矿井通风与安全4.ppt

第四章矿井通风动力,本章重点与难点1、自然风压的产生、计算、利用与控制2、轴流式和离心式主要通风机特性3、主要通风机的联合运转4、主要通风机的合理工作范围,第四章矿井通风动力,第一节自然风压一、自然风压及其形成和计算1、自然通风由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。冬季空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。夏季相反。自然风压作用在最低水平两侧空气柱重力差,2、自然风压的计算根据自然风压定义，上图所示系统的自然风压HN可用下式计算为了简化计算，一般采用测算出0-1-2和5-4-3井巷中空气密度的平均值ρm1和ρm2，用其分别代替上式的ρ1和ρ2，则上式可写为注意1）自然风压的计算必须取一闭合系统。2）进风系统和回风系统必须取相同的标高。3）一般选取最低点作为基准面。二、自然风压的影响因素及变化规律自然风压影响因素HNfρZ）f[ρT,P,R,φ，Z]1、矿井某一回路中两侧空气柱的温差是影响HN的主要因素。2、空气成分和湿度影响空气的密度，因而对自然风压也有一定影响，但影响较小。,3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。三、自然风压的控制和利用1、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。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，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；有条件时还可利用钻孔构成回路。4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。,,,5、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，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。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABB’CEFA系统的自然风压为DBB’CED系统的自然风压为自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机（向外）。,设AB风流停滞，对回路ABDEFA和ABB’CEFA可分别列出压力平衡方程式中HS风机静压，Pa；QDBB’C风路风量，m3/S;RD、RC分别为DB和BB’C分支风阻，NS2/m8。两式相除此即AB段风流停滞条件式。当上式变为则AB段风流反向。由此可知防止AB风路风流反向的措施有（1）加大RD；（2）增大HS；（3）在A点安装风机向巷道压风。,第二节矿用通风机的类型及构造矿用通风机按其服务范围可分为三种1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2、辅助通风机，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，以保证该分支风量；3、局部通风机，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离心式通风机和轴流式通风机。一、离心式通风机的构造和工作原理1、风机构造。离心式通风机一般由进风口、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。吸风口有单吸和双吸两种。,叶片出口构造角风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以β2表示。离心式风机可分为前倾式（β290、径向式（β290和后倾式（β2R’,工况点位于A点以上，ΔQQ-QⅡ0，则表示串联有效；（2）RR’工况点与A点重合，ΔQQ’-Q’Ⅱ0，则串联无增风；（3）RR”R’时，工况点位于A点左上侧，ΔQQ-Q1＜0，并联有害。,,,,,,,,Q,R,M,M1,M2,,M1,,,QQ1Q2,Q1,Q1,Q1,,R’,,R”,,,H,Ⅰ,ⅠⅡ,Ⅱ,A,QQ1,,,Q,Q2,M’,M”,,,,,,,,2、风压特性曲线相同风机并联工作M1为风机的实际工况点；M为并联合成工况点。由图可见，总有ΔQQ-Q10，且R越小，ΔQ越大。结论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；2、风压特性曲线相同的风机并联工作较好；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。4、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。,,,,,,,Q,R,M,ⅠⅡ,M1,ⅠⅡ,,,M’,Q,Q1Q2,Q1Q2,H,A,,,,,,（二）对角并联工况分析两台不同型号风机F1和F2的特性曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，各自单独工作的管网分别为OA（风阻为R1）和OB（风阻为R2），共同工作于公共风路OC（风阻为R0）。分析方法1、按等风量条件下把风机F1的风压与风路OA的的阻力相减的原则，求风机F1为风路OA服务后的剩余特性曲线Ⅰ’。2、同理得到剩余特性曲线Ⅱ’。3、按风压相等风量相加原理求得等效风机F1’和F2’集中并联的特性曲线Ⅲ’。4、特性曲线Ⅲ’，它与风路OC的风阻R0曲线交点M0，由此可得OC风路的风量Q0。5、过M0作Q轴平行线与特性曲线Ⅰ’和Ⅱ’分别相交于MⅠ’和MⅡ’点。6、过MⅠ’和MⅡ’点作Q轴垂线与曲线Ⅰ和Ⅱ相交于MⅠ和MⅡ，此即在两个风机的实际工况点。结论每个风机的实际工况点MⅠ和MⅡ，既取决于各自风路的风阻，又取决于公共风路的风阻。,,,,,F1,,F2,,,F1’,R1,,R2,,F2’,,F1’F2’,,R0,,Q0,,M1’,M2’,,M1,,M2,Q1,Q2,Q,H,,,H1,H2,,,,,,,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。当风阻R2通过B点时，两者增风效果相同（两者实际工况点分别为MI和MII），但串联功率大于并联功率，即Q并Q串，NSNP。当风阻为R1时，Q并＞Q串，N串N并。当风阻为R3时，Q串＞Q并，N串N并。结论（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；（2）风压相同的风机并联运行较好；（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，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。,,,,Q,H,0,,,,,N--Q,NP,NS,MI,MII,III,,,,,,Q并,Q串,Q串Q并,,,NS,,,NP,,,,NS,NP,Q串,Q并,作业,4-6,4-9,4-11,4-12,