矿井通风网络中风量分配与调节精选文档.ppt

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1、矿井通风网络中风量分配与调节本讲稿第一页，共六十页第一节第一节 风量分配基本规律风量分配基本规律第二节第二节 简单网络特性简单网络特性第三节第三节 通风网络动态特性分析通风网络动态特性分析第四节第四节 矿井风量调节矿井风量调节第五节第五节 用计算机解算复杂通风网络用计算机解算复杂通风网络本讲稿第二页，共六十页1.1.上次课内容回顾上次课内容回顾 1)1)、上次课所讲的主要内容、上次课所讲的主要内容 自然风压的计算，主要通风机类型、构造、附属装置，矿井通风机是实际特自然风压的计算，主要通风机类型、构造、附属装置，矿井通风机是实际特性曲线，风机房水柱计读数的意义，联合运转的工况分析通风机工况点分析

2、及性曲线，风机房水柱计读数的意义，联合运转的工况分析通风机工况点分析及工况调节方法，风机联合运转时的有效性和稳定性分析，矿井主要通风机选型工况调节方法，风机联合运转时的有效性和稳定性分析，矿井主要通风机选型的方法和步骤。的方法和步骤。2)2)、能解决的实际问题、能解决的实际问题 （1 1）自然风压的计算及利用；）自然风压的计算及利用；（2 2）进行矿井通风系统反风；）进行矿井通风系统反风；（3 3）能解决矿井主要通风机运行的经济合理性和安全可靠性分析方面的课题；）能解决矿井主要通风机运行的经济合理性和安全可靠性分析方面的课题；（4 4）要通风机选型方面的课题。）要通风机选型方面的课题。本讲稿第

3、三页，共六十页本章主要内容及重点和难点本章主要内容及重点和难点1 1、风量分配基本定律、风量分配基本定律-三大定律三大定律2 2、网络图及网络特性、网络图及网络特性1)1)简单网络简单网络2)2)角联及复杂网络角联及复杂网络3 3、网络的动态分析、网络的动态分析4 4、矿井风量调节、矿井风量调节5 5、计算机解算复杂、计算机解算复杂 网络网络本讲稿第四页，共六十页 第一节第一节 风量分配基本规律风量分配基本规律一、矿井通风网络与网络图一、矿井通风网络与网络图(一）矿井通风网络一）矿井通风网络通风网络图：通风网络图：用直观的几何图形来表示通风网络。用直观的几何图形来表示通风网络。1.1.分支（边

4、、弧分支（边、弧）：表示一段通风井巷的有向线段，线段的）：表示一段通风井巷的有向线段，线段的 方向代表井巷中的风流方向。每条分支有一个编号，称分支号。方向代表井巷中的风流方向。每条分支有一个编号，称分支号。2.2.节点（结点、顶点）：节点（结点、顶点）：是两条或两条以上分支的交点。是两条或两条以上分支的交点。3.3.路（通路、道路）：路（通路、道路）：是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的是由若干条方向相同的分支首尾相连而成的 线路。如图中，线路。如图中，1 12 25 5、1 12 24 46 6和和1 13 36 6等均是通路。等均是通路。4.4.回路：回路：由两条或两条以上分支首尾相连形

5、成闭合线路称为回路。由两条或两条以上分支首尾相连形成闭合线路称为回路。如图中，如图中，2 24 43 3、2 25 56 63 3和和1 13 36 67 7 矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的矿井通风系统是由纵横交错的井巷构成的一个复杂系统。用图论的方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其方法对通风系统进行抽象描述，把通风系统变成一个由线、点及其属性组属性组成成的系统，称为的系统，称为通风网络通风网络。5234167本讲稿第五页，共六十页 5 5、树树：是指任意两节点间至少存在一条通路但不含回路的一类特殊图。由于这：是指任意两节点间至少存在一条通路但

6、不含回路的一类特殊图。由于这类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。包含通风网络的全类图的几何形状与树相似，故得名。树中的分支称为树枝。包含通风网络的全部节点的树称为其生成树，简称树。部节点的树称为其生成树，简称树。（二）矿井通风网络图（二）矿井通风网络图 特特点点：）通通风风网网络络图图只只反反映映风风流流方方向向及及节节点点与与分分支支间间的的相相互互关关系系，节节点点位置与分支线的形状可以任意改变。位置与分支线的形状可以任意改变。）能能清清楚楚地地反反映映风风流流的的方方向向和和分分合合关关系系，并并且且是是进进行行各各种种通通风风计计算算的的基基础础，因因此此是是矿井通风管

7、理的一种重要图件。矿井通风管理的一种重要图件。本讲稿第六页，共六十页网网络络图图两两种种类类型型：一一种种是是与与通通风风系系统统图图形形状状基基本本一一致致的的网网络络图图，如如图图5-1-35-1-3所所示示；另另一一种种是是曲曲线线形形状状的的网网络络图图，如如图图5-1-45-1-4所所示示。但但一一般般常常用用曲曲线线网网络络图图。绘绘制制步骤：步骤：(1)(1)节点编号节点编号 在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。在通风系统图上给井巷的交汇点标上特定的节点号。(2)(2)绘绘制制草草图图 在在图图纸纸上上画画出出节节点点符符号号，并并用用单单线线条条（直直线线或或弧弧线线

8、）连连接接有有风风流流连通的节点。连通的节点。(3)(3)图形整理图形整理 按照正确、美观的原则对网络图进行修改。按照正确、美观的原则对网络图进行修改。本讲稿第七页，共六十页 通风网络图的绘制原则：通风网络图的绘制原则：(1)(1)用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回风节点在网用风地点并排布置在网络图中部，进风节点位于其下边；回风节点在网络图的上部，风机出口节点在最上部；络图的上部，风机出口节点在最上部；(2)(2)分支方向基本都应由下至上；分支方向基本都应由下至上；(3)(3)分支间的交叉尽可能少；分支间的交叉尽可能少；(4)(4)网络图总的形状基本为网络图总的形状基本为“椭

9、圆椭圆”形。形。(5)(5)合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为一个节合并节点，某些距离较近、阻力很小的几个节点，可简化为一个节点。点。(6)(6)并分支，并联分支可合并为一条分支。并分支，并联分支可合并为一条分支。本讲稿第八页，共六十页二、风量平衡定律二、风量平衡定律 风风量量平平衡衡定定律律是是指指在在稳稳态态通通风风条条件件下下，单单位位时时间间流流入入某某节节点点的的空空气气质质量量等等于于流流出出该该节节点点的的空空气气质质量量；或或者者说说，流流入入与与流流出出某某节节点点的的各各分分支支的质量流量的代数和等于零，即的质量流量的代数和等于零，即 若不考虑风流密度的变

10、化，则流入与流出某节点的各分支的体积流量（风量）若不考虑风流密度的变化，则流入与流出某节点的各分支的体积流量（风量）的代数和等于零，即：的代数和等于零，即：本讲稿第九页，共六十页 如图如图a a，节点，节点4 4处的风量平衡方程为：处的风量平衡方程为：将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如图将上述节点扩展为无源回路，则上述风量平衡定律依然成立。如图b b所示，所示，回路回路2-4-5-7-22-4-5-7-2的各邻接分支的风量满足如下关系：的各邻接分支的风量满足如下关系：16523图a8217356图b本讲稿第十页，共六十页三、能量平衡定律三、能量平衡定律 假设：假设：一般地

11、，回路中分支风流方向为顺时针时，一般地，回路中分支风流方向为顺时针时，其阻力取其阻力取“”，逆时针时，其阻力取，逆时针时，其阻力取“”。（一）无动力源（一）无动力源（H Hn n H Hf f）通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：通风网路图的任一回路中，无动力源时，各分支阻力的代数和为零，即：如图，对回路如图，对回路 -6-6中有：中有：23456本讲稿第十一页，共六十页（二）有动力源（二）有动力源 设风机风压设风机风压H Hf f ，自然风压，自然风压H HN N 。如图，对回路如图，对回路 2 23 34-5-14-5-1中有：中有：一般表达式为：一般表达式为：

12、即：即：能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风能量平衡定律是指在任一闭合回路中，各分支的通风阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数阻力代数和等于该回路中自然风压与通风机风压的代数和。和。23456本讲稿第十二页，共六十页第二节 简单网络特性定义：定义：由两条或两条以上分支彼此由两条或两条以上分支彼此首尾相连首尾相连，中间，中间没有风流分汇点没有风流分汇点的线路称为串联风路。的线路称为串联风路。123456789458123679一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四

13、、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析一、串联一、串联一、串联风路一、串联风路本讲稿第十三页，共六十页（一）串联风路特性 1.1.总风量等于各分支的风量总风量等于各分支的风量：M MS S=M=M1 1=M=M2 2=M=Mn n 当各分支的空气密度相等时，当各分支的空气密度相等时，Q QS S=Q=Q1 1=Q=Q2 2=Q=Qn n 2.2.总风压（阻力）等于各分总风压（阻力）等于各分支风压（阻力）之和支风压（阻力）之和，即，即:一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等

14、效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1串联特性串联特性本讲稿第十四页，共六十页3.3.总风阻等于各分支风阻之和总风阻等于各分支风阻之和：（一）串联风路特性一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1串联特性串联特性本讲稿第十五页，共六十页（一）串联风路特性4.4.串联风路等积孔及与各分支等积孔间的关系串联风路等积孔及

15、与各分支等积孔间的关系一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1串联特性串联特性本讲稿第十六页，共六十页方法：根据根据串联风路的特性串联风路的特性，绘制，绘制串联风路等效阻力特性曲线串联风路等效阻力特性曲线。1R1R2R1R2R1+R2QH（二）串联风路等效阻力特性曲线的绘制、首先在 hQ 坐标图上分别作出串联风路1、2的阻力特性曲线R1、R2；、根据串联风路“风量相等，阻力叠加”的原则，作平行于h

16、轴的若干条等风量线，在等风量线上将1、2分支阻力h1、h2叠加，得到串联风路的等效阻力特性曲线上的点；、将所有等风量线上的点联成曲线R3，即为串联风路的等效阻力特性曲线。一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2绘等效图绘等效图本讲稿第十七页，共六十页定义：定义：由两条或两条以上具有由两条或两条以上具有相同始节点和末节点的分支相同始节点和末节点的分支所组成所组成的通风网络，称为并联风网。的通风网络，

17、称为并联风网。二、并联风网123412345一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析二、并联二、并联本讲稿第十八页，共六十页1.1.总风量等于各分支的风量之和总风量等于各分支的风量之和，即，即 当各分支的空气密度相等时当各分支的空气密度相等时,2.2.总风压等于各分支风压，总风压等于各分支风压，即即 注注意意：当当分分支支中中存存在在风风机机等等通通风风动动力力时时，并并联联分分支支的的阻力并不相等阻力

18、并不相等。（一）并联风网特性123412345一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1并联特性并联特性本讲稿第十九页，共六十页（一）并联风网特性3.并联风网总风阻与各分支风阻的关系一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角

19、联分析角联分析1 1并联特性并联特性本讲稿第二十页，共六十页（一）并联风网特性4.并联风网等积孔等于各分支等积孔之和一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1并联特性并联特性本讲稿第二十一页，共六十页（一）并联风网特性5.并联风网的风量分配R1R2.RiRnQS一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较

20、比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析1 1并联特性并联特性本讲稿第二十二页，共六十页Q1（二）并联风网等效阻力特性曲线的绘制依据并联风网的特性，绘制并联风网等效阻力特性曲线R1R2方法：、首先在hQ 坐标图上分别作出并联风路1、2的阻力特性曲线R1、R2；R1R2R1/R2QH、根据并联风路“风压（阻力）相等，风量叠加”的原则，作平行于Q 轴的若干条等风压线，在等风压线上将1、2分支风量Q1、Q2叠加，得到并联风路的等效阻力特性曲线上的点；Q2Q1+Q2、将所有等风压线上的点联成曲线R3，即为并联风路的等效阻力特性曲线。一、一、串联串联

21、 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2绘等效图绘等效图本讲稿第二十三页，共六十页 在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并联在矿井的进、回风风路多为串联风路，而采区内部多为并联风网风网。串并联风网的比较：串并联风网的比较：、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联风网、从提高工作地点的空气质量及安全性出发，采用并联风网具有明显的优点。具有明显的优点。三、串联风路与并联风网的比较一、一、串联串联

22、1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析规程第114条 采、掘工作面应实行独立通风。布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。三、比较三、比较本讲稿第二十四页，共六十页三、串联风路与并联风网的比较一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2

23、 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析丰城矿务局坪湖煤矿“2.24”特大瓦斯爆炸事故死亡死亡114114人人轻伤轻伤6 6人人三、比较三、比较本讲稿第二十五页，共六十页 、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时、在同样的分支风阻条件下，分支并联时的总风阻小于串联时的总风阻。的总风阻。RR1RR串联：RS=2R并联：一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析三、串联风路与并联风网的比较

24、3、井下串联分支所需开拓工程量小，经济性好。三、比较三、比较本讲稿第二十六页，共六十页（一）几个概念（一）几个概念 四、角联风网四、角联风网角联风网：是指内部存在角联分支的网络。角联分支（对角分支）：是指位于风网的任意两条有向通路之间、且不与两通路的公共节点相连的分支，如上图示。简单角联风网：仅有一条角联分支的风网。复杂角联风网：含有两条或两条以上角联分支的风网。21复杂角联风网简单角联风网13645一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向

25、判定风向判定 3.3.角联分析角联分析四、角联四、角联1 1基本概念基本概念本讲稿第二十七页，共六十页（二）角联分支风向判别原则：原则：分支的风向取决于其分支的风向取决于其始、末节点间的压能值始、末节点间的压能值。风流由能位高的节点流向能位低的节点；风流由能位高的节点流向能位低的节点；当两点能位相同时，风流停滞；当两点能位相同时，风流停滞；当始节点能位低于末节点时，风流反向。当始节点能位低于末节点时，风流反向。一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念

26、2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2风向判定风向判定本讲稿第二十八页，共六十页简单角联风网11、分支5中无风由风压平衡定律：（二）角联分支风向判别一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2风向判定风向判定本讲稿第二十九页，共六十页、当分支、当分支5 5中风向由中风向由2323（二）角联分支风向判别1一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1

27、 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2风向判定风向判定本讲稿第三十页，共六十页、分支、分支5 5中的风向由中的风向由3232 同理可得：同理可得：（二）角联分支风向判别1简单角联风网角联分支风流方向判别式：一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析2 2风向判定风向判定本讲稿第三十一页，共

28、六十页1 1、角联分支的风向完全取决于与之相连的风路的风阻值比，、角联分支的风向完全取决于与之相连的风路的风阻值比，而与角联风路本身的风阻无关。而与角联风路本身的风阻无关。2 2、在用风地点的角联风路不利于安全生产，为有害角联，尽量减、在用风地点的角联风路不利于安全生产，为有害角联，尽量减少。少。3 3、分别处于回风段、进风段中的角联风路，其风流反向、分别处于回风段、进风段中的角联风路，其风流反向不影响安全，称为无害角联，而且还有利于降低矿井不影响安全，称为无害角联，而且还有利于降低矿井总风阻。总风阻。（三）角联结构分析1一、一、串联串联 1 1串联特性串联特性 2 2绘等效图绘等效图二、二、

29、并联并联 1 1并联特性并联特性 2 2绘等效图绘等效图三、三、比较比较四、四、角联角联 1 1基本概念基本概念 2 2风向判定风向判定 3.3.角联分析角联分析3.3.角联分析角联分析本讲稿第三十二页，共六十页123567810第三节第三节 通风网络动态特性分析通风网络动态特性分析一、井巷风阻变化引起风流变化的规律一、井巷风阻变化引起风流变化的规律1.1.变阻分支本身的风量与风压变化规律变阻分支本身的风量与风压变化规律 当当某某分分支支风风阻阻增增大大时时，该该分分支支的的风风量量减减小小、风风压压增增大大；当当风风阻阻减减小小时时，该该分分支的风量增大、风压降低。支的风量增大、风压降低。2

30、.2.变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律变阻分支对其它分支风量与风压的影响规律 1 1）当某分支风阻增大时当某分支风阻增大时，包含该分支，包含该分支 的所有通路上的其它分支的风量减小，的所有通路上的其它分支的风量减小，风压亦减小；与该分支并联的通路上的风压亦减小；与该分支并联的通路上的 分支的风量增大，风压亦增大；当风阻分支的风量增大，风压亦增大；当风阻 减小时与此相反。减小时与此相反。49本讲稿第三十三页，共六十页2 2）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风量变化，其）对于一进一出的子网络，若外部分支调阻引起其流入（流出）风量变化，其内部各分支的风量变化趋势相同。内部

31、各分支的风量变化趋势相同。3 3）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以本分支）风网内，某分支风阻变化时，各分支风量、风压的变化幅度，以本分支为最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。为最大，邻近分支次之，离该分支越远的分支变化越小。4 4）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范围是不同的。）风网内，不同类型的分支风阻变化引起的风量变化幅度和影响范围是不同的。一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围大，末支巷道变阻一般地说，主干巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围大，末支巷道变阻引起的风量变化幅度和影响范围小。引起的风量变化幅度和影响范围小

32、。5 5）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其）风网内某分支增阻时，增阻分支风量减小值比其 并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分并联分支风量增加值大；某分支减阻时，减阻分 支风量增加值比其并联分支风量减小值大。支风量增加值比其并联分支风量减小值大。12356781049本讲稿第三十四页，共六十页3 3巷道密闭与贯通对风流的影响巷道密闭与贯通对风流的影响 巷巷道道密密闭闭相相当当于于该该分分支支的的风风阻阻增增大大至至，故故本本分分支支风风量量减减少少到到趋趋近近于于0 0；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。；对其它分支的影响规律与分支增阻相同。巷巷道道贯贯通通时时要要修修改改网网

33、络络图图，即即在在网网络络图图中中增增加加贯贯通通后后的的分分支支。风风流流方方向向取取决决于于巷巷道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分支减阻相同。道两端点间压能差；对其它分支的影响规律与分支减阻相同。本讲稿第三十五页，共六十页二、风流稳定性分析二、风流稳定性分析(一一)稳定性的基本概念稳定性的基本概念 稳稳定定性性是是指指当当系系统统受受到到外外界界瞬瞬时时干干扰扰，系系统统状状态态偏偏离离了了平平衡衡状状态态后后，系系统统状态自动回复到该平衡状态的能力。状态自动回复到该平衡状态的能力。按按照照这这种种稳稳定定性性的的概概念念，除除非非在在主主要要通通风风机机不不稳稳定定运运行行（工工

34、作作在在轴轴流流式式风风机机风风压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，矿井通风系统一般都是稳定的。压特性曲线的驼峰区）等特殊情况下，矿井通风系统一般都是稳定的。通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化或风量大小通风管理中所说的风流稳定性，一般是指井巷中风流方向发生变化或风量大小变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的现象。变化超过允许范围的现象；且多指风流方向发生变化的现象。(二二)影响风流稳定性的因素影响风流稳定性的因素1.1.风网结构对风流稳定性的影响风网结构对风流稳定性的影响 仅仅由由串串、并并联联组组成成的的风风网网，其其稳稳定定性性强强；角角联联风风网网，其其对

35、对角角分分支支的的风风流流易易出现不稳定。出现不稳定。本讲稿第三十六页，共六十页2.2.风阻变化对风流稳定性的影响风阻变化对风流稳定性的影响 在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。在角联风网中，边缘分支的风阻变化可能引起角联分支风流改变。在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安装调节风在实际生产矿井，大多数采掘工作面都是在角联分支中。应采取安装调节风门的措施，保证风流的稳定性。门的措施，保证风流的稳定性。3.3.通风风动力变化对风流稳定性的影响通风风动力变化对风流稳定性的影响 矿井风网内主要通风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引起风机矿井风网内主要通

36、风机、辅助通风机数量和性能的变化，不仅会引起风机所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生变化，并影响所在巷道的风量变化，而且会使风网内其他分支风量也发生变化，并影响风网内其他风机的工况点。风网内其他风机的工况点。本讲稿第三十七页，共六十页(三三)具体如下：具体如下：1)1)单主要通风机风网单主要通风机风网，当主要通风机性能发生变化时，风网内各分支风，当主要通风机性能发生变化时，风网内各分支风量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。量按主要通风机风量变化的趋势和比率而变化。2)2)多多主主要要通通风风机机风风网网内内，当当某某主主要要通通风风机机性性能能发发生生变变化化时时，整整个

37、个风风网网内内各各分分支支风量不按比例变化。风量不按比例变化。3)3)多多主主要要通通风风机机风风网网内内，即即使使风风网网结结构构和和分分支支风风阻阻不不变变，当当某某主主要要通通风风机机性性能能发发生生变变化化时时，由由于于风风网网总总风风量量和和各各主主要要通通风风机机风风量量配配置置发发生生了了变变化化，因因此此，各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化。各主要通风机的工作风阻与风网总风阻也有所变化。本讲稿第三十八页，共六十页4)4)风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风流发生变化，其他巷道风网内，某巷道安设辅助通风机后，不仅该巷道本身风流发生变化，其他巷道风流也变化。当

38、某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所在巷道风量增加，包风流也变化。当某辅助通风机风量增大时，辅助通风机所在巷道风量增加，包含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风机风向一致的各巷风量增加，与含辅助通风机在内的闭合回路中，与辅助通风机风向一致的各巷风量增加，与其风向相反的各巷风量减小。其风向相反的各巷风量减小。当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、停风、当辅助通风机风压过高或风量过大时，可引起其并联分支风量不足、停风、甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量大于回路的总甚至反向。引起并联分支风流反向的条件是辅助通风机风量大于回路的总风量或辅助通风机风压大于回路内

39、其同向分支的风压损失。风量或辅助通风机风压大于回路内其同向分支的风压损失。5)5)自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。自然风压引起的风流变化，与辅助通风机相似。本讲稿第三十九页，共六十页第四节第四节 矿井风量调节矿井风量调节 随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构随着生产的发展和变化，工作面的推进和更替，巷道风阻、网络结构及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。及所需的风量均在不断变化，要求及时进行风量调节。从调节设施来看，从调节设施来看，有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷有通风机、射流器、风窗、风幕和增加并联井巷或扩大通风断面等。或扩大通风断面等。

40、按其调节的范围，按其调节的范围，可分为局部风量调节与矿井总可分为局部风量调节与矿井总风量调节。风量调节。从通风能量的角度看从通风能量的角度看，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。，可分为增能调节、耗能调节和节能调节。本讲稿第四十页，共六十页一、局部风量调节一、局部风量调节 局局部部风风量量调调节节是是指指在在采采区区内内部部各各工工作作面面间间，采采区区之之间间或或生生产产水水平平之之间间的的风风量量调节。调节。调节方法调节方法：增阻法、减阻法及辅助通风机调节法增阻法、减阻法及辅助通风机调节法。(一一)增阻调节法增阻调节法 增增阻阻调调节节法法是是在在通通过过在在巷巷道道中中安安设设调调节节风

41、风窗窗等等设设施施，增增大大巷巷道道中中的的局局部部阻阻力力，从从而而降降低低与与该该巷巷道道处处于于同同一一通通路路中中的的风风量量，或或增增大大与与其其关关联联的的通通路路上上的的风风量量。增阻调节是一种耗能调节法增阻调节是一种耗能调节法 主主要要措措施施：(1)(1)调调节节风风窗窗；(2)(2)临临时时风风帘帘；(3)(3)空空气气幕幕调调节节装装置置等等。使使用用最最多的是调节风窗。多的是调节风窗。使用条件使用条件：增阻分支风量有富余。：增阻分支风量有富余。特点：特点：增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增增阻调节法具有简单、方便、易行、见效快等优点；但增 阻阻调节法会增

42、加矿井总风阻，减少总风量。调节法会增加矿井总风阻，减少总风量。本讲稿第四十一页，共六十页风窗调节法原理分析风窗调节法原理分析如图如图 ，分支风阻分别，分支风阻分别为为 R R1 1和和R R2 2，风量分别为，风量分别为Q Q1 1,Q,Q2 2。则两分支的阻力为：则两分支的阻力为：h h1 1=R=R1 1Q Q1 12 2 h h2 2=R=R2 2Q Q2 22 2，且，且 h h1 1=h=h2 2若分支风量不足。可在若分支风量不足。可在分支中设置调节窗。设调节风分支中设置调节窗。设调节风窗产生的局部风阻为窗产生的局部风阻为RR。(R (R1 1+R)Q+R)Q1 122=R=R2 2

43、Q Q2 222但增阻后，并联系统总风阻增大。使但增阻后，并联系统总风阻增大。使QQQ Q，由于，由于QQ未知，实际计算过程中，假设未知，实际计算过程中，假设QQQ Q。已知。已知,R,R后，可计算调节风窗面积。后，可计算调节风窗面积。R1Q1R2Q2Q2R1+RQ1R2Q2Q2本讲稿第四十二页，共六十页调节风窗开口面积计算：调节风窗开口面积计算：当当 Sc/SSc/S0.5 0.5 时，时，当当 Sc/S Sc/S 0.5 0.5 时，时，S Sc c调节风窗的断面积，调节风窗的断面积，m m2 2；S S巷道的断面积，巷道的断面积，m m2 2；Q Q通达风量，通达风量，m m3 3/s/

44、s；h hc c调节风窗阻力，调节风窗阻力，PaPa；R Rc c调节风窗的风阻，调节风窗的风阻，NsNs2 2/m/m8 8；R Rc ch hc c/Q/Q2 2。本讲稿第四十三页，共六十页(二二)减阻调节法减阻调节法减阻调节法减阻调节法是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而是在通过巷道中采取降阻措施，降低巷道的通风阻力，从而增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风增大与该巷道处于同一通路中的风量，或减小与其关联通路上的风量。量。主要措施主要措施：(1)(1)扩大巷道断面；扩大巷道断面；(2)(2)降低摩擦阻力系数；降低摩擦阻力系数；(3)(3)清除巷道中的

45、局清除巷道中的局部阻力物；部阻力物；(4)(4)采用并联风路；采用并联风路；(5)(5)缩短风流路线的总长度等。缩短风流路线的总长度等。特点特点：可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和可以降低矿井总风阻，并增加矿井总风量；但降阻措施的工程量和投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大投资一般都较大，施工工期较长，所以一般在对矿井通风系统进行较大的改造时采用。的改造时采用。本讲稿第四十四页，共六十页(三三)增能调节法增能调节法增能调节法增能调节法主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法，增加局主要是采用辅助通风机等增加通风能量的方法，增加局 部地点的风量。

46、部地点的风量。主要措施主要措施：(1)(1)辅助通风机调节法。辅助通风机调节法。(2)(2)利用自然风压调节法利用自然风压调节法。特点：特点：增能调节法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻，增增能调节法的施工相对比较方便，不须降低矿井总风阻，增 加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。但采用辅助加矿井总风量，同时可以减少矿井主通风机能耗。但采用辅助 通风机调节时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助通风机调节时设备投资较大，辅助通风机的能耗较大，且辅助 通风机的安全管理工作比较复杂，安全性较差。通风机的安全管理工作比较复杂，安全性较差。本讲稿第四十五页，共六十页根据下面的例题局部调节

47、方式的实质根据下面的例题局部调节方式的实质例：根据图示的数据可以计算出各个分例：根据图示的数据可以计算出各个分支的通风阻力：支的通风阻力：进风风路分支进风风路分支1-21-2的通风阻力的通风阻力：回风风路分支回风风路分支3-43-4的通风阻力的通风阻力 I I号采区号采区2-I-32-I-3的通风阻力的通风阻力IIII号采区号采区2-II-32-II-3的通风阻力的通风阻力 RII=0.2Ns2/m8 QII=60m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI=40m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2

48、 1 本讲稿第四十六页，共六十页通风机工况点：通风机工况点：通风机风量通风机风量 通风机风压通风机风压 RII=0.2Ns2/m8 QII=60m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI=40m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 本讲稿第四十七页，共六十页若各采区实际需风量为：若各采区实际需风量为：I I号采区实际需要风量号采区实际需要风量Q QI I=45m=45m3 3/s/s II II号采区实际需要风量号采区实际需要风量Q QIIII=55m=55m3 3/s/s 所以必须对通过两个采

49、区的风量所以必须对通过两个采区的风量进行调节进行调节。当两个采区通过实际所需要风量时的当两个采区通过实际所需要风量时的风压或通风阻力为：风压或通风阻力为：I I号采区号采区 IIII号采区号采区 RII=0.2Ns2/m8 QII=55m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI=45m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 本讲稿第四十八页，共六十页 可见，可见，当通过两个采区的风量为实当通过两个采区的风量为实际所需要的风量时，两个采区通风阻力际所需要的风量时，两个采区通风阻力不相等，不相等，I

50、I号采区的通风阻力比号采区的通风阻力比IIII号采号采区的通风阻力高区的通风阻力高306.25pa306.25pa。所以必须进行调节，方可满足实所以必须进行调节，方可满足实际需风量。际需风量。RII=0.2Ns2/m8 QII=55m3/s R34=0.1Ns2/m8 Q34=100m3/s RI=0.45Ns2/m8 QI=45m3/s 3 R12=0.1Ns2/m8 Q12=100m3/s I II 4 2 1 本讲稿第四十九页，共六十页增阻调节法：增阻调节法：增加增加II II 号采区的风阻值号采区的风阻值，使其通风阻，使其通风阻力与力与I I 号采区的通风阻力相等。号采区的通风阻力相等