礦井通風(fēng)動(dòng)力.doc

第六節(jié) 礦井通風(fēng)動(dòng)力大綱中沒(méi)有提到這部分內(nèi)容（5684頁(yè)），是否與第一章第四節(jié)采區(qū)通風(fēng)相對(duì)應(yīng)？如果是的話，這部分的講授學(xué)時(shí)是2個(gè)，這些內(nèi)容太多，需要進(jìn)行刪減。本節(jié)講述了大量理論性較強(qiáng)的內(nèi)容和計(jì)算內(nèi)容，請(qǐng)考慮對(duì)中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，是否有必要講述。一 、自然風(fēng)壓(一)、 自然風(fēng)壓及其形成和計(jì)算圖161 簡(jiǎn)化礦井通風(fēng)系圖1-6-1為一個(gè)簡(jiǎn)化的礦井通風(fēng)系統(tǒng)，2-3為水平巷道，0-5為通過(guò)系統(tǒng)最高點(diǎn)的水平線。如果把地表大氣視為斷面無(wú)限大，風(fēng)阻為零的假想風(fēng)路，則通風(fēng)系統(tǒng)可視為一個(gè)閉合的回路。在冬季，由于空氣柱0-1-2比5-4-3的平均溫度較低，平均空氣密度較大，導(dǎo)致兩空氣柱作用在2-3水平面上的重力不等。其重力之差就是該系統(tǒng)的自然風(fēng)壓。它使空氣源源不斷地從井口1流入，從井口5流出。在夏季時(shí)，若空氣柱5-4-3比0-1-2溫度低，平均密度大，則系統(tǒng)產(chǎn)生的自然風(fēng)壓方向與冬季相反。地面空氣從井口5流入，從井口1流出。 這種由自然因素作用而形成的通風(fēng)叫自然通風(fēng)。由上述例子可見，在一個(gè)有高差的閉合回路中，只要兩側(cè)有高差巷道中空氣的溫度或密度不等，則該回路就會(huì)產(chǎn)生自然風(fēng)壓。p為井口的大氣壓，Pa；Z為井深，m；0-1-2和5-4-3井巷中空氣密度的平均值m1和m2，kg/m3，則自然風(fēng)壓為： (1-6-1) (二)、自然風(fēng)壓的影響因素及變化規(guī)律1、自然風(fēng)壓變化規(guī)律自然風(fēng)壓的大小和方向，主要受地面空氣溫度變化的影響。如圖1-6-2、圖1-6-3所示分別為淺井和我國(guó)北部地區(qū)深井的自然風(fēng)壓隨季節(jié)變化的情形。由圖可以看出，對(duì)于淺井，夏季的自然風(fēng)壓出現(xiàn)負(fù)值；而對(duì)于我國(guó)北部地區(qū)的一些深井，全年的自然風(fēng)壓都為正值。圖1-6-2 淺井自然風(fēng)壓隨季節(jié)變化圖圖1-6-3 深井自然風(fēng)壓隨季節(jié)變化圖2、自然風(fēng)壓影響因素（1）兩側(cè)空氣柱的溫度差礦井某一回路中兩側(cè)空氣柱的溫差是影響的主要因素。影響氣溫差的主要因素是地面入風(fēng)氣溫和風(fēng)流與圍巖的熱交換。其影響程度隨礦井的開拓方式、采深、地形和地理位置的不同而有所不同。（2）礦井深度當(dāng)兩側(cè)空氣柱溫差一定時(shí)，自然風(fēng)壓與礦井或回路最高與最低點(diǎn)間的高差Z成正比。深1000m的礦井，“自然通風(fēng)能”占總通風(fēng)能量的30%。（3）主要通風(fēng)機(jī)工作對(duì)自然風(fēng)壓的大小和方向也有一定影響。由于風(fēng)流與圍巖的熱交換，冬季回風(fēng)井氣溫高于進(jìn)風(fēng)井，風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或通風(fēng)系統(tǒng)改變，這兩個(gè)井筒之間在一定時(shí)期內(nèi)仍存在溫差，從而仍有一定的自然風(fēng)壓起作用。有時(shí)甚至?xí)蓴_通風(fēng)系統(tǒng)改變后的正常通風(fēng)工作。（4）地面大氣壓、空氣成分和濕度影響空氣的密度，因而對(duì)自然風(fēng)壓也有一定影響，但影響較小。（三）、自然風(fēng)壓的控制和利用自然風(fēng)壓既是礦井通風(fēng)的動(dòng)力，也可能是事故的肇因。因此，研究自然風(fēng)壓的控制和利用具有重要意義。1、新設(shè)計(jì)礦井在選擇開拓方案、擬定通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充分考慮利用地形和當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，使在全年大部分時(shí)間內(nèi)自然風(fēng)壓作用的方向與機(jī)械通風(fēng)風(fēng)壓的方向一致，以便利用自然風(fēng)壓。例如，在山區(qū)要盡量增大進(jìn)、回風(fēng)井井口的高差；進(jìn)風(fēng)井井口布置在背陽(yáng)處等。 2、根據(jù)自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，應(yīng)適時(shí)調(diào)整主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)，使其既能滿足礦井通風(fēng)需要，又可節(jié)約電能。例如在冬季自然風(fēng)壓幫助機(jī)械通風(fēng)時(shí)，可采用減小葉片角度或轉(zhuǎn)速方法降低機(jī)械風(fēng)壓。 3、在多井口通風(fēng)的山區(qū)，尤其在高瓦斯礦井，要掌握自然風(fēng)壓的變化規(guī)律，防止因自然風(fēng)壓作用造成某些巷道無(wú)風(fēng)或反向而發(fā)生事故。 4、在建井時(shí)期，要注意因地制宜和因時(shí)制宜利用自然風(fēng)壓通風(fēng)，如在表土施工階段可利用自然通風(fēng)；在主副井與風(fēng)井貫通之后，有時(shí)也可利用自然通風(fēng)；有條件時(shí)還可利用鉆孔構(gòu)成回路，形成自然風(fēng)壓，解決局部地區(qū)通風(fēng)問(wèn)題。5、利用自然風(fēng)壓做好非常時(shí)期通風(fēng)。一旦主要通風(fēng)機(jī)因故遭受破壞時(shí)，便可利用自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng)。這在礦井制定事故預(yù)防和處理計(jì)劃時(shí)應(yīng)予以考慮。二、 通風(fēng)機(jī)的類型及構(gòu)造礦井通風(fēng)的主要?jiǎng)恿κ峭L(fēng)機(jī),通風(fēng)機(jī)是礦井的“肺臟”,是礦井安全的有力保證，因此，礦井必須使用機(jī)械通風(fēng)，嚴(yán)禁使用自然通風(fēng)。 礦用通風(fēng)機(jī)按其服務(wù)范圍可分為三種：1、主要通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于全礦或礦井的某一翼（部分）；2、輔助通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于礦井網(wǎng)絡(luò)的某一分支（采區(qū)或工作面），幫助主要通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，以保證該分支風(fēng)量；3、局部通風(fēng)機(jī)，服務(wù)于獨(dú)頭掘進(jìn)井巷道等局部地區(qū)。按通風(fēng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理可分為離心式通風(fēng)機(jī)和軸流式通風(fēng)機(jī)兩種。1、離心式通風(fēng)機(jī)離心式通風(fēng)機(jī)一般由進(jìn)風(fēng)口、工作輪（葉輪）、螺形機(jī)殼和前導(dǎo)器等部分組成。當(dāng)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片流道間的空氣隨葉片旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，獲得離心力。經(jīng)葉端被拋出葉輪，進(jìn)入機(jī)殼。在機(jī)殼內(nèi)速度逐漸減小，壓力升高，然后經(jīng)擴(kuò)散器排出。與此同時(shí)，在葉片入口（葉根）形成較低的壓力（低于進(jìn)風(fēng)口壓力），于是，進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)流便在此壓差的作用下流入葉道，自葉根流入，在葉端流出，如此源源不斷，形成連續(xù)的流動(dòng)。2、軸流式通風(fēng)機(jī)軸流式通風(fēng)機(jī)主要由進(jìn)風(fēng)口、葉輪、整流器、風(fēng)筒、擴(kuò)散（芯筒）器和傳動(dòng)部件等部分組成。進(jìn)風(fēng)口是由集流器與疏流罩構(gòu)成斷面逐漸縮小的進(jìn)風(fēng)通道，使進(jìn)入葉輪的風(fēng)流均勻，以減小阻力，提高效率。葉輪是由固定在軸上的輪轂和以一定角度安裝其上的葉片組成。葉片的形狀為中空梯形，橫斷面為翼形。沿高度方向可做成扭曲形，以消除和減小徑向流動(dòng)。葉輪的作用是增加空氣的全壓。葉輪有一級(jí)和二級(jí)兩種。二級(jí)葉輪產(chǎn)生的風(fēng)壓是一級(jí)兩倍。整流器安裝在每級(jí)葉輪之后，為固定輪。其作用是整直由葉片流出的旋轉(zhuǎn)氣流，減小動(dòng)能和渦流損失。環(huán)形擴(kuò)散（芯筒）器是使從整流器流出的氣流逐漸擴(kuò)大到全斷面，部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓。三、通風(fēng)機(jī)附屬裝置礦山使用的通風(fēng)機(jī)，除了主機(jī)之外尚有一些附屬裝置。主機(jī)和附屬裝置總稱為通風(fēng)機(jī)裝置。附屬裝置的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，對(duì)通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)阻、外部漏風(fēng)以其工作效率均有一定影響。因此，附屬裝置的設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量應(yīng)予以充分重視。（一）、風(fēng)硐風(fēng)硐是連接風(fēng)機(jī)和井筒的一段巷道。由于其通過(guò)風(fēng)量大、內(nèi)外壓差較大，應(yīng)盡量降低其風(fēng)阻，并減少漏風(fēng)。在風(fēng)硐的設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意下列問(wèn)題：斷面適當(dāng)增大，使其風(fēng)速10m/s，最大不超過(guò)15m/s；轉(zhuǎn)彎平緩，應(yīng)成圓弧形；風(fēng)井與風(fēng)硐的連接處應(yīng)精心設(shè)計(jì)，風(fēng)硐的長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短，并減少局部阻力；風(fēng)硐直線部分要有一定的坡度，以利流水；風(fēng)硐應(yīng)安裝測(cè)定風(fēng)流壓力的測(cè)壓管。施工時(shí)應(yīng)使其壁面光滑，各類風(fēng)門要嚴(yán)密，使漏風(fēng)量小。（二）、擴(kuò)散器(擴(kuò)散塔)無(wú)論是抽出式還是壓入式通風(fēng)，無(wú)論是離心式通風(fēng)機(jī)還是軸流式通風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)的出口都外接一定長(zhǎng)度、斷面逐漸擴(kuò)大的構(gòu)筑物擴(kuò)散器。其作用是降低出口速壓以提高風(fēng)機(jī)靜壓。小型離心式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器由金屬板焊接而成，擴(kuò)散器的擴(kuò)散角(敞角)不宜過(guò)大，以阻止脫流，一般為810；出口處斷面與入口處斷面之比約為34。擴(kuò)散器四面張角的大小應(yīng)視風(fēng)流從葉片出口的絕對(duì)速度方向而定。大型的離心式通風(fēng)機(jī)和大中型的軸流式通風(fēng)機(jī)的外接擴(kuò)散器，一般用磚和混凝土砌筑。其各部分尺寸應(yīng)根據(jù)風(fēng)機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、尺寸和空氣動(dòng)學(xué)特性等具體情況而定，總的原則是，擴(kuò)散器的阻力小，出口動(dòng)壓小并無(wú)回流。(可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。)（三）、防爆門(防爆井蓋)出風(fēng)井的上口，必須安裝防爆設(shè)施，在斜井井口安設(shè)防爆門，在立井井口安設(shè)防爆井蓋。其作用是，當(dāng)井下一旦發(fā)生瓦斯或煤塵爆炸時(shí)，受高壓氣浪的沖擊作用，自動(dòng)打開，以保護(hù)主要通風(fēng)機(jī)免受毀壞；在正常情況下它是氣密的，以防止風(fēng)流短路。圖1-6-4所示為不提升的通風(fēng)立井井口的鐘形防爆井蓋。井蓋用鋼板焊接而成，其下端放入凹槽中，槽中盛油密封(不結(jié)冰地區(qū)用水封)，槽深與負(fù)壓相適應(yīng)；在其四周用四條鋼絲繩繞過(guò)滑輪用重錘配重；井口壁四周還應(yīng)裝設(shè)一定數(shù)量的壓腳，在反風(fēng)時(shí)用以壓住井蓋，防止掀起造成風(fēng)流短路。裝有提升設(shè)備的井筒設(shè)井蓋門，一般為鐵木結(jié)構(gòu)。與門框接合處要加嚴(yán)密的膠皮墊層。圖164 立井井口防爆蓋示意圖1 .防爆井蓋 2.密封液槽 3 .滑輪 4.平衡重錘 5.壓角 6.風(fēng)硐防爆門(井蓋)應(yīng)設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密、維護(hù)良好、動(dòng)作可靠。（四）、反風(fēng)裝置和功能反風(fēng)裝置是用來(lái)使井下風(fēng)流反向的一種設(shè)施，以防止進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的有害氣體進(jìn)入作業(yè)區(qū)；有時(shí)為了適應(yīng)救護(hù)工作也需要進(jìn)行反風(fēng)。反風(fēng)方法因風(fēng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)不同而異。目前的反風(fēng)方法主要有：設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng)；利用備用風(fēng)機(jī)作反風(fēng)道反風(fēng)；風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)和調(diào)節(jié)動(dòng)葉安裝角反風(fēng)。設(shè)專用反風(fēng)道反風(fēng) 圖1-6-5為軸流式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)時(shí)利用反風(fēng)道反風(fēng)的示意圖。反風(fēng)時(shí)，風(fēng)門、5、7打開，新鮮風(fēng)流由風(fēng)門經(jīng)反風(fēng)門進(jìn)入風(fēng)硐，由通風(fēng)機(jī)排出，然后經(jīng)反風(fēng)門進(jìn)入反風(fēng)繞道，再返回風(fēng)硐送入井下。正常通通風(fēng)時(shí)，風(fēng)門、均處于水平位置，井下的污濁風(fēng)流經(jīng)風(fēng)硐直接進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，然后經(jīng)擴(kuò)散器排到大氣中。圖165 軸流式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)時(shí)利用專用反風(fēng)道反風(fēng)示意圖 圖1-6-6為離心式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)時(shí)利用反風(fēng)道反風(fēng)的示意圖。通風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)反風(fēng)門和在實(shí)線位置。反風(fēng)時(shí)，風(fēng)門提起，風(fēng)門放下，風(fēng)流自反風(fēng)門進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，再?gòu)姆达L(fēng)門進(jìn)入反風(fēng)道，經(jīng)風(fēng)井流入井下。圖166 離心式通風(fēng)機(jī)作抽出式通風(fēng)時(shí)利用反風(fēng)道反風(fēng)示意圖 2 軸流式通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng) 調(diào)換電動(dòng)機(jī)電源的任意兩項(xiàng)接線，使電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向，從而改變通風(fēng)機(jī)葉（動(dòng)）輪的旋轉(zhuǎn)方向，使井下風(fēng)流反向。此種方法基建費(fèi)較小，反風(fēng)方便。但反風(fēng)量較小。 3 利用備用風(fēng)機(jī)的風(fēng)道反風(fēng)(無(wú)地道反風(fēng))。當(dāng)兩臺(tái)軸流式通風(fēng)機(jī)并排布置時(shí)，工作風(fēng)機(jī)(正轉(zhuǎn))可利用另一臺(tái)備用風(fēng)機(jī)的風(fēng)道作為“反風(fēng)道”進(jìn)行反風(fēng)。 調(diào)整動(dòng)葉片安裝角進(jìn)行反風(fēng)。對(duì)于動(dòng)葉可同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸流式通風(fēng)機(jī)，只要把所有葉片同時(shí)偏轉(zhuǎn)一定角度(大約120)，不必改變?nèi)~（動(dòng)）輪轉(zhuǎn)向就可以實(shí)現(xiàn)礦井風(fēng)流反向， 反風(fēng)裝置應(yīng)滿足下列要求：定期進(jìn)行檢修，確保反風(fēng)裝置處于良好狀態(tài)；動(dòng)作靈敏可靠，能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流方向；結(jié)構(gòu)要嚴(yán)密，漏風(fēng)少；反風(fēng)量不應(yīng)小于正常風(fēng)量的40%；每年至少進(jìn)行一次反風(fēng)演習(xí)。四、通風(fēng)機(jī)的實(shí)際特性曲線（一）、通風(fēng)機(jī)的工作參數(shù) 表示通風(fēng)機(jī)性能的主要參數(shù)是風(fēng)壓H、風(fēng)量Q、風(fēng)機(jī)軸功率N、效率h和轉(zhuǎn)速n等。 1、風(fēng)機(jī)(實(shí)際)流量Q風(fēng)機(jī)的實(shí)際流量一般是指實(shí)際時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)機(jī)入口空氣的體積，亦稱體積流量（無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)均指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），單位為, 或。2、風(fēng)機(jī)(實(shí)際)全壓Hf與靜壓Hs通風(fēng)機(jī)的全壓Ht是通風(fēng)機(jī)對(duì)空氣作功，消耗于每1m3空氣的能量（Nm/m3或Pa），其值為風(fēng)機(jī)出口風(fēng)流的全壓與入口風(fēng)流全壓之差。在忽略自然風(fēng)壓時(shí)，Ht用以克服通風(fēng)管網(wǎng)阻力hR和風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失hv，即 Ht=hR+hV, 161克服管網(wǎng)通風(fēng)阻力的風(fēng)壓稱為通風(fēng)機(jī)的靜壓HS，Pa HS=hR=RQ2 1-6-2因此 Ht=HS+hV 1-6-33、通風(fēng)機(jī)的功率通風(fēng)機(jī)的輸出功率（又稱空氣功率）以全壓計(jì)算時(shí)稱全壓功率Nt，用下式計(jì)算： Nt=HtQ10-3 164 用風(fēng)機(jī)靜壓計(jì)算輸出功率，稱為靜壓功率NS，即 NS=HSQ10-3 1-6-5 因此，風(fēng)機(jī)的軸功率，即通風(fēng)機(jī)的輸入功率N（kW） , 166或 1-6-7式中 ht、 hS分別為風(fēng)機(jī)折全壓和靜壓效率。 設(shè)電動(dòng)機(jī)的效率為hm,傳動(dòng)效率為htr時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率為Nm,則 1-6-8（二）、通風(fēng)系統(tǒng)主要參數(shù)關(guān)系和風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)（壓差計(jì)）示值含義掌握礦井主要通風(fēng)機(jī)與通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)之間關(guān)系，對(duì)于礦井通風(fēng)的科學(xué)管理至關(guān)重要。圖167為了指示主要通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以及通風(fēng)系統(tǒng)的狀況，在風(fēng)硐中靠近風(fēng)機(jī)入口、風(fēng)流穩(wěn)定斷面上安裝測(cè)靜壓探頭，通過(guò)膠管與風(fēng)機(jī)房中水柱計(jì)或壓差計(jì)（儀）相連接，測(cè)得所在斷面上風(fēng)流的相對(duì)靜壓h。離心式通風(fēng)機(jī)測(cè)壓探頭應(yīng)安裝在立閘門的外側(cè)。水柱計(jì)或壓差計(jì)的示值與通風(fēng)機(jī)壓力和礦井阻力之間存在什么關(guān)系？它對(duì)于通風(fēng)管理有什么實(shí)際意義？下面就此進(jìn)行討論。1 抽出式通風(fēng)1）水柱（壓差）計(jì)示值與礦井通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)靜壓之間關(guān)系如圖1-6-7，水柱計(jì)示值為4斷面相對(duì)靜壓h4，h4（負(fù)壓）=P4-P04(P4為4斷面絕對(duì)壓力，P04為與4斷面同標(biāo)高的大氣壓力）。沿風(fēng)流方向，對(duì)1、4兩斷面列伯努力方程 hR14=(P1+hv1+m12 gZ12)- (P4+hv4+m34 gZ34) 式中 hR141至4斷面通風(fēng)阻力，Pa ; P1、P4分別為1、4斷面壓力，Pa； hv1、hv4分別為1、4斷面動(dòng)壓，Pa； Z12、Z34分別為12、34段高差，m； m12、m34分別為12、34段空氣柱空氣密度平均值，kg/m3； 因風(fēng)流入口斷面全壓Pt1等于大氣壓力P01，即 P1+hv1=Pt1=P01，又因1與4斷面同標(biāo)高，故1斷面的同標(biāo)高大氣壓P01與4斷面外大氣壓P04相等。又 m12gZ12m34gZ34=HN 故上式可寫為 hR14=P04-P4-hv4+HN hR14=|h4|-hv4+HN 即 |h4|=hR14+hv4-HN 1-6-9 根據(jù)通風(fēng)機(jī)靜壓與礦井阻力之間的關(guān)系可得 HS+HN =|h4|hv4=ht4 1-6-10式1-6-9和式1610，反映了風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)測(cè)值h4與礦井通風(fēng)系統(tǒng)阻力、通風(fēng)機(jī)靜壓及自然風(fēng)壓之間的關(guān)系。如果礦井的主要進(jìn)回風(fēng)道發(fā)生冒頂堵塞，則水柱計(jì)讀數(shù)增大；如果控制通風(fēng)系統(tǒng)的主要風(fēng)門開啟。風(fēng)流短路，則水柱計(jì)讀數(shù)減小，因此，它是通風(fēng)管理的重要監(jiān)測(cè)手段。2）風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)示值與全壓Ht之間關(guān)系。與上述類似地對(duì)4、5斷面(擴(kuò)散器出口）列伯努力方程，便可得水柱計(jì)示值與全壓之間關(guān)系 Ht =|h4|hv4+hRd+hv5即 |h4|=Ht+hv4-hRd-hv5 1611式中 hRd擴(kuò)散器阻力，Pa ; hv5擴(kuò)散器出口動(dòng)壓，Pa；根據(jù)式1611可得 Ht=hR12+ hRd+hv4 Ht+HN=hR14+ hRd+hv5 16122 壓入式通風(fēng)的系統(tǒng) 如圖1-6-8，對(duì)1、2兩斷面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+m1gZ1)-(P2+hv2+m2gZ2)因風(fēng)井出口風(fēng)流靜壓等于大氣壓，即P2=P02；1、2斷面同標(biāo)高，其同標(biāo)高的大氣壓相等，即P01-P02，故P1-P2= P1-P01=h1又 m1gZ1-m2gZ2=HN 故上式可寫為 hR12=h1+hV1-hv2+HN所以風(fēng)機(jī)房水柱計(jì)值 h1=hR12+hv2-hV1-HN又 Ht=Pt1-Pt1=Pt1-P0=P1+hv1-P0=h1+hv1 Ht+HN=hR12+hv2 1613由式1612和式1613可見，無(wú)論何種通風(fēng)方式，通風(fēng)動(dòng)力都是克服風(fēng)道的阻力和出口動(dòng)能損失，不過(guò)抽出式通風(fēng)的動(dòng)能損失在擴(kuò)散器出口，而壓入式通風(fēng)時(shí)出口動(dòng)能損失在出風(fēng)井口，兩者數(shù)值上可能不等，但物理意義相同。 圖168 （三）、通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)以某一轉(zhuǎn)速、在風(fēng)阻的管網(wǎng)上工作時(shí)、可測(cè)算出一組工作參數(shù)風(fēng)壓、風(fēng)量、功率、和效率，這就是該風(fēng)機(jī)在管網(wǎng)風(fēng)阻為時(shí)的工況點(diǎn)。改變管網(wǎng)的風(fēng)阻，便可得到另一組相應(yīng)的工作參數(shù)，通過(guò)多次改變管網(wǎng)風(fēng)阻，可得到一系列工況參數(shù)。將這些參數(shù)對(duì)應(yīng)描繪在以為橫坐標(biāo)，以、和為縱坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系上，并用光滑曲線分別把同名參數(shù)點(diǎn)連結(jié)起來(lái)，即得、和曲線，這組曲線稱為通風(fēng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速條件下的個(gè)體特性曲線。有時(shí)為了使用方便，僅采用風(fēng)機(jī)靜壓特性曲線(S)。為了減少風(fēng)機(jī)的出口動(dòng)壓損失，抽出式通風(fēng)時(shí)主要通機(jī)的出口均外接擴(kuò)散器。通常把外接擴(kuò)散器看作通風(fēng)機(jī)的組成部分，總稱之為通風(fēng)機(jī)裝置。通風(fēng)機(jī)裝置的全壓t為擴(kuò)散器出口與風(fēng)機(jī)入口風(fēng)流的全壓之差，與風(fēng)機(jī)的全壓t之關(guān)系為 1-6-14式中 hd擴(kuò)散器阻力。通風(fēng)機(jī)裝置靜壓sd因擴(kuò)散器的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格不同而有變化，嚴(yán)格地說(shuō) 1-6-15式中 hVd擴(kuò)散器出口動(dòng)壓。圖 1-6-9 t、td、s和sd之間的相互關(guān)系圖比較式1610與式1615可見，只有當(dāng)hd+hVds，即通風(fēng)機(jī)裝置阻力與其出口動(dòng)能損失之和小于通風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失時(shí)，通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓才會(huì)因加擴(kuò)散器而有所提高，即擴(kuò)散器起到回收動(dòng)能的作用。圖169表示了t、td、s和sd之間的相互關(guān)系，由圖可見，安裝了設(shè)計(jì)合理的擴(kuò)散器之后，雖然增加了擴(kuò)散器阻力，使td曲線低于t曲線，但由于hd+hVdhV，則說(shuō)明了擴(kuò)散器設(shè)計(jì)不合理。安裝擴(kuò)散器后回收的動(dòng)壓相對(duì)于風(fēng)機(jī)全壓來(lái)說(shuō)很小，所以通常并不把通風(fēng)機(jī)特性和通風(fēng)機(jī)裝置特性嚴(yán)加區(qū)別。 通風(fēng)機(jī)廠提供的特性曲線往往是根據(jù)模型試驗(yàn)資料換算繪制的，一般是未考慮外接擴(kuò)散器。而且有的廠方提供全壓特性曲線，有的提供靜壓特性曲線，讀者應(yīng)能根據(jù)具體條件掌握它們的換算關(guān)系。 圖1610和圖1611分別為軸流式和離心式通風(fēng)機(jī)的個(gè)體特性曲線示例。軸流式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線一般都有馬鞍形駝峰存在。而且同一臺(tái)通風(fēng)機(jī)的駝峰區(qū)隨葉片裝置角度的增大而增大。駝峰點(diǎn)以右的特性曲線為單調(diào)下降區(qū)段，是穩(wěn)定工作段；點(diǎn)以左是不穩(wěn)定工作段，風(fēng)機(jī)在該段工作，有時(shí)會(huì)引起風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓和電動(dòng)機(jī)功率的急劇波動(dòng)，甚至機(jī)體發(fā)生震動(dòng)，發(fā)出不正常噪音，產(chǎn)生所謂喘振（或飛動(dòng)）現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞風(fēng)機(jī)。離心式通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓曲線駝峰不明顯，且隨葉片后傾角度增大逐漸減小，其風(fēng)壓曲線工作段較軸流式通風(fēng)機(jī)平緩；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻作相同量的變化時(shí)，其風(fēng)量變化比軸流式通風(fēng)機(jī)要大。離心式通風(fēng)機(jī)的軸功率又隨增加而增大，只有在接近風(fēng)流短路時(shí)功率才略有下降。因而，為了保證安全啟動(dòng)，避免因啟動(dòng)負(fù)荷過(guò)大而燒壞電機(jī)，離心式通風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)應(yīng)將風(fēng)硐中的閘門全閉，待其達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后再將閘門逐漸打開。當(dāng)供風(fēng)量超過(guò)需風(fēng)量過(guò)大時(shí)，常常利用閘門加阻來(lái)減少工作風(fēng)量，以節(jié)省電能。軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片裝置角不太大時(shí)，在穩(wěn)定工作段內(nèi)，功率N隨Q增加而減小。所以軸流式通風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)阻最小時(shí)啟動(dòng)，以減少啟動(dòng)負(fù)荷。圖1-6-10 軸流式個(gè)體特性曲線 圖1-6-11 離心式通風(fēng)機(jī)個(gè)體特性曲線在產(chǎn)品樣本中，大、中型礦井軸流式通風(fēng)機(jī)給出的大多是靜壓特性曲線；而離心式通風(fēng)機(jī)大多是全壓特性曲線。五、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)及其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（一）、工況點(diǎn)的確定方法所謂工況點(diǎn)，即是風(fēng)機(jī)在某一特定轉(zhuǎn)速和工作風(fēng)阻條件下的工作參數(shù)，如、和等，一般是指和兩參數(shù)。已知通風(fēng)機(jī)的特性曲線，設(shè)礦井自然風(fēng)壓忽略不計(jì)，則可用下列方法求風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。 圖解法 當(dāng)管網(wǎng)上只有一臺(tái)通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，只要在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性（）曲線的坐標(biāo)上，按相同比例作出工作管網(wǎng)的風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓曲線的交點(diǎn)之坐標(biāo)值，即為通風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓和風(fēng)量。通過(guò)交點(diǎn)作軸垂線，與和曲線相交，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為風(fēng)機(jī)的軸功率和效率。 圖解法的理論依據(jù)是：風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的函數(shù)式為f()，管網(wǎng)風(fēng)阻特性（或稱阻力特性)曲線函數(shù)式是h=2，風(fēng)機(jī)風(fēng)壓是用以克服阻力h，所以h，因此兩曲線的交點(diǎn)，即兩方程的聯(lián)立解?？梢妶D解法的前提是風(fēng)壓與其所克服的阻力相對(duì)應(yīng)。 以抽出式通風(fēng)礦井（安有外接擴(kuò)散器）為例，如已知通風(fēng)機(jī)裝置靜壓特性曲線S，則對(duì)應(yīng)地要用礦井系統(tǒng)總風(fēng)阻S（包括風(fēng)硐風(fēng)阻）作風(fēng)阻特性曲線，求工況點(diǎn)。 若使用廠家提供的不加外接擴(kuò)散器的靜壓特性曲線S，則要考慮安裝擴(kuò)散器所回收的風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能的影響，此時(shí)所用的風(fēng)阻S應(yīng)小于m，即 1-6-16式中 v相當(dāng)于風(fēng)機(jī)出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻， V風(fēng)機(jī)出口斷面，即外接擴(kuò)散器入口斷面； d擴(kuò)散器風(fēng)阻； Vd相當(dāng)于擴(kuò)散器出口動(dòng)能損失的風(fēng)阻， Vd為擴(kuò)散器出口斷面。若使用通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線t，則需用全壓風(fēng)阻t作曲線，且 1-6-17若使用通風(fēng)機(jī)裝置全壓特性曲線td，則裝置全壓風(fēng)阻應(yīng)為td，且 1-6-18應(yīng)當(dāng)指出，在一定條件下運(yùn)行時(shí)，不論是否安裝外接擴(kuò)散器，通風(fēng)機(jī)全壓特性曲線是唯一的，而通風(fēng)機(jī)裝置的全壓和靜壓特性曲線則因所安擴(kuò)散器的規(guī)格、質(zhì)量而有所變化。解方程法 隨著電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算已成為可能。風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓曲線可用下面多項(xiàng)式擬合 1-6-19式中 a1、a2、a3曲線擬合系數(shù)。曲線的多項(xiàng)式次數(shù)根據(jù)計(jì)算精度要求確定，一般取3，精度要求較高時(shí)也可取5。在風(fēng)機(jī)風(fēng)壓特性曲線的工作段上選取i 個(gè)有代表性的工況點(diǎn)（i、i），一般取i。通常用最小二乘法求方程中各項(xiàng)系數(shù)，也可將已知的i、i值代入上式，即得含i個(gè)未知數(shù)的線性方程，解此聯(lián)立線性方程組，即得風(fēng)壓特性曲線方程中的各項(xiàng)擬合系數(shù)。對(duì)于某一特定礦井，可列出通風(fēng)阻力方程 1-6-20式中 為通風(fēng)機(jī)工作管網(wǎng)風(fēng)阻，可根據(jù)上述方法確定。解式1619、1620兩聯(lián)立方程，即可得到風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)。如果礦井自然風(fēng)壓不能忽略，用圖解法求工況點(diǎn)的方法見本章第六節(jié)中通風(fēng)機(jī)的自然風(fēng)壓串聯(lián)工作。若井口漏風(fēng)較大，通風(fēng)系統(tǒng)因外部漏風(fēng)通道并聯(lián)而風(fēng)阻減小，此時(shí)應(yīng)算出考慮外部漏風(fēng)后的礦井系統(tǒng)總風(fēng)阻，然后按上述方法求工況點(diǎn)。（二）、通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)的合理工作范圍為使通風(fēng)機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)轉(zhuǎn)，它在整個(gè)服務(wù)期內(nèi)的工況點(diǎn)必須在合理的范圍之內(nèi)。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率不應(yīng)低于；從安全方面來(lái)考慮，其工況點(diǎn)必須位于駝峰點(diǎn)的右下側(cè)、單調(diào)下降的直線段上。由于軸流式通風(fēng)機(jī)的性能曲線存在馬鞍形區(qū)段，為了防止礦井風(fēng)阻偶爾增加等原因，使工況點(diǎn)進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)，一般限定實(shí)際工作風(fēng)壓不得超過(guò)最高風(fēng)壓的，即S.Smax。軸流式通風(fēng)機(jī)的工作范圍如圖5的陰影部分所示。上限為最大風(fēng)壓.倍的連線，下限為. 的等效曲線通風(fēng)機(jī)葉（動(dòng)）輪的轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過(guò)額定轉(zhuǎn)速。分析主要通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)合理與否，應(yīng)使用實(shí)測(cè)的風(fēng)機(jī)裝置特性曲線。因廠方提供之曲線一般與實(shí)際不符，應(yīng)用時(shí)會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。 圖1-6-12 軸流式通風(fēng)機(jī)的合理工作范圍（三）、主要通風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)調(diào)節(jié) 在煤礦中，通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)常因采掘工作面的增減和轉(zhuǎn)移、瓦斯涌出量等自然條件變化和風(fēng)機(jī)本身性能變化（如磨損）而改變。為了保證礦井的按需供風(fēng)和風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要適時(shí)地進(jìn)行工況點(diǎn)調(diào)節(jié)。實(shí)質(zhì)上，工況點(diǎn)調(diào)節(jié)就是供風(fēng)量的調(diào)節(jié)。由于風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)是由風(fēng)機(jī)和風(fēng)阻兩者的特性曲線決定的，所以，欲調(diào)節(jié)工況點(diǎn)只需改變兩者之一或同時(shí)改變即可。據(jù)此，工點(diǎn)調(diào)節(jié)方法主要有：改變風(fēng)阻特性曲線當(dāng)風(fēng)機(jī)特性曲線不變時(shí)，改變其工作風(fēng)阻，工況點(diǎn)沿風(fēng)機(jī)特性曲線移動(dòng)。）增風(fēng)調(diào)節(jié)。為了增加礦井的供風(fēng)量，可以采取下列措施：（）減少礦井總風(fēng)阻。在礦井（或系統(tǒng)）的主要進(jìn)、回風(fēng)道采取增加并聯(lián)巷道、縮短風(fēng)路、擴(kuò)刷巷道斷面、更換摩擦阻力系數(shù)小的支架（護(hù)）、減小局部阻力等措施，均可收到一定效果。這種調(diào)節(jié)措施的優(yōu)點(diǎn)是，主要通風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，但有時(shí)工程費(fèi)用較大。（）當(dāng)?shù)孛嫱獠柯╋L(fēng)較大時(shí)，可以采取堵塞地面的外部漏風(fēng)措施。這樣做，通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量雖然因其工作風(fēng)阻增大而減小，但礦井風(fēng)量卻會(huì)因有效風(fēng)量率的提高而增大。這種方法實(shí)施簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益較好，但調(diào)節(jié)幅度不大。）減風(fēng)調(diào)節(jié)。當(dāng)?shù)V井風(fēng)量過(guò)大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行減風(fēng)調(diào)節(jié)。其方法有：（）增阻調(diào)節(jié)。對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)可利用風(fēng)硐中閘門增阻（減小其開度）。這種方法實(shí)施較簡(jiǎn)單，但因無(wú)故增阻而增加附加能量損耗。調(diào)節(jié)時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，只能作為權(quán)宜之計(jì)。（）對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)，當(dāng)其曲線在工作段具有單調(diào)下降特點(diǎn)時(shí)，因種種原因不能實(shí)施低轉(zhuǎn)速和減少葉片安裝角度時(shí)，可以用增大外部漏風(fēng)的方法，來(lái)減小礦井風(fēng)量。這種方法比增阻調(diào)節(jié)要經(jīng)濟(jì)，但調(diào)節(jié)幅度較小。改變風(fēng)機(jī)特性曲線這種調(diào)節(jié)方法的特點(diǎn)是礦井總風(fēng)阻不變，改變風(fēng)機(jī)特性，工況點(diǎn)沿風(fēng)阻特性曲線移動(dòng)。調(diào)節(jié)方法有：）軸流風(fēng)機(jī)可采用改變?nèi)~安裝角度達(dá)到增減風(fēng)量的目的。但要注意的是，防止因增大葉片安裝角度而導(dǎo)致進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行。對(duì)于有些軸流式通風(fēng)機(jī)還可以改變?nèi)~片數(shù)改變風(fēng)機(jī)的特性。改變?nèi)~片數(shù)時(shí)，應(yīng)按說(shuō)明書規(guī)定進(jìn)行。對(duì)于能力過(guò)大的雙級(jí)葉（動(dòng)）輪風(fēng)機(jī)，還可以減少葉（動(dòng)）輪級(jí)數(shù)，減少供風(fēng)。）裝有前導(dǎo)器的離心式通風(fēng)機(jī)，可以改變前導(dǎo)器葉片轉(zhuǎn)角進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。風(fēng)流經(jīng)過(guò)前導(dǎo)器葉片后發(fā)生一定預(yù)旋，能在很小或沒(méi)有沖角的情況下進(jìn)入風(fēng)機(jī)。前導(dǎo)葉片角由變到90時(shí)，風(fēng)壓曲線降低，風(fēng)機(jī)效率也有所降低。但調(diào)節(jié)幅度不大（70以上）時(shí)，比增阻調(diào)節(jié)經(jīng)濟(jì)。）改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。無(wú)論是軸流式通風(fēng)機(jī)還是離心式通風(fēng)機(jī)都可采用。（）改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。可采用可控硅串級(jí)調(diào)速；更換合適轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)和采用變速電機(jī)（此種電機(jī)價(jià)格貴）等方法。（）利用傳動(dòng)裝置調(diào)速。如，利用液壓聯(lián)軸器調(diào)速。其原理是，改變聯(lián)軸器工作室內(nèi)的液體量來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；利用皮帶輪傳動(dòng)的風(fēng)機(jī)可以更換不同直徑的皮帶輪，改變傳動(dòng)比。這種方法只適用于小型離心式通風(fēng)機(jī)。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速?zèng)]有額外的能量損耗，對(duì)風(fēng)機(jī)的效率影響不大，因此是一種較經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法，當(dāng)調(diào)節(jié)期長(zhǎng)，調(diào)節(jié)幅度較大時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮。但要注意，增大轉(zhuǎn)速時(shí)可能會(huì)使風(fēng)機(jī)震動(dòng)增加，噪音增大、軸承溫度升高和發(fā)生電動(dòng)機(jī)超載等問(wèn)題。調(diào)節(jié)方法的選擇，取決于調(diào)節(jié)期長(zhǎng)短、調(diào)節(jié)幅度、投資大小和實(shí)施的難易程度。調(diào)節(jié)之前應(yīng)擬定多種方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。選用時(shí)，還要考慮實(shí)施的可能性。有時(shí)，可以考慮采用綜合措施。六 、通風(fēng)機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)在煤礦生產(chǎn)和建設(shè)時(shí)期，通風(fēng)系統(tǒng)的阻力是經(jīng)常變化的。當(dāng)管網(wǎng)的阻力變大到使一臺(tái)風(fēng)機(jī)不能保證按需供風(fēng)時(shí)，就有必要利用二臺(tái)或二臺(tái)以上風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)合工作，以達(dá)到增加風(fēng)量的目的。兩臺(tái)或兩臺(tái)以上風(fēng)機(jī)同在一個(gè)管網(wǎng)上工作叫通風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作與一臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)工作有所不同。如果不能掌握風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作的特點(diǎn)和技術(shù)，將會(huì)事與愿違，后果不良，甚至可能損壞風(fēng)機(jī)。因此，分析通風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)、效果、穩(wěn)定性和合理性是十分必要的。風(fēng)機(jī)聯(lián)合工作可分為串聯(lián)和并聯(lián)兩大類。下面就兩種聯(lián)合工作的特點(diǎn)進(jìn)行分析。（一）、風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作一臺(tái)風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口直接或通過(guò)一段巷道（或管道）聯(lián)結(jié)到另一臺(tái)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口上同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，稱為風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作。風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作的特點(diǎn)是，通過(guò)管網(wǎng)的總風(fēng)量等于每臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量（沒(méi)有漏風(fēng)）。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓之和等于所克服管網(wǎng)的阻力。即 h=Hs1+Hs2 Q=Q1=Q2式中h 為管網(wǎng)的總阻力，HS1、HS2分別為1、2兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工作靜壓；Q為管網(wǎng)的總風(fēng)量，Q1、Q2分別為1、2兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。1、風(fēng)壓特性曲線不同風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作分析串聯(lián)風(fēng)機(jī)的等效特性曲線。如圖1-6-13所示，兩臺(tái)不同型號(hào)風(fēng)機(jī)F1和F2的特性曲線分別為、。兩臺(tái)風(fēng)機(jī)串聯(lián)的等效合成曲線+按風(fēng)量相等風(fēng)壓相加原理求得。即在兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量范圍內(nèi)，作若干條風(fēng)量坐標(biāo)的垂線（等風(fēng)量線），在等風(fēng)量線上將兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的的風(fēng)壓相加，得該風(fēng)量下串聯(lián)等效風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓（點(diǎn)），將各等效風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓點(diǎn)聯(lián)起來(lái)，即可得到風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作時(shí)等效合成特性曲線+。 圖1613風(fēng)機(jī)的實(shí)際工點(diǎn)。在風(fēng)阻為R的管網(wǎng)上風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作時(shí)，各風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)按下述方法求得：在等效風(fēng)機(jī)特性曲線+上作管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線R，兩者交點(diǎn)為M0，過(guò)M0作橫坐標(biāo)垂線，分別與曲線和相交于M和M，此兩點(diǎn)即是兩風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)。為了衡量串聯(lián)工作的效果，可用等效風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)量Q與能力較大風(fēng)機(jī)的F2單獨(dú)工作產(chǎn)生風(fēng)量Q之差表示。由圖4-6-1可見，當(dāng)工況點(diǎn)位于合成特性曲線與能力較風(fēng)機(jī)F2性能曲線交點(diǎn)A（通常稱為臨界工況點(diǎn)）的左上方（如M0）時(shí)，Q=Q-Q0，則表示串聯(lián)有效；當(dāng)工況點(diǎn)M與A點(diǎn)重合（即管網(wǎng)風(fēng)阻R通過(guò)A點(diǎn)）時(shí)，Q=Q-Q=0，則串聯(lián)無(wú)增風(fēng)；當(dāng)工況點(diǎn)M”位于A點(diǎn)右下方（即管網(wǎng)風(fēng)阻為R”）時(shí)，Q=Q-Q0，則串聯(lián)不但不能增風(fēng)，反而有害，即小風(fēng)機(jī)成為大風(fēng)機(jī)的阻力。這種情況下串聯(lián)顯然是不合理的。通過(guò)A點(diǎn)的風(fēng)阻為臨界風(fēng)阻，其值大小取決于兩風(fēng)機(jī)的特性曲線。欲將兩臺(tái)風(fēng)壓曲線不同的風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作時(shí)，事先應(yīng)將兩風(fēng)機(jī)所決定的臨界風(fēng)阻R與管網(wǎng)風(fēng)阻R進(jìn)行比較，當(dāng)R0，即工況點(diǎn)M位于合成特性曲線與大風(fēng)機(jī)曲線的交點(diǎn)A右側(cè)時(shí)，則并聯(lián)有效；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻R（稱為臨界風(fēng)阻）通過(guò)A點(diǎn)時(shí)，Q =0，則并聯(lián)增風(fēng)無(wú)效；當(dāng)管網(wǎng)風(fēng)阻R”R時(shí)，工況點(diǎn)M”位于A點(diǎn)左側(cè)時(shí)，Q 0，且R越小，Q越大。 應(yīng)該指出，兩臺(tái)特性相同風(fēng)機(jī)并聯(lián)作業(yè)，同樣存在不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)情況。圖1618（二）對(duì)角并聯(lián)工況分析如圖1-6-17(b)所示的對(duì)角并聯(lián)通風(fēng)系統(tǒng)中，兩臺(tái)不同型號(hào)風(fēng)機(jī)F1和F2的特性曲線分別為、，各自單獨(dú)工作的管網(wǎng)分別為OA（風(fēng)阻為R1）和OB（風(fēng)阻為R2），公共風(fēng)路OC（風(fēng)阻為R0）。為了分析對(duì)角并聯(lián)系統(tǒng)的工況點(diǎn)，先將兩臺(tái)風(fēng)機(jī)移至O點(diǎn)。方法是，按等風(fēng)量條件下把風(fēng)機(jī)F1的風(fēng)壓與風(fēng)路OA的的阻力相減的原則，求風(fēng)機(jī)F1為風(fēng)路OA服務(wù)后的剩余特性曲線，即作若干條等風(fēng)量線，在等風(fēng)量線上將風(fēng)機(jī)F1的風(fēng)壓減去風(fēng)路OA的的阻力，得風(fēng)機(jī)F1服務(wù)風(fēng)路OA后的剩余風(fēng)壓點(diǎn)，將各剩余風(fēng)壓點(diǎn)連起來(lái)即得剩余特性曲線。按相同方法，在等風(fēng)量條件下，把風(fēng)機(jī)F2的風(fēng)壓與風(fēng)路OB的阻力相減得到風(fēng)機(jī)F2為風(fēng)路OB服務(wù)后的剩余特性曲線。這樣就變成了等效風(fēng)機(jī)F1和F2集中并聯(lián)于O點(diǎn)，為公共風(fēng)路OC服務(wù)（如圖1-6-18（b）)。按風(fēng)壓相等風(fēng)量相加原理求得等效風(fēng)機(jī)F1和F2集中并聯(lián)的特性曲線，它與風(fēng)路OC的風(fēng)阻R0曲線交點(diǎn)M0，由此可得OC風(fēng)路的風(fēng)量Q0。過(guò)M0作Q軸平行線與特性曲線和分別相交于M和M點(diǎn)。再過(guò)M和M點(diǎn)作Q軸垂線與曲線和相交于M和M，此即在兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)，其風(fēng)量分別為Q1和Q2。顯然Q0=Q1+Q2。圖1616（b） 圖1617（b）由圖可見，每臺(tái)風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)M和M，既取決于各自風(fēng)路的風(fēng)阻，又取決于公共風(fēng)路的風(fēng)阻。當(dāng)各分支風(fēng)路的風(fēng)阻一定時(shí)，公共段風(fēng)阻增大，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)上移；當(dāng)公共段風(fēng)阻一定時(shí)，某一分支的風(fēng)阻增大，則該系統(tǒng)的工況點(diǎn)上移，另一系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)下移；反之亦然。這說(shuō)明兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)是相互影響的。因此，采用軸流式通風(fēng)機(jī)作并聯(lián)通風(fēng)的礦井，要注意防止因一個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)阻減小引起另一系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)壓增加，進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)工作。(三)、并聯(lián)與串聯(lián)工作的比較圖1619圖1-6-19的中兩臺(tái)型號(hào)相同離心式通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓特性曲線為，兩者串聯(lián)和并聯(lián)工作的特性曲線分別為和，N-Q為其功率特性曲線，R1、R2和R3為大小不同的三條管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線。當(dāng)風(fēng)阻為R2時(shí)，正好通過(guò)、兩曲線的交點(diǎn)B。若并聯(lián)則風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)為M1，而串聯(lián)則實(shí)際工況點(diǎn)為M2。顯然在這種情況下，串聯(lián)和并聯(lián)工作增風(fēng)效果相同。但從消耗能量（功率）的角度來(lái)看，并聯(lián)的功率為NP，而串聯(lián)的功率為NS，顯然N2N1，故采用并聯(lián)是合理的。當(dāng)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻為R1，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)A的風(fēng)量比串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)F時(shí)大，而每臺(tái)風(fēng)機(jī)實(shí)際功率反而小，故采用并聯(lián)較合理。當(dāng)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻為R3，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)工況點(diǎn)E，串聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)為C，則串聯(lián)比并聯(lián)增風(fēng)效果好。對(duì)于軸流式通風(fēng)機(jī)則可根據(jù)其壓力和功率特性曲線進(jìn)行作類似分析。應(yīng)該指出的是，選擇聯(lián)合運(yùn)行方案時(shí)，不僅要考慮管網(wǎng)風(fēng)阻對(duì)工況點(diǎn)影響，還要考慮運(yùn)轉(zhuǎn)效率和軸功率大小。在保證增風(fēng)或按需供風(fēng)后應(yīng)選擇能耗較小的方案。綜上所述，可得如下結(jié)論： （1）并聯(lián)適用于管網(wǎng)風(fēng)阻較小，但因風(fēng)機(jī)能力小導(dǎo)致風(fēng)量不足的情況； （2）風(fēng)壓相同的風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行較好； （3）軸流式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)作業(yè)時(shí)，若風(fēng)阻過(guò)大則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)行。所以，使用軸流式通風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作時(shí)，除要考慮并聯(lián)效果外，還要進(jìn)行穩(wěn)定性分析。七、礦井通風(fēng)設(shè)備選型*礦井通風(fēng)設(shè)備選型的主要任務(wù)是，根據(jù)通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)在已有的風(fēng)機(jī)系列產(chǎn)品中，選擇適合風(fēng)機(jī)型號(hào)、轉(zhuǎn)速和與之相匹配的電機(jī)。所選的風(fēng)機(jī)必需具有安全可靠，技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)“煤炭工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范”等技術(shù)文件的有關(guān)規(guī)定，進(jìn)行通風(fēng)機(jī)設(shè)備選型時(shí)，應(yīng)符合下列要求：1、風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限盡量滿足第一水平通風(fēng)要求，并適當(dāng)照顧二水平通風(fēng)；在風(fēng)機(jī)的服務(wù)年限內(nèi)其工況點(diǎn)應(yīng)在合理的工作范圍之內(nèi)。 2、當(dāng)風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)通風(fēng)阻力變化較大時(shí)，可考慮分期選擇電機(jī)，但初裝電機(jī)的使用年限不小于5年。3、風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力應(yīng)留有一定富余量。在最大設(shè)計(jì)風(fēng)量時(shí)，軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片安裝角一般比允許使用最大值小5；風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不大于額定值90%。4、考慮風(fēng)量調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用風(fēng)硐閘門調(diào)節(jié)。5、正常情況下，主要通風(fēng)機(jī)不采用聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)。 選型必備的基礎(chǔ)資料有：通風(fēng)機(jī)的工作方式（是抽出式還是壓入式）；礦井瓦斯等級(jí)；礦井不同時(shí)期的風(fēng)量；通風(fēng)機(jī)服務(wù)年限內(nèi)的最大阻力和最小阻力以及風(fēng)井是否作為提升用等。通風(fēng)機(jī)選型按下列步驟進(jìn)行：（一）、計(jì)算風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量Qf 、最大和最小靜壓（抽流式）HSmax、Hsmin-或全壓（離心式）Htmax、Htmin；（二）、初選風(fēng)機(jī)根據(jù)Qf、Hsmax、Hsmin(或Htmax、Htmin）在新型高效風(fēng)機(jī)特性曲線上用直觀法篩選出滿足風(fēng)量和風(fēng)壓要求的若干個(gè)通風(fēng)機(jī)。（三）、求風(fēng)機(jī)的實(shí)際工點(diǎn) 因?yàn)楦鶕?jù)Qf、Hsmax、Hsmin(或Htmax、Htmin）確定的工況點(diǎn)即設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不一定恰好在所選擇風(fēng)機(jī)的特性曲線上，所以風(fēng)機(jī)選擇后必須確定實(shí)際工況點(diǎn)。1、計(jì)算風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)阻用靜壓特性曲線時(shí)，最大靜壓工作風(fēng)阻按下式計(jì)算 16212、同理可算出最小工作靜風(fēng)阻Rsmin.。用全壓特性曲線時(shí)，根據(jù)風(fēng)機(jī)的最大和最小工作全壓計(jì)算出最大和最小全壓工作風(fēng)阻Rtmax和Rtmin。 在風(fēng)機(jī)特性曲線上作工作風(fēng)阻曲線，與風(fēng)壓特性曲線的交點(diǎn)即為實(shí)際工況點(diǎn)。 （四）、確定風(fēng)機(jī)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速根據(jù)實(shí)際工況點(diǎn)所確定的各個(gè)風(fēng)機(jī)的軸功率大小，并考慮對(duì)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)性能的要求，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，最后確定風(fēng)機(jī)的型號(hào)和轉(zhuǎn)速。（五）、電機(jī)選擇1、根據(jù)最后選擇風(fēng)機(jī)的實(shí)際工況點(diǎn)（H、Q、和h）按下式計(jì)算所匹配電機(jī)的功率： 1622式中 Nmmax(Nmmin)-通風(fēng)阻力最大（最?。r(shí)期所配電機(jī)功率，kW； Qfmax(Qfmin)- 通風(fēng)阻力最大（最?。r(shí)期風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量，m3/s； Hmax(Hmin)-風(fēng)機(jī)實(shí)際最大（最?。┕ぷ黠L(fēng)壓，Pa； h-通風(fēng)機(jī)工作效率（用全壓時(shí)為ht，用靜壓時(shí)為hs），%； htr-傳動(dòng)效率，直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)ht=1，皮帶傳動(dòng)時(shí)htr=0.950.9，聯(lián)軸器傳動(dòng)時(shí) htr=0.98; Km-電機(jī)容量備用系數(shù)，Km=1.11.2。2、電機(jī)種類及臺(tái)數(shù)選擇當(dāng)電機(jī)功率Nmmax500kW時(shí)，宜選用同步電機(jī)，其功率為Nmmax，其優(yōu)點(diǎn)是在低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可用來(lái)改善電網(wǎng)功率因數(shù)，缺點(diǎn)是初期投資大， 采用異步電機(jī)時(shí)，當(dāng) 可選一臺(tái)電機(jī)，功率為Nmmax；當(dāng)時(shí)選兩臺(tái)電機(jī)，后期電機(jī)功率為Nmmax，初期電機(jī)功率可按下式計(jì)算： 1624根據(jù)計(jì)算的Nmmax和Nm和通風(fēng)機(jī)要求的轉(zhuǎn)數(shù)，在電機(jī)設(shè)備手冊(cè)上選用合適的電機(jī)。八、噪音控制概述在人們的生活和工作環(huán)境中，噪音超過(guò)一定數(shù)值后就會(huì)造成環(huán)境污染，對(duì)人體健康和工作效率都有不同程度的影響。但對(duì)健康的影響往往是后效性的，容易被人們忽視。頻率、頻譜和聲壓是通風(fēng)機(jī)噪聲的三要素。所謂頻譜就是聲壓級(jí)和聲功率級(jí)隨頻率變化的圖形。聲波作用在物體上的壓力叫聲壓，單位為a。2105a的聲壓為人耳的聽閾