第七章矿井通风设备文档格式.docx
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所以，我国煤矿常采用抽出式通风。
压入式通风是通风机出风口与进风井相连，通风机进风口与大气相通，把新鲜空气压入井下，从出风井排出污风，如图6-1（b）所示。
金属矿山常采用压入式通风。
2、通风系统
矿井通风系统是通风设备、向矿井各作业地点供给新鲜空气并排出污浊空气的通风网路和通风控制设施的总称。
根据进风井和出风井的布置方式，矿井通
风系统的类型可以分为中央式（中央并列式和
中央分列式）、对角式（两翼对角式和分区对
角式）和混合式三类。
如图6-2所示，为抽出式矿井通风系统示
意图。
风机4工作时，新鲜空气由进风井1进
入井下，经工作面2后的污风，再经出风井3
和风机4排至大气，达到通风目的。
三、通风机的类型及工作原理
（一）通风机的类型
通风机的种类很多，分类方法也不同。
矿山常用通风机，按气体在通风机叶轮中的流动情况，分为离心式通风机和轴流式通风机两大类。
气体沿轴向进入叶轮，并沿径向流出的通风机称为离心式通风机，如图6-3所示。
气体沿轴向进入叶轮，仍沿轴向流出的通风机称为轴流式通风机，如图2-4所示。
（二）通风机的工作原理
1、离心式通风机的工作原理
如图2-3所示，为离心式通风机的结构示意图。
它主要由叶轮1、轴2、进风口3、螺线形机壳4、前导器5及锥形扩散器6等组成。
叶轮固定在轴上，轴支承在轴承上，组成风机的转子。
当电动机带动转子旋转时，叶轮流道中
的空气在叶片作用下，随叶轮一起转动。
空气在离心力的作用下，能量升高，并
由叶轮中心沿径向流向叶轮外缘，经螺
线形机壳和锥形扩散器排至大气。
此时，
在叶轮进口和中心形成真空（负压），外
部空气在大气压力作用下，经叶轮进风口进
入叶轮，风机不停地旋转，从而形成连续的风流。
2、轴流式通风机的工作原理
如图6-4所示，为轴流式通风机的结构示意图。
它主要由叶轮（由轮毂1和叶片2组成）、轴3、外壳4、进风口（由集流器5和流线体6组成）、整流器7和扩散器8等组成。
轴流式通风机的叶片为机翼形扭曲叶片，并以一定的角度安装在轮毂上。
当电动机带动轴和叶轮旋转时，叶片正面（排出侧）的空气在叶片的推动下，能量升高，通过整流器整流，并经扩散器被排至大气。
同时，叶轮背面（入
口侧）形成真空（负压），外部空气在大气压力
作用下，经进风口进入叶轮，从而形成连续风流。
四、通风机的工作参数
1、风量
风量是指单位时间内通风机排出气体的体积，用
表示，m3/s、m3/h。
2、风压
风压是指单位体积气体通过通风机所获得的总能量，用
表示，N/m2。
3、功率
通风机的功率分为轴功率和有效功率。
（1）轴功率是指电动机传递给通风机轴的功率，即通风机的输入功率，用
表示，kW。
（2）有效功率是指单位时间内气体从通风机获得的能量，即通风机的输出功率，用
（6—1）
4、效率
效率是指有效功率
和轴功率
的比值，用
表示。
（6—2）
5、转速
转速是指通风机叶轮每分钟的转数，用
表示，r/min。
五、对通风设备的要求
（一）《煤矿安全规程》对主要通风机的要求。
第一百二十一条规定，矿井必须采用机械通风。
主要通风设备的安装和使用应符合下列要求：
1、主要通风机必须安装在地面；
装有通过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。
第一百二十二条规定，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，主要通风机的供风量不应小于正常供风量的40%。
第一百二十三条规定，严禁主要通风机房兼作他用。
主要通风机房必须安装水柱计、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有专职司机负责，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。
（二）对通风机的其他要求
为保证矿井安全生产，通风机必须安全、可靠、经济运行。
在选择通风机时，就应根据矿井的实际情况选择性能可靠、工作稳定的通风设备，以保证能向矿井输送足够的风量和风压。
通风设备是矿井设备中耗电较大的设备，不仅要选择高效风机，而且在运行中要对风机进行合理的调节，使之在高效工况下运行，要求运转效率不应低于最高效率的0.85～0.9倍。
为保证通风机安全、可靠地运行，除严格执行《煤矿安全规程》对通风设备的要求外，还应建立健全设备维护保养制度，建立健全日常维护与定期检修制度，明确其内容，严格按制度执行，并做好维护与检修记录。
随监测、监控技术的发展，风机在线监测、监控技术逐渐成熟，一般应安装风机在线监测、监控系统，随时监测、监控风机运行状况，保证通风安全。
第二节通风机的构造及反风装置
一、轴流式通风机的构造
2K系列轴流式通风机
2K系列通风机是我国二十世纪八十、九十年代自行研制生产的矿山主要通风机，用于煤矿矿井通风，也适用于金属矿的通风。
首先于二十世纪八十年代研制出2K60型通风机，九十年代又研制出2K56型通风机。
2K60型通风机有No18、No24、No28三个机号，最高静效率可达84%。
2K56型通风机有No12、No18、No24、No30四个机号，最高静效率接近85%。
2K60与2K56主要不同之处在于2K60叶片可在150～450之间调整，2K56叶片可在200～500之间进行调整；
2K60装有导叶可调装置，反风时需要改变导叶的角度，而2K56中、后导叶为板型，不可调，反风时不需要改变导叶角度，操作简单。
它们的其他结构基本相同。
在此，主要介绍2K60型通风机的结构特点。
1、2K60型轴流式通风机的结构特点
如图6-7所示，为2K60型轴流式通风机的结构图。
它主要由进风口（集流器1和流线体2）、叶轮3、中导叶4、后导叶5、传动部分（轴、轴承、支架和联轴器）和扩散器（图中未画出）等组成。
（1）进风口
进风口由集风器和流线体组成，其作用是把空气沿轴向均匀的导入叶轮，以减小气流的冲击损失，提高风机效率。
（2）叶轮
2K型通风机有两个叶轮，叶轮有轮毂和叶片组成，风压和风量较大。
每个叶轮上有14片机翼型扭曲叶片，机翼型扭曲叶片可以减小气流在叶轮内的径向流动和环流，损失较小，效率较高。
叶片安装角可在15°
～45°
范围内进行调整，叶片数目也可以调整，两个叶轮可都装14片叶片或7片叶片，也可装成一级叶轮14片叶片和二级叶轮7片叶片，调节范围较大。
（3）中、后导叶
导叶也叫整流器。
中导叶安装在一、二级叶轮之间，有14片机翼型扭曲状叶片；
后导叶安装在二级叶轮后，有7片机翼型扭曲状叶片。
中导叶的作用是改变从第一级叶轮流出气流的方向，提高第二级叶轮产生的压力；
后导叶的作用是将从第二级叶轮流出的气流调整为轴向流动，以减小损失、提高效率。
中、后导叶固定安装在主体风筒上，导叶角度可利用电动机构或手动操作装置进行调节，以便于反转反风。
（4）传动部分
传动部分由轴、轴承、支架和联轴器等组成。
轴承采用滚动轴承，并装有测温装置（铂热电阻温度计），接二次仪表可做遥测记录和超温报警。
传动轴两端用齿轮联轴器分别与通风机和电机连接。
（5）扩散器
扩散器由锥型筒芯和筒壳组成，呈环型，装在通风机出口侧。
扩散器过流断面是逐渐扩大，气流在扩散器中的流速逐渐降低，可使一部分动压转变为静压，提高了风机的效率。
有文献报道设计合理的扩散器可使效率提高10%左右，所以，通风机一般要加装扩散器，以提高通风机的效率。
另外，该通风机为满足反风需要还装有手动制动闸和导叶调整装置。
需要停止电机反转反风时，制动闸可使叶轮迅速停止转动，以缩短电机反转反风操作时间。
反风时，需要改变导叶角度，导叶角度可用电动机构或手动操作进行调节，以满足反风要求。
该通风机的反风量满足《煤矿安全规程》对反风量不小于正常供风量40%的要求。
2、型号意义
以2K60-4-No28为例子说明型号的意义。
2——两级叶轮；
K——矿用通风机；
60——通风机轮毂直径与叶轮直径比的100倍；
4——设计序号；
No——机号前冠用符号；
28——通风机叶轮直径2800mm。
2K60型通风机由于是我国最早设计生产的两级通风机，在叶片和导叶的设计上还存在一定的不足，反风操作复杂。
现有厂家研制了新型2K60风机动叶片和导叶片，用新风叶代替原旧风叶，可以提高了风机的效率，并从声源上降低通风机的噪声。
（三）电机内置与外置
目前，国内1K、2K主扇电动机大都采用外置，即电机安置在自由大气中，并通过长轴与主扇叶轮连接；
国内对旋风机电机一般内置，即电机安装在主体风筒内，并与风机叶轮直联。
而国外1K、2K主扇电动机就有外置与内置两种，对旋风机也有两台电机都外置的。
应该说，电机外置与内置各有其优缺点。
电机外置增加了传递损失，而内置直联没有传动损失；
外置拆装与检修方便，内置不便；
外置电机选用常规电机及常规冷却方式，一般也不存在隔爆问题，内置要选用隔爆电机，并要解决电机的冷却问题等。
总之，电机外置与内置各有利弊。
在选型与革新改造时，应根据实际需要，综合分析合理选择。
二、离心式通风机的构造
矿用离心式通风机主要有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-01型，前两者多用于中、小型矿井，后者常用于大型矿井。
（一）4-72-11型通风机的结构特点
1、4-72-11型通风机的结构特点
如图6-8所示，为4-72-11型通风机的结构图。
它主要由叶轮、机壳、进风口和传动部分等组成。
（1）叶轮
4-72-11型通风机的叶轮由10个中空后弯机翼型叶片、双曲线型前盘和平板型后盘组成。
叶轮用优质锰钢制成，并经静平衡和动平衡校正，运转平稳、高效，全压效率可达91%。
（2）机壳
4-72-11型通风机的机壳用钢板焊接而成。
机壳有两种形式：
一种是三开式，即机壳上下部分可分开，上半部分又可分为左右两部分，各部分之间用螺栓连接，便于拆卸与维修，No16和No20的机壳为三开式；
另一种是整体结构，即机壳焊接成整体结构，不能拆开，除No16和No20外的其他机号（No2.8～No12等九种）的通风机为整体结构。
（3）进风口
4-72-11型通风机的进风口为锥弧形整体结构，前部分为圆锥形的收敛段，后部分（接叶轮进口部分）是近似双曲线的扩散段，中间部分为收敛较大的喉部。
气流在进风口中流动时，在进风口前部气流加速，在喉部形成高速气流，在进风口后部速度降低并均匀扩散，进入叶轮。
这种进风口阻力小，进入叶轮的空气扩散均匀，是通风机高效的一个原因。
4-72-11No16和4-72-11No20为矿井常用的主要通风机，传动部分由轴、轴承和皮带轮等组成。
它采用B式传动，即悬臂支承，皮带传动，皮带轮在两轴承中间。
轴承装有温度计，采用黄油润滑。
4-72-11型通风机的旋向有两种，即“右旋”和“左旋”。
从电机皮带轮一端正看，叶轮按顺时针方向旋转的叫“右旋通风机”，以“右”表示；
叶轮按逆时针方向旋转的叫“左旋通风机”，以“左”表示。
（5）出风口
如图6-9所示，为通风机的出风口位置示意图。
4-72-11No16和4-72-11No20的出风口的位置有三种，即右0°
、右90°
右180°
和左0°
、左90°
、左180°
。
这两种通风机的出风口位置是固定的，不能改变，定货时应予以注明。
除No16和No20外的其他机号的出风口位置可任意调整，可安装成任意需要的位置。
以4-72-11No20B右90°
说明其型号的意义。
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；
20——叶轮直径为2000mm；
右——右旋；
B——传动方式为B式；
90°
——出风口方向。
（二）G4-73-11型离心式通风机
1、G4-73-11型离心式通风机的结构特点
G4-73-11型通风机主要是为锅炉通风设计，单侧进风，也可用于中、小型矿井的通风。
如图6-10所示，为G4-73-11型通风机结构图。
它主要由叶轮、机壳、进风口、前导器和传动部分组成。
（1）叶轮
叶轮由12个后弯机翼型叶片、弧锥形前盘和平板形后盘组成，并经静、动平衡校正（静、动平衡校正由厂家在静、动平衡校正机上进行），运转平稳，噪音低，全压效率高，可达93%。
机壳用普通钢板焊接而成，并制成三种不同形式，No8～No12机壳为整体焊接形式，No14～No16机壳为两开式，No18～No28机壳为三开式。
（3）进风口与前导器
G4-73-11型风机进风口为锥弧形，与4-72-11型相同，用螺栓固定在通风机入口侧。
如图7-10所示，前导器装在进风口前面。
前导器上的叶片可在0°
（全开）到90°
（全闭）范围内进行调整，以改变通风机进风的方向，调节通风机的风压和风量。
G4-73-11型通风机的传动部分由轴、轴承、联轴器等组成。
传动方式为D式（弹性联轴器）传动，传动效率较高。
以G4-73-11No25D为例说明其型号的意义。
G——锅炉通风机；
73——通风机的比转数为73；
25——叶轮直径为2500mm。
（三）K4-73-01型通风机
1、K4-73-01型通风机的结构特点
如图6-11所示，为K4-73-01型离心式通风机结构图。
它是为大型矿井通风设计生产的大风量通风机，双侧进风，有No25、No28、No32和No38四个机号。
该风机主要部件叶轮由前盘、中盘和中盘两侧各12个后弯机翼型叶片组成，并焊接成整体。
传动轴为实心短轴，两端用滚动轴承支承，轴两端均可与电动机连接。
机壳上部用钢板焊接而成，下部由混凝土制成。
进风口为收敛式流线型，并制成三开式，便于拆装。
该通风机具有强度高，运转平稳，高效等特点。
以K4-73-01No32为例说明其型号意义。
0——叶轮为双侧进风；
32——叶轮直径为3200mm。
三、轴流式与离心式通风机的比较
轴流式通风机和离心式通风机结构、性能、启动、工况调节方法、反风方法等一般不同，下面对它们作一简单比较。
1、结构
轴流式通风机结构紧凑，体积小，传动方式简单，采用电动机直联拖动，转速高，安装方便，占地面积小，但是，轴流式通风机结构较离心式通风机复杂，维修困难；
离心式通风机结构简单，维修方便，但体积较大，占地面积大，安装较复杂，转速较低，传动方式多，主要有A、B、C、D几种传动方式。
2、性能比较
轴流式通风机风量较大，风压较低；
离心式通风机风量相对较低，风压相对较高。
轴流式通风机一般采用个体特性曲线，风压曲线随风量增大风压下降较快，特性曲线并马鞍型，运行中可能出现不稳定区域；
离心式通风机采用类型特性曲线，风压特性曲线随风量增大风压下降相对缓慢，即较平稳，运行中一般不会出现不稳定区域。
轴流式通风机噪声较大；
离心式通风机噪声相对要小。
3、运行
轴流式通风机在风门半开或全开时启动；
离心式通风机在风门全闭时启动。
轴流式通风机在同一叶片安装角下，随风量的增加轴功率是降低的；
离心式通风机随风量的增加轴功率一般是增大的。
轴流式通风机在超过工业利用区左侧的高风压区域（马鞍型区域）会出现不稳定工况；
离心式通风机不会出现不稳定工况。
4、工况调节方法
轴流式通风机的工况调节方法较多，主要有改变转速调节法、改变叶片安装角度调节法、减少叶片数目调节法、减少叶轮数目调节法和闸门节流调节法等；
离心式通风机主要有改变转速调节法、闸门节流调节法和前导器调节法。
5、反风
轴流式通风机反风方法很多，现主要采用反转反风法，操作简单、方便；
离心式通风机需采用反风道反风，要建反风道，反风操作复杂。
6、适用范围
轴流式通风机适用于风量大，风压小的矿井通风；
轴流式通风机适用于风量小，风压大的矿井通风。
由于轴流式通风机安装方便、可以反转反风，不需要建反风道等优点，现在新建及改扩建矿井大多采用轴流式通风机。
四、通风机的反风
《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10min内改变巷道中的风流方向；
反风是改变井下风流的流动方向，使风流向相反的方向流动，对于抽出式矿井是将抽出式通风变为压入式通风。
其目的是在进风口井附近、井筒或井底车场附近发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸时，必须立即改变风流方向，以防火灾向井下蔓延以及有害气体进入工作面，危及井下工作人员的生命安全。
矿井主要通风机有多种反风方式，这里主要介绍常见的轴流式通风机的反转反风和离心式通风机的反风道反风。
（一）轴流式通风机的反转反风
反转反风是通过改变通风机叶轮的旋转方向来改变风流方向的一种方法。
这种方法只限于可反转反风的轴流式通风机。
目前，我国生产的FBCZ系列与FBCDZ系列以及2K系列风机都能反转反风，并满足《煤矿安全规程》对反风量的要求。
轴流式通风机设置有快速实现电机反转的装置。
当需要风机反转反风时，先按停止按钮，再进行刹车，待风机停止运转后，再按反转按钮即可进行反转反风。
2K60反风时，先切断电源，刹车制动，利用传动装置使中、后导叶转动150°
，改变电源相位使电动机与通风机反转，完成反风。
2K56型不需转动中、后导叶，反转反风即可。
此外，轴流式通风机的反风方式还有“反风道反风法”、“无反道反风法”等。
（二）离心式通风机反风道反风
如图6-12所示，为两台离心式通风机反风布置图。
反风时，打开水平风门13，使通风机入口与大气相通，关闭竖直风门12，即关闭引风道，提起反风门6，关闭扩散器，使通风机出口与反风道相通。
新鲜空气由水平风门和进风道进入风机，通过风机出口进入反风道，被压入矿井，实现反风。
反风风流按图7-12虚线箭头方向流动。
第三节通风机在网络中的工作分析
第四节通风设备的操作运行、维护及故障处理
一、通风机的操作运行、维护
1、通风设备的启动
风机启动前，必须进行全面检查，检查各连接部位的紧固情况、风机流道中是否有异物、电机及启动设备是否正常等。
经检查一切正常后，按下启动按钮，启动风机。
对旋风机，按先二级后一级的顺序依次启动风机。
注意：
离心式风机应在风门关闭的情况下启动；
轴流式风机在风门半开或全开的情况下启动。
2、运行
风机启动并达到正常转速后，要及时观察电动机电流是否超过额定电流，风机及流道中是否有异常声音。
运行中，应经常观察电动机的电压、电流是否正常；
电机及轴承温度是否正常；
声音、振动是否正常，有无异常声音；
风压、风量是否正常；
环境温度、湿度以及大气压力是否变化等。
发现问题应及时停机进行处理，并启动备用风机。
当故障排除后，方可进入正常运转。
如风机装有微机在线监测监控系统，可使用该系统对风机运行状况进行监测、监控。
应作好风机运行记录，系统地记录风机运行状况。
3、停机
在矿井生产过程中，不论正常停机维护检修或事故停机检查修理，都应在10min内启动备用风机。
工作和备用风机应轮换工作，有的大型矿井的做法是每个月轮换一次。
4、风机的试运转
通风机在安装和检修后要进行调试和试运转。
运转前要对风机进行详细检查，满足启动要求后才可进行试运转。
运行中，发现问题应及时停机处理。
轴流式风机试运转时，应首先把叶片安装角调整为00。
试运转2h后，如果一切正常，停机并把叶片安装角调整到需要的角度，再运转2h，停机检查，确认运转情况良好，即可投入正式运转。
离心式风机试运转时，在试运转8min～10min后，停止运转（即使没有问题），然后进行第二次启动。
第二次启动后，将风门逐渐开启，使风机带负荷运转30min左右，再将风门完全打开，运转45min，然后停机。
经检查后，重新投入8h运转，再停机检查。
经检查无问题后，即可投入正式运转。
5、通风设备的维护
通风设备应进行日常检查，检查设备的连接（如地脚螺栓、联轴器、皮带等）是否完好；
风机参数测量仪器（如U型压差计）、温度计等是否完好是否完好；
电机及测量仪表（电压表、电流表等）是否完好等。
定期检查各转动部位的磨损（如轴承、轴、叶轮的磨损等）情况；
定期检查和更换风机及电机轴承润滑油（脂）；
定期清扫机壳内部及叶轮上的灰尘（一般每季度清扫一次）、机壳外部刷防锈油
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