1、矿山固定机械与运输设备矿山固定机械与运输设备第六章矿井通风设备v学习目标：通过本章学习，了解矿井通风设备，特别是离心式通风机和轴流式通风机的构造、性能、作用、特点、分类等，掌握矿井通风设备的选型计算。能够维护、检查它们的运行，并能解决运行中遇到的基本问题。v重点：矿井通风机的构造及性能。v难点：矿井通风机的网络计算。v学时分配：学习目标、重点与难点学习目标、重点与难点本章内容本章内容第三节 通风机的安装、运转、维护和故障处理 第二节 主要通风机构造及反风装置 第一节 矿井通风设备概述第一节 矿井通风设备概述一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况早期的通风装置：人踩风箱鼓风风箱风箱管管
2、 道道踏板踏板早期的通风装置：马踩轮子通风一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况 早期的通风装置：马转圈通风一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况现代化的局部通风机一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况现代化的主要通风机一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况一、矿井通风设备发展概况1672年，改用背上共有燃着蜡烛的骡马去点燃沼气 1650年，在回风路线上设置火筐 1640年，利用自然通风压力进行矿井通风 1745年，俄国科学家MBOMOHOCOB发表了空气在矿井流动的理论；1764年，法国采矿工程师JARS发表了关于矿井自然通风的
3、理论 1813年，用安全油灯照明并检查沼气和二气化碳的浓度 20世纪40年代，矿井已使用功率约1500kW和3000kw的电力轴流式和离心式大型扇风机。二、矿井通风作用二、矿井通风作用平顶山某矿平顶山某矿“9.7”“9.7”重大高氮缺氧窒息事故重大高氮缺氧窒息事故 F风风供给井下人员呼吸，保障井下作业人员的身体健康和生命 安全；稀释和排除井下各种有害气体和矿尘，创造良好的工作环境。义马某矿义马某矿“1.25”“1.25”特大瓦斯爆炸事故特大瓦斯爆炸事故F风风防止瓦斯、煤尘爆炸；治理煤矿瓦斯、煤尘、火灾的 基础；灾变时控制风流，防止事故扩大，抢救遇险遇难人员。三、矿井空气三、矿井空气定义：地面空
4、气进入矿井以后即称为矿井空气。气体成分按体积计按质量计备注氧气（O2）20.9623.32惰性稀有气体：氦、氖、氩、氪、氙等计在氮气中氮气（N2）79.076.71二氧化碳（CO2）0.040.06名称最高允许浓度（%）甲烷CH4一氧化碳CO氧化氮（换算成二氧化氮NO2）二氧化硫SO2硫化氢H2S氨NH31.00.00240.000250.00050.000660.004三、矿井空气三、矿井空气井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。经过采掘工作面等用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。三、矿井空气三、矿井空气四、矿井通风方法四、矿井通风方法矿井通风方法分为自然通风
5、和机械通风。1.自然通风 利用矿井内、外温度不同和出风井与进风井的压力差使空气流动。自然通风图 2.机械通风：使用通风机通风。五、矿井通风机类型五、矿井通风机类型按通风机用途不同 局部通风机 辅助通风机 主要通风机 2.按构造和工作原理不同 离心式通风机示意图1-叶轮；2-机壳；3-集流器；4-前导器轴流式通风机示意图1-集流器；2-前导叶；3-第一级叶轮；4-中导叶；5-第二级叶轮；6-后导叶；7-扩散器；8-主轴；9-疏流器；10-外壳 3.按通风机叶轮数目不同离心式通风机和轴流式通风机 单级风机和两级风机 4.按通风机叶轮进风口数目的不同 单侧进风和双侧进风 K4-73-01离心式通风机
6、结构图5.按通风机产生风压大小低压风机(全压小于1000 Pa)；中压风机(全压为10003000Pa)；高压风机(全压为3 00015000 Pa)。六、矿井主要通风机通风方式六、矿井主要通风机通风方式1.抽出式通风抽出式通风是把通风机安设在回风井口附近，并用风硐把通风机和回风井筒相连，同时把回风井口封闭。压入式通风是把通风机安设在进风口附近，并用风硐把通风机和进风筒相连，将地面的新鲜空气由通风机压人井下巷道和工作面，再由回风井排出。2.压入式通风3.抽压混合式通风在进风井口设一风机做压入式工作，回风井口设一风机做抽出式工作。矿井通风方式示意图(a)抽出式；(b)压入式1-风井；2-井底车场
7、；3-石门；4-运输平巷；5-回采工作面；6-回风巷；7-出风井；8-风硐；9-通风机；10-风门七、矿井通风方式七、矿井通风方式按通风机和巷道布置方式的不同，把矿井通风方式分为中央式、对角式和混合式。1.中央式根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央分列式。中央并列式 中央边界式 2.对角式指进风井位于井田中央，出风井分别位于井田上部边界沿走向的两翼上。根据出风井沿走向位置的不同又可分为两翼对角式和分区对角式两种。1）两翼对角式两翼对角式 2）分区对角式分区对角式 3.混合式指中央式和对角式的混合布置。有中央并列与两翼对角混合式，中央边界与两翼对角混合式，中央并列与中央边界式混合。混
8、合式 八、矿井通风机工作原理八、矿井通风机工作原理 1.离心式通风机工作原理 离心式通风机结构示意图1-叶轮；2-轴；3-进风口；4-机壳；5-前导器；6-锥形扩散器2.轴流式通风机工作原理轴流式通风机结构示意图1-轮毂；2-叶片；3-轴；4-外壳；5-集流器；6-流线体；7-整流器；8-扩散器九、矿井通风机性能参数九、矿井通风机性能参数 主要性能参数有：风量、风压、功率、效率、转速等。风量指单位时间内通风机排出气体的体积。用Q表示，单位为m3/s、m3/min或m3/h。风压指单位体积气体通过通风机所获得的总能量。用H表示，单位为N/m2。功率指通风机在单位时间内所做功的大小。用N表示，单位
9、为kW。效率指通风机有效功率与轴功率的比值。用表示。转速指通风机每分钟的转数，用n表示，单位为r/min。第二节 主要通风机构造 及反风装置 一、离心式通风机构造一、离心式通风机构造 1.离心式通风机组成及作用 离心式通风机结构1-进风口；2-工作轮；3-螺形机壳；4-前导器1）进风口 进风口有单吸和多吸两种。进风口中，集流器的作用是引导气流均匀地充满叶轮入口，并减少流动损失和降低入口涡流噪声。2）叶轮 叶轮作用是将原动机的能量传送给气体。叶片类型有前弯、径向、后弯三种。叶片形状有：平板、圆弧和机翼型。叶轮结构示意图l-前盘；2-叶片；3-后盘机翼型叶片形状3）机壳 机壳由一个截面逐渐扩大的螺
10、旋流道和一个扩压器组成，用来收集叶轮来的气流，并导至风机出口，同时将气流部分动压转变为静压。机壳断面有方形和圆形两种。一般低压和中压多为方形，高压多为圆形。4）前导器 前导器位于进风口与叶轮之间，作用是使进入叶轮的气流发生预旋绕，以达到调节性能的目的。5）进气箱进气箱形示意图2离心式通风机的结构形式(1)不同旋转方式的结构形式根据叶轮旋转方向的不同可以分为右旋、左旋两种。从原动机看风机，叶轮按顺时针方向旋转称为右旋；按逆时针方向旋转称为左旋。(2)不同进气方式的结构形式根据离心式通风机进气方式的不同有单侧进风和双侧进风两种。(3)不同出口位置的结构形式根据不同使用要求，规定了离心式风机出风口方
11、向的八个基本位置。若基本角度位置不够，可采用下列补充角度：15、30、60、75、105、120、150、165、195、210。出口角度位置示意图(4)不同传动方式的结构形式根据风机的转速、进气方式、尺寸大小等因素，离心式风机的传动方式有三种。电机直联型-A、联轴器传动型-C、D和皮带传动型-B、E、F。通风机传动结构方式 3.主要离心式通风机的结构矿用离心式通风机主要有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-11型三种，前两者多用于中、小型矿井，后者常用大型矿井。1)4-72-11型离心式通风机4-72-11型离心式通风机是单侧进风的中、低压通风机。主要特点是效率高、运转平稳、噪
12、声较低、风量范围为1710204000m3/h，风压为范围为2902550 Pa，适用于小型矿井通风。4-72-11离心式通风机结构图1-叶轮；2-进风口3-机壳；4-皮带轮；5-传动轴；6-轴承；7-出风口；8-轴承座下面以4-72-1120B右900为例进行型号意义说明。4通风机最高效率点全压系数为0.4；72通风机的比转数为72；1叶轮为单侧进风；1设计序号；机号前冠用符号；20叶轮直径，dm；右右旋；B传动方式为B式；900出风口方向。离心式通风机型号意义2）G4-73-11型离心式通风机G4-73-11型离心式风机是单侧进风的中、低压通风机。它的风压及风量较4-72-11型离心式通风
13、机大，效率高达93%，适用于中型矿井通风。G4-73-11型离心式通风机结构图1-机壳；2-前导器；3-进风口；4-叶轮；5-轴；6-机壳；7-电动机；8-联轴节；9-出风口下面以G4-73-1125D右900为例进行型号意义说明。G锅炉通风机；4通风机最高效率点全压系数为0.4；73通风机的比转数为72；1叶轮为单侧进风；1设计序号；机号前冠用符号；25叶轮直径，dm；右右旋；D传动方式为D式；900出风口方向。3)K4-73-01型离心式通风机 K4-73-0l离心式通风机是目前我国生产容量最大的矿用离心式通风机，流量可达2000m3/min，全压可达5000 Pa，适用于大、中型矿井通风
14、。K4-73-01离心式通风机结构图1-叶轮；2-外壳；3-进风口二、轴流式通风机构造二、轴流式通风机构造 1.轴流式通风机组成及作用 2K60型矿井轴流式通风机结构图1-叶轮；2-中导叶；3-后导叶；4-绳轮1）进风口 进风口由疏流罩和集流器组成，其作用是使进入风机的气流成流线型，减少入口流动损失，提高风机效率。2）叶轮 叶轮由若干扭曲的机翼型叶片和轮彀组成，叶片以一定的角度安装在轮毂上，其安装角一般可在1055范围内调整。3）导叶 导叶固定在机壳上，根据叶轮与导叶的相对位置不同，导叶分为前导叶、中导叶和后导叶。作用是确保气流按所需的方向流动，减少流动损失。4）扩散器 作用是使气流中一部分动
15、压转变为静压，以提高风机静压和静压效率。2.主要轴流式通风机的结构矿山常用的轴流式通风机有2K60和GAF两种型式。1）2K60型轴流式通风机（如上图）2K60型矿井轴流式风机为双级叶轮，由轮毂和叶片组成。叶片为扭曲机冀型叶片，叶片安装角可在1545范围内进行调整。主要特点：最高静压可达4905 Pa，风量范围2025 m3/s，最大轴功率为430960 kW。风机主轴转速有1000r/min、750 r/min、650 r/min三种。2）GAF轴流式通风机主要特点：配有液压动叶可调装置，实现在不停机的情况下调整叶片安装角度，以适应工况变化的要求。最大静压18600 Pa，风量501800m
16、3/s，最大全压效率0.830.88。GAF轴流式通风机结构示意图1-叶轮;2-中导叶；3-后导叶；4-扩散器；5-传动轴；6-刹车机构；7-电动机；8-整流叶栅；9-轴承箱；10-动叶调节控制头；11-立式扩散器；12-消声器；13-消声扳三、离心式与轴流式通风机的比较三、离心式与轴流式通风机的比较 1.结构轴流式结构紧凑，体积较小，重量较轻，可采用高转速电动机直接拖动，传动方式简单，但结构复杂，维修困难。离心式风机结构简单，维修方便；但结构尺寸较大，安装占地大，转速低，传动方式较轴流式复杂。2.性能轴流式风机的风压低，流量大，反风方法多；离心式风机则相反。在联合运行时，轴流式风机联合工作稳
17、定性较差；而离心式风机联合运行则比较可靠。轴流式风机的噪声较离心式风机大，所以应采取消声措施。离心式风机的最高效率比轴流式风机要高一些，但离心式风机的平均效率不如轴流式高。3.启动和运转离心式风机启动时，闸门必须关闭，以减少启动负荷；轴流式通风机启动时，闸门可半开或全开，在运转过程中，当风量突然增大时，轴流式风机的功率增加不大，不易过载，而离心式风机则相反。4.工况调节轴流式风机可通过改变叶轮叶片或静导叶片的安装角度、改变叶轮的级数、叶片片数、前导器等多种方法调节风机工况，特别是叶轮叶片安装角的调节，既经济、又方便可靠。离心式一般采用闸门调节、尾翼调节、前导器调节或改变风机转速等调节风机工况，
18、其总的调节性能不如轴流式风机。5.适用范围离心式风机适应于流量小、风压大、转速较低的情况，轴流式风机则相反。通常当风压在3 0003 200 Pa以下时，应尽量选用轴流式通风机。大、中型矿井的通风应采用轴流式通风机；中、小型矿井应采用叶片前弯式叶轮的离心式风机，因为这种风机的风压大，但效率低；对于特大型矿井，应选用大型的叶片后弯叶轮的离心式风机，主要因为这种风机的效率高。四、通风机的反风四、通风机的反风 1.反风要求（1）时间要求。煤矿安全规程规定：生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10 min内改变巷道中的风流方向。（2）风量的要求。煤矿安全规程规定：当风流方向改变后，主要通风机的供
19、给风量不应小于正常供风量的40%。四、通风机的反风四、通风机的反风 2.反风方法 .（1）反风道反风。离心式通风机只能利用反风风门与旁侧反风风道反风。轴流式通风机利用反风门与旁侧反风道反风。（2）通风机反转反风。离心式通风机反风示意图1、2-反风风门；3-反风绕道轴流式通风机反风示意图1、2-通风机；3-反风绕道；4-百叶窗；a、b-反风风门3.反风过程中应注意的事项（1）反风过程中要密切注意通风机运行情况，特别是通风机反转反风，若有异常情况，要及时处理。（2）反风过程中，矿领导，通风部门、机电部门的领导和有关人员必须在现场指挥，机电区队长要参与反风全过程。操作人员要动作迅速、准确、熟练。（3
20、）反风完毕，恢复通风机正常运行，要对反风设施恢复反风前的状态进行检查。（4）反风过程中要注意供给风量的变化，一定要符合规程规定。4.反风装置的检查和维护（1）定期对反风装置检查，检查其动作是否灵活、可靠。（2）反风门的开、关要灵活，不能冻结、卡死。（3）对主要零部件，如滑轮、钢丝绳、转动部件要求运转灵活，并要定期注油。损坏、锈蚀的零部件必须更换。（4）操作风门的小绞车的各部机械、电气均需经常维护检修，确保运行正常。（5）维修通风机时，要把维护反风装置的内容纳入。（6）建立岗位责任制。反风装置的维护要有专人负责。第三节 通风机安装、运转、维护和故障处理 一、煤矿安全规程对主要通风机要求一、煤矿安
21、全规程对主要通风机要求第一百二十一条，第一百二十二条，第一百二十三条，第一百二十四条，第一百二十五条。二、通风机安全运行二、通风机安全运行1.通风机运转（1）启动前准备工作 检查联轴节、皮带轮、螺栓连接及焊接部位是否完好、牢固；各部轴承油量是否适当，油质是否清洁，油圈是否完整灵活，有无漏油现象；测量仪表是否齐全，电源电压与电动机额定电压相差不应超过5%；电动机的启动设备动作是否灵敏可靠；各闸门、风门的开闭程度是否符合要求。（1）启动前准备工作 检查联轴节、皮带轮、螺栓连接及焊接部位是否完好、牢固；各部轴承油量是否适当，油质是否清洁，油圈是否完整灵活，有无漏油现象；测量仪表是否齐全，电源电压与电
22、动机额定电压相差不应超过5%；电动机的启动设备动作是否灵敏可靠；各闸门、风门的开闭程度是否符合要求。（2）启动和运转启动启动时，操作高压电气设备必须带绝缘手套、穿绝缘靴，按顺序启动合闸。运转运行中经常注意检查轴承的温度，滑动轴承温度不得超过65，滚动轴承不得超过75，并注意运转中有无异响及异常振动。要经常注意电流、电压及负压计指示是否正常。当负压计的读数出现有较大的增减时，应立即向有关领导汇报。矿井主要通风机应由专职司机负责运转。司机每1小时将通风机运行情况记人运转记录簿内。如发现有异常变化时，必须立即报告矿调度室。（3）停机 正常工作中主通风机要经常保持运转，无特殊情况或领导批示，不得停机。
23、需要改变主通风机转数或风叶角度时，必须报矿技术负责人批准。主通风机因检修、停电或其他原因需要停止时，必须制订停风措施，报矿技术负责人批准。变电所或电厂在停电之前，必须将预计停电时间通知矿调度室。三、通风机维护及检查三、通风机维护及检查 三、水泵房防灭火措施三、水泵房防灭火措施 1)通风机房附近要设置消火栓和储水设施；机房内要设置灭火器、砂箱等灭火器材，并不准挪用。2)通风机房及其附近不准堆放油类和一切易燃物。3)通风机房操作人员必须懂得防灭火知识，要会使用防灭火器材。4)要设置火灾报警装置和有效的通信设施，一旦发生火灾，应首先向矿调度、矿机电调度(或值班室)报警，并迅速做出反应，及时抢救。5)严禁在通风机房内吸烟。6)严禁在通风机房内堆放杂乱物品，保持机房整洁，空气流通。7)通风机应采用隔焰式火炉或防爆式电热器取暖的安全措施。8)发现有火灾迹象或隐患要及时向有关部门汇报，以便采取相应措施。四、矿井通风设备故障及处理方法四、矿井通风设备故障及处理方法
