串联工作的比较以两台以两台同型号离心式风机同型号离心式风机风压特性曲线为例。风压特性曲线为例。当风阻当风阻R R2 2 通过通过B B点时，两者点时，两者 增风效果相同（两者实际工况点增风效果相同（两者实际工况点 分别为分别为 M MI I 和和 M MIIII），但串联功率），但串联功率 大于并联功率，即大于并联功率，即Q Q并并=Q=Q串，串，N
20、N串串 N N并并 。当风阻为当风阻为 R R1 1 时，时，Q Q并并Q Q串串，N N串串 N N并并。当风阻为当风阻为 R R3 3 时，时，Q Q串串Q Q并并 ，N N串串 N N并并。结论：结论：（1 1）并联适用于管网风阻较小，但因风机能力小导致风量不足的情况；）并联适用于管网风阻较小，但因风机能力小导致风量不足的情况；（2 2）风压相同的风机并联运行较好；）风压相同的风机并联运行较好；（3 3）轴流式风机并联作业时，若风阻过大则可能出现不稳定运行。所以，）轴流式风机并联作业时，若风阻过大则可能出现不稳定运行。所以，使用轴流式风机并联工作时，除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析
21、。使用轴流式风机并联工作时，除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析。MIMIIR2BQH0N-QR1FIIIR3III串联串联 并联并联 任务任务4 主通风机安全运转控制与管理主通风机安全运转控制与管理一、主通风机安全运转控制与管理一、主通风机安全运转控制与管理 1 1）新建矿井选择通风设备，应符合下列规定：）新建矿井选择通风设备，应符合下列规定：应满足首采水平各个时期的工况变化，并使应满足首采水平各个时期的工况变化，并使通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根通风设备长期高效运行。当工况变化较大时，应根据矿井分期时间及节能情况，分期选择电动机；据矿井分期时间及节能情况，分期选择电动机；风
22、机能力应留有风机能力应留有10%10%的余量；的余量；轴流式通风机应校验电动机正常启动容量，轴流式通风机应校验电动机正常启动容量，还应校验反风时的容量。还应校验反风时的容量。2 2）矿井必须采用机械通风；主要通风机必须安）矿井必须采用机械通风；主要通风机必须安装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外装在地面；装有通风机的井口必须封闭严密，其外部漏风率在无提升设备时不得超过部漏风率在无提升设备时不得超过5%5%，有提升设备，有提升设备时不得超过时不得超过15%15%。3 3）必须保证主要通风机连续运转。主要通风机应有两回）必须保证主要通风机连续运转。主要通风机应有两回路直接由变（配）电所馈出
23、的供电线路；主要通风机的控制路直接由变（配）电所馈出的供电线路；主要通风机的控制回路和辅助设备，必须有与主要通风机同等可靠的备用电源。回路和辅助设备，必须有与主要通风机同等可靠的备用电源。4 4）必须安装两套同等能力的主要通风机装置，其中一套）必须安装两套同等能力的主要通风机装置，其中一套备用，备用通风机必须能在备用，备用通风机必须能在10min10min内开动内开动；5 5）生产矿井严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风）生产矿井严禁采用局部通风机或风机群作为主要通风机；机；6 6）矿井应建立主要通风机定期检修制度，至少每月检查）矿井应建立主要通风机定期检修制度，至少每月检查1 1次主要通风
24、机；次主要通风机；7 7）改变通风机转数或叶片安装角时，必须经矿技术负责）改变通风机转数或叶片安装角时，必须经矿技术负责人批准；人批准；8 8）新安装的主要通风机投入使用前，必须进行一次通风）新安装的主要通风机投入使用前，必须进行一次通风机性能测试和试运转工作，以后机性能测试和试运转工作，以后每每5 5年至少一次性能测定年至少一次性能测定；9 9）矿井通风机房应按同类型矿井井口）矿井通风机房应按同类型矿井井口防洪防洪标准标准采取防洪措施；采取防洪措施；1010）通风机房周围通风机房周围20m20m以内不得布置有烟火作业以内不得布置有烟火作业的的建筑物及设施，并应考虑噪声和排出的乏风对周围建筑物
25、及设施，并应考虑噪声和排出的乏风对周围的影响，与提升机房、变电所、矿办公楼的距离不的影响，与提升机房、变电所、矿办公楼的距离不宜小于宜小于30m30m；与进风井口、压缩空气站的距离应符；与进风井口、压缩空气站的距离应符合下列规定：合下列规定：低瓦斯矿井不应小于低瓦斯矿井不应小于30m30m；高瓦斯矿井不应小于高瓦斯矿井不应小于50m50m。1111）通风机房附近）通风机房附近20m20m内不得有烟火或用火取暖；内不得有烟火或用火取暖；1212）严禁主要通风机房兼作他用。）严禁主要通风机房兼作他用。主要通风机房主要通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计内必须安装水柱计、电流表、电压
26、表、轴承温度计等仪表，还必须有直通调度室的电话，并有反风操等仪表，还必须有直通调度室的电话，并有反风操作示意图、司机岗位责任制和操作规程；作示意图、司机岗位责任制和操作规程；1313）主要通风机的运转应由专职司机负责，司机应每小时将通）主要通风机的运转应由专职司机负责，司机应每小时将通风机运转情况计入运转记录薄；发现异常立即报告；风机运转情况计入运转记录薄；发现异常立即报告；1414）每个主要通风机房内，主要通风机的噪声不得超过）每个主要通风机房内，主要通风机的噪声不得超过90dB90dB（A A）；通风装置对附近的住宅区、办公室的噪声值不得超）；通风装置对附近的住宅区、办公室的噪声值不得超过
27、过55dB(A)55dB(A)，当达不到要求时，通风装置必须采取消除噪声，当达不到要求时，通风装置必须采取消除噪声的措施。的措施。1515）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制）因检修、停电或其他原因停止主要通风机运转时，必须制定停风措施；定停风措施；1616）主要通风机停止运转时，受停风影响的地点必须立即停止）主要通风机停止运转时，受停风影响的地点必须立即停止工作、切断电源，撤出人员；工作、切断电源，撤出人员；1717）主要通风机停止运行期间，对由）主要通风机停止运行期间，对由1 1台主要通风机担负全矿台主要通风机担负全矿通风的矿井，必须打开井口防爆门和有关封闭，利用自然风通风
28、的矿井，必须打开井口防爆门和有关封闭，利用自然风压；对有多台主要通风机联合通风的矿井，必须正确控制风压；对有多台主要通风机联合通风的矿井，必须正确控制风流，防止风流紊乱；流，防止风流紊乱；1818）矿井主要通风机应有监测系统，以监测主要通风机及电机）矿井主要通风机应有监测系统，以监测主要通风机及电机的运转情况。的运转情况。二、矿井主要通风机附属装置管理二、矿井主要通风机附属装置管理 装有主要通风机的通风井口应安装防爆门，装有主要通风机的通风井口应安装防爆门，防爆门每防爆门每6 6个月检查维修个月检查维修1 1次；次；矿井主要通风机与出风井连接的风硐，风速矿井主要通风机与出风井连接的风硐，风速最
29、大不得超过最大不得超过15m/s15m/s；风硐转弯部分要呈圆弧形，；风硐转弯部分要呈圆弧形，内墙光滑，拐弯平滑，并保证无堆积物；风硐及内墙光滑，拐弯平滑，并保证无堆积物；风硐及其闸门等装置，结构要严密不漏风；风硐和主要其闸门等装置，结构要严密不漏风；风硐和主要通风机相连的一段巷道的长度不小于通风机相连的一段巷道的长度不小于10101212倍的倍的风机动轮直径；风机动轮直径；扩散器应用混凝土砌筑或金属板焊接，扩散扩散器应用混凝土砌筑或金属板焊接，扩散器的设计、构筑原则是阻力小、出口速压低；器的设计、构筑原则是阻力小、出口速压低；暖风道和压入式通风的风硐必须用不燃材料暖风道和压入式通风的风硐必须
30、用不燃材料砌筑，并应至少设两道防火门。砌筑，并应至少设两道防火门。三、矿井通风设施管理三、矿井通风设施管理 矿井中控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等通风设矿井中控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等通风设施必须可靠，位置合理；施必须可靠，位置合理；在井筒之间、矿井（一翼、采区）进回风巷之间、石在井筒之间、矿井（一翼、采区）进回风巷之间、石门、采区上下山车场，各区段车场等需长期隔断风流，但人门、采区上下山车场，各区段车场等需长期隔断风流，但人员、物料需要通过的地点应设置永久风门。每处至少安装两员、物料需要通过的地点应设置永久风门。每处至少安装两道连锁的正向风门和两道反向风门，风门能自动关闭；任意道连
31、锁的正向风门和两道反向风门，风门能自动关闭；任意两道风门之间的距离不小于两道风门之间的距离不小于4m4m，需要有运输工具通过时，两，需要有运输工具通过时，两道风门之间的距离同时不得小于运输工具长度；道风门之间的距离同时不得小于运输工具长度；不应在倾斜巷道中设置风门；如果必须设置风门，应不应在倾斜巷道中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车或风门碰撞人员以及矿车破坏风门的安全措施；以及矿车破坏风门的安全措施；凡报废的采区通向运输大巷和总回风巷的所有联络巷，凡报废的采区通向运输大巷和总回风巷的所有联络巷，所有结束回采
32、的工作面，平巷间的联络巷、岩石集中巷联通所有结束回采的工作面，平巷间的联络巷、岩石集中巷联通煤层的巷道都应设置永久性封闭；煤层的巷道都应设置永久性封闭；开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗；开采突出煤层时，工作面回风侧不应设置风窗；井下巷道需临时封闭的地点应构筑临时封闭；井下巷道需临时封闭的地点应构筑临时封闭；凡是进风、回风风流平面交叉的地点均应设置风桥。风桥凡是进风、回风风流平面交叉的地点均应设置风桥。风桥应用不燃性材料建筑，桥面平整不漏风，风桥不应设置风门；应用不燃性材料建筑，桥面平整不漏风，风桥不应设置风门；矿井的总进风巷、总回风巷、矿井一翼的总进风巷、总回矿井的总进风巷、总回风巷、
33、矿井一翼的总进风巷、总回风巷应设置永久测风站，采掘工作面及其他用风地点应设置风巷应设置永久测风站，采掘工作面及其他用风地点应设置临时测风站。临时测风站。任务任务5 主通风机性能测试方法主通风机性能测试方法 原因原因：通风机制造厂提供的通风机特性曲线是通风机制造厂提供的通风机特性曲线是根据不带扩散器的模型测定获得的，而实际运行的根据不带扩散器的模型测定获得的，而实际运行的通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转时的磨通风机都装有扩散器，加之安装质量和运转时的磨损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供的性能曲线不相符合。因此，的性能曲线不相符合。因此，
34、通风机在正式运转之通风机在正式运转之前和运转前和运转5年以后年以后，必须通过测定，必须通过测定,绘制出其个体特绘制出其个体特性曲线性曲线，以便有效的使用好通风机。，以便有效的使用好通风机。内容内容：测定：测定风量、风压风量、风压、输入功率和转数，并计、输入功率和转数，并计算通风机的效率，算通风机的效率，最后绘出通风机实际运转特性曲最后绘出通风机实际运转特性曲线。线。时间：一般在矿井停产检修时进行。时间：一般在矿井停产检修时进行。1.通风机性能测定试验的布置及参数测定通风机性能测定试验的布置及参数测定 因地制宜选取布置方案：因地制宜选取布置方案：利用防爆门短路进风开展试验（利用防爆门短路进风开展
35、试验（停产停产）利用备用风机的风道进行试验（利用备用风机的风道进行试验（不停产不停产）要求要求：准确、方便地测得通过通风机的准确、方便地测得通过通风机的风量和风量和通风机产生的风压通风机产生的风压。为此，必须使测压和测。为此，必须使测压和测风地点的风地点的风流处于稳定状态风流处于稳定状态，测定方法必须，测定方法必须完善合理。完善合理。如图所示为轴流式通风机作抽出式通风的矿井，如图所示为轴流式通风机作抽出式通风的矿井，利用防爆门进风进行的通风机试验。利用防爆门进风进行的通风机试验。进行试验时，须进行试验时，须打开防爆门打开防爆门作为主要进风口，在作为主要进风口，在风硐和风井交接处安设风硐和风井交
36、接处安设栏杆栏杆b，距，距b约约2米处布置米处布置调节调节风量（工况点）的框架风量（工况点）的框架c（不少于（不少于810个个），距，距c约约2D(D为风硐的宽度为风硐的宽度)处安置处安置整流栅整流栅d(用用1米长的木板米长的木板隔成隔成0.1米米0.1米的方格米的方格)，并在弯道内安设，并在弯道内安设导向板导向板e。工矿调节框架工矿调节框架 对于抽出式通风的矿井，鉴定时只测定通对于抽出式通风的矿井，鉴定时只测定通风机的静压风机的静压hfs。由由 可知，通过测定通风机入口处可知，通过测定通风机入口处(断面断面2-2)风风流的相对静压流的相对静压hs2和该断面的平均速压和该断面的平均速压hv2可
37、计算可计算hfs。22vsfsvsfthhhhhh各项数据的测定方法如下：各项数据的测定方法如下：1)通风机静压的测定通风机静压的测定 静压测量的位置应在工况调节处与风机入口之间的直线静压测量的位置应在工况调节处与风机入口之间的直线段上，距通风机入风口的段上，距通风机入风口的2倍叶轮直径以远的稳定风流中，倍叶轮直径以远的稳定风流中，如上图中如上图中11断面处。断面处。为了测出测压断面上的平均相对静压，可在风硐内设十字为了测出测压断面上的平均相对静压，可在风硐内设十字形连通管，在连通管上均匀设置静压管，然后将总管连接到形连通管，在连通管上均匀设置静压管，然后将总管连接到压差计上，如图示。压差计上
38、，如图示。图图8-17 静压管的布置静压管的布置 2)风速测定风速测定 目的：计算通过通风机的风量目的：计算通过通风机的风量Qf和和1-1断断面的平均速压面的平均速压hv2。方法：一般用风表或皮托管两种方法进行方法：一般用风表或皮托管两种方法进行风速测定，有时两种方法同时进行以相互校核。风速测定，有时两种方法同时进行以相互校核。用风表测风时，测风地点应选在风流较为用风表测风时，测风地点应选在风流较为稳定的直线段。稳定的直线段。用皮托管测风时，为准确测得平均速压，用皮托管测风时，为准确测得平均速压，应在通风机圆锥形扩散器的环形空间，预先焊应在通风机圆锥形扩散器的环形空间，预先焊接若干根钢筋，并在
39、钢筋上对称固定一定数量接若干根钢筋，并在钢筋上对称固定一定数量的皮托管。的皮托管。为了使测量数据准确可靠，在测量断面为了使测量数据准确可靠，在测量断面上按等面积布置多根上按等面积布置多根(图中为图中为12根根)皮托管。皮托管。安装时应将皮托管固定牢靠，务必使头部正安装时应将皮托管固定牢靠，务必使头部正对风流方向。若微压计台数充足时，每支皮对风流方向。若微压计台数充足时，每支皮托管可配一台微压计，然后求动压的算术平托管可配一台微压计，然后求动压的算术平均值。若微压计台数不足时，可采用几支皮均值。若微压计台数不足时，可采用几支皮托管并联于一台微压计上，这样使读数与计托管并联于一台微压计上，这样使读
40、数与计算都较简便，虽有点误差，但对测量结果影算都较简便，虽有点误差，但对测量结果影响不大。响不大。v 速压值的测定：利用微压计读取每支皮托管速压值的测定：利用微压计读取每支皮托管的示值的示值 v 环形空间内测风断面的平均风速用下式计算：环形空间内测风断面的平均风速用下式计算：nVn1iih2动均3)通风机轴功率的测定通风机轴功率的测定 通风机的轴功率电动机输入功率通风机的轴功率电动机输入功率电动机效率电动机效率传动效率传动效率 (电压表和电流表电压表和电流表)式中：式中：I电流，电流，A；U电压电压，V；cos功率因数；功率因数；电电电动机效率，；电动机效率，；传传传动效率，直接传动取传动效率
41、，直接传动取1.0，间接，间接传动传动0.95。电动机的输入功率，也可以直接用两个单相电动机的输入功率，也可以直接用两个单相瓦特表或一个三相瓦特表来测得瓦特表或一个三相瓦特表来测得。KWIUN,1000cos3传电轴4)转数的测定转数的测定 通风机与电动机的转数，可用通风机与电动机的转数，可用转数表转数表测定。测定。根据指针的指示值，直接记取转数表瞬时值。根据指针的指示值，直接记取转数表瞬时值。5)空气的密度的测定空气的密度的测定 一般在断面一般在断面1-1处测量，测定的主要参数有：处测量，测定的主要参数有：大气压力大气压力(空盒气压计或数字式气压计空盒气压计或数字式气压计)、温度、温度和湿度
42、（风扇湿度计）。和湿度（风扇湿度计）。)1(003484.0378.0PPTP饱2实际操作与注意事项实际操作与注意事项 每调节一次风量，同时测定一次风压、每调节一次风量，同时测定一次风压、风量、转数、功率和大气物理条件等参数，风量、转数、功率和大气物理条件等参数，并记入预先制定的记录表格中。并记入预先制定的记录表格中。在通风机性能测定过程中应注意以下事项：在通风机性能测定过程中应注意以下事项：v 1)通风机启动时必须控制功率，通风机启动时必须控制功率，离心式离心式通通风机应在风机应在关闭闸门关闭闸门后启动，轴流式通风机在后启动，轴流式通风机在闸门全开闸门全开状态下启动；状态下启动；v 2)试验
43、时间尽可能缩短，防止通风机工况试验时间尽可能缩短，防止通风机工况改变导致的瓦斯排放和火区管理困难；同时改变导致的瓦斯排放和火区管理困难；同时为避免发生意外事故，应加强井上下的检查为避免发生意外事故，应加强井上下的检查与管理，做好安全措施；与管理，做好安全措施；v 3)随时检查电动机的负载和各部件的温升随时检查电动机的负载和各部件的温升情况，发现异常，立即报告；情况，发现异常，立即报告；v 4)全体人员必须思想集中，听从统一指挥，全体人员必须思想集中，听从统一指挥，以保证测定工作协调一致；以保证测定工作协调一致；v 5)各项测定数据必须记录清楚，应配备速各项测定数据必须记录清楚，应配备速算人员，
44、随时核实各测定结果，并草绘出通算人员，随时核实各测定结果，并草绘出通风机的特性曲线。风机的特性曲线。3实测数据的整理与制图实测数据的整理与制图 1)风量计算：风量计算：用风表测风速用风表测风速smVDQfs32,4用皮托管测风时用皮托管测风时 2)在试验条件下通风机静压在试验条件下通风机静压hfs的计算：的计算：hfshs2hv2，Pa式中式中hs2在风硐断面在风硐断面2-2测得的相对静压，测得的相对静压，Pa；S断面断面2-2的面积，的面积，m2。PaVhv,222均nVn1iih2动均VSQv3)试验条件下通风机输入功率试验条件下通风机输入功率N轴和输出功轴和输出功率率Nfs的计算：的计算
45、：Nfs hfsQf/1000，kWv 4)通风机静压效率计算：通风机静压效率计算：KWUIN,1000cos3传电轴轴NNfsfs 为了便于比较把通风机的上述四项数据换为了便于比较把通风机的上述四项数据换算换算成标准大气状态算换算成标准大气状态(。=1.2kg/m)和固和固定转数条件下的数值，然后绘制通风机的个定转数条件下的数值，然后绘制通风机的个体特性曲线。体特性曲线。首先计算校正系数：首先计算校正系数：转速校正系数：转速校正系数：空气密度校正系数：空气密度校正系数：innnK额iiK2.10v校正后的通风机排风量校正后的通风机排风量 QfsQfsKn，m3/sv校正后的通风机静压校正后的
46、通风机静压 hfshfsKn2K ，Pav 校正后的通风机轴功率校正后的通风机轴功率N轴和输出功率轴和输出功率Nfs N轴轴N轴轴Kn3K，kW Nfs NfsKn3K hfs Qfs/1000，kW为获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个为获得比较光滑的个体特性曲线，一般要调节十个以上工况点，将得到的数据填入预先制好的表格中。以上工况点，将得到的数据填入预先制好的表格中。以以Qfs为横坐标，为横坐标，hfs、N轴、轴、fs为纵坐标，将与为纵坐标，将与 Qfs对应的对应的hfs、N轴轴、fs等值绘到同一图上，即可得各工况等值绘到同一图上，即可得各工况点。点。连接各工况点，便得到通风机装置在
47、矿井标准条件连接各工况点，便得到通风机装置在矿井标准条件下的个体特性曲线下的个体特性曲线。补充补充:我国通风系统存在问题及改进途径我国通风系统存在问题及改进途径v主要通风机的运行效率低主要通风机的运行效率低存在问题：存在问题：v驱动风机的电机额定功率过大驱动风机的电机额定功率过大,电机效率低电机效率低 据据3030个矿务局个矿务局100100个回风井的统计个回风井的统计(表表1),1),电机负荷率低于电机负荷率低于50%50%的占的占39%39%。沈阳煤炭科学研究所沈阳煤炭科学研究所19871987年对东北、华北年对东北、华北3434个矿务局的个矿务局的311311台主要通风机的电机负荷率的分
48、布调查结果见表台主要通风机的电机负荷率的分布调查结果见表2,2,电机负电机负荷率低于荷率低于60%60%的竟达的竟达65%65%以上以上。v通风阻力大，阻力分布不合理通风阻力大，阻力分布不合理 全国国有重点煤矿中有全国国有重点煤矿中有40%40%的矿井的通风阻力属于中的矿井的通风阻力属于中等和高阻力矿井等和高阻力矿井,其中占矿井总数其中占矿井总数14.9%14.9%的高阻力矿井的高阻力矿井(93(93对对)的主要通风机的电耗占全国国有重点煤矿总电耗的一的主要通风机的电耗占全国国有重点煤矿总电耗的一半半,少数几个矿的通风电耗占原煤电耗的一半以上。少数几个矿的通风电耗占原煤电耗的一半以上。对设计院
49、设计的新井进行的统计分析表明：通风系对设计院设计的新井进行的统计分析表明：通风系统中统中,进风段阻力占总阻力进风段阻力占总阻力25%25%、用风段阻力占总阻力、用风段阻力占总阻力45%45%、回风段阻力占总阻力回风段阻力占总阻力30%30%为宜为宜。实测表明。实测表明,大多数矿井回大多数矿井回风段的通风阻力占总阻力的风段的通风阻力占总阻力的60%60%85%,85%,只有少数矿井采区只有少数矿井采区的通风阻力为总阻力的的通风阻力为总阻力的40%40%50%50%。v风量不足风量不足 有的矿井由于全矿或采掘面供风量不足、或风量串联使有的矿井由于全矿或采掘面供风量不足、或风量串联使用次数过多用次数
50、过多,往往造成某些地点瓦斯积聚、矿尘浓度超标往往造成某些地点瓦斯积聚、矿尘浓度超标,直直接威协着安全生产。原煤炭工业部接威协着安全生产。原煤炭工业部19961996年底调查表明年底调查表明,国有国有重点煤矿中尚有重点煤矿中尚有4848处风量不足的矿井处风量不足的矿井,至于地方煤矿和乡镇至于地方煤矿和乡镇煤矿煤矿,风量不足或串联次数过多的矿井就更为普遍风量不足或串联次数过多的矿井就更为普遍。v风量调节方法欠妥风量调节方法欠妥 有的矿井在投产初期有的矿井在投产初期,由于主要通风机能力过剩由于主要通风机能力过剩,就采用就采用下放闸门的方法减少矿井进风量。这种调风方法简便易行下放闸门的方法减少矿井进风
