煤矿供风-矿井扇风机课件.ppt

1、第六章第六章 矿井扇风机矿井扇风机本章重点与难点本章重点与难点1 1、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2 2、主要通风机的联合运转、主要通风机的联合运转3 3、主要通风机的合理工作范围、主要通风机的合理工作范围2021/8/51第一节第一节 扇风机的类型、构造及工作原理扇风机的类型、构造及工作原理矿用通风机按其服务范围可分为三种：矿用通风机按其服务范围可分为三种：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（采区或工作面），帮服务于矿井网络的某一分支（采

2、区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；助主通风机通风，以保证该分支风量；3 3、局部通风机，、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。服务于独头掘进井巷道等局部地区。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：进风口进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。吸风口有：

3、吸风口有：单吸和双吸单吸和双吸两种。两种。第六章第六章 矿井扇风机矿井扇风机2021/8/52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的反方向夹角的反方向夹角称为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)和后倾式和后倾式（2 29090)三种。三种。2 2不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。不同，通风机的性能也不同。矿用离心式风机多为后倾式。w2c2u2c2u2w2c2u22u2c2w

4、222021/8/532 2、工作原理、工作原理 当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，当电机通过传动装置带动叶轮旋转时，叶片流道间的空气随叶片旋转而旋转，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风然后经扩散器排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在口压力），于是，吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶

5、根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。3 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿使用的离心式风机主要有目前我国煤矿使用的离心式风机主要有G4-73G4-73、4-734-73型和型和K4-73K4-73型等。这些品种通型等。这些品种通风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。风机具有规格齐全、效率高和噪声低等特点。型号参数的含义举例说明如下：型号参数的含义举例说明如下：G 4 73 1 1 25 D G 4 73 1 1 25 D代表通风机的用途，代表通风机的用途，K K表示表示 表示传动方式表示传动方式矿用通风机，矿用通风机，G G代表鼓风机代

6、表鼓风机 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)表示通风机在最高效率点时表示通风机在最高效率点时 设计序号设计序号(1(1表示第一次设计）表示第一次设计）全压系数全压系数1010倍化整倍化整 表示通风机比转速表示通风机比转速(n(ns s)化整化整 表示进风口数表示进风口数,1,1为单吸为单吸,0,0为为双吸双吸2021/8/54tttNN1000QH t二、轴流式风机的构造和工作原理二、轴流式风机的构造和工作原理1 1、风机构造、风机构造 主要由主要由进风口进风口、叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒叶轮、整流器、风筒、扩散（芯筒）器和传动部器和传动部件等部分组件等部分组成。叶轮有成

7、。叶轮有一级一级和和二级二级两种两种2 2、工作原理、工作原理（1 1）特点：特点：在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等半在轴流式风机中，风流流动的特点是，当动轮转动时，气流沿等半径的圆柱面旋绕流出。径的圆柱面旋绕流出。2021/8/55（2 2）叶片安装角）叶片安装角 在叶片迎风侧作一外切线称为在叶片迎风侧作一外切线称为弦线弦线。弦线与动轮旋转方向（。弦线与动轮旋转方向（u)u)的夹角称为的夹角称为叶片安叶片安装角装角，以，以表示。表示。可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角可根据需要在规定范围内调整。但每个动轮上的叶片安装角必需保持一致。必需保持一致。（3

8、 3）工作原理）工作原理 当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度当动轮旋转时，翼栅即以圆周速度u u 移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压移动。处于叶片迎面的气流受挤压，静压增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，增加；与此同时，叶片背的气体静压降低，翼栅受压差作用，但受轴承限制，不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区不能向前运动，于是叶片迎面的高压气流由叶道出口流出，翼背的低压区“吸吸引引”叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。叶道入口侧的气体流入，形成穿过翼栅的连续气流。u2021/8/563 3、常用型号、常用型号 目前我国煤矿在用的

9、轴流式风机有目前我国煤矿在用的轴流式风机有1K581K58、2K582K58、GAFGAF和和BDBD或或BDKBDK（对旋（对旋式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：式）等系列轴流式风机。轴流式风机型号的一般含义是：1 K 58 4 25 1 K 58 4 25 表示表示叶轮级数表示表示叶轮级数,1,1表示表示 通风机叶轮直径（通风机叶轮直径（25dm)25dm)单级，单级，2 2表示双级表示双级 表示设计序号表示设计序号 表示用途，表示用途，K K表示矿用，表示矿用，T T表示通用表示通用 表示通风机轮毂比表示通风机轮毂比,0.58,0.58化整化整 B D K 65 8 24

10、B D K 65 8 24 防爆型防爆型 叶轮直径（叶轮直径（24dm)24dm)对旋结构对旋结构 电机为电机为8 8极（极（740r/min740r/min）表示用途，表示用途，K K为矿用为矿用 轮毂比轮毂比0.650.65的的100100倍化整倍化整4 4、对旋风机的特点、对旋风机的特点 一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机翼形叶片的扭曲方一级叶轮和二级叶轮直接对接，旋转方向相反；机翼形叶片的扭曲方向也相反，两级叶片安装角一般相差向也相反，两级叶片安装角一般相差3 3；电机为防爆型安装在主风筒；电机为防爆型安装在主风筒中的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管中

11、的密闭罩内，与通风机流道中的含瓦斯气流隔离，密闭罩中有扁管与大气相通，以达到散热目的。与大气相通，以达到散热目的。2021/8/57第二节第二节 通风机附属装置通风机附属装置一、风硐一、风硐 风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，风硐是连接风机和井筒的一段巷道。通过风量大、内外压差较大，应尽量降低其风阻，并减少漏风。应尽量降低其风阻，并减少漏风。二、扩散器二、扩散器(扩散塔扩散塔)作用作用：是降低出口速压以提高风机静压。：是降低出口速压以提高风机静压。扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。扩散器四面张角的大小应视风流从叶片出口的绝对速度方向而定。总的原则

12、是总的原则是，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流，扩散器的阻力小，出口动压小并无回流。三、防爆门三、防爆门(防爆井盖防爆井盖)在斜井井口安设防爆门，在立井在斜井井口安设防爆门，在立井 井口安设防爆井盖。井口安设防爆井盖。作用：作用：当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆当井下一旦发生瓦斯或煤尘爆 炸时，受高压气浪的冲击作用，自动炸时，受高压气浪的冲击作用，自动 打开，以保护主通风机免受毁坏；在打开，以保护主通风机免受毁坏；在 正常情况下它是气密的，以防止风流短路。正常情况下它是气密的，以防止风流短路。2021/8/58四、反风装置和功能四、反风装置和功能 作用：作用：使井下风流反向的一种设施，以防止进风系

13、统发生火灾时产使井下风流反向的一种设施，以防止进风系统发生火灾时产生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。生的有害气体进入作业区；有时为了适应救护工作也需要进行反风。反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：反风方法因风机的类型和结构不同而异。目前的反风方法主要有：1 1）设专用反风道反风；）设专用反风道反风；2 2）利用备用风机作反风道反风；）利用备用风机作反风道反风；3 3）轴流式风机反转反风）轴流式风机反转反风 4 4）调节动叶安装角反风。）调节动叶安装角反风。要求：要求：定期进行检修，确保反风装置处于良好状态；动作灵敏可靠，能在定期进行检修，确保反风

14、装置处于良好状态；动作灵敏可靠，能在10min10min内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应内改变巷道中风流方向；结构要严密，漏风少；反风量不应小于正常风量的小于正常风量的40%40%；每年至少进行一次反风演习。；每年至少进行一次反风演习。2021/8/59 第二节第二节 扇风机的特性曲线扇风机的特性曲线一、扇风机的工作参数一、扇风机的工作参数 表示扇风机性能的主要参数是风压表示扇风机性能的主要参数是风压H H、风量、风量Q Q、风机轴功率、风机轴功率N N、效率、效率 和和转速转速n n等。等。（一）风机（一）风机(实际实际)流量流量Q Q 风机的实际流量一般是指实际时间内通

15、过风机入口空气的体积，亦称风机的实际流量一般是指实际时间内通过风机入口空气的体积，亦称体积流量。单位为体积流量。单位为 m m3 3/h,m/h,m3 3/min/min 或或m m3 3/s/s。（二）风机（二）风机(实际实际)全压全压H Hf f与静压与静压H Hs s 全压全压H Ht t:是通风机对空气作功，消耗于每是通风机对空气作功，消耗于每1m1m3 3 空气的能量（空气的能量（Nm/mNm/m3 3 或或PaPa），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。），其值为风机出口风流的全压与入口风流全压之差。忽略自然风压时，忽略自然风压时，H Ht t用以克服通风管网阻力用以克服通

16、风管网阻力h hk k 和风机出口动能损失和风机出口动能损失h hv v，即即:H Ht t=h=hR R+h+hV V,Pa,Pa 静压静压:克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压H HS S（PaPa）。）。H HS S=h=hR R=RQ=RQ2 2 因此因此 H Ht t=H=HS S+h+hV V2021/8/510(三）扇风机的功率三）扇风机的功率 全压功率：全压功率：通风机的输出功率以全压计算时称全压功率通风机的输出功率以全压计算时称全压功率N Nt t。计算式：。计算式：N Nt t=H=Ht tQ Q1010-3 -3 KWKW 静压功率

17、静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率：用风机静压计算输出功率，称为静压功率N NS S。计算式：。计算式：N NS S=H=HS SQ Q10103 3 KW KW 风机的轴功率风机的轴功率，即通风机的输入功率，即通风机的输入功率N N（kWkW）。计算式：）。计算式：或或 式中式中 t t、S S分别为风机的全压和静压效率。分别为风机的全压和静压效率。电动机的输入功率（电动机的输入功率（N Nm m ）：）：设电动机的效率为设电动机的效率为 m m,传动效率为传动效率为 trtr时时,则则sssNN1000QHS,1000trmtttrmmQHNNdttdhHH2021/8/511

18、二、通风系统主要参数关系二、通风系统主要参数关系 风机房水柱计示值含义风机房水柱计示值含义1 1、抽出式通风矿井、抽出式通风矿井（1 1）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系）水柱（压差）计示值与矿井通风阻力和风机静压之间关系 水柱计示值水柱计示值:即为即为 4 4 断面相对静压断面相对静压h h4 4 故故 h h4 4（负压）（负压）=P=P4 4-P-P0404 沿风流方向，对沿风流方向，对1 1、4 4两断面两断面 列伯努力方程列伯努力方程:h hR14R14=(P=(P1 1+h+hv1v1+m12 m12 gZgZ1212)-(P -(P4 4+h+hv4v4+m34

19、 m34 gZgZ3434)由风流入口边界条件：由风流入口边界条件：P Pt1t1P P0101，即即 P P1 1+h+hv1v1=P=Pt1t1=P=P0101，又因又因1 1与与4 4断面同标高，所以断面同标高，所以 P P0101P P0404且：且：m12m12gZgZ1212m34m34gZgZ3434=H=HN N z12356h444562021/8/512 故上式可写为故上式可写为:h hR14R14=P=P04 04-P-P4 4-h-hv4 v4+H+HN N h hR14R14=|h=|h4 4|-h|-hv4 v4+H+HN N 即即|h|h4 4|=h|=hR14

20、R14+h+hv4 v4-H-HN N 即：即：风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。风机房水柱计示值反映了矿井通风阻力和自然风压等参数的关系。（2 2）风机房水柱计示值与风机风压之间关系）风机房水柱计示值与风机风压之间关系 类似地对类似地对4 4、5 5断面断面(扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的扩散器出口）列伯努力方程，忽略两断面之间的位能差。位能差。扩散器的阻力扩散器的阻力 h hRd Rd(P(P5 5+h+hv5v5)-(P)-(P6 6+h+hv6 v6)风流出口边界条件：风流出口边界条件：P P6 6 P P0606 P P0505P P0404 故故

21、 h hRd Rd(P(P5 5+h+hv5 v5)-(P)-(P04 04+h+hv6 v6)P Pt5t5-P-P04 04 hhv6 v6 即即 P Pt5t5 h hRdRd P P0404h hv6 v6 因为因为 风机全压风机全压 H Ht tP Pt5t5-P-Pt4 t4=(h=(hRdRdP P0404h hv6 v6)-(P)-(P4 4+h+hv4v4)H Ht t=|h|h4 4|h|hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v62021/8/513 若忽略若忽略 h hRdRd 不计，则不计，则 H Ht t|h|h4 4|h|hv4v4+h+hv6v6 风机静压风机静压

22、 H Hs s|h|h4 4|h|hv4v4（3 3）H Ht t、H HN N、h hR R 之间的关系之间的关系 综合上述两式：综合上述两式：H Ht t|h|h4 4|-h|-hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v6 （h hR14R14+h+hv4v4-H-HN N ）-h-hv4v4+h+hRdRd+h+hv6v6 h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv6 v6-H-HN N 即即 H Ht t H HN N h hR14 R14+h+hRd Rd+h+hv6v6 表明：表明：扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器的阻扇风机风压和自然风压联合作用，克服矿井和扩散器

23、的阻力，以及扩器出口动能损失。力，以及扩器出口动能损失。2021/8/5142 2、压入式通风的系统、压入式通风的系统 对对1 1、2 2两断面列伯努力方程得：两断面列伯努力方程得：h hR12R12=(P=(P1 1+h+hv1v1+m1m1gZgZ1 1)-(P)-(P2 2+h+hv2v2+m2m2gZgZ2 2)边界条件及边界条件及1 1、2 2同标高：同标高：P P2 2=P=P02 02 P P0101 故有：故有：P P1 1-P-P2 2=P=P1 1-P-P0101=h=h1 1 m1m1gZgZ1 1-m2m2gZgZ2 2=H=HN N 故上式可写为故上式可写为 h hR

24、12R12=h=h1 1+h+hV1V1-h-hv2v2+H+HN N 即即 h h1 1=h=hR12R12+h+hv2v2-h-hV1V1-H-HN N 又又 H Ht t=P=Pt1t1-P-Pt1t1=P=Pt1t1-P-P0101 =P=P1 1+h+hv1v1-P-P0101=h h1 1+h+hv1v1 同理可得：同理可得：H Ht t+H+HN N=h=hR12 R12+h+hv2v21z22h1m1m2112021/8/515三、通风机的个体特性曲线三、通风机的个体特性曲线 1 1、工况点工况点：当风机以某：当风机以某一转速一转速、在、在风阻的管网风阻的管网上工作时、可测算出

25、一组工作上工作时、可测算出一组工作参数（风压、风量、功率、和效率参数（风压、风量、功率、和效率），这就是该风机在管网风阻为，这就是该风机在管网风阻为时的工况点。时的工况点。2 2、个体特性曲线个体特性曲线：不断改变：不断改变R R，得到许多的，得到许多的Q Q、H H、N N、。以。以Q Q为横坐标，分别为横坐标，分别以以H H、N N、为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。为纵坐标，将同名的点用光滑的曲线相连，即得到个体特性曲线。3 3、通风机装置、通风机装置：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。：把外接扩散器看作通风机的组成部分，总称之为通风机装置。4

26、 4、通风机装置的全压、通风机装置的全压tdtd：扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的扩散器出口与风机入口风流的全压之差，与风机的全压全压t t之关系为：之关系为：式中式中 h hd d扩散器阻力。扩散器阻力。5 5、通风机装置的静压、通风机装置的静压sdsd：)(vddtvdtdsdhhHhHHH2021/8/5166 6、H Hs s 和和 H Hsdsd 的关系的关系 H Hs sH Ht th hvdvd 而而 只有当只有当 h hd d+h+hVdVdh s s，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动能损失时，即通风机装置阻力与其出口动能损失之和小于通风机出口动

27、能损失时，通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收通风机装置的静压才会因加扩散器而有所提高，即扩散器起到回收动能的作用。动能的作用。7 7、H Ht t、H Htdtd、H Hs s 和和 H Hsdsd 之间的关系图之间的关系图HQHHt-QHtd-QHS-QHsd-Q2021/8/5178 8、离心式通风机个体特性曲线、离心式通风机个体特性曲线 特点特点：（：（1 1）离心式风机风压曲线驼峰）离心式风机风压曲线驼峰 不明显，且随叶片后倾角度不明显，且随叶片后倾角度 增大逐渐减小，其风压曲线增大逐渐减小，其风压曲线 工作段较轴流式风机平缓；工作段较轴流式风机平缓；（2 2）

28、当管网风阻作相同量的）当管网风阻作相同量的 变化时，其风量变化比轴变化时，其风量变化比轴 流式风机要大。流式风机要大。（3 3）离心式风机的轴功率）离心式风机的轴功率 随增加而增大，只有在接随增加而增大，只有在接 近风流短路时功率才略有下降。近风流短路时功率才略有下降。风机开启方式：风机开启方式：离心式风机在启动时应将风硐中的离心式风机在启动时应将风硐中的闸门全闭闸门全闭，待其达到正常转速后，待其达到正常转速后再将闸门逐渐打开。再将闸门逐渐打开。说明：说明：（1 1）离心式风机大多是全压特性曲线。（）离心式风机大多是全压特性曲线。（2 2）当供风量超过需风量过大时，）当供风量超过需风量过大时，

29、常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。常常利用闸门加阻来减少工作风量，以节省电能。H/daPaQ/m3/sN/kW/%HtHSNtS2021/8/5189 9、轴流式通风机个体特性曲线、轴流式通风机个体特性曲线 特点特点：（：（1 1）轴流式风机的风压特性）轴流式风机的风压特性 曲线一般都有马鞍形驼峰存在。曲线一般都有马鞍形驼峰存在。（2 2）驼峰点以右的特性）驼峰点以右的特性 曲线为单调下降区段，是稳定曲线为单调下降区段，是稳定 工作段；工作段；（3 3）点以左是不稳定工作段，）点以左是不稳定工作段，产生所谓喘振（或飞动）现象；产生所谓喘振（或飞动）现象；（4 4）轴流式风机的叶片装置

30、角）轴流式风机的叶片装置角 不太大时，在稳定工作段内，不太大时，在稳定工作段内，功率随增加而减小。功率随增加而减小。风机开启方式：风机开启方式：轴流式风机应在风阻最小（轴流式风机应在风阻最小（闸门全开闸门全开）时启动，）时启动，以减少启动负荷。以减少启动负荷。说明说明：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。：轴流式风机给出的大多是静压特性曲线。HtHsts/%Q/m3/sH/daPaN/kWQ/m3/sGFDBRM2021/8/519三、无因次系数与类型特性曲线三、无因次系数与类型特性曲线（一）（一）无因次系数无因次系数通风机的相似条件通风机的相似条件 比例系数：比例系数：两个通风机相似是指气体

31、在风机内流动过程相似，或者说它两个通风机相似是指气体在风机内流动过程相似，或者说它们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数们之间在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫相似常数或比例系数。或比例系数。几何相似几何相似是风机相似的必要条件，是风机相似的必要条件，动力相似动力相似则是相似风机的充分条件。则是相似风机的充分条件。2 2、无因次系数、无因次系数（1 1）压力系数）压力系数 同系列风机同系列风机在相似工况点的全压和静压系数均为一常数，可用下式表示：在相似工况点的全压和静压系数均为一常数，可用下式表示：式中：式中：u u为圆周速度，为圆周速度，为压力系数。为压

32、力系数。（2 2）流量系数）流量系数常数HuH2Q常数HuH2常数QuDQ241000HQN2021/8/520（3 3）功率系数）功率系数 风机轴功率风机轴功率 计算公式中的计算公式中的 H H 和和 Q Q 分别上式代入得：分别上式代入得：同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。同系列风机在相似工况点的效率相等，功率系数为常数。、三个参数都不含有因次，因此叫三个参数都不含有因次，因此叫无因次系数无因次系数。（二）类型特性曲线（二）类型特性曲线 根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数根据风机模型的几何尺寸、实验条件及实验时所得的工况参数Q Q、H H、N N和和。利

33、用上三式计算出该系列风机的。利用上三式计算出该系列风机的 、和和。然后以然后以 为横坐标，以为横坐标，以 、和和为纵坐标，绘出为纵坐标，绘出 -和和-曲线，此曲线即为该系列风机的曲线，此曲线即为该系列风机的类型特性曲线类型特性曲线，见书见书P67P67图图4-4-64-4-6和图和图4-4-74-4-7常数NHQuDN3241000NNnDNQnDQHnDH35732210127.104108.000274.0NnDNQnDQHnDH35732210127.104108.000274.0常数QuDQ24常数HuH2常数HuH2常数QuDQ24NnDNQnDQHnDH35732210127.10

34、4108.000274.0常数QuDQ24常数HuH2NnDNQnDQHnDH35732210127.104108.000274.0常数HuH2常数QuDQ24常数QuDQ24常数QuDQ24NnDNQnDQHnDH35732210127.104108.000274.02021/8/521四、比例定律与通用特性曲线四、比例定律与通用特性曲线1 1、比例定律、比例定律 同类型风机它们的压力同类型风机它们的压力H H、流量、流量Q Q和功率和功率N N与其转速与其转速n n、尺寸尺寸D D和空气密度和空气密度成一定比例关系，这种比例关系叫成一定比例关系，这种比例关系叫比例定律比例定律。将转速将转速

35、 u=Dn/60 u=Dn/60 代入无因次系数关系式得：代入无因次系数关系式得：对于对于1 1、2 2两个相似风机而言，两个相似风机而言，21QQ21HH 21NN221221212222221212112100274.000274.0nnDDHnDHnDHH21321223211312104108.004108.0nnDDQnDQnDQQ3215212123252213151121127.1127.1nnDDNnDNnDNN2021/8/5222 2、通用特性曲线、通用特性曲线 根据比例定律，把一个系列产品的性能参数根据比例定律，把一个系列产品的性能参数H H、Q Q、n n、D D、N

36、N、和、和 等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线等相互关系同画在一个坐标图上，叫通用曲线2021/8/523 例题例题 某矿使用主要通风机为某矿使用主要通风机为4-72-1120B4-72-1120B离心式风机，图上给出三种不离心式风机，图上给出三种不同 转 速同 转 速 n n 的的 H Ht t-Q-Q 曲 线。转 速 为曲 线。转 速 为 n n1 1=6 3 0 r/m i n,=6 3 0 r/m i n,风 机 工 作 风 阻风 机 工 作 风 阻R=0.0547R=0.05479.81=0.53657N9.81=0.53657Ns s2 2/m/m8 8，工况点为，工况点为M

37、 M0 0（Q=58mQ=58m3 3/s,H/s,Ht t=1805Pa)=1805Pa)，后来，风阻变为后来，风阻变为R=0.7932 NR=0.7932 Ns s2 2/m/m8 8，矿风量减小不能满足生产要求，拟，矿风量减小不能满足生产要求，拟采用调整转速方法保持风量采用调整转速方法保持风量Q=58 mQ=58 m3 3/s/s，求转速调至多少？，求转速调至多少？解：同型号风机，故其解：同型号风机，故其 直径相等。由比例定律有：直径相等。由比例定律有：n n2 2n n1 1 Q Q2 2/Q/Q1 1 63063058/51.558/51.5 710r/min710r/min 即转速

38、应调至即转速应调至n n2 2=710r/min=710r/min，可满足供风要求。可满足供风要求。M0QHn=630n=710n=560R=0.5367R=0.7932M15851.52021/8/524第三节第三节 扇风机的联合工作扇风机的联合工作 两台或两台以上扇风机在同一管网上工作。叫扇风机联合工作。扇两台或两台以上扇风机在同一管网上工作。叫扇风机联合工作。扇风机联合工作可分为风机联合工作可分为串联串联和和并联并联两大类。两大类。一、扇风机串联工作一、扇风机串联工作 一个扇风机的吸风口直接或通过一段巷道（或管道）联结到另一个一个扇风机的吸风口直接或通过一段巷道（或管道）联结到另一个扇风

39、机的出风口上同时运转，称为扇风机串联工作。扇风机的出风口上同时运转，称为扇风机串联工作。特点：特点：1 1、通过管网的总风量等于每台风机的风量，即、通过管网的总风量等于每台风机的风量，即Q=QQ=Q1 1=Q=Q2 2 。2 2、总风压等于两台风机的工作风压之和，即、总风压等于两台风机的工作风压之和，即 H HH H1 1H H2 2 。（一）、两台风压特性曲线不同风机串联工作分析（一）、两台风压特性曲线不同风机串联工作分析 1 1、串联扇风机的等效特性曲线。串联扇风机的等效特性曲线。作图方法作图方法：按风量相等，风压叠加的原则按风量相等，风压叠加的原则。F1F22021/8/5252 2、风

40、机的实际工况点。、风机的实际工况点。在风阻为在风阻为R R管网上风机串联工作，管网上风机串联工作，各风机的实际工况点按下述方法求得：各风机的实际工况点按下述方法求得：在等效风机特性曲线在等效风机特性曲线+上作管网上作管网风阻特性曲线风阻特性曲线R1R1，两者交点为，两者交点为M M0 0，过，过M M0 0作横坐标垂线，分别与曲线作横坐标垂线，分别与曲线和和相交相交于于M M1 1和和 M M2 2，此两点即是两风机的实际工况点。，此两点即是两风机的实际工况点。效果分析：效果分析：用等效风机产生的风量用等效风机产生的风量Q Q与能与能力较大风机的力较大风机的F F2 2单独工作产生风量单独工作

41、产生风量Q Q之差之差表示。表示。（1 1）R=R1R,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，则表示串联有效；（2 2）R=R R=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-Q Q=Q-Q1 10 0，并联增风无效；，并联增风无效；(C)(C)当工作风阻

42、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-Q Q=Q-Q1 10 0，并联有害。，并联有害。QRMM1M2M1Q=Q1+Q2Q1Q1Q1RR”H+AQ=Q1QQ2MM”2021/8/5302 2、风压特性曲线相同风机并联工作、风压特性曲线相同风机并联工作 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

43、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。QRMM1+MQQ1=Q2Q1=Q2HA2021/8/531（二）对角并联工况分析（二）对角并联工况分析 两台不同型号风机两台不同型号风机F F1 1和和F F2 2的特性曲线分别为的特性曲线分别为、，各自单独工作的管网，各自单独工

44、作的管网分别为分别为OAOA（风阻为（风阻为R R1 1）和）和OBOB（风阻为（风阻为R R2 2），共同工作于公共风路），共同工作于公共风路OCOC（风（风阻为阻为R R0 0）。）。分析方法分析方法：1 1、按等风量条件下把风机、按等风量条件下把风机F F1 1的风压与风路的风压与风路OAOA的的阻力相减的原则，求风机的的阻力相减的原则，求风机F F1 1为风路为风路OAOA服务后的剩余特性曲线服务后的剩余特性曲线。2 2、同理得到剩余特性曲线、同理得到剩余特性曲线。3 3、按风压相等风量相加原理求得等效风机、按风压相等风量相加原理求得等效风机F F1 1和和F F2 2集中并联的特性曲

45、线集中并联的特性曲线。4 4、特性曲线、特性曲线，它与风路，它与风路OCOC的风阻的风阻R R0 0曲线交点曲线交点M M0 0，由此可得，由此可得OCOC风路的风风路的风量量Q Q0 0。5 5、过、过M M0 0作作Q Q轴平行线与特性曲线轴平行线与特性曲线和和分别相交于分别相交于M M和和M M点。点。6 6、过、过M M和和M M点作点作Q Q轴垂线与曲线轴垂线与曲线和和相交于相交于M M和和M M，此即在两个风，此即在两个风机的实际工况点。机的实际工况点。结论结论：每个风机的实际工况点：每个风机的实际工况点M M和和M M，既取决于各自风路的风阻，又取决，既取决于各自风路的风阻，又取

46、决于公共风路的风阻。于公共风路的风阻。2021/8/532 ACBF1F2R1R0R2OCF1F2ABOF1F2F1R1R2F2F1+F2R0Q0M1M2M1M2Q1Q2QHH1H22021/8/533三、并联与串联工作的比较三、并联与串联工作的比较 以一离心式风机风压特性曲线为例。以一离心式风机风压特性曲线为例。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 NS S N NP P

47、。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 NN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 NN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，还要进行稳定性分使用轴流式风机并联工作时，

48、除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析。析。R2BQH0N-QNPNSR1AFIMIMIIIIR3CEIIIQ并Q串Q串=Q并NSNPNSNPQ串Q并2021/8/534第四节第四节 扇风机的风量调整扇风机的风量调整 矿井主要扇风机服务年限都比较长，在整个服务期间矿井风阻又不矿井主要扇风机服务年限都比较长，在整个服务期间矿井风阻又不断变化，必然导致扇风机工作风量的不断变化。为了保证矿井的足断变化，必然导致扇风机工作风量的不断变化。为了保证矿井的足够风量，可以调整扇风机工作点。如下图所示，扇风机原工作曲线够风量，可以调整扇风机工作点。如下图所示，扇风机原工作曲线，对风阻为，对风阻为R R的矿井通

49、风，其工作点为的矿井通风，其工作点为A A，风量为，风量为Q Q。开采一定时期。开采一定时期后，当矿井风阻增加到后，当矿井风阻增加到RR，工作点变为，工作点变为C C，使风量降至，使风量降至QQ，满足不，满足不了生产的需要。为了保证原有的风量，应使扇风机特性曲线上升为了生产的需要。为了保证原有的风量，应使扇风机特性曲线上升为，当工作点移至，当工作点移至B B，即可获得所需风量，即可获得所需风量Q Q。为此，一般可调整扇风机的转速，也可调整轴流式扇风机的叶片安为此，一般可调整扇风机的转速，也可调整轴流式扇风机的叶片安装角，改变扇风机的特性曲线，从而调整风量。否则应换用适合的装角，改变扇风机的特性

50、曲线，从而调整风量。否则应换用适合的扇风机。扇风机。NoImage2021/8/535第五节第五节 自然通风及漏风对扇风机工作的影响自然通风及漏风对扇风机工作的影响 当自然通风与机械通风联合作用时，由于自然通风引起的增风量或减风量，当自然通风与机械通风联合作用时，由于自然通风引起的增风量或减风量，都小于自然通风单独工作的风量，不能看成简单的相加。都小于自然通风单独工作的风量，不能看成简单的相加。漏风会减小矿井风阻，从而改变矿井的风阻特性曲线。漏风会减小矿井风阻，从而改变矿井的风阻特性曲线。漏风使扇风机工作风量增加可能产生不同的结果。若是矿井进出风之间的漏风使扇风机工作风量增加可能产生不同的结果