第四章 通风动力1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,矿井通风与安全,甘肃煤炭工业学校,1,第四章 矿井通风动力,为了达到矿井通风的目的，必须使井巷中的空气不断地流动，空气在井巷流动过程中会遇到矿井通风阻力，克服矿井通风阻力的能量或压力称为矿井通风动力。矿井通风动力可以由机械设备和自然条件产生，由通风机产生的风压称为,机械风压,；由机械风压克服矿井阻力进行通风的叫,机械通风,。由矿井自然条件产生的风压称为,自然风压,；由自然风压克服矿井阻力进行通风的叫,自然通风,。,2,本章目录,第一节 自然风压,第二节 矿用通风机,第三节 通风机的特性,第四节 矿井反风技术,第五节 矿井中通风机风压与通风阻力的关系,第六节 通风机的性能试验,3,第一节 自然风压,一、自然风压的产生,1.,自然风压的产生,矿井产生自然风压的原因是由于矿井进风井筒与出风井筒的空气柱的重力不同而产生的自然压力差，如图,4-1,所示为自然通风矿井。自然风压的大小与两井筒内空气的温度、湿度、空气成分和井筒的深度有关，影响自然风压的主要因素是两井筒深度和两井筒内空气柱的温度差。,。,4,2.,自然风压的计算,矿井自然风压的大小可以用下式计算：,(4-1),式中,h,自,矿井自然风压，,Pa,；,z,矿井深度，,m,；,进,矿井进风井空气柱平均密度，,kg/m,3,；,回,矿井回风井空气柱平均密度，,kg/m,3,；,g,重力加速度，,m/s,2,。,5,二、自然风压的特性,自然风压的大小主要决定于两井筒深度和两井筒内空气柱的温度差，所以，自然风压的大小随季节气温的变化而变化，并且自然风压供给矿井的风量大小也是变化的，图,4-2,是某矿井全年自然风压随时间变化的曲线。在机械通风的矿井，自然风压仍然存在。自然风压有正负之分，自然风压帮助矿井机械通风为正值，如果自然风压反对矿井机械通风为负值。,。,6,三、自然风压对矿井通风的影响,采用机械通风的矿井，随着一年四季气温的变化，同样会因为自然风压的变化而引起井巷风流的风量发生变化，有的甚至造成井巷风流停滞或风流反向，由此可能引发矿井通风安全方面的严重事故。在矿井通风管理上，应特别注意自然风压对矿井通风的影响，预防自然风压使井巷风流反向。,在矿井通风设计和管理上，还要充分利用自然风压来帮助矿井通风。尽可能采取措施，扩大进、回风侧空气柱的重力差。,7,第二节 矿用通风机,一、矿用通风机分类,1.,按照通风机构造分类,按照通风机构造不同，可分为,离心式通风机,与,轴流式通风机,两类。两种类型的通风机在煤矿中均被广泛使用。,煤矿常用离心式通风机有,4-72-11,型、,G4-73-11,型和,K4-73-01,型等。它们的主要部件包括叶轮、机壳、进风口和传动部分。一般来讲，离心式通风机结构简单，维护方便，效率较高，运转可靠平稳，噪音较低，便于调节通风机的工作点。,煤矿常用轴流式通风机有,2K60,型、,62A14-11,型和,GAF,型等。它们主要由通风机进风口、叶轮、导叶、扩散器和传动部分组成。轴流式通风机结构复杂紧凑，体积较小，各部件安装在机壳内，维护困难，轴流式通风机效率高，可反转实现矿井反风，但高效区域小，噪音较大。目前，新型高效对旋式轴流式通风机在煤矿得到普遍采用，如,BDK,系列,高效节能矿用防爆对旋式主通风机，该系列风机具有气动性能优良、效率高、振动小、噪声低、反风量大、高效区域宽广等优点。,2.,按照通风机服务范围分类,按照通风机服务范围不同，可分为,矿井主要通风机,、,矿井辅助通风机,和,矿井局部通风机。,矿井主要通风机服务于全矿井或矿井的一翼，是矿井的主要通风设备；矿井辅助通风机服务于矿井中的某一分支（如某采区或某工作面），帮助主要通风机克服分支的阻力，保证分支所需的风量，是矿井的辅助通风设备；矿井局部通风机是服务于掘进工作面或局部通风地点，是矿井掘进通风的主要设备。,8,二、通风机的构造,1.,离心式通风机,如图,4-3,所示，,(,动画演示）,离心式通风机主要组成部分是叶轮,1,、螺形机壳,2,、扩散器,3,、轴,4,、前导器,7,及吸风口,12,。叶轮有两个圆盘，圆盘之间装有,20,多块叶片。叶轮装于轴,4,上，轴装在两个轴承上，一个为止推轴承,5,，一个为径向轴承,6,。轴承,4,与电机,14,的轴用齿轮连轴节,9,直接相连，形成直接传动。前导器是用来调节风流进入通风机叶轮时的方向，以调节通风机所产生的风压和风量。制动器,10,可使通风机急速停转，通风机吸风口,12,与风硐,15,相连，,13,为风机房，风机房设有通风机运转情况和矿井通风情况观察仪表及电力拖动装置。,当叶轮转动时，靠离心力的作用，空气由吸风口,12,进入，经前导器进入叶轮的中心部分，然后转折,90,沿径向离开叶轮流入机壳,2,，再经扩散器排出。空气经过通风机后，获得了能量，造成通风机进、出风侧的压力差，用以克服矿井通风阻力，达到通风的目的。,9,10,2.,轴流式通风机,如图,4-4,所示,（动画演示），,轴流式通风机主要组成部分由通风机进风口、叶轮、导叶、扩散器和传动部分组成。,进风口包括集风器,1,和流线体,2,，其作用是使空气均匀地沿轴向流入主体风筒内，以减少气流冲击。叶轮,4,、,6,是通风机使空气增加能量的唯一旋转部件。通风机有一级和二级叶轮，叶轮上有,16,个翼形叶片，叶片以一定角度,角用螺杆固定在轮壳上，,角叫做叶片安装角，它是指叶片风流入口处与出口处的连线与叶轮旋转的切线方向的夹角，如图,4-5,所示。叶片安装角,根据需要可以调整，对于一级叶轮的通风机，其调角范围有,10,、,15,、,20,、,25,、,30,、,35,和,40,；对于二级叶轮的通风机，其调角范围有,15,、,20,、,25,、,30,、,35,、,40,和,45,。,整流器,5,、,7,的作用是调整前一叶轮流出的气流方向，使它按轴向进入下一级叶轮或流入环形扩散器中。环行扩散器,8,由内外两个锥形圆筒组成，其作用是使气流速度逐渐降低，把气流速压转换为通风机的静压，从而提高通风机的效率。,传动部分有径向轴承,15,，止推轴承,16,和传动轴组成。通风机和电动机的轴用齿轮连轴器,18,连接，形成直接传动。,通风机运转时，风流经集风器、流线体进入第一级叶轮，再经中整流器进入第二级叶轮，经后整流器进入扩散器，最后排入大气。达到通风的目的。,11,12,三、通风机的附属装置,通风机的附属装置包括风硐、防爆门、反风装置、扩散器和消音装置。,1.,风硐,风硐是连接矿井主要通风机和风井的一段巷道，如图,4-6,所示。一般来讲，通过风硐的风量很大，且风硐内外压差较大，服务年限也比较长，所以对风硐的设计和施工的质量要求较高，故风硐多用混凝土、砖石等材料建筑。,如图,从矿井通风的要求，风硐应满足以下要求：,（,1,）风硐要有足够大的断面，风速不宜超过,15m/s,。,（,2,）风硐的阻力不宜过大，一般应小于,100,200Pa,。因此，要求风硐不宜过长，风硐与风井连接和拐弯处要平缓，呈圆弧形，内壁要光滑，并保持无堆积物，以减少风硐的通风阻力。,（,3,）风硐内应安设测量风速和压力的装置，因此风硐的长度不应小于,10,20D,（,D,为主要通风机叶轮的直径）。,（,4,）风硐及闸门等装置，结构要严密，以防止漏风。,13,14,2.,防爆门,防爆门是在装有通风机的井筒上为防止瓦斯爆炸时毁坏通风机而安装的安全装置。,图,4-7,所示为抽出式通风矿井出风井口的防爆门。当井下发生瓦斯爆炸时，防爆门即能被爆炸冲击波冲开，从而起到保护通风机的作用。,规程,规定：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。防爆门应正对出风井口的风流方向，其面积不得小于出风井口的断面积。为了防止防爆门的漏风，防爆门的密闭采用水封或油封密闭，所以井口圈的凹槽应经常保持足够的水量，槽的深度必须大于防爆门内外的压力差要求的深度值。问题：为什么不把通风机安装到井口？资料,15,16,、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道发生火灾、瓦斯或煤尘爆炸时，为了防止灾害范围扩大，有利于灾害事故的处理和救护工作，有时需要改变矿井的风流方向，称为矿井反风。,离心式通风机的常用反风方法为利用反风门和旁侧反风道反风。,如图,4-8,所示，通风机正常工作时，反风门,1,和,2,处于实线位置；反风时，将反风门,1,提起，把反风门,2,放下，地表空气自活门,2,进入通风机，再从活门,1,进入旁侧反风道,3,，进入风井到井下，达到反风的目的。,轴流式通风机常用的反风方法为通风机反转反风。也可以利用反风门和旁侧反风道反风，如图,4-9,所示为利用反风门和旁侧反风道反风装置，通风机,1,正常工作时，反风门,a,和,b,处于实线位置,(,风流方向如实线箭头所示,),；反风时，可提起反风门,a,，把反风门,b,放下,(,如虚线位置,),，地表空气经百叶窗、活门,b,进入通风机，再由活门,a,进入旁侧反风道,3,，进入风井到井下,(,如虚线箭头所示,),，达到反风的目的。,17,18,4.,扩散器,为了降低通风机出口的速压以提高通风机的静压，在通风机出口处外接一定长度、断面逐渐扩大的风道，称为扩散器。,小型离心式通风机的扩散器由金属板焊接而成，大型离心式通风机的扩散器用砖或混凝土砌筑。扩散器的敞角,（,如图,4-3,所示）一般为,8,10,；出口断面与入口断面之比为,3,4,。,轴流式通风机的扩散器由环行扩散器与水泥扩散器组成（如图,4-4,所示），环行扩散器由圆锥形内筒和外筒构成，外圆锥体的敞角一般为,7,12,，内圆锥体的敞角一般为,3,4,。水泥扩散器为一段向上弯曲的风道，它与水平线所成的夹角为,60,，其高为叶轮直径的,2,倍，长为叶轮直径的,2.8,倍，出风口为长方形断面（长为叶轮直径的,2.1,倍，宽为叶轮直径的,1.4,倍）。扩散器的拐弯处为双曲线形，并安设一组导流叶片，以降低阻力。,5.,消音装置,矿井通风机特别是轴流式通风机属于强噪声源，其噪声一般在,90dB,左右，有的甚至高达,110dB,，严重影响工业场地和居民区人员的工作和休息。为了保护环境，降低噪声污染，需要对通风机采取消音措施，把噪声降到人们可以承受的程度，,规程,规定：作业场所的噪声，不应超过,85dB,，大于,90dB,时，应采取消音措施。,通风机运转时产生空气动力噪声和机件震动的机械噪声。机械噪声主要由机壳向外传播，一般采用隔音材料将机壳密封的办法隔离噪声。空气动力噪声的防止一般在扩散器风道内装设用吸声材料做成的消音装置来降低噪声。,19,四、通风机运转的规定,矿井通风机是矿井的主要设备，必须保证矿井通风机安全可靠的运转，在矿井生产过程中，必须严格按照,规程,的有关规定执行，做到下列要求：,（,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,1,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,）至少每月检查,1,次主要通风机。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,）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。,（,8,）严禁主要通风机房兼作他用。主要通风机房内必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表，还必须有直通矿调度室的电话，并有反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程。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记入运转记录簿内；发现异常，立即报告。,（,9,）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。变电所或电厂在停电以前，必须将预计停电时间通知矿调度室。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，工作人员先撤到进风巷道中，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。主要通风机停止运转期间，对由,1,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。,20,第三节 通风机的特性,一、通风机的基本参数,反映通风机工作特性的基本参数有,4,个，即通风机的风量、风压、功率和效率。,1.,通风机的风量,单位时间内通过通风机的风量，用,Q,通,表示，单位为,m,3,/s,、,m,3,/min,或,m,3,/h,。,当通风机作抽出式工作时，通风机的风量等于总回风道风量与回风井口漏入风量之和。,当通风机作压入式工作时，通风机的风量等于总进风道风量与进风井口漏出风量之和。,通风机的风量一般用高速风表或皮托管在风硐或通风机圆锥形扩散器处测量。,21,2.,通风机的风压,通风机的风压有通风机全压（,h,通全,）、静压（,h,通静,）和速压（,h,通速,）之分。,通风机的全压表示单位体积的空气通过通风机后所获得的能量，单位为,Pa,，通风机的全压为通风机的出口断面与入口断面的总能量差。因为出口断面与入口断面高差一般相对较小，即位压一般忽略不计，所以通风机的全压为通风机出口断面与入口断面的绝对全压之差。即：,h,通全,=P,全出,-P,全入,(4-2),式中,h,通全,通风机的全压，,Pa,；,P,全出,通风机出口的全压，,Pa,；,P,全出,通风机入口的全压，,Pa,。,通风机的全压包括通风机的静压和速压两部分。无论通风机是压入式还是抽出式工作，都有如下关系：,h,通全,=h,通静,+h,通速,(4-3),式中,h,通静,通风机的静压，,Pa,；,h,通速,通风机的速压，,Pa,。,通风机的速压等于通风机扩散器出口的速压，即：,h,扩速,=h,通速,(4-4),式中,h,扩速,通风机扩散器出口速压，,Pa,；。,22,3.,通风机的功率,（,1,）通风机的输入功率,通风机的功率表示通风机轴从电动机得到的功率，通风机的输入功率可用下式计算：,，,KW (4-5),式中,N,通入,通风机的输入功率，,KW,；,U,线电压，,V,；,I,线电流，,A,；,cos,功率因数，,%,；,电,电动机的效率，,%,；,传,传动效率，,%,。,（,2,）通风机的输出功率,通风机的输出功率也叫有效功率，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：,；,KW (4-6),式中,N,通出,通风机的输出功率，,KW,；,h,通风机的风压，,Pa,；,Q,通风机通过的风量，,m,3,/s,。,因为通风机的风压有全压与静压之分，所以公式（,4-6,）中,h,为全压时，即为全压输出功率；当,h,为静压时，即为静压输出功率。因为通风机的全压总是大于通风机的静压，所以通风机的全压输出功率也总是大于静压输出功率。,23,4.,通风机的效率,通风机的效率是指通风机输出功率与输入功率之比。因为通风机的输出功率有全压输出功率和静压输出功率，所以通风机的效率分全压效率和静压效率，即：,（,4-7,）,（,4-8,）,式中,通全,、,通静,通风机的全压、静压效率，,%,；,N,输入,、,N,输出全,、,N,输出静,通风机的输入功率、全压输出功率和静压输出功率，,KW,；,h,通全,、,h,通静,通风机的全压、静压，,Pa,；,Q,通风机通过的风量，,m,3,/s,。,通风机的效率越高，说明通风机的内部阻力越小，通风机的性能越好。,24,二、通风机的个体特性曲线及工作范围,1.,通风机的个体特性曲线,通风机的风量、风压、功率和效率这四个基本参数可以反映通风机的工作特性。通风机在一定的转速下，对应于一定的风量，就有一定的风压、功率和效率，如果调节通风机的风量，其它三者也随之发生改变，我们把通风机的风压、功率和效率随风量变化而变化的关系分别用曲线表示出来，称为通风机的个体特性曲线。通风机的个体特性曲线通过通风机的性能试验测定来绘制。,（,1,）通风机的风压特性曲线,图,4-10,为实测绘制的离心式通风机的静压特性曲线、静压效率曲线和功率曲线。图,4-11,为实测绘制的轴流式通风机的全压与静压特性曲线、全压和静压效率及功率曲线。因为抽出式通风机的静压克服矿井通风阻力，压入式通风机的全压克服矿井通风阻力，所以现场离心式通风机绘制静压特性曲线，压入式通风机绘制全压特性曲线。,从图,4-10,与图,4-11,可以看出，离心式通风机的风压特性曲线比较平缓，当风量发生变化时，风压变化不太大；轴流式通风机的风压特性曲线比较陡斜，有一个“马鞍形”的“驼峰”区，当风量发生变化时，风压变化较大。,25,26,（,2,）功率特性曲线,离心式通风机当风量增加时，功率也随之增大，为防止通风机启动时电流过大，引起电动机过负荷，所以在启动离心式通风机时，注意要关闭通风机入口风硐的闸门，启动后再逐渐打开闸门，称为“闭启动”。轴流式通风机在,B,点的右下侧功率是随着风量增加而减少，所以在启动轴流式通风机时，注意要敞开通风机入口风硐的闸门，启动后再逐渐关闭闸门调至合适位置，称为“开启动”。,（,3,）效率曲线,离心式通风机和轴流式通风机的效率曲线都是当风量逐渐增加时，效率也逐渐增加，当效率增到最大值后便逐渐下降。轴流式通风机的叶片可以调整，叶片的每个安装角都相应地有一条风压特性曲线和效率曲线，一般情况下，轴流式通风机的效率曲线用等效率曲线来表示，如图,4-12,所示。,轴流式通风机的等效率曲线是把各条风压曲线上的效率相同的点连接起来绘制而成的。如图,4-13,所示，为轴流式通风机等效率曲线的绘制方法，轴流式通风机的两个叶片安装角,1,和,2,的风压特性曲线分别为,1,和,2,，效率曲线分别为,3,和,4,。自各个效率值（如,0.2,、,0.4,、,0.6,、,0.8,）画水平虚线，分别与,3,和,4,曲线相交，得到,4,对效率相等的交点，从这,4,对交点作垂直横坐标的虚线分别与相应的个体风压曲线,1,和,2,相交，在曲线,1,和,2,上得到,4,对效率相等的交点，把效率相等的交点连接起来，即得出图中,4,条等效率曲线，即：,=0.2,、,0.4,、,0.6,、,0.8,。,27,28,2.,通风机的工作范围,以同样的比例把矿井总风阻曲线绘制到通风机的个体特性曲线上，风阻曲线与风压曲线的交点（如图,4-10,、,4-11,所示,A,点），此点为通风机的工作点或称为通风机的工况点。通风机的工作点表明通风机在一定的转速下服务矿井时，产生的风量和风压，以及通风机输入的功率和通风机的效率，称为通风机的工况参数。,通风机的主要作用是保证向井下输送足够的新鲜空气，因此，必须保证通风机在运转时的可靠性，另外还要求通风机具有较高的效率。所以通风机的工作范围要受到一定的限制，满足上述条件的通风机的工作范围称为通风机的合理工作范围。,离心式通风机的合理工作范围应为，通风机的转速应小于额定转速，实际工作风压不得超过最高风压的,90%,，通风机的效率不得低于,0.6,。,轴流式通风机的合理工作范围除通风机的转速应小于额定转速外，应满足以下条件：,左限：轴流式通风机的叶片安装角度最小值,:,一级叶轮为,10,；二级叶轮为,15,。,右限：轴流式通风机的叶片安装角度最大值,:,一级叶轮为,40,；二级叶轮为,45,。,下限：从经济角度考虑，通风机的效率不得低于,0.6,。,上限：从安全稳定考虑，应在“驼峰区”右侧，实际工作风压不得超过最高风压的,90%,。,如图,4-12,所示，轴流式通风机的合理工作范围为图中阴影部分。,29,三、同类型通风机的比例定律,1.,同类型通风机的比例定律,同类型（或同系列）通风机是指通风机的几何尺寸、运动和动力相似的一组通风机，如前面提到的,BDK,系列高效节能矿用防爆对旋式主通风机，包括叶轮直径,1.4,4.2m,不等的多种机号的通风机。,对于同类型通风机，当通风机的转数、叶轮直径和空气密度发生变化时，通风机的性能也发生变化，这种变化用同类型通风机的比例定律说明，同类型通风机的比例定律为：,（,4-9,）,（,4-10,）,（,4-11,）,式中,h,1,、,h,2,通风机的风压，,Pa,；,N,1,、,N,2,通风机的功率，,KW,；,Q,1,、,Q,2,通风机通过的风量，,m,3,/s,；,1,、,2,通风机通过的空气密度，,kg/m,3,；,n,1,、,n,2,通风机转数，,r/min,；,D,1,、,D,2,通风机叶轮直径，,m,。,上述公式说明：通风机的风压与空气密度的一次方、转数的二次方、叶轮直径的二次方成正比；通风机的风量与转数的一次方、叶轮直径的三次方成正比；通风机的功率与空气密度的一次方、转数的三次方、叶轮直径的五次方成正比；同类型通风机对应工况点的效率相等。,应用通风机的比例定律，可以根据一台通风机的个体特性曲线，推算或绘制另一台同类型通风机的个体特性曲线。,30,2.,同一台通风机改变转数时的比例定律,对于同一台通风机，当通风机改变转数时，符合同类型通风机的比例定律，即：,（,4-12,）,（,4-13,）,（,4-14,）,在实际工作中，空气的密度变化在短时间内变化不大，可以认为相等，同一台通风机在改变转数时的比例定律变化为：,（,4-15,）,（,4-16,）,（,4-17,）,上述公式说明：对于同一台通风机，当通风机改变转数时，通风机的风压与转数的二次方成正比；通风机的风量与转数的一次方成正比；通风机的功率与转数的三次方成正比；同类型通风机对应工况点的效率相等。,31,第四节 矿井反风技术,矿井反风技术是当井下发生火灾时，利用已设的反风设施，改变火灾烟流方向，限制灾区范围，安全撤退受烟流威胁的人员的安全技术措施。,一、矿井反风的要求,在进行新建或改扩建矿井设计时，必须同时作出反风技术设计，并说明采用的反风方式与反风方法及适用条件。生产矿井编制灾害预防和处理计划时，必须根据火灾可能发生的地点，对采取的反风方式、方法及人员的避灾路线作出明确规定。多进风井和多回风井的矿井，应根据各台主要通风机的服务范围和风网结构特点，经反风试验或计算机模拟，制定出反风技术方案，在灾害预防和处理计划中作出明确规定。,遵照,规程,规定：生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在,10min,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；矿井通风系统有较大变化时，应进行,1,次反风演习。,32,二、矿井反风方法,矿井反风方法主要采用两种方法：,1.,反风道反风,利用主要通风机装置，设置的专用反风道和控制风门，使通风机的排风口与反风道相连，风流由风硐压入回风道，而使风流反向的方法，称为反风道反风。离心式通风机和轴流式通风机都可以采用这种反风方法。,2.,反转反风,利用主要通风机反转，使风流反向的方法，称为反转反风。轴流式通风机采用这种反风方法。,主要通风机利用反风道反风的详细操作见反风装置的叙述。,33,三、矿井反风方式,矿井反风方式主要采用三种：,1.,全矿井反风,实现全矿井总进风、回风井巷及采区主要进、回风巷风流全面反向的反风方式称为全矿井反风。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道发生火灾、瓦斯或煤尘爆炸时，为了防止灾害范围扩大，有利于灾害事故的处理和救护工作，需要采用全矿井反风。,2.,区域性反风,在多进风井、多回风井的矿井一翼（或某一独立通风系统）进风大巷发生火灾时，调节一个或几个主要通风机的反风设施，而实现矿井部分地区的风流反向的反风方式称为区域性反风。,3.,局部反风,当采区内发生火灾时，主要通风机保持正常运行，通过调整采区内预设风门开关状态，实现采区内部部分巷道风流的反向，把火烟直接引向回风道的反风方式，称为局部反风。,救灾指挥人员应根据火灾发生的部位、灾情、蔓延情况和实施反风的可能条件，确定采取正确的反风方式。,34,四、矿井反风演习,1.,矿井反风的要求,（,1,）每一个矿井每年至少进行一次反风演习，北方的矿井应在冬季结冰时期进行。当矿井有新的井翼、水平投产或更换主要通风机时，都应进行反风演习。对多台主要通风机通风的矿井，应分别作多台主要通风机同时反风和单台主要通风机各自反风的演习，以分别观测反风效果。,（,2,）反风演习持续时间不应小于从矿井最远地点撤人到地面所需的时间，且不得小于,2,小时。,（,3,）反风演习前，必须制订反风演习计划内容。,（,4,）反风演习后，由矿井主要技术负责人组织总结，并填写反风演习报告书，并报有关部门审查。矿通风区（队）和矿山救护队各备一份，并保存一年，对反风演习中发现的设备、操作以及其它问题，必须限期解决。,2.,反风演习报告内容,反风演习前，必须制订反风演习计划，内容包括：,（,1,）按照矿井灾害预防和处理计划的要求，规定火灾发生的假设地点；,（,2,）确定反风演习开始时间和持续时间；,（,3,）明确反风设备的操作顺序；,（,4,）确定反风演习观测项目和方法；,（,5,）预计反风后的通风网络、风量和瓦斯情况；,（,6,）制订反风演习的安全措施；,（,7,）明确恢复正常通风的操作顺序和制订排除瓦斯的安全措施；,（,8,）规定参加反风演习的人员的分工和培训工作。,反风演习计划有矿总技术负责人组织编制，报主管部门审批。,35,3.,反风演习时的火源管理,反风演习必须严格管理火源，并遵守下列规定：,（,1,）反风演习前，应切断井下电源。反风结束，在风流恢复正常后，风流中瓦斯浓度不超过,1%,时，方可恢复送电；,（,2,）反风演习持续时间内，在反风后出风井井口附近,20m,的范围内以及与反风后出风井井口相连通的井口房等建筑物内，都必须切断电源，禁止一切火源存在，并禁止交通；,（,3,）反风演习前，井下火区必须进行封闭或消除，并加强反风时及其前后的观测。,4.,反风演习的观测项目,（,1,）观测主要通风机运转状态，包括电机负荷、轴承温升、风量和风压项目。电机不得超负荷运转；,（,2,）测定全矿井、井翼、水平、采区的进、回风流中的瓦斯、二氧化碳的浓度和风量。瓦斯和二氧化碳的浓度每隔,10min,测定一次，并观测巷道中风流方向。风量每隔半小时测定一次；,（,3,）选择瓦斯或二氧化碳涌出量大或涌出不正常的采掘工作面，测定瓦斯或二氧化碳的浓度、涌出量，并记录浓度达到,2%,的时间。,5.,编写反风演习报告书,反风演习报告书应表明矿井名称和反风起止时间，并包括以下内容：,（,1,）矿井通风情况，可参照表,4-1,填写；,（,2,）主要通风机运转情况，可参照表,4-2,填写；,（,3,）井巷中风量和瓦斯浓度，可参照表,4-3,填写；,（,4,）反风演习时，空气中瓦斯或二氧化碳达到,2%,的井巷，可参照表,3-4,填写；,（,5,）反风设备的反风操作时间，恢复正常通风操作时间；,（,6,）矿井通风系统图（包括反风前、反风时的通风系统图）；,（,7,）反风演习参加人数，包括井下人数，地面人数；,（,8,）经验与教训；,（,9,）存在问题，解决办法和日期。,36,第五节 矿井中通风机风压与通风阻力的关系,一、抽出式通风机风压与通风阻力的关系,如图,4-14,所示，对于抽出式通风矿井，通风机的全压为通风机扩散器出口断面,5,与进口断面,4,的绝对全压之差，即：,h,通全,=P,全,5,-P,全,4,=,（,P,静,5,+h,速,5,）,-,（,P,静,4,+h,速,4,）,=,（,P,静,5,-P,静,4,）,+,（,h,速,5,-h,速,4,）,（,4-18,）,式中,h,通全,通风机的全压，,Pa,；,P,全,5,、,P,全,4,5,、,4,断面的绝对全压，,Pa,；,P,静,5,、,P,静,4,5,、,4,断面的绝对静压，,Pa,；,h,速,5,、,h,速,4,5,、,4,断面的速压，,Pa,。,因为断面,5,连通大气，断面,5,的绝对静压与该断面同标高大气压力,P,0,相等，即：,P,静,5,-P,静,4,=P,0,-P,静,4,=h,静,4,。,h,静,4,即为,4,断面的相对静压，也是通风机房静压压差计的读数，故式,4-18,可变化为：,h,通全,=h,静,4,-h,速,4,+h,速,5,=h,全,4,+h,速,5,（,4-19,）,公式,4-19,表明：抽出式通风机的全压等于该通风机进口断面,4,的相对静压减去该断面上的速压，再加上扩散器出口断面上的速压。通风机全压测算，一般是用通风机房内压差计直接读取,4,断面的相对全压，再测定出扩散器出口,5,断面的平均速压，然后代入公式,4-19,计算。,因为,h,速,5,=h,通速,；,h,通全,-h,通速,=h,通静,，所以公式,4-19,变化为：,h,通静,=h,静,4,-h,速,4,（,4-20,）,公式,4-20,表明：抽出式通风机的静压等于该通风机进口断面,4,的相对静压减去该断面上的速压。通风机静压测算，一般是用通风机房内压差计直接读取,4,断面的相对全压。,37,由第三章知：矿井通风阻力和通风机入口,4,断面的相对压力的关系为：,h,阻,=h,静,4,-h,速,4,h,自,，因此公式,4-19,和公式,4-20,可变化为：,h,通全,h,自,=h,阻,+h,速,5,（,4-21,）,h,通静,h,自,=h,阻,（,4-22,）,公式,4-21,和公式,4-22,表明：抽出式通风机的全压与自然风压用来克服矿井通风阻力与风流从扩散器出口进入大气的局部阻力；抽出式通风机的静压与自然风压用来克服矿井通风阻力。,由此可见，抽出式通风机是依靠通风机产生的静压来克服矿井通风阻力的，也就是说，对于同一个矿井来说，通风机产生的静压越大，通风机的通风能力也越大。我们知道,h,通全,=h,通静,+h,通速,，当通风机所产生的,h,通全,（通风机对单位体积空气造成的能量差）一定时，,h,通速,越大，,h,通静,则越小，要增大,h,通静,，就必须尽可能减少,h,通速,。所以抽出式通风机的静压是有效风压，速压则为无效风压。因此，抽出式通风机必须安装扩散器，使通风机出口断面由小变大，以减少,h,通速,，达到增大,h,通静,的目的。所以扩散器是通风机必不可少的组成部分。,。,38,二、压入式通风机风压与通风阻力的关系,如图,4-15,所示，对于压入式通风矿井，通风机的全压为通风机扩散器出口断面,3,与通风机吸风侧断面,2,的绝对全压之差，即：,h,通全,=P,全,3,-P,全,2,=,（,P,全,3,-P,0,）,+,（,P,0,-P,全,2,）,=h,全,3,+h,全,2,（,4-23,）,式中,h,通全,通风机的全压，,Pa,；,P,全,3,、,P,全,2,3,、,2,断面的绝对全压，,Pa,；,P,0,3,、,2,断面同标高大气压力，,Pa,；,h,全,3,、,h,全,2,3,、,2,断面相对全压，,Pa,。,公式,4-23,表明：压入式通风机的全压等于该通风机出口断面,3,的相对全压和入口断面的相对全压之和。通风机全压测算，一般是用通风机房内压差计直接读取,2,、,3,断面的相对全压，然后代入公式,4-23,计算。,因为,h,全,3,=h,静,3,+h,速,3,，,h,速,3,=h,通速,，所以得到：,h,通静,=h,静,3,+h,全,2,=h,静,3,+h,静,2,-h,速,2,（,4-24,）,公式,4-20,表明：压入式通风机的静压等于该通风机出口断面,3,的相对静压和进口断面,2,的相对静压之和减去,2,断面上的速压。通风机静压测算，一般是用通风机房内压差计直接读取,2,、,3,断面的相对静压，测定,2,断面的平均速压。,39,由第三章知：矿井通风阻力和通风机入口,2,断面和出口,3,断面的相对压力的关系为：,h,阻,=h,全,3,+h,全,2,h,自,，因此公式,4-23,和公式,4-24,可变化为：,h,通全,h,自,=h,阻,（,4-25,）,h,通静,h,自,=h,阻,-h,速,3,（,4-26,）,公式,4-25,表明：压入式通风机的全压与自然风压用来克服矿井通风阻力；压入式通风机的静压与自然风压用来克服矿井通风阻力与通风机速压之差。,压入式通风矿井，如果主要通风机不设置抽出段，使其进风口,2,直接和地表大气相通时，则通风机的全压和静压为：,h,通全,=P,全,3,-P,0,=,（,P,静,3,+h,速,3,）,-P,0,=h,静,3,+h,速,3,（,4-27,）,h,通静,=h,静,3,（,4-28,）,因为，,h,阻,=h,全,3,h,自,，所以有：,h,通全,h,自,=h,阻,h,通静,h,自,=h,阻,-h,速,3,可以得出，对于压入式通风矿井，主通风机不设抽出段与设抽出段时风压与阻力的关系的结论是相同的。,抽出式通风的矿井，应用通风机的静压特性曲线对矿井进行工作，通风机的静压效率衡量通风机的工作质量；压入式通风的矿井，应用通风机的全压特性曲线对矿井进行工作，通风机的全压效率衡量通风机的工作质量。,40,第六节 通风机的性能试验,矿井新购置的通风机的特性曲线，是厂方根据通风机设计模型试验获得的，实际运行的通风机都安装扩散器，另外由于通风机安装质量和磨损的原因，通风机的实际运转性能和厂方提供的通风机的特性曲线是不相同的。因此，为了更好地利用通风机，,规程,规定：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。,通风机的性能试验的内容是测量通风机通过的风量、风压、输入功率和转数，计算通风机的效率，然后绘制通风机实际运转的特性曲线。,因为抽出式通风矿井是通风机的静压克服全矿井通风阻力，压入式通风矿井是通风机的全压克服全矿井通风阻力，所以抽出式通风矿井，一般测算通风机的静压特性曲线、输入功率和静压效率曲线，压入式通风矿井，一般测算通风机的全压特性曲线、输入功率和全压效率曲线。,主要通风机的性能试验，一般安排在节假日矿井停产检修时进行，根据矿井具体情况，采用打开防爆门短路或带上井下通风网路进行通风机的工况调节。为测量风机风量和风压应选择风硐内风流稳定区域，以使测出的数据准确可靠。,41,一、通风机的性能试验布置和参数测定,对于生产矿井，主要通风机的性能试验是利用通风机的风硐进行实验，其试验布置如图,4-16,所示。在,-,断面处设框架，用木板来调节通风机的工况；在,-,断面处设静压管，测量该断面的相对静压；用风表在,-,断面之后测量风硐的平均风速，或者在,-,断面的圆锥形扩散器的环行空间用皮托管和微压计测算风速。,1.,通风机工况调节的位置和方法,通风机性能试验时，逐点改变通风阻力（改变通风机的风量）。测定通风机相应点的风压、输入功率，并计算效率，这种改变通风机阻力的过程叫通风机的工况调节。通风机的工况调节地点一般在与回风井交接处的风硐内，如图,4-16,所示的,-,断面处，（条件不许可时，也可以设在井下总回风道内或利用井口、防爆门和风硐闸门进行工况调节）。其方法是在调节地点的风硐内事先安设稳固的框架（框架采用木料或工字钢），如图,4-17,所示布置，靠通风机的负压将木板吸附在框架上，缩小或增大框架通风面积以改变通风阻力。框架必须牢固、结实，安装时必须插入巷道，深度不小于,150mm,。木板应有足够的强度，备有多种规格以备使用。,调节工况点的数目不应少于,8,10,个，以保证测得的特性曲线光滑、连续。在轴流式通风机风压曲线的“驼峰”区，测点应密些，在稳定区测点可以疏些。启动通风机时，离心式通风机采用“闭启动”。轴流式通风机采用“开启动”。,42,43,2.,静压的测定,静压测量的位置在通风机入口前的稳定风流的直线段布置，如图,4-16,中的,-,断面处