主通风机司机培训教材.doc

2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作前言 第一章 概论第二章 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 通风机的调节与联合运转第一节 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(主扇)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 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 多级机站通风与井下风机的选用第一节 多级机站通风系统的特点第二节 各级机站的通风机选取第十二章 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(岗位责任制)第三节 主扇风机的操作、运行与维护第四节 矿用轴流式通风机检修规程第五节 煤矿常用新型节能FBCDZ防爆抽出式对旋轴流通风机维护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 概论矿井通风的作用就是不断地向井下各个地点供给足够数量的新鲜空气，稀释并排放出各种有害、有毒及放射性气体和粉尘，调节井下空气的温度和湿度，保持井下空气有合适的气候条件，给井下工作人员造成一个良好的工作环境，以便不断提高劳动生产率。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。这些有毒、有害气体的本源的主要途径是：爆破时产生的炮烟、柴油机工作时所产生的废气、硫化矿物的氧化井下燃火、瓦斯和煤粉爆炸、井下涌出的沼气，由于地热作用和机电设备散发的热量等等。矿井的通风安全工作时保护工人安全健康、促进采矿工业高速发展的一个很重要的方面。我们党和国家在生产建设中一贯坚持安全生产的方针，国务院颁布了“关于防止厂、矿企业中矽尘危害的决定”以及其它劳动保护法令和安全规章制度，建立了各级劳动保护组织机构。近年来，随着不断地改革开放，我国矿山不断革新和充实，已经形成一个较为完整地体系。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1×10-10居里/升，氡子体的潜能值不超过1×104兆电子伏/升。为了不断提高矿山通风机操作人员的技术水平和管理水平，了解矿井主要通风设备的基本理论知识，本书在以后的章节中将重点介绍通风设备的结构和工作原理性能、通风系统的附属设施、操作、维修及故障处理方法，并对矿山通风机的现场测定方法作相应的介绍。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、动压、相对于某一水平的位能。观察图2-2中，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） 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p。>90。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。叶片出口安装角卢。<90。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p：一90。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27a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。(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，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。=Q·H。102 (千瓦)如果通风机风压是用其有效静压H，来表示，则N，一Q·H，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Q·H。102。N静压效率 rs=Q·H，102·N二、通风机的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，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，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理工作段通风机在网路中运行时，所产生的风量等于通过网路的风量，而风量通过该网路时，对应的阻力即等于通风机的风压。也就是图313通风机的工况点说，矿井的通风工作是由网路与通风机的配合来完成的。网路有多大的阻力，通风机就对应地产生多大的压力；网路需要多大风量：通风机就对应产生多大风量。能量的消耗和供给是平衡的。如图3-13将网路风阻特性曲线与通风机特性曲线画在同一坐标中，两曲线的交点就是它的工况点，根据此工况点就可以决定通风机的效率、轴功率。当网路风阻发生变化时，其特性曲线由oR1，变到0R：或OR。，此时工况点随之变为M。和Ms。工况点发生变化后，通风机的风量、风压、功率、效率等都随之变化。为了保证通风机稳楚、经济、安全地运行，其工况点要限制在一定的范围内。从稳定性考虑，离心式通风机工作稳定性较好。一般的轴流通风机特性曲线呈马鞍形，且有驼峰点，工况点需选择在驼峰的右侧才能保证其稳定性。从经济性考虑，要求通风机的静压效率大于60。运干丁工况点的选择应不低于最高效率的s590范围内最为经济。从安全性考虑，对于叶轮外径较大的轴流通风机，不宜选用较高转速，叶轮直径超过150厘米时，通风机的转速应选择8级以下，以免超载烧机。第四节通风机参数的比例定律同一类型通风机的风量、风压、功率与通风机尺寸(叶轮直径)和转数的关系，称之为通风机参数的比例定律。通风机属于同一类型就是指彼此的结构几何上相似，通风机内风流的运动相似和动力相似。在通风机中相似理论的应用是非常重要的，它主要应用于通风机的相似设计及性能的相似换算。两个通风机相似是指叶轮与气体的能量传递过程以及气体在通风机内流动过程相似，或者说它们在任一对应点的同名物理量之比保持常数，这些常数叫做比例常数。1几何相似通风机备部件的对应边成比例。例如，一台离心式通风机的叶轮外径、出口宽度、入口直径、入口宽度与另外一台同类型的离心式通风机的上述尺寸之比为常数。2运动相似对应点的速度方向相同，比值保持为常数。即对应点的速度三角形相似，对应气流角相等。3动力相似对应点上各作用力成比例。即作用于运动相似的流体备对应点的力相似，外力方向相同，大小之比保持常数。根据通风机的相似理论，我们可以证明，只要两个通风机满足上述相似条件，那么它们的无因次参数 就一定是相等的。两个相似的通风机，在转速、尺寸及气体密度J0发生变化时，它们之间的风量Q、风压H、功率N等特性有表312所述的关系。表312是相似通风机在各种情况下的性能换算公式。上表中的公式就是同类型通风机的比例定律。必须在此强调指出两点：(1)不同类型通风机或者同类型而叶片安装角度不相等时，都不能利用上述定律进行参数换算。图3 14两种不同转数的Q H曲线(2)上述公式所表示的参数之间的比例关系只是当通风机所工作的网路网风阻无变化时才成立。例如，图314所示两种不同转数的QH曲线；n。、n。表示同一通风机两种不同转数时的Q-H曲线，R和R，是工作网路两种情况时的风阻曲线。图3-14中工况占、：或者尬、M。，彼此才是相似的工况点，比例定律对相似工况点才成立；也只有在这种条件下，再加上转数、尺寸变化不大，在运用比例定律换算时才可以认为通风机工作的效率不高于1即刁：叩，。不同风阻的工况点，如图上的M。同M·或M，同Mz都不是相似工况点，不能直接用比例定律换算彼此的参数。第七章 通风机的噪声控制第一节 通风机噪声产生的原因离心式通风机和轴流式通风机在运行中都会发出噪声，其中轴流式通风机的噪声更甚。如果长期在强噪声环境中工作，不断受到噪声的刺激，就会使人的听觉神经疲劳，损害人体健康。噪声是声波的一种，有强有弱。噪声是用“声压级”来表示它的大小，声压级的单位是“分贝”。其表示方法一般叫做A声级，记做A声级分贝(A)。A声级是在声学测量中，与人耳对声音的感觉比较接近的一种评价方法。通风机的噪声一般说来比较高，其噪声产生的原因有下面三个：因空气动力所产生的、由于机械振动产生的、两者互相作用所产生的噪声。一、空气动力性噪声1冲击噪声叶轮高速旋转时，叶片作周期性运动，空气质点受到周期性力的作用，冲击压力波以声速传播所产生的噪声。压力越大，噪声就越大。2涡流噪声叶轮高速旋转时因气体边界层分离而产生的涡流所引起的噪声。由于涡流无规则的运动，时而生长时而衰减，于是使得涡流噪声具有宽广的频率范围。二、机械振动性噪声通风机叶轮转子及传动组的不平衡、轴承的磨损等原因所产生的振动必然引起噪声，当叶片刚性较差时，由于气流作用使叶片振动也会产生噪声。三、两者相互作用产生的噪声通风机叶片旋转引起自身的振动通过管道传递，往往在管道弯曲部位发生冲击和涡流，造成加振使噪声增大。如果当气流压力声波频率和管道自然振动频率一致时，就会发生强烈共振，噪声突然增大，严重时使得通风机损坏。另外，通风机主轴通过电机、齿轮增速装置或皮带传动时，也会引起振动而产生二次噪声。第二节 通风机的噪声特性一、离心式通风机的噪声特性 1后弯叶轮 后弯叶片与前弯叶片比较，叶片流道长，气体流动均匀，不易产生涡流，所以涡流噪声小。 图71所示为后弯式离心通风机的噪声特性和性能关系曲线。以通风机流量系数Q为横坐标，声压级5PL和比声功率级PwL。为纵坐标的变化关系曲线，称为通风机的噪声特性。在最高效率点，通风机噪声最小，随着风量的增加，噪声逐渐增大。 2多翼叶轮 图72为多翼通风机的噪声特性。声压级5PL在压力线P的谷部最高。这是由于谷部涡流加剧使噪声变大。在最高效率点附近，声压级5PL和比声功率级Pw厶几乎没有变化，随着风量增加，声压级和比声功率略有增大的趋向。由于前弯叶片通道短，气体流过叶片槽道时容易产生涡流现象，所以多翼通风机叶轮涡流噪声大。 二、轴流式通风机的噪声特性 图73为轴流式通风机的噪声特性和性能关系。轴流式通风机的噪声特性与多翼通风机有些类似。由于翼列旋转失速使气流分离产生激烈的旋涡流，以致在压力线的谷部，声压级SPL和比声功率级最大。轴流式通风机的效率高，圆周速度大，通常用于大流量的场合。在相同的风量下，轴流式通风机的圆周速度约为离心式通风机圆周速度的两倍。而噪声随着圆周速度的增加成比例地增大，所以轴流式通风机的噪声要比离心式通风机大些。图73轴流式通风机的噪声特性和性能关系第三节通风机噪声的控制用分贝还不能完全表达噪声的特性。因为人耳对声音的感觉不单和声压有关，和频率也有关系。对尖叫高频率声音的感觉灵敏，对沉哑低频率声音的感觉迟钝。所以虽然声压级相同而频率不同的声音是不一样的。人们可听见的频率在2020000赫。为方便起见，把它划分成八个频段，这就是频程或频带。如果用频率(频程)为横坐标，声压级为纵坐标，作出噪声测量图形，就可以得出不同频率时不同噪声，这就是频谱分析。图74就是一台通风机的频谱图。对产生噪声的通风机进行频谱分析，就能清楚地了解到噪声的成分和性质，从而选择合理的消声材料，提高消声效果。图74通风机的频谱图一、通风机噪声减噪量的确定1通风机基本频率一篙(赫)式中：z叶片数(片)；”转数(转分)。2各处声功率级PL(1)进气口(或排汽口)的PLPLSPL+10tg2=r。 (dB)式中：5PL声压级； (dB)r一通风机叶轮距进(排)气口中心的直线距离(米)。(2)机壳处的PWL。PwL。一5P工+10lgS (dB)式中：S机壳的表面积(米。)。(3)管道(风筒)声功率级PWLoPLD一5PL+10lgS(dB)式中：S一一管道(风筒)截面积(米。)。(4)电机的PWLMP厂LM一5PL+10lgS(dB)式中：s一电机的表面积(米。)。3通风机总声功率级的确定通风机声源的总声功率级由进气口或排气口、机壳、管道、电机等处的声功率级合成，其合成总声功率级：PWL按下式确定：PL一10lg(10M11。十10。P叭。+10眦”n。) (dB)4各声源处至接收器衰减量的确定声源随距离的增大将成比例地衰减。从各声源到接收器的衰减量，即接收器的声压级SPI。按下式决定：SPLP，L+10lg2rr。 (dB) 5接收器总声压级SPL接的确定接收器总声压级SPI。接等于各声源作用于接收器声压级的合成，即5PL椿一10lg(10。PL。+10。0。+10。b。) (dB)6确定各处声源的减噪量各处声源的减噪量，可按下式确定：5PL接一必需的减噪量一lg” (dB)式中：n各处声源个数(个)。7根据必需的减噪量，考虑噪声控制的方法二、通风机噪声控制的一般原理通风机噪声的控制方法有：降低声源的噪声；传输路径的噪声控制；接收器的防护措施。1通风机声源的噪声控制通风机噪声控制最根本的办法就是使声源的噪声降低。声源的噪声控制办法是：(1)降低声源的激发力：减少因空气动力产生的冲击和涡流噪声；提高叶轮及转轴的平衡精度，减少因不平衡所产生的噪声；提供良好的润滑以减少摩擦力；声源隔振可以有效地减少激发力。 (2)降低系统中噪声辐射部件对激发力的响应：改变共振构件的固有频率；采用阻尼材料增加能量损耗，减少噪声的辐射。(3)正确地安装、合理使用通风机，防止异常声发生。2传输路径的噪声控制(1)在噪声源周围或接收器四周，使用合理的隔声罩，密闭声源，防止或减少噪声向外传播。(2)利用声的吸收原理，采用良好的吸声材料，使噪声在传输途中不断地衰减。(3)利用声的反射原理，采用不连续结构，使声能量反射给声源，阻挡噪声的传播。3接收器的防护措施这里的接收器指的可能是一个人或一群人，也可能是噪声敏感设备。在噪声过高的环境下，可以采用某些防护工具，如耳塞、耳罩，或设置隔声室，使噪声控制在允许水平，防止噪声的伤害。三、通风机噪声控制方法根据防噪原理，通风机噪声控制的主要方法如下：1通风机噪声源控制合理选择通风机的转数，因为通风机的噪声为圆周速度的6次方比例关系。对于压力不高的离心式通风机，可选用低噪声通风机。对于高压大容量通风机，其噪声源的控制是一个比较困难尚待解决的问题。2消声器煤矿安全规程规定：在井下和地面的工作地点，噪声不应超过90分贝(A声级)，超过时应采取消声措施。否则工作人员应有个体保护用具。消声器或消声装置是消除空气动力噪声的一种技术措施。它阻止、减弱声音的传播而不影响空气流动。通常安设在通风机排风巷道中的消声装置大都用松软、多孔的吸声材料制成。消声器对不同频率的噪声有不同的消声效果。中、高频的噪声通过消声器后转化为低调的声音。评价消声器的优劣可从三个方面来考虑。(1)消声性能：消声装置能够消除超出标准的那部分噪声就认为是合格的。(2)对通风机性能的影响：消声器安设在风道里必然产生一部分阻力影响风流。安设消声器以后不应对通风机性能有过大的影响。(3)消声器装置的结构性能：矿井下空气潮湿，容易引起消声装置的腐蚀。所以选用的消声装置应坚固耐用、体积小，成本也不宜过高。3通风机出口的管道消声在通风机管道出口或通风机进口设置吸声板，可以使噪声有效地得以降低。4设置隔声室(间)将通风机放置在具有吸声性能的隔声室内。为防止产生噪声穿透应在进气口设置消声器，使噪声衰减。5防声罩为了使通风机上配套的电动机噪声尽量