8矿用通风机性能测定

矿用通风机性能测定1—测定矿井通风机性能矿用通风机的分类按照其服务范围和所起的作用分按照构造和工作原理分主要通风机辅助通风机局部通风机离心式通风机轴流式通风机一、矿井主要通风机及其附属装置（一）离心式通风机离心式通风机主要由工作轮、蜗壳体、主轴和电动机等部件构成。1、离心式通风机的原理空气沿叶轮的轴向进入叶片之间的流道后，随叶片旋转获得离心力，从叶片根部流经叶片端部，进入机壳，再经扩散器沿径向排出。（轴向进入，径向流出）2、主要特点：风压高，噪音小，运转平稳，造价低，维修方便。但体积较大。图8-1离心式通风机的构造叶片按其在流道出口处安装角β2的不同，可分为1、前倾式（β2＜90。）2、径向式（β2＝90。）3、后倾式（β2＞90。）因为后倾叶片的通风机当风量变化时风压变化较小，且效率较高，所以矿用离心式通风机多为后倾式。空气进入风机的形式，有单侧吸入和双侧吸入两种。其他条件相同时，双吸风口风机的动轮宽度和风量是单吸风口风机的2倍。现我国生产的离心式通风机较多，适用煤矿作主要通风机的有：4-72-11型、G4-73-11型、K4-73-01型等。4-72系列离心式主要通风机装置图二、轴流式通风机轴流式通风机主要由进风口、工作轮、整流器、主体风筒、扩散器和传动轴等部件组成。1、主要原理风机运转时，空气沿着风机的轴向方向进入叶轮，被叶片挤压向前推动，经扩散器排出。（轴向进入，轴向流出）2、主要特点结构紧凑，便于调节风量、风压。但构造复杂，较难维护图8-2GAF系列轴流式主要通风机装置图2K60系列主要通风机装置立体图三、对旋式通风机对旋式局部通风机也是一种轴流式通风机，和传统轴流式通风机相比较，具有高效率、高风压、大风量、性能好、高效区宽、噪声低、运行方式多、安装检修方便等优点。风机的工作原理是：工作时两级工作轮分别由两个等容量、等转速、旋转方向相反的电动机驱动，当气流通过集流器进入第一个工作轮获得能量后，再经第二级工作轮升压排出。两级工作轮互为导叶，第一级后形成的旋转速度，由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动。图4-2-7BDK65系列对旋式主要通风机装置图3.反风装置当矿井在进风井口附近、井筒或井底车场及其附近的进风巷中发生火灾、瓦斯和煤尘爆炸时，为了防止事故蔓延，缩小灾情，以便进行灾害处理和救护工作，有时需要改变矿井的风流方向。《规程》规定：生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在l0min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40％。每季度应至少检查1次反风设施，每年应进行1次反风演习；当矿井通风系统有较大变化时，应进行1次反风演习。反风方法：（1）利用专用反风门和反风道反风。如：离心式主通风机；部分老式轴流式主通风机。（2）调节通风机叶片角度反风。如：GAF轴流式主通风机（停机、调整叶片角度90度）（3）风机反转反风。如：轴流式通风机普遍采用。对旋式主通风机。离心式主通风机利用反风门和旁侧反风道反风图8-3轴流式主通风机利用反风门与旁侧反风道反风调节通风机叶片角度反风图8-4轴流式通风机的反风装置a、b—反风门；c—旁侧反风道1、2—电动机图8-5机械式叶轮调节系统1－叶片；2－蜗杆；3－叶柄；4－涡轮；5－小伞齿轮；6－大伞齿轮；7－小齿轮4.扩散器在通风机出口处外接的具有一定长度、断面逐渐扩大的风道，称为扩散器。作用：降低出口速压以提高通风机的静压。五、主要通风机的使用及安全要求为了保证通风机安全可靠的运转，《规程》中规定：1.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，其外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。2.必须保证主要通风机连续运转。3.必须安装2套同等能力的主要通风机装置，其中一套作备用，备用通风机必须能在10min内开动。在建井期间可安装1套通风机和1部备用电动机。生产矿井现有的2套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。4.严禁采用局部通风机或局部通风机群作为主要通风机使用。5.装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防爆门每6个月检查维修1次。6.新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1次通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。主要通风机至少每月检查1次。改变通风机转数或叶片角度时，必须经矿技术负责人批准。7.主要通风机因检修、停电或其它原因停止运转时，必须制订停风措施。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，工作人员撤到进风巷道中，由值班矿长迅速决定全矿井是否停止生产、工作人员是否全部撤出。主要通风机在停止运转期间，对由1台主要通风机担负全矿井通风的矿井，必须打开井口防爆门和有关风门，利用自然风压通风；对由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。（一）通风机的工作参数反映通风机工作特性的基本参数有4个，即通风机的风量Q通、压力H通、功率N通和效率η。1.通风机的风量Q通：Q通表示单位时间内通过通风机的风量，单位为m3／s。2.通风机的风压H通通风机的风压有通风机全压(H通全)、静压(H通静)和动压(h通动)之分。通风机的全压包括通风机的静压与动压两个部分，即：H通全＝H通静＋h通动，Pa扩散器出口断面的动压等于通风机的动压。二、通风机风压及其特性3.通风机的功率N通风机的输入功率P通入表示通风机轴从电动机得到的功率，单位为KW，通风机的输入功率可用下式计算：传电1000cos3UIP通入＝KW通风机的输出功率P通出也叫有效功率，是指单位时间内通风机对通过的风量为Q的空气所做的功，即：1000QH通P通出＝KW4.通风机的效率η通风机的效率是指通风机输出功率与输入功率之比。通入通全出PP通入通全NQH1000通全通入通静出PP通入通静NQH1000通静通风机的效率越高，说明通风机的内部阻力损失越小，性能也越好。二、通风机的个体特性及合理工作范围1.个体特性曲线通风机的风量、风压、功率和效率这四个基本参数可以反映出通风机的工作特性。每一台通风机，在额定转速的条件下，对应于一定的风量，就有一定的风压、功率和效率，风量如果变动，其它三者也随之改变。表示通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系曲线，称为通风机的个体特性曲线。1）风压特性曲线图8-4离心式通风机个体特性曲线图8-5轴流式通风机个体特性曲线2）功率曲线3）效率曲线2.通风机的工况点及合理工作范围当以同样的比例把矿井总风阻曲线绘制于通风机个体特性曲线图中时，则风阻曲线与风压曲线交于A点，此点就是通风机的工作点。通风机的工作风压不应大于最大风压的0.9倍，即工作点应在B点以下。为了经济，主通风机的效率不应低于0.6，即工作点应在C点以上。BC段就是通风机合理的工作范围。图8-6轴流式通风机合理工作范围三、比例定律2212212121DDnnHH通通3212121DDnnQQ通通5213212121DDnnNN21对同类型的通风机，当转数n、叶轮直径D和空气密度ρ发生变化时，通风机的性能也发生变化。这种变化可应用通风机的比例定律说明其性能变化规律。四、通风机风压与通风阻力的关系1.抽出式通风矿井Ｈ通全±Ｈ自＝h总＋h动5Ｈ通静±Ｈ自＝h总对于抽出式通风矿井，通风机的全压与自然风压都用来克服矿井通风总阻力与风流从扩散器进入地表大气的局部阻力；通风机的静压与自然风压都用来克服矿井通风总阻力。图8-8抽出式通风矿井2.压入式通风矿井Ｈ通全±Ｈ自＝h总Ｈ通静±Ｈ自＝h总－h动3压入式通风矿井，通风机的全压与自然风压的代数和是用来克服矿井通风总阻力的。图8-9压入式通风矿井三矿井通风机的联合运转图8-10局部通风机集中串联图8-11局部通风机间隔串联通风机联合运转形式：（一）串联（局部通风机采用）1、集中串联2、间隔串联（二）并联（局部通风机和主要通风机采用）1、集中并联（局部通风机采用）2、分区并联（主要通风机采用）局部通风机并联一、通风机的串联在长巷掘进局部通风中，当风筒的通风阻力过大，而风量却不需要很大时，可采用局部通风机串联工作。特性：通风机串联工作时，其总风压等于各台通风机风压之和，其总风量为通过各通风机的风量。根据网路的风阻特性曲线的不同，通风机集中串联工作可能出现下述三种情况：1.串联通风的总风压和总风量与通风机Ⅱ单独工作的风压和风量一样，通风机I在空运转，串联无效果。2.通风机串联工作的总风压H串总大于任何一台通风机单独工作时的风压，总风量Q串总大于任何一台通风机单独工作时的风量，这时串联通风是有效的。3.串联工作的总风压与总风量均小于通风机Ⅱ单独工作时的风压和风量，通风机I不仅不起作用，反而成为通风阻力了。图8-12通风机集中串联图解分析通风机串联通风条件:1、通风机串联工作适用于因风阻过大而风量不足的风网；2、风压特性曲线相同的通风机串联工作较好；3、串联合成特性曲线与工作风阻曲线要相匹配，不能出现小能力风机阻碍通风的情况，也要注意避免使每台通风机都工作在效率较低的工况下。4、当单孔长距离掘进通风风筒风阻很大时，采用局部通风机串联通风效果才显著。（二）通风机的并联当矿井通风阻力不大，而需要风量很大时，可采用通风机并联工作。通风机并联工作分为集中并联和分区并联。通风机并联工作时，其总风压等于各台通风机的风压，总风量等于各台通风机风量之和。根据矿井通风网路风阻值的不同，通风机并联工作可能出现下述不同情况：1.并联通风无效当通风网路风阻特性曲线为R1时，它与合成特性曲线Ⅲ的交点A恰好就是通风机Ⅰ的特性曲线与同一网路风阻特性曲线的交点，此时并联通风的总风量就等于通风机Ⅰ单独工作时的风量，通风机Ⅱ通过的风量为零，不起作用，2.当通风网路风阻特性曲线为R2时，它与合成特性曲线Ⅲ的交点B(位于A点右下侧)即为并联通风的工作点。从图中可看出，通风机并联工作时的总风量Q并总大于任一台通风机单独对该网路工作时的风量Q通I或Q通Ⅱ，并且风阻R值越小，两台通风机单独对该网路工作的风量之和与并联总风量的差值越小，这就是说通风机并联工作时，其工作点在A点的右下侧，并联通风才有效，而且风阻值越小，其效果越好。3.当通风网路风阻特性曲线为R3时，它与合成特性曲线Ⅲ交于O点(在A点左侧)。此时并联通风的总风量将小于通风机I单独对该网路工作时的风量，通风机Ⅱ出现负风量(－Q通Ⅱ′)，这就是说通风机Ⅱ并不帮助通风机I对矿井网路通风，而成为通风机I的进风通路，这种并联工作是不允许的。图8-14通风机集中并联图解分析四矿井主要通风机性能测定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，而实际运行的通风机都装有扩散器，另外由于安装质量和运转磨损等原因，通风机的实际运转性能往往与厂方提供的性能曲线不相同。因此，通风机在正式运转之前和运转几年后，必须通过测定以测绘其个体特性曲线，以便有效地使用好通风机。通风机性能试验的内容是测量通风机的风量、风压、输入功率和转数，并计算通风机的效率，然后绘出通风机实际运转特性曲线。主要通风机的性能测定，一般在矿井停产检修时进行。根据矿井具体情况，可以采用由回风井短路或带上井下通风网路进行。矿井通风改造、急需了解通风机性能时，也可在矿井不停产条件下，采用备用通风机进行性能试验，由反风门楼百叶窗短路进风和调节工况。抽出式通风矿井，一般测算通风机的静压特性曲线、输入功率曲线和静压效率曲线；压入式通风矿井，一般测算通风机全压特性曲线、输入功率曲线和全压效率曲线。一、测定前的准备1.制订试验方案制订试验方案时，应对回风井、风硐、通风机设备的周围环境作系统的周密调查，然后根据本矿的具体情况，确定合理可行的试验方案。2.准备仪表、工具和记录表格通风机性能试验所需要的仪表、工具如附录七中附表7-1所示，基础记录表格如附表7-2至附表7-10所示。3.其它准备工作记录通风机和电动机的铭牌技术数据，并检查通风机和电动机各部件的完好状况；测量测风地点