矿山机电毕业设计-通风选型设计-辽工大.docx

摘要随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的部分。为确保煤矿的安全生产，对煤矿的安全设计十分重要，矿井通风就是其中的一个重要组成部分。矿井通风的作用就是不断地向井下各个作业地点供给足够数量的新鲜空气，稀释并排出各种有害、有毒及放射性气体和粉尘。调节井下空气的温度和湿度，使之保持在合适的状态，给井下工作人员创造一个良好的工作环境，以便劳动生产率的不断提高。本次论文设计是基于阜矿五龙煤矿流体机械选型设计，完成煤矿主通风设备离心式风机的型及设计，通风机选型与设计和4-72和G4-73型离心式风机房的布置、降噪设计三大任务旨在提高设备利用效率，降低风机房的噪声，实现最大经济效益。此况井年产量 85 万吨，矿井通风方式为抽出式，风量为 2362 m3/min ，瓦斯浓度低，初期负压1025Pa，末期负压 1654Pa。经过对风量、负压的计算，绘制曲线图，选择风机，确定风机工况，用经济计算比对不同方案，并确定其中一组最适合的方案，进行核查计算。 根据煤矿安全规程和煤炭工业设计规范所规定的有关条款，本次设计以安全为主，经济为辅。在安全生产的大环境下，如何做到经济损失最小化，能源利用的最大化，也是本次设计的研究方向。关键词：安全生产；通风机；选型；工况点AbstractWith the development of coal industry safety has become an important part of them. To ensure the safety of coal mine production mine safety design is very important mine ventilation is one important component. The role of ventilation is to keep the various operating locations to the underground supply sufficient quantities of fresh air dilution and discharge of harmful toxic and radioactive gases and dust. Regulate air temperature and humidity underground so that it remains in the right state to the underground staff to create a good working environment for the continuous improvement of labor productivity.This design is base on the coal mine fluid machinery chooses type and design ,to complet three main task :coal-master catchment equipment chosen design, ventilator bloser chosen design and 4-72 and G4-73 centrifugal fan vibration rdduction design. The last purpose is to improve the facility efficiency , reduce centrifugal fan vibration ,so we can carry out the biggest economic benefit.Annual production of 85 million tons this well borehole diameter of 4 meters air flow is 2362 m3/min gas concentration is low the initial negative pressure 1025Pa the late negative 1654Pa. After the air volume, the calculation of negative pressure drawing graphs select the fan to determine the fan operating conditions with different options than economic calculations and to determine the most suitable one of a group of programs verification of calculations.According to “Mine Safety Regulations ”and “Coal Industry Design Specification” under the relevant provisions of this design to safety economic supplement. Production in a safe environment how to do to minimize economic losses maximize energy use but also the design of this research.Key words: safety fan selection save energy 目录0前言11 离心式通风机21.1 离心式通风机的构造和工作原理21.2 离心式通风机的性能参数及性能曲线41.2.1 风量41.2.2 风压51.2.3 功率51.2.4 效率61.2.5 转速71.3 通风机的性能曲线91.4 离心风机行业未来发展趋势101.5 本课题的研究目的和意义102 矿山风机设备的选型要求与原则122.1 矿山风机设备的选型要求122.2 矿山风机设备的选型原则122.3 选择设计的任务133 离心式通风机的初步预算153.1 设计参数153.2 选择风机类型和型号153.2.1 估算通风机必需产生的风量153.2.2 估算通风机的风压153.2.3 对离心式通风机类型的选择164 4-72型离心式通风机的选型计算174.1 离心式通风机台数的计算174.2 确定通风机工况点184.3 电动机的选择214.4 计算年电耗量235 G4-73型离心式风机选择与设计255.1 离心式通风机台数的计算255.2 确定通风机工况点265.3 电动机的选择295.4 计算年电耗量316 方案比较及机房布置图336.1 比较并确定设计方案336.2 绘制通风机房布置图337 离心式通风机的使用和调试347.1 离心式通风机的使用347.2 离心式通风机的调整34总结36参考文献37 0前言通风机是一种高耗能的设备。据有关资料介绍，风机年耗电量约占全国工业用电的24%，约占全国总用电量的四分之一。因此，通风机运行效率，具有降低能耗的巨大潜力，对国民经济的发展有着重要的意义。提高通风机的运行效率，设计阶段合理选型和采用新技术新设备便于运营管理是一个关键。而且通风机选型是机房工程设计中的重要环节, 选型合理与否, 直接关系到泵站机房工程投资、建成后运行费用和机房的安全。 在矿山通风设备的实际使用中，除了会对它们本身的性能参数提出较高要求外，还要求具备高效节能、寿命长、成本低、维修管理方便等特点。为了满足这些要求，除了须进行优良风力和结构设计，恰当选用通风设备的材质以及高质量加工制造外，还必需做好与现场使用条件相匹配的合理选型。选型合理，可以充分发挥其性能，延长使用寿命，节省能源；而如果选型不当，在它们的运行中，将发生抽空、汽蚀、效率低、噪声大，寿命短（磨损快）等不良现象。1 离心式通风机通风机作为空气动力机械，在通风除尘与气力输送系统中，都用来输送空气和粉尘或物料。因而，合理地选择风机，对通风除尘与气力输送的效果有着很大的影响。通风系统常见的风机有离心式通风机和轴流式通风两种，而在通风除尘和气力输送系统中大都有采用离心式通风机，另外，随着制粉技术的发展，配粉技术的广泛应用，作为正压输送的动力来源-罗茨鼓风机也受到重视。因此，本章重点介绍离心式通风机，同时介绍罗茨鼓风机。1.1 离心式通风机的构造和工作原理离心式通风机的构造如图所示。它的主要部件是机壳、叶轮、机轴、吸气口、排气口。此外还有轴承、底座等部件。通风机的轴通过联轴器或皮带轮与电动机轴相连。当电动机转动时，风机的叶轮随着转动。叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出，空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中，由于速度慢，压力高，空气便从通风机出口排出流入管道。当叶轮中的空气被排出后，就形成了负压，吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中。因此，叶轮不断旋转，空气也就在通风机的作用下，在管道中不断流动。图1-1 离心式通风机结构示意图图1-2 离心式通风机的组成通风机的各部件中，叶轮是最关键性的部件，特别是叶轮上叶片的形式很多，但基本上可分为前向式、径向式和后向式三种。如图所示。图1-2 通风示意图这三种不同形式的叶片是以叶片出口角来区分的，所谓叶片出口角就是叶片的出口方向（出口端的切向方向）和叶轮的圆周方向（在叶片出口端的圆周切线方向）之间的夹角（）。这三种叶片形式各有特点。后向式叶片的弯曲度较小，而且符合气体在离心力作用下的运动方向，空气与叶片之间的撞击很小。因此能量损失和噪音较小，效率较高。但后向式叶片只能使空气以较低的流速从叶轮甩出，空气所获得的动压较低。前向式叶片与后向式不同，它的形状与空气在离心力作用下的运动方向完全相反，空气与叶片之间撞击剧烈。因此能量损失和噪音都较大，故效率就低，但前向式叶片能使空气以较高的流速从叶轮中甩出，从而使空气在风机出口处获得较大的静压。径向式叶轮的特点介入后向式和前向式之间。机壳一般呈螺旋形，它的作用是吸集从叶轮中甩出的空气，并通过气流断面的渐扩作用，将空气的动压力转化为静压。离心式通风机所产生的压力一般小于1500mmH2O。压力小于100mmH2O的称为低压风机，一般用于空气调节系统。压力小于300mmH2O的称为中压风机，一般用于通风除尘系统。压力大于300mmH2O的称为高压风机，一般用于气力输送系统。1.2 离心式通风机的性能参数及性能曲线离心式通风机有一定的参数表示它的性能和规格，为了合理地选择与使用风机，就必须分析了解这些参数以及其相互间的关系。表示风机性能的主要参数有：1.2.1 风量通风机每单位时间内所排送的空气体积，称为风量Q，又称送风量或流量，其单位为m3/s或m3/h，工程上常用单位是m3/h。风机所产生的风量与风机叶轮直径、转速、叶片形式等有关，其三者之间的相互关系要用下式表示： (2-1) (2-2)式中：Q通风机的风量，m3/s；D2通风机叶轮的外径，m；V2叶轮外周的圆周速度，m/s；n通风机的转速，r/min;； 流量系数，与风机型号有关。风机的风量一般用实验方法测得。风量的大小与通风机的尺寸和转速成正比。在管道系统中，风量可以通过闸门或改变通风机的转速来调节。但通风机最大的转数不可超过性能选用表上规定的最高转数。以叶轮外周的圆周速度表示，压力在300-1500 mmH2O的风机，v2100m/s，压力在300 mmH2O以下的风机v270m/s。1.2.2 风压通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压H，其单位为mmH2O。风机所产生的风压与风机的叶轮直径、转速、空气密度及叶片形式有关，其关系可用下式表示：                                               (2-3)                    (2-4)式中：H通风机全压，mmH2O；空气的密度，kg/m3；通常取标准空气密度=1.2 kg/m3；v2叶轮外周的圆周速度，m/s；全压系数，根据实验确定，一般如下：后向式：H=0.40.6；径向式：H=0.60.8；前向式：H=0.81.1；D2风机叶轮的外径，m；n风机的转速，r/min。风机的风压与转速的平方成正比，适当提高转速就能增大风压。在管道系统中，风压也可用调节闸门来改变。1.2.3 功率通风机在一定的风压下输送一定数量的空气时，需要消耗一定的能量，这个能量是由带动它的电机提供的。单位时间内所消耗的能量称为功率N，功率的单位用千瓦来表示。通风机的有效功率（Ny千瓦）即： (2-5)式中：Q通风机输送的风量，m3/s；H通风机产生的风压，mmH2O；102kwkgm/s 之间的换算关系系数，1kw=102kgm/s。实际上，消耗在通风机轴上的功率（轴功率）要大于有效功率，这是因为通风机在运转过程中轴承内部有磨擦损失和空气在通风机中流动也有能量损失的缘故。轴功率N与有交效功率NY之间的关系如下： (2-6)式中：通风机效率，%。N轴功率，kw。当通风机的转速一定时，它的轴功率随着风量的改变而改变，一般离心式通风机的轴功率随着风量的增加而增加。1.2.4 效率通风机的有效功率与轴功率之比为通风机的效率，即： (2-7)通风机的有效功率反映了通风机工作的经济性。后向叶片风机的效率一般在0.80.9之间，前向叶片风机的效率在0.60.65之间。同一台风机在一定的转速下，当风量和风压改变时，其效率也随之改变，但其中必有一个最高效率点，最高效率时的风量和风压称为最佳工况。通风机在管道系统中工作时，它的风量与风压应尽可能等于或接近最佳式况时的风量和风压，应注意使其实际运转效率不低于最高效率的90 %。1.2.5 转速通风机的转速n可用转速表直接测量，其数值用每分钟多少转（转/分）来表示。小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连，改变皮带轮的直径即可调节风机的转速，其关系如下： （2-8）式中：n1、n2风机；电动机的转速d1、d2风机和电动机的皮带轮的直径。从上述可见，如要改变风机的转速，只要改变通风机或电动机中任意一个皮带轮的直径即可。当改变风机转速时，风机的特性参数；特性曲线也随之改变，亦即，风机在每一转速下都有其相应的特性曲线。当转速改变时，风机的特性参数Q，H，N的变化可按下式计算： (2-9) 以上可见，如果通风机的转速由n改变为n时，风机的风量变化与 的一次方成正比，功率变化与 的三次方成正比。所以在增加风机转速时，必须重新计算所需功率，注意原来配备的电机是否会过载。必须指出，上述通风机的几个性能参数不是固定不变的，它们之间都有一定的内在联系。当通风机在管网中工作时，这些参数又受到网路特性的影响，所以要选择使用好一台通风机，不但要熟悉通风机的性能，还要了解网路特性以及它们之间的关系。 图1-4 离心式通风机的特性曲线图1.3 通风机的性能曲线通风机的性能曲线一般有HQ曲线，NQ曲线，Q曲线三种，这三种曲线常画在同一图上，统称为风机的特性曲线。根据特性曲线，已知Q米3/时，HmmH2O，Nkw，（%）中的任何一值即可求得其它各值。图1-5 通风机的性能曲线通风机都根据实验预先作出其特性曲线，以供选择通风机时参考。 图1-6 通风机的性能曲线1.4 离心风机行业未来发展趋势离心风机行业作为装备制造业以及节能环保设备，在目前新型工业化发展阶段，受到国家相关政策的鼓励，如中国通用机械工业十一五发展规划、国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见、首台（套）重大技术装备试验、示范项目管理办法、产业结构调整指导目录（2005年本）、中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要、节能中长期专项规划、节能节水专用设备企业所得税优惠目录都对离心风机的发展有促进作用。虽然受2008年世界金融危机的影响，但总的趋势看我国出台的相关政策对刺激内需有很大的带动作用，对风机行业的发展是个机遇。未来随着我国工业化进程的推进，工业行业正大力开展节能降耗，进行产业升级和整合重组，工业基础设备需要大量更新，离心风机作为工业的重要配套设备，将更多的应用于电力、水泥、石油化工、煤炭、矿山和环保等领域，在新的经济发展形势下，将继续保持较快的增长。国内离心风机企业在如烧结主抽离心风机、污水处理离心风机、焦化循环离心风机等产品研制与开发制造上发展缓慢，与国外竞争显得势单力薄，市场开拓缓慢。保守估计未来5年离心风机行业仍将保持15%20%的增长率，到2012年，市场规模将达到460亿元。1.5 本课题的研究目的和意义在煤矿流体机械中，矿山通风设备是其必备的重要设施。矿井通风系统是由向井下各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路和通风动力以及通风控制设施等构成的工程体系。矿井通风系统与井下各作业地点相联系，对矿井通风安全状况具有全局性影响，是搞好矿井通风系统防尘的基础工程。而风机房产生噪声，噪声主要是电动机、水泵、通风机工作产生的。噪声过大不仅会给工作人员身心健康造成危害，而且也会给周边环境带来影响。作为科技工作者，要努力为工人创造出良好工作环境，减少周围噪声污染危害。因而还需对其进行噪声与振动控制，采取各种降噪方法，比如减振、隔声、消声、吸声等。通风机在运转时产生强烈的噪声，噪声超过国家规定的有关标准，为了保护环境、减少噪声对工业生产和周围建筑物的干扰，就必须对通风机房进行综合治理。通风机噪声的控制是生产企业面临的一个重要课题。它也能从风机的设计和制造入手，优化和完善风机结构，采用先进的制造工艺与方法提高制作质量和精度，尽量减少空气动力噪声的产生。同时，安装和检验也是一个不可忽视的环节，必须对叶轮、风机轴、皮带轮及联轴器等旋转零部件进行严格的静平衡和动平衡校正，以减少因风机振动而产生的机械噪声。应通过对风机的噪声进行检测、分析和研究等工作后，确定其噪声的主要来源及其传播途径，并采取有效的噪声治理措施，达到减弱或切断噪声的传播途径或消除噪声源的目的，确保最大限度地减轻通风机对周围环境的噪声污染，以提高企业的生产环境及促进企业的和谐和可持续发展。本课题的研究恰是煤矿选型设计的重要组成部分，对煤矿的生产发展具有重要意义。同时，通过此次课题的研究工作，我们将从中受益非浅，真正学以致用。2 矿山风机设备的选型要求与原则2.1 矿山风机设备的选型要求矿井通风设备选型设计的基本原则，就是保证通风机运转的可靠性和经济技术的合理性。在选型设计中，要注意以下几个问题。1.保证安全运行通风设备的安装地点、配置方式、备用台数，必须符合煤矿安全规程的规定，保证在任何情况下供给井下足够的新鲜空气，满足安全、生产的需要。2.符合矿井需要设备性能既要满足矿井投产初期的需要，也要考虑今后的发展，在整个服务期间内，设备运转在较高的工作区间。3.经济合理初期的建设投资和使用后的运转、维护费用综合考虑，保证设备在整个服务期间内的经济合理性。4.符合环保要求通风机的噪声要符合环保的规定，必要时应采取消声措施。2.2 矿山风机设备的选型原则1.新建矿井每一风井必须装设两套型号规格相同的通风设备及辅助装置，其中一套作为备用。且备用通风设备及辅助装置必须能在10min内开动。2.选择通风设备应符合下列规定：（1）应满足矿井第一水平开采各个时期的工况变化需要，并要求通风设备在较长时期高效运行；当工况变化较大时，应根据矿井采区分期投产时间及节能情况分期选择电动机；必要时，可采用电气调速装置调整风量及负压满足工况要求。（2）通风机能力应留有一定余量。轴流式通风机在最大设计风量和负压时，轮片安装角度应比设备允许范围小5°；离心式通风机的设计转速不应大于设备允许最高转速的90%。（3）通风机电动机的选择，一般宜采用鼠笼型或绕线型异步电动机，但容量较大时宜采用同步电动机，电网容量允许时应采用直接启动方式。（4）轴流式通风机应校验电动机的正常启动容量和反风容量。3.通风设备及辅助装置（包括风道及风门）计算风量所采用的漏风系数应符合下列规定：（1）专用通风井应取1.051.15。（2）箕斗井兼作回风用时应取1.151.2。（3）回风井兼作升降人员时应取1.21.3。通风设备的辅助装置应尽量采用先进的防漏风设施。4.通风设备及辅助装置安装布置应符合下列规定：（1）在同一通风井后期需更换通风机时，应预留风道接口和通风机房位置。（2）反风风门的起重量大于1吨时，应采用电动、手摇两用风门绞车，并集中操作；手动风门绞车宜集中布置。（3）通风机房可根据安装检修实际需要设置起重梁或起重机。5.通风机的反风应符合下列规定：（1）通风机能在10分钟内改变巷道中的风流方向，反风量不应小于正常供风量的40%。（2）采用轴流式通风机时，宜采用可调叶片方式反风或反转反风。（3）采用离心式通风机时，应采用反风道反风。6.通风设备的噪声控制应符合下列规定：（1）通风机房内的噪声值不得超过85dB，且应设置隔音值班室。（2）通风设备对附近居民区的噪声值不得超过55dB，并符合现行工业企业噪声卫生标准的有关规定；当达不到规定要求时，应采取消声措施。2.3 选择设计的任务 1.选择风机型号和规格； 2.选择电动机型号和规格； 3.设计扩散器； 4.确定风机设备组合方案； 5.选择辅助装置，确定设备组合方案； 6.计算机年耗电量及费用，提出经济核算结果； 7.绘制风机房布置图；3 离心式通风机的初步预算3.1 设计参数 项目参数矿井通风方式抽出式矿井需风量（m3/min）2362初期负压（Pa）1025末期负压（Pa）1654矿井瓦斯等级低瓦斯矿井供电电压（V）6000矿井年产量（万吨/年）85服务年限（年）40当地气候条件32-28预计装风机的井口地面情况3.2 选择风机类型和型号3.2.1 估算通风机必需产生的风量由【1】p177中查的（3-1） （3-1）式（3-1）中：k通风设备的漏风系数。当风井不作提升井时，k=1.11.15；风井兼做箕斗提升井时，k=1.151.2；风井兼作罐笼提升井时，k=1.21.3。此处选k=1.13.2.2 估算通风机的风压由【1】p177中查的（3-2）（3-3）初期： （3-2）末期： （3-3）式中：hqz扩散器的阻力损失，一般取hqz=100150Pa。此处取hqz=100 Pah附加阻力损失。此处取h=150 Pa3.2.3 对离心式通风机类型的选择由Hmin、Hmax、Q查矿山固定设备选型使用手册上册预选用4-72-11No20B和G4-73-11No20D离心式通风机。4 4-72型离心式通风机的选型计算4.1 离心式通风机台数的计算1. 由【1】p170中查得4-72-11No20B离心式通风机机号通风机出口面积S=2.24m2。若取扩散器扩散角=10°，扩散面积比n=2.6查扩散器设计图，可得损失系数k=0.37，则 （4-1）初期： （4-2）末期： （4-3）（4-1）、（4-2）、（4-3）由【1】p186中查得式中：k扩散器损失系数，查【2】中扩散器损失系数表确定。2.选择通风机型号和台数（1）计算叶轮的圆周速度 （4-4）（4-4）是由【1】p186中查得式中：u叶轮圆周速度所选类型通风机在最高效率时的全压系数，由【1】中p151中的4-72-11No20B特性曲线查取=0.438（2）计算通风机叶轮直径 （4-5）由【1】p187中查的（4-5）式中：D通风机叶轮直径，m；所选类型通风机在最高效率时的风量系数，由【1】中p151的4-72-11No20B特性曲线查取=0.222（3）选择通风机由4-72-11型通风机性能规格表可查得，叶轮直径接近D=2.02m的为2m与前面预选机号相同。故确定选用2台4-72-11No20B型离心式通风机，一台左旋一台右旋，出风口位置均为90°.4.2 确定通风机工况点1.使用通风机的类型特性曲线选择风机，应首先计算类型系数，建立无因次网路特性方程，绘制无因次网路特性曲线，然后才能求得工况点。因为 （4-6）所以由【1】中p187查的（4-6）式中：Rmax最小网路阻力损失系数同理 则网路的无因次特性曲线方程为末期 初期 2.绘制初、末期无因次网路特性曲线图（1）用描点作图法，将无因次网路特性曲线绘制在通风机的类型特性曲线图上。由网路的无因次特性曲线方程可得如下表：0.050.10.150.20.250.30.01970.07890.1780.31560.4930.7100.01320.05270.1190.21080.32930.474（2）类型曲线图（见图4-1）由【2】中查得4-72类型曲线并绘制类型曲线图4-1 4-72类型曲线图确定工况点及工况参数由初、末期无因次网路特性曲线与通风机的类型特性曲线的交点，即为通风机的无因次工况点。读取工况点从而求得对应的风压系数、流量系数和效率。A点：A=0.233 A=0.428 A=0.94B=0.265 B=0.370 B=0.894.3 电动机的选择1.通风机转速的计算对应于初期工况点A的叶轮圆周速度 （4-7）由【1】中p188查的（4-7）式中：HA最小全压时，通风机无因次工况点A的风压系数。对应于初期工况点A的通风机转速 （4-8）由【1】中p188查得（4-8）式中：nA对应于工况点A的通风机转速，r/min；对应于末期工况点B的叶轮圆周速度式中：HB最大全压时，通风机无因次工况点B的风压系数。对应于末期工况点B的通风机转速式中：nB对应于工况点B的通风机转速，r/min。依据 ，查4-72-11型通风机性能规格表（【1】中p152查得），决定初期通风机主轴转速采用560r/min，待一段时间后采用630r/min。采用皮带轮调速。因umax=Dnmax/60=2×630/60=65.94 m/s,它小于0.9uy=0.9×110=99 m/s（uy为4-72-11型通风机叶轮的允许外圆周速率），故所选通风机满足备用风机的要求。2.选择电动机（1）功率计算。在630r/min的情况下，利用闸门节流将通风机风量调至Q=43.3m3/s，于是 （4-9）由【1】中p188查得（4-9）按Q=0.209查得，H0.45，“=0.94，则在560r/min的情况下，利用闸门节流将通风机风量调至Q=44.8m3/s，于是 （4-10）按Q=0.235查得，H0.418，“=0.92，则在开采末期和初期的通风机轴功率分别为初期：末期：式中：Hmin、Hmax初、末期工况点所对应的全压，Pa；Q、Q 初、末期工况点所对应的风量，m3/s；、 初、末期工况点所对应的效率。（2）计算电动机输出功率初期： （4-11）末期： （4-12）由【1】中p188查得（4-11）、（4-12）。式中：c传动效率，联轴器c =0.98，三角皮带c=0.95。（3）选择电动机因Pdmin=87.34kw0.6Pdmax=115.02 0.6kw=69.012kw。（由【1】中p150查得）故电动机容量为： Pd=1.12Pdmax=1.12×115.02kw=128.822kw式中：1.2考虑预计通风阻力不精确的备用系数。根据Pd=128.822kw和nmax=630r/min，确定使用JS1278型发电机，其功率为130kw，同步转速为750r/min。4.4 计算年电耗量1.通风机的平均年电耗量为 （4-13）由【1】中p189查得（4-13）式中：d电动机效率，查电动机产品样本；w电网效率，一般取0.95。2.计算吨煤通风电耗量 （4-9）式中：Wdm吨煤通风电耗量，kW·h/t；W年通风电耗量，kW·h/a；A矿井年产量，t/a。5 G4-73型离心式风机选择与设计5.1 离心式通风机台数的计算若初步预选G4-73-11No20D离心式通风机。并由【1】p170中查得该机号通风机出口面积S=2.24m2。若取扩散器扩散角=15°，扩散面积比n=2.8查扩散器设计图，可得损失系数k=0.35，则 （5-1）初期： （5-2）末期： （5-3）（4-1）、（4-2）、（4-3）由【1】p186中查得式中：k扩散器损失系数，查【2】中扩散器损失系数表确定。3.选择通风机型号和台数（1）计算叶轮的圆周速度 （5-4）由【1】p187中查的（5-4）式中：u叶轮圆周速度所选类型通风机在最高效率时的全压系数，由【2】中的G4-73-11No20D特性曲线查取=0.422（2）计算通风机叶轮直径 （5-5）由【1】p187中查的（5-5）式中：D通风机叶轮直径，m；所选类型通风机在最高效率时的风量系数，由G4-73-11No20D特性曲线查取=0.215（3）选择通风机由4-72-11型通风机性能规格表可查得，叶轮直径接近D=2.05m的为2m与前面预选机号相同。故确定选用2台G4-73-11No20D型离心式通风机，一台左旋一台右旋，出风口位置均为90°.5.2 确定通风机工况点1.使用通风机的类型特性曲线选择风机，应首先计算类型系数，建立无因次网路特性方程，绘制无因次网路特性曲线，然后才能求得工况点。因为 （5-6）所以由【1】中p187查的（5-6）式中：Rmax最小网路阻力损失系数同理 则网路的无因次特性曲线方程为末期初期2.绘制初、末期无因次网路特性曲线(1)用描点作图法，将无因次网路特性曲线绘制在通风机的类型特性曲线图上。由网路的无因次特性曲线方程可得下表：00.10.160.20.260.300.08220.21040.32880.55570.739800.05490.14050.21960.37110.4941（2）类型曲线图（见图5-1）（由【2】中查得4-72类型曲线并绘制类型曲线）图5-1 G4-73类型曲线图3.确定工况点及工况参数由初、末期无因次网路特性曲线与通风机的类型特性曲线的交点（图5-1），即为通风机的无因次工况点。读取工况点从而求得对应的风压系数、流量系数和效率。A点：A=0.227 A=0.410 A=0.912B=0.255 B=0.358 B=0.8765.3 电动机的选择1.通风机转速的计算对应于初期工况点A的叶轮圆周速度 （5-7）由【1】中p188查的（5-7）式中：HA最小全压时，通风机无因次工况点A的风压系数。对应于初期工况点A的通风机转速 （5-8）由【1】中p188查的（5-8）式中：nA对应于工况点A的通风机转速，r/min；对应于末期工况点B的叶轮圆周速度 （5-9）式中：HB最大全压时，通风机无因次工况点B的风压系数。对应于末期工况点B的通风机转速式中：nB对应于工况点B的通风机转速，r/min。依据 ，查4-72-11型通风机性能规格表，决定初期通风机主轴转速采用580r/min，待一段时间后采用730r/min。采用皮带轮调速。因umax=Dnmax/60=2×730/60=76.41 m/s,它小于0.9uy=0.9×110=99 m/s（uy为G4-73-11型通风机叶轮的允许外圆周速率），故所选通风机满足备用风机的要求。2.选择电动机（1）功率计算。在730r/min的情况下，利用闸门节流将通风机风量调至Q=43.3m3/s，于是 （5-10）按Q=0.180查得，H0.44，“=0.88，则 （5-11）在580r/min的情况下，利用闸门节流将通风机风量调至Q=43.3m3/s，于是 （5-12）按Q=0.227查得，H0.41，“=0.91.2，则在开采末期和初期的