矿山固定机械与运输设备课件.ppt
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1、,矿山固定机械与运输设备,新疆工程学院机械工程系,第六章矿井通风设备,学习目标: 通过本章学习,了解矿井通风设备,特别是离心式通风机和轴流式通风机的构造、性能、作用、特点、分类等,掌握矿井通风设备的选型计算。能够维护、检查它们的运行,并能解决运行中遇到的基本问题。 重点: 矿井通风机的构造及性能。 难点: 矿井通风机的网络计算。 学时分配:,学习目标、重点与难点,本章内容,第三节 通风机的安装、运转、维护和故障处理,第二节 主要通风机构造及反风装置,第一节 矿井通风设备概述,第一节 矿井通风设备概述,一、矿井通风设备发展概况,早期的通风装置:人踩风箱鼓风,早期的通风装置:马踩轮子通风,一、矿井
2、通风设备发展概况,早期的通风装置:马转圈通风,一、矿井通风设备发展概况,现代化的局部通风机,一、矿井通风设备发展概况,现代化的主要通风机,一、矿井通风设备发展概况,一、矿井通风设备发展概况,1672年 ,改用背上共有燃着蜡烛的骡马去点燃沼气,1650年,在回风路线上设置火筐,1640年,利用自然通风压力进行矿井通风,1745年,俄国科学家MBOMOHOCOB发表了空气在矿井流动的理论;1764年,法国采矿工程师JARS发表了关于矿井自然通风的理论,1813年 ,用安全油灯照明并检查沼气和二气化碳的浓度,20世纪40年代,矿井已使用功率约1500kW和3000kw的电力轴流式和离心式大型扇风机。
3、,二、矿井通风作用,平顶山某矿“9.7”重大高氮缺氧窒息事故 风供给井下人员呼吸,保障井下作业人员的身体健康和生命 安全;稀释和排除井下各种有害气体和矿尘,创造良好的工作环境。义马某矿“1.25”特大瓦斯爆炸事故风防止瓦斯、煤尘爆炸;治理煤矿瓦斯、煤尘、火灾的 基础;灾变时控制风流,防止事故扩大,抢救遇险遇难人员。,三、矿井空气,定义:地面空气进入矿井以后即称为矿井空气。,地面空气组成,矿井空气中有害气体允许浓度,三、矿井空气,新鲜空气:井巷中经过用风地点以前、受污染程度较轻的进风巷道内的空气。污浊空气:经过采掘工作面等用风地点以后、受污染程度较重的回风巷道内的空气。,三、矿井空气,四、矿井通
4、风方法,矿井通风方法分为自然通风和机械通风。,1.自然通风,利用矿井内、外温度不同和出风井与进风井的压力差使空气流动。,自然通风图,2.机械通风:使用通风机通风。,五、矿井通风机类型,按通风机用途不同,局部通风机,辅助通风机,主要通风机,2.按构造和工作原理不同,离心式通风机示意图1-叶轮;2-机壳;3-集流器;4-前导器,轴流式通风机示意图1-集流器;2-前导叶;3-第一级叶轮;4-中导叶;5-第二级叶轮;6-后导叶;7-扩散器;8-主轴;9-疏流器;10-外壳,3.按通风机叶轮数目不同,离心式通风机和轴流式通风机,单级风机和两级风机,4.按通风机叶轮进风口数目的不同,单侧进风和双侧进风,K
5、4-73-01离心式通风机结构图,5.按通风机产生风压大小,低压风机(全压小于1000 Pa);中压风机(全压为10003000Pa);高压风机(全压为3 00015000 Pa) 。,六、矿井主要通风机通风方式,1.抽出式通风,抽出式通风是把通风机安设在回风井口附近,并用风硐把通风机和回风井筒相连,同时把回风井口封闭。,压入式通风是把通风机安设在进风口附近,并用风硐把通风机和进风筒相连,将地面的新鲜空气由通风机压人井下巷道和工作面,再由回风井排出。,2.压入式通风,3.抽压混合式通风,在进风井口设一风机做压入式工作,回风井口设一风机做抽出式工作。,矿井通风方式示意图(a)抽出式;(b)压入式
6、1-风井;2-井底车场;3-石门;4-运输平巷;5-回采工作面;6-回风巷;7-出风井;8-风硐;9-通风机;10-风门,七、矿井通风方式,按通风机和巷道布置方式的不同,把矿井通风方式分为中央式、对角式和混合式。,1.中央式,根据进、回风井的相对位置,又分为中央并列式和中央分列式。,中央并列式,中央边界式,2.对角式,指进风井位于井田中央,出风井分别位于井田上部边界沿走向的两翼上。根据出风井沿走向位置的不同又可分为两翼对角式和分区对角式两种。,1)两翼对角式,两翼对角式,2)分区对角式,分区对角式,3.混合式,指中央式和对角式的混合布置。有中央并列与两翼对角混合式,中央边界与两翼对角混合式,中
7、央并列与中央边界式混合。,混合式,八、矿井通风机工作原理,1.离心式通风机工作原理,离心式通风机结构示意图1-叶轮;2-轴;3-进风口;4-机壳;5-前导器;6-锥形扩散器,2.轴流式通风机工作原理,轴流式通风机结构示意图1-轮毂;2-叶片;3-轴;4-外壳;5-集流器;6-流线体;7-整流器;8-扩散器,九、矿井通风机性能参数,主要性能参数有:风量、风压、功率、效率、转速等。风量指单位时间内通风机排出气体的体积 。用Q表示,单位为m3/s、 m3/min或m3/h。风压指单位体积气体通过通风机所获得的总能量 。用H表示,单位为N/m2。 功率指通风机在单位时间内所做功的大小。用N表示,单位为
8、kW。 效率指通风机有效功率与轴功率的比值。用表示。转速指通风机每分钟的转数,用n表示,单位为r/min。,第二节 主要通风机构造 及反风装置,一、离心式通风机构造,1.离心式通风机组成及作用,离心式通风机结构1-进风口;2-工作轮;3-螺形机壳;4-前导器,1)进风口,进风口有单吸和多吸两种。进风口中,集流器的作用是引导气流均匀地充满叶轮入口,并减少流动损失和降低入口涡流噪声。,2)叶轮,叶轮作用是将原动机的能量传送给气体。叶片类型有前弯、径向、后弯三种。叶片形状有:平板、圆弧和机翼型。,叶轮结构示意图l-前盘;2-叶片;3-后盘,机翼型叶片形状,3)机壳,机壳由一个截面逐渐扩大的螺旋流道和
9、一个扩压器组成,用来收集叶轮来的气流,并导至风机出口,同时将气流部分动压转变为静压。机壳断面有方形和圆形两种。一般低压和中压多为方形,高压多为圆形。,4)前导器,前导器位于进风口与叶轮之间,作用是使进入叶轮的气流发生预旋绕,以达到调节性能的目的。,5)进气箱,进气箱形示意图,2离心式通风机的结构形式,(1)不同旋转方式的结构形式根据叶轮旋转方向的不同可以分为右旋、左旋两种。从原动机看风机,叶轮按顺时针方向旋转称为右旋;按逆时针方向旋转称为左旋。,(2)不同进气方式的结构形式根据离心式通风机进气方式的不同有单侧进风和双侧进风两种。,(3)不同出口位置的结构形式根据不同使用要求,规定了离心式风机出
10、风口方向的八个基本位置。若基本角度位置不够,可采用下列补充角度:15、30、60、75、105、120、150、165、195、210。,出口角度位置示意图,(4)不同传动方式的结构形式根据风机的转速、进气方式、尺寸大小等因素,离心式风机的传动方式有三种。电机直联型-A、联轴器传动型-C、D和皮带传动型-B、E、F。,通风机传动结构方式,3.主要离心式通风机的结构,矿用离心式通风机主要有4-72-11型、G4-73-11型和K4-73-11型三种,前两者多用于中、小型矿井,后者常用大型矿井。,1)4-72-11型离心式通风机,4-72-11型离心式通风机是单侧进风的中、低压通风机。主要特点是效
11、率高、运转平稳、噪声较低、风量范围为1710204000m3/h,风压为范围为2902550 Pa,适用于小型矿井通风。,4-72-11离心式通风机结构图1-叶轮;2-进风口3-机壳;4-皮带轮;5-传动轴;6-轴承;7-出风口;8-轴承座,下面以4-72-1120B右900为例进行型号意义说明。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;机号前冠用符号;20叶轮直径,dm;右右旋;B传动方式为B式;900出风口方向。,离心式通风机型号意义,2)G4-73-11型离心式通风机,G4-73-11型离心式风机是单侧进风的中、低压通风机。它的风压及风量
12、较4-72-11型离心式通风机大,效率高达93%,适用于中型矿井通风。,G4-73-11型离心式通风机结构图1-机壳;2-前导器;3-进风口;4-叶轮;5-轴;6-机壳;7-电动机;8-联轴节;9-出风口,下面以G4-73-1125D右900为例进行型号意义说明。G锅炉通风机;4通风机最高效率点全压系数为0.4;73通风机的比转数为72;1叶轮为单侧进风;1设计序号;机号前冠用符号;25叶轮直径,dm;右右旋;D传动方式为D式;900出风口方向。,3)K4-73-01型离心式通风机,K4-73-0l离心式通风机是目前我国生产容量最大的矿用离心式通风机,流量可达2000m3/min,全压可达50
13、00 Pa,适用于大、中型矿井通风。,K4-73-01离心式通风机结构图1-叶轮;2-外壳;3-进风口,二、轴流式通风机构造,1.轴流式通风机组成及作用,2K60型矿井轴流式通风机结构图1-叶轮;2-中导叶;3-后导叶;4-绳轮,1)进风口,进风口由疏流罩和集流器组成,其作用是使进入风机的气流成流线型,减少入口流动损失,提高风机效率。,2)叶轮,叶轮由若干扭曲的机翼型叶片和轮彀组成,叶片以一定的角度安装在轮毂上,其安装角一般可在1055范围内调整。,3)导叶,导叶固定在机壳上,根据叶轮与导叶的相对位置不同,导叶分为前导叶、中导叶和后导叶。作用是确保气流按所需的方向流动,减少流动损失。,4)扩散
14、器,作用是使气流中一部分动压转变为静压,以提高风机静压和静压效率。,2. 主要轴流式通风机的结构,矿山常用的轴流式通风机有2K60和GAF两种型式。,1)2K60型轴流式通风机(如上图),2K60型矿井轴流式风机为双级叶轮,由轮毂和叶片组成。叶片为扭曲机冀型叶片,叶片安装角可在1545范围内进行调整。主要特点:最高静压可达4905 Pa,风量范围2025 m3/s,最大轴功率为430960 kW。风机主轴转速有1000r/min、750 r/min、650 r/min三种。,2)GAF轴流式通风机,主要特点:配有液压动叶可调装置,实现在不停机的情况下调整叶片安装角度,以适应工况变化的要求。最大
15、静压18600 Pa,风量501800m3/s,最大全压效率0.830.88。,GAF轴流式通风机结构示意图1-叶轮;2-中导叶;3-后导叶;4-扩散器;5-传动轴;6-刹车机构;7-电动机;8-整流叶栅;9-轴承箱;10-动叶调节控制头;11-立式扩散器;12-消声器;13-消声扳,三、离心式与轴流式通风机的比较,1.结构轴流式结构紧凑,体积较小,重量较轻,可采用高转速电动机直接拖动,传动方式简单,但结构复杂,维修困难。离心式风机结构简单,维修方便;但结构尺寸较大,安装占地大,转速低,传动方式较轴流式复杂。,2.性能轴流式风机的风压低,流量大,反风方法多;离心式风机则相反。在联合运行时,轴流
16、式风机联合工作稳定性较差;而离心式风机联合运行则比较可靠。轴流式风机的噪声较离心式风机大,所以应采取消声措施。离心式风机的最高效率比轴流式风机要高一些,但离心式风机的平均效率不如轴流式高。,3.启动和运转离心式风机启动时,闸门必须关闭,以减少启动负荷;轴流式通风机启动时,闸门可半开或全开,在运转过程中,当风量突然增大时,轴流式风机的功率增加不大,不易过载,而离心式风机则相反。,4.工况调节轴流式风机可通过改变叶轮叶片或静导叶片的安装角度、改变叶轮的级数、叶片片数、前导器等多种方法调节风机工况,特别是叶轮叶片安装角的调节,既经济、又方便可靠。离心式一般采用闸门调节、尾翼调节、前导器调节或改变风机
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