主通风司机资格证培训教材.docx

1、主通风司机资格证培训教材主通风司机培训教案2016年6职工培训教案专用纸培训班名称主通风机司机资格证培训班授课教师 授课时间授课时数主讲内容矿井通风系统及通风设施目的要求1、矿井空气及气候条件2、通风机的基本理论3、通风机的构造及性能参数4、通风机的调节5、通风机的反风6、矿井通风设备的安装7、通风机的噪声控制8、通风机防瓦斯爆炸的安全要求9、矿井通风机装置性能的测定10、矿井通风系统11、矿井通风的操作运行、维护保养与安全管理重点难点1、掌握矿井主要通风设备结构及工作原理；2、掌握主要通风机的反风操作；第一章 矿井空气及气候条件第二章 通风机的基本理论第一节 风流的基本性质第二节 通风机的工

2、作原理第三章 通风机的构造及性能参数第一节 通风机的构造第二节 通风机主要性能参数第三节 矿井通风机和通风网络的性能曲线第四节 通风机参数的比例定律第四章 通风机的调节第一节 通风机的调节 第二节 矿井总风量的调节 第三节 通风机联合运转第五章 通风机的反风第一节 矿井主要通风机的布置第二节 矿井通风设备的反风装置第六章 矿井通风设备的安装第一节 安装前的准备工作第二节 轴流式通风机的安装第三节 联轴节安装第四节 离心式通风机安装第五节 主扇通风机的试运转第七章 通风机的噪声控制第一节 通风机噪声产生的原因第二节 通风机的噪声特性第三节 通风机噪声的控制第八章 通风机防瓦斯爆炸的安全要求第一节

3、 主要通风机第二节 局部通风机第九章 矿井通风机装置性能的测定第一节 工况调节 第二节 参数测定第三节 测定步骤第四节 通风机装置实测特性曲线的应用第十章 矿井通风系统第一节 统一通风与分区通风第二节 进风井与回风井的布置第三节 通风方式和主通风机安装地点第四节 通风网路第十一章 矿井通风的操作运行、维护保养与安全管理第一节 矿井通风管理规程第二节 主扇风机操作工岗位管理制度第三节 主扇风机的操作、运行与维护第四节 矿用通风机检修规程第五节 主通风机操作及维护标准第六节 主扇风机操作工岗位标准流程操作第七节 主扇风机事故案例分析第一章 矿井空气及气候条件矿井通风的作用就是连续供给井下人员足够的

4、新鲜空气，满足人员呼吸需要；稀释井下有害气体及矿尘到安全浓度，并排出作业地点；排出井下热量与水蒸气，创造适宜的气候条件，保证系统可靠、风流稳定、抗灾变能力加强矿内空气组成成分：氧气、氮气、二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氨气。矿井内常见的对安全生产威胁最大的有毒气体有：一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等等。井下工作地点最适宜的气候条件：空气温度为1520、空气相对湿度为50%60%、风速的大小应据气温的高低而定影响井下空气温度的条件：1）、地面温度；2）、空气的压缩与膨胀；3）、岩石温度4）、地下水的作用；5）、水分蒸发；6）、氧化生热7）、通风强度；8）、其他因素（

5、设备运转、人体散热等）我国矿山安全过程对矿井内污浊空气有以下规定：矿内空气中氧含量不得低于20；有人工作或可能有人到达的井巷，二氧化碳不得大于0.5，总回风流中，二氧化碳不超过1；矿井内空气中一氧化碳浓度不得超过0.0024（按体积计算），按重量计算不得超过0.03毫克/升。爆破后，通风机连续运转条件下，一氧化碳的浓度降至0.02时，就可以进入工作面。井下空气中氮氧化合物不得超过0.00025；井下空气中硫化氢含量不得超过0.00066；井下空气中二氧化碳含量不得超过0.0005；作业场所空气中粉尘允许浓度：含游离二氧化矽大于10者，不得超过2毫克/米3;小于10者，不得超过10毫克/米3；采

6、掘工作的空气干球温度不得超过27；热水型矿井和高硫矿井的空气湿球温度不得超过27.5。矿井通风系统的有效风量率不得低于60；矿井工作场所放射性气体氡在空气中的最大允许浓度为110-10居里/升，氡子体的潜能值不超过1104兆电子伏/升。第二章 通风机的基本理论第一节 风流基本性质一、 大气压力在地球的表面，空气的流动产生的风流就是风。由于各地海拔高度、湿度的不同，形成了有的地方气压高，有的地方气压低。空气是从气压高的地方流向气压低的地方，气压的高低差就是引起空气流动的原因。这种空气流动的现象就是风流。在一条水平巷道的两端，若空气压力的不同，就会产生风流。但在倾斜及垂直巷道的两端，由于空气具有不

7、同的能量，仅用空气压力的大小说明风流的运动方向就不够确切。而矿井空气流动是从能量大的一端流向能量小的一端，这就是风流运动的必要条件。 矿井通风是借助于通风机压力驱动空气流动，供给井下通风空间足够的风量。单位体积空气所具有的质量称为空气的密度。当温度为20，相对湿度50、绝对压力为760毫米汞柱、重力加速度为9.807米/秒2 时，干燥空气的状态称为大气的标准状态。在标准大气状态下空气的密度为1.293公斤/米3，也就是说每一立方米空气的重量在标准状态下只有1.293公斤，它对地面产生的压力叫做大气压力。我们来做一个有关大气压力的试验。如图2-1所示。把装满水银的玻璃管倒立在水银中，这是玻璃管中

8、的水银下降760毫米高度并不继续下降。这是因为玻璃上端是真空状态，没有空气压力，而水银槽的水银面上却作用着大气压力的缘故。这也说明大气压力可以支持760毫米水银高度，玻璃管内水银柱的压力和大气压力相等，并保持了平衡。这就是前面所说的，在标准状态下，一个标准大气压用水银柱来表示它的高度。同理，也可以用水来表示它的高度。通过试验证明：压力是可以用液柱来表示的。可以写成：1标准大气压760毫米汞柱10336毫米水柱通风机的压力，就是利用水柱高度来表示的，称为毫米水柱（mmH2O）。二、 矿井通风压力1 矿井风流的点压力（1）静压。空气的静压是气体分之间的压力或气体分子对容器壁所施加的压力。所以，空气

9、中某一点的静压在各个方向都相等。静压有绝对静压与相对静压之分。绝对静压是以真空状态为零点计算的压力方式，某点绝对静压的值，就是该点空气压力的真实值，因为绝对静压总是一个大于零的值。 矿井通风中所说的空气压力都指定是压强，即单位面积上的压力。矿井通风中常用的静压一般是相对压力，就是以当地大气压力为计算基准的静压差。这个差值往往是由于通风机械或某种自然力所造成的。因而，相对静压所表示的不是该点压力的真实大小，而是该点的真实压力与当地同一标高大气压力之差，所以其值可为正，亦可为负。（2）动压。空气流动时，施加于与风流垂直的平面上的压力除静压外，还有动压。动压的大小与风流的运动速度有关。只有运动的风流

10、才有动压，静止的风流没有动压，并且动压永远是大于零点值。（3）全压。风流的全压是该点的静压和动压的叠加。这里值得指出的是，静压和动压的叠加不单纯是一种计算方法，而且显示了两者的内在联系。这两种压力实际是空气具有不同形式的能量，在一定条件下，这两种形式的能量可以互相转化。全压则表示这两种能量之和。2.矿井风流的压差空气在全压的作用下沿着一定的通道，向能量低的地方运动，并在运动过程中消耗本身的能量。从这个意义上讲，压差是产生风流的原因。所谓压差，就是风流中不同断面上两点的总能量差。上风点的能量必定大于下风点的能量。如果管道中两个不同断面的能量相等，则不产生风流。风流中任意一点必须具有三个能量：静压

11、、动压、相对于某一水平的位能。a、b、c三个U型管的水柱变化现象。（1）a两端管都承受同样的大气压力，玻璃管两端液面保持同样的水平。(2)b从管一端向管内吹气，这时吹气一端管内液面承受的压力增大，两液面不能保持水平，另一端液面就要升高，两液面产生高度差h。(3)c从管的一端用嘴抽气，这时抽气管内液面承受的压力变小，两液面不保持平衡，也产生一个高度差h。由上面的现象可以看出，液面高度差h是因为两液面上所承受的压力不同而造成的。管内液面受到的压力越大，液面就越低，反之，管内液面受到的压力越小，液面就越高。矿井空气流动，就是利用通风机造成压差，达到通风的目的。第二节通风机的工作原理 矿用通风机按其用

12、途可分为三种：(1)用于全矿井或矿井某一翼(区)的，称为主扇(主力扇风机)；(2)用于矿井通风网路内的某些分支风路中借以调节其风量、帮助主扇工作的称为辅扇(辅助扇风机)；(3)用于矿井局部地点通风的，它产生的全压几乎全部用于克服它的连接的风筒阻力，称为局扇(局部扇风机)。 矿用通风机按其构造原理可分为离心式与轴流式两大类。一、离心通风机工作原理图23是离心通风机构造简图。1进气室2进气口 3叶轮4蜗壳5主轴6出气口 7出口扩压器气体在离心通风机内的流动方向是：从进风口沿轴向进入叶轮，随着叶轮流道的改变，气流又从径向出叶轮，在这个流动过程中，风压和流速不断增大，气流汇集在螺线形机壳中，气流速度下

13、降而压力上升，最后经过锥形扩散器排入大气。 离心通风机的工作原理：已知气体在离心通风机中的流动先为轴向，后转变为垂直于通风机轴的径向运动，当气体通过旋转叶轮的流道间，由于叶片的作用，气体获得能量，即气体压力提高和动能增加。当气体获得的能量足以克服其阻力时，则可将气体输送到高处或远处。 离心式通风机是靠旋转的叶轮产生的离心力作用增加压力的。由于离心力作用气流被甩到叶轮出口，这时叶轮的入口产生负压，在大气压力作用下气流不断由进风口继续进入叶轮，在叶轮中气流获得高速度，在经过螺旋形机壳时，因为断面不断扩大使气流速度逐渐降低，压力继续增大，在气流到达扩散器出口时，气流具有的压力基本上和大气压相等。由此

14、可见，通风机内的气流压力是低于大气压的。通风机的作用就是把低于大气压力的气流吸进去，经过叶轮又给气流增加了压力，然后排向大气。如此不断地吸、排，以达到输送空气的目的。如果能制造足够长度的扩散器，则排向大气的空气压力就完全和大气压力相等。 在气流从进风口到达扩散器出口的流动过程中，叶轮是增加压力的唯一部件。当原动机拖动叶轮旋转时，叶轮就对气体做功，使气体获得能量(静压和动能)，气体离开叶轮后仍具有一定的速度进入蜗壳，在蜗壳中速度降低，将部分动能转变为静压而离开通风机。蜗壳、扩散器的作用是减低气流的动压，增加静压以避免叶轮产生的高速气流直接排出大气而造成损失。叶轮是一个使气体获得能量的重要部件。不

15、同叶片型式对压力有着不同的影响。离心式通风机叶轮的叶片可以分为三种不同类型。它是按照叶片出口安装角度大小和叶片几何形状来决定的。叶片的三种形式如图24所示。图24叶片的三种形式 (1)前向叶片。叶片出口安装角度90度。它分为一般前向叶片和多翼式前向叶片。产生的理论压头最大，动压占的比例大，损失也大。 (2)后向叶片。叶片出口安装角度90度。它分为曲线形后向叶片和直线形后向叶片。产生的理论压头最小，静压的比例大，动压占的比例小，损失也小。 (3)径向叶片。叶片出口安装角度=90度。一般有径向出口叶片和径向直叶片。产生的理论压头介于前向叶片和后向叶片之间。 通过比较可以看出，在其他条件相同时三种叶

16、片形式的比较结果： 从气体所获得的压力看，前向叶片压头最大，径向叶片居中，后向叶片最小。从效率观点看，后向叶片损失最小，故效率最高，径向叶片介于前、后向叶片之间，前向叶片损失最大，故效率最低。 从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力前提下，前向叶轮直径最小，径向叶轮稍次，后向叶轮直径最大。 因此，大功率的通风机一般用后向叶片较多。后向叶片的通风机效率高，压头特性曲线平缓稳定，这对两台通风机的并联运转非常有利。如果对通风机的压力要求较高，而转速或圆周速度又受到一定限制时，则往往选用前向叶片。如果从磨损和积垢角度看，选用径向直叶片较有利。 图25是叶片形状图。a为平板型，b为圆弧板型，c

17、为机翼型。平板型制造最简单，但效率较低，一般很少应用。机翼型制作较复杂，但效率高，应用广泛。图25叶片形状图二、轴流通风机的工作原理轴流通风机与离心通风机一样，由于叶片与气流相互作用而产生压差，使空气沿轴向流动。图26是轴流通风机构造简图。气流从集风器进入，通风叶轮使气体获得能量，然后流入导叶，导叶将一部分偏转的气流动能变为静压能，最后通过扩散筒将一部分轴向气流的动能转变为静压能，然后从扩散筒流出，输入管路。1气体的绕流和升力效应工程中常见到气体绕物体的流动，简称绕流。研究绕流问题的目的，就是研究作用在物体周围的气流速度、压力等的变化情况。首先我们来看一个理想流体流过静止圆柱体的情况。如图27

18、a所示：图27理想流体流过圆柱体 流体在流近静止圆柱体前，是一组均匀的平行流线，当流体流近圆柱体时，由于圆柱体的阻碍，使流线逐层发生弯曲。绕过c、d点后，鉴于理想流体没有粘性，不会产生附面层分离，因此流线又合拢。因为圆柱体是一对称物体，圆柱体并不受任何作用，即使对于实际流体，也只会产生平行于流动方向的阻力，在垂直于流动的方向，仍无外力产生。 如果圆柱体在静止的空气中转动，根据实际观察，圆柱体周围的流体也将随圆柱一起绕轴心流动，如图27b所示。这种流动称为环流。离开圆柱越远的流体转得越慢。 如果把转动的圆柱体放在均匀平行的流体中，这时圆柱体上面的流体速度较快，但压力较低，圆柱体下面的流体因速度较

19、慢而压力增大。因为圆柱上下压差的作用，产生一个向上的推力，称为升力，如图27c所示。上面所产生的这种现象，称为升力效应。 理想流体流过轴流通风机叶片翼型的情况和流过圆柱体相类似(图28)。图28理想流体流过轴流通风机叶片翼型的情况当实际流体流过叶型时，表面上存在着附面层，由于起动涡的产生，一个与起动涡大小相等、方向相反的环流在翼型周围产生。实际气流绕叶型的流动，可以看成是理想流体绕叶型的流动与叶型的环流的迭加。迭加的结果改变了叶型上下表面的速度分布，使叶型上表面速度增加，下表面速度减小，于是产生了压差，也就产生了把叶片推向低压区的力，使叶片上升。但是轴流通风机的叶片是均匀固定在轮毂表面上排列成

20、栅形的，所以叶片底面的高压气流在叶片推动下向出口流出，叶片上凸面的低压气流会不断地将空气引进来，穿过两叶片的通道，向后流动。这样在叶轮的旋转下形成连续不断的气流。轴流通风机在叶轮后面安装了固定不动的后导叶，它可以改变风流方向并将一部分动压变为静压。有时为了提高通风机的压力，在一台风机上安装两个转动叶轮，这种两级通风机的第一个叶轮之后必须安装中间导叶，以使流入第二个叶轮的气流方向与流入第一个叶轮的气流方向相同。2介绍几种轴流通风机中常用的叶型已有的性能良好的机翼或螺旋桨叶型均可作为通风机的原始叶型。它们的种类很多，这里仅介绍常用的几种翼型。(1)葛延根叶型。该叶型是德国研究发明的，见图29a。(

21、2)RAF6E叶型。它是英国发明的一种叶型，见图29b。(3)Ls叶型。它是参照英国LS型螺旋翼型加以修改而得到的一种叶型，见图29c。(4)CI。ARK Y叶型。它是美国早期研究发明的，见图29d。(5)圆弧板叶型。圆弧板叶型特性数据是德国葛延根大学发明的。圆弧板叶型的优点是制造成型方便，但是效率比机翼型叶片低。见图29e。图29几种轴流通风机中常用的叶型a葛延根叶型bRAF一6E叶型cLs叶型dcLARK Y叶型e圆弧板叶型任何一种具有尖后缘的机翼叶型，都可以在较宽广的攻角范围内工作。各种叶型的空气动力特性，只有数量上的差别，而无实质上的区分。对已有的任何一种叶型，只要在无分离的攻角最佳范

22、围内，均可以采用于轴流通风机中。各种不同几何形状的叶型对其气动特性都有影响，其中最主要的因素是叶型的最大厚度及其位置、叶型的相对弯度等。三、离心式通风机与轴流式通风机的比较矿井主要通风机，通常使用离心式和轴流式两大类。离心式通风机因以离心力形成风压而得名；轴流式通风机因气流沿轴向流动而得名。故一般说来，离心式通风机适用于小流量、高压力的场所，而轴流式通风机则常用于大流量、低压力的情况，它们各有不同的特点。1在结构方面，轴流式通风机结构紧凑，体积较小，重量较轻；旧式离心式通风机结构尺寸较大，安装占地较大，新式离心式通风机为翼型风叶，提高了转速，体积与轴流式通风机近似。2轴流式通风机部件装在筒式机

23、壳内，结构复杂，维修比较困难，离心式通风机结构简单，运行比较可靠。3轴流式通风机运转时产生很大噪声，如不采取消声措施，大都超过国家对噪声的规定，违反环境保护法，而采取消声装置需要一定费用或增加通风阻力。离心式通风机产生的噪声较小，一般不超过国家环境保护法的规定，但大型高速离心式通风机，噪声也较大，应装消声装置。4在通风机的效率方面，离心式通风机的最高效率比轴流式要高一些，但离心式通风机平均效率不如轴流式通风机高。5在通风机调节方面，轴流式通风机可改变动叶片或静导叶安装角度，改变叶轮级数、叶片片数、导流器等多种方法进行调节风量，以适应矿井需要，经济性能较好。离心式通风机一般用闸门调节，阻力损失大

24、，不经济，也有用改变主轴转数、导流器调节或尾翼调节等。总之离心式通风机可调性能不如轴流式通风机。6在特性方面，轴流式特性曲线陡斜，适合于矿井阻力变化大而风量变化不大的矿井；离心式特性曲线平缓，适合于风量变化大而矿井阻力变化不大的矿井。所以离心式通风机可用闸门调节风量，阻力变化较小。轴流式特性曲线有驼峰，工况点只能在驼峰右侧，所以相对应用范围减小；离心式特性曲线一般没有驼峰，应用范围较宽。此外，离心式通风机在起动时，须关闭闸门，以减小起动负荷；而轴流式通风机在起动时，可以关闭闸门，也可以打开闸门，起动负荷变化不大。综上所述，两种类型的通风机在许多方面各有特点。现综合各种不同特点列表如下：第二节通

25、风机主要性能参数一、通风机工作的基本参数风量、风压、转速、功率及效率是表示通风机性能的主要参数，称为通风机的性能参数。它们共同表达通风机的规格和特性。这里简单地说明它们的概念。1风量Q表示单位时间流过通风机的空气量，常用单位为米。秒、米。分、米。小时。2风压H当空气流过通风机时，通风机给予每立方米空气的总能量(千克米)称为通风机的全压H。(千克米米。)，它总是由静压H，和动压H。所组成，即：H。一H，+H。 (千克米。)通风机无论抽出或压入工作，其全压H。总是消耗于克服矿井通风阻力矗和扩散器出口(抽出式)或风井出口(压入式)的动压损失。那么，通风机压入式工作时，一般常用它的全压H，来表示它的风

26、压参数，而抽出式工作时，常用它的“有效静压”来表示其风压参数。3转速”通风机转子旋转速度的快慢将直接影响通风机的风量、风压、效率。单位为转分，即rpm。4功率N驱动通风机所需要的功率N称为轴功率，或者说是单位时间内传递给通风机轴的能量。通风机工作有效的总功率为：N。=QH。102 (千瓦)如果通风机风压是用其有效静压H，来表示，则N，一QH，102(千瓦)5效率通风机轴上的功率因为有部分损失而不能全部传给空气，所以就用效率来反映损失的大小及其工作的优劣，效率高，即损失小。从不同角度出发有不同的效率，因所用风压参数不同就有：全压效率 仇一QH。102。N静压效率 rs=QH，102N二、通风机的

27、主要无因次参数将通风机的主要性能参数风量(米。秒)、风压H(千克米。)、功率(千瓦)，转速n(转分)与通风机特性值：叶轮外径D(米)、叶轮外缘的圆周速度U(米秒)以及气体密度J0(千克米。)之间的关系用无因次参数来表示，它们分别是：压力系数H H一赫流量系数Q Qi型一功率系数比转数，N一一100ON第三节矿井通风机和通风网络的性能曲线一、通风机的个体特性曲线通风机的风量、风压、功率、效率等几个参数之间存在着一定的依存关系。如果风量发生了变化，相应地风压、功率、效率等也要发生变化。通风机的特性曲线，就是在既定转速下，反映风量、风压、功率、效率之间的关系曲线，它表明通风机的各种工作性能和变化规律

28、，对通风机的选型和分析通风机的工作状态是十分有用的。因为空气在通风机内流动情况非常复杂，所以至今我们还无法用理论计算的方法得到它的特性曲线，而只能用试验的方法求得。新通风机在出厂之前，一般进行模拟试验给出特性曲线。通常通风机样本给出的特性曲线，是通风机气动特性曲线，其效率为气动效率，而在现场测定的曲线为通风机装置曲线，其效率为装置效率。实际使用时，常将矿井风阻特性曲线与通风机特性曲线绘在一张图上，矿井风阻曲线R与通风机QH特性曲线的交点A为通风机的工况点。根据工况点的位置，便可由图中纵横坐标查出相应的风机、风量、风压、功率、效率。1离心式通风机的特性曲线图310是后弯式离心式通风机特性曲线。图

29、3一lO后弯式离心式通风机特性曲线(1)风量、风压曲线通风机风量和风压之间的关系曲线叫做风量一风压曲线(QH曲线)。轮叶后弯式通风机QH曲线一般呈单斜状；轮叶前弯式通风机QH曲线一般呈驼峰状。当风量接近零时会出现一最大值，随着风压的增加，风量逐渐下降，所以QH曲线是一条变化较为平缓的曲线。(2)风量功率曲线通风机的风量和功率之间的关系曲线叫做风量一功率曲线(QN曲线)。当风量为零时，功率最小，这是QN特性曲线的一个特点，所以利用这一特点离心通风机是在闸门全闭下起动，此时电机消耗功率是最小的，利于安全启动，避免电流过大烧坏电机。随着风量的增加，功率是缓缓上升的，最后达到功率的最大值。(3)风量效

30、率曲线通风机的风量和效率之间的关系曲线，叫做风量一效率曲线(Q一7曲线)。当风量为零时，效率也为零，随着风量的增加，效率也逐渐上升，在P处到达最大值时又逐渐下降，P点是最高效率点，也就是通风机运行最经济的一点。图3-11轴流式通风机的特性曲线2轴流式通风机的特性曲线如图311所示，轴流式通风机与离心式通风机的特性曲线差异较大。(1)风量风压曲线轴流通风机的QH曲线一般呈马鞍一驼峰状，在马鞍的左端是不稳定的工作段。多台通风机联合运转时，要特别注意这一点。每一个安装角对应一条QH曲线。当风量为零时风压有一较大值，随着风量的增加风压逐渐下降，当风量再继续增加时，风压又上升到最大峰值F，尔后又突然下降

31、，形成了一个“马鞍形”的驼峰区。风量虽然变化不大，风压却有着明显的变化。在轴流式通风机中增加了稳流环装置后的Q日曲线有所不同，Q一日曲线较稳定，见图312。图312增加稳流环装置后的曲线(2)风量功率曲线轴流式通风机叶片每一组不同的安装角对应一条QH曲线。当风量为零时，功率有较大值，随着风量的增加，功率逐渐变为最小值，再到最大值，最后逐渐呈下降趋势。轴流通风机在启动时，闸门不允许全闭起动，如果全闭起动电机消耗的功率最大。轴流式通风机可以直接启动。(3)风量效率曲线 同样地，每一个安装角对应着一条Q一叩曲线。其中，设计安装角时所对应的效率最高。由于通风机本身存在能量损失，因此，其输出功率小于输入功率。两者之比即为通风机的效率。Q一7曲线近似为一条抛物线，随风量的增加而增加，当增到最大值后，又随风量的增加而降低。二、通风机的工况及其合