第九章《矿山流体机械》课件.ppt

第九章 矿井通风机的结构,本章学习要点,离心式通风机的结构 轴流式通风机的结构 主要通风机的附属装置本章小结,第一节 离心式通风机的结构,一、47211型离心式通风机,47211型离心式通风机有2.8到20共11个机号。根据叶轮的旋转方向不同，它有左旋和右旋两种形式。从电动机一端正视叶轮，按逆时针方向旋转的，称为左旋转通风机，用“左”表示；按顺时针方向旋转的，称为右旋转通风机，用“右”表示。,（一）47211型离心式通风机的结构,47211型16和20离心式通风机的结构如下图所示，它主要由叶轮、机壳、进风口、出风口和传动部分等组成。,1叶轮,叶轮用优质锰钢制成，并经过动、静平衡校正，所以坚固耐用，运转平稳，噪声低。叶轮由10个后弯机翼型叶片、双曲线型前盘和平板型后盘组成。其空气动力性能良好，效率高，最高全压效率达91%。,2机壳,47211型离心式通风机的机壳设计成蜗形。它有两种形式：2.812等九种通风机的机壳为整体式，不能拆开；16和20两种通风机的机壳为三开式，即上下可分开，上半部又可分成左右两部分，各部分之间用螺栓连接，拆卸方便，便于检修。机壳断面均为矩形。,3进风口,进风口制成整体，装在通风机一侧，与轴平行的截面为锥弧形。它的前半部分是圆锥形的收敛段，后半部分是近似双曲线的扩散段，前后两部分之间的过渡段是收敛度较大的喉部。气流进入进风口后，首先缓慢加速，在喉部形成高速气流，然后均匀扩散。经过进风口，气流得以顺利进入叶轮，阻力损失小。,4出风口,47211型离心式通风机有八种不同的基本出风口位置，如下图所示。如果基本角度位置不够，还可以补充15、30、60、75、105、120、150等。,5传动部分,通风机传动部分的传动方式有六种，如下图所示。472型通风机采用A、B、C、D四种传动方式。,（二）47211型离心式通风机型号的意义,现以4721116B右90为例，说明其型号的意义：4通风机在最高效率点的风压系数乘10后取整值；72通风机在最高效率点的比转速；1通风机进风口为单侧吸入（双侧吸入为0）；1设计序号，即第一次设计；16机号，叶轮直径为1600mm；B传动方式为B式传动；右右旋；90出口位置为90。,二、G47311型离心式通风机,G47311型离心式通风机有8到28共12个机号。该型通风机主要供锅炉通风用，但也可用于矿井通风。G47311型离心式通风机的结构如下图所示，它主要由叶轮、机壳、进风口、前导器、出风口和传动部分等组成。,叶轮由12个后弯机翼形叶片、弧锥形前盘和平板型后盘组成。机壳用普通钢板焊接而成。其中，812的机壳为整体式结构，1416的机壳为两开式结构，1828的机壳为三开式结构。,G47311型通风机为单侧吸入式，进风口与47211型通风机相同，为锥弧形，用螺栓固定在通风机入口侧。在进风口前面装有前导器，它可在0（全开）到90（全闭）的范围内调整，用以调节风量和风压。该型通风机的传动方式为D式。型号中G为锅炉用通风机，其余符号的意义与47211型离心式通风机相同。,三、K47301型离心式通风机,K47301型离心式通风机共有25、28、32、38四个机号，均为双面进风，是我国目前生产的风量最大的矿用离心式通风机。K47301型离心式通风机的结构如下图所示。,井下空气由进风箱10进入到叶轮两侧，经螺旋机壳11和扩散器13排出机外。叶轮由前盘12和中盘3组成，每侧各有12个后弯机翼型叶片，与盘焊成一体。,K47301型离心式通风机的排风量很大，因此，进风箱体积也较大，这就需要较长的轴传递扭矩。机轴由主轴1与传动轴8组成，有3个轴承支承，其中，主轴的轴承5和6设在机壳11内，传动轴的轴承7设在机壳外。轴承6为定位轴承，轴承5和7为浮动轴承。主轴1用定心联轴器9与传动轴8连接。主轴两侧均有伸出端，电动机可以任意布置在通风机一侧。,机壳上部用钢板焊接，下部用混凝土浇筑而成。进风口为三开式的锥弧形，便于拆装。该型通风机的传动方式为F式。型号中K为矿用通风机，其余符号的意义与47211型离心式通风机相同。,第二节 轴流式通风机的结构,一、2K60型轴流式通风机,2K60型轴流式通风机具有效率高、噪声低、可反转反风的特点。2K60型轴流式通风机有18、24、28三种机号。,（一）2K60型轴流式通风机的结构,2K60型轴流式通风机的结构如右图所示，它主要由进风口、叶轮、中导叶、后导叶、传动部分及扩散风筒等组成。,1进风口,进风口由表面为流线型罩子的流线体1和集风器2组成，其作用是使空气均匀地进入通风机的环形入口通道，以减少气流冲击。,2叶轮,2K60型通风机有两级叶轮，轮毂比为0.6。每级叶轮上都可安装14片叶片，叶片为机翼型扭曲状，其特点是在不同半径处具有不同的安装角，如下图所示。其叶片扭曲角为2222。叶片根部安装角可在1545范围内调节。,叶片数可有三种不同的组合：两级叶轮均为14片；第一级叶轮为14片，第二级叶轮为7片；两级叶轮均为7片。,3中、后导叶,中、后导叶也呈机翼形扭曲状，在一、二级叶轮之间安装有14片中导叶4，二级叶轮后安装有7片后导叶5。中、后导叶固定在机壳上，是不旋转部件。中导叶的作用是将从前一级叶轮流出的气流方向整为轴向，并引入后一级叶轮，使两级叶轮获得同样的入口条件；后导叶的作用是将从最后一级叶轮流出的气流方向整为近似轴向，且使气流速度下降，以提高静压。,为满足煤矿生产的反风要求，这种通风机还装有用来转动导叶的导叶可调装置。中、后导叶的叶柄穿过机壳，在柄尾装有绳轮，绳轮分为两组，每组绳轮用一条钢丝绳连成一体，组成一个单独的系统。在停机情况下，利用电动机构或手动操作，使绳轮转动，可改变导叶的安装角，实现反转反风。通风机反转时，原一级叶轮变为二级叶轮，二级叶轮变为一级叶轮，后导叶起前导叶（即前导器）的作用。该型通风机反转反风的风量可超过正常风量的60%，能够满足煤矿安全规程对反风量不小于正常风量40%的要求。,4传动部分,传动部分由轴承、支架、传动轴及联轴器等组成。叶轮与轴用键连接。主轴由两个滚动轴承支承，轴承上装有铂热电阻温度计，接二次仪表可作遥测记录和超温报警。传动轴两端用齿轮联轴器分别与通风机和电动机连接。,5扩散风筒,扩散风筒也称为扩散器，装在通风机出口端。扩散风筒由锥形筒芯和筒壳组成。其中，筒芯由钢板制成；筒壳可用钢板焊接或由混凝土浇灌，用拉筋板与筒芯连接，以支承筒芯。该型通风机的扩散风筒有不带消声设备和带消声设备两种。,（二）2K60型轴流式通风机型号的意义,现以2K60428为例，说明其型号的意义：2两级叶轮；K矿用通风机；60该型通风机轮毂比的100倍，即其轮毂比为0.6；4设计序号；28机号，叶轮直径为2800mm。,二、（B）DK型轴流式通风机,（B）DK型轴流式通风机具有气动性能优良、效率高、振动小、噪声低、反风量大、高效区域宽广等特点。其中，BDK系列通风机主要适用于各类大中型瓦斯矿井作抽出或压入式通风；DK系列通风机主要适用于无瓦斯矿井作抽出或压入式通风。,（一）（B）DK型轴流式通风机的结构,该型通风机设置两台电动机，在每台电动机轴的伸出端直接安装叶轮，两叶轮相对，互为反向旋转，组成对旋结构。两级叶轮既是工作轮又互为导叶，具有明显的节能效果。BDK型轴流式通风机的结构如下图所示。,开采前期，通风参数较低时，可以单开一级风机运行；开采中后期，通风参数较高时，可双级同时运行，以确保各阶段高效运行。BDK型通风机采用了风机专用防爆电动机，电动机的防爆性能和散热性能良好。该通风机可反转反风，反风量可达正常风量的60%以上。,（二）（B）DK型轴流式通风机型号的意义,BDK型轴流式通风机有1242共100余种机号，现以BDK65828为例，说明其型号的意义：B防爆型；D对旋结构；K矿用通风机；65该型通风机轮毂比的100倍；8配用8级电动机，转速为740r/min；28机号，叶轮直径为2800mm。,三、BDII系列轴流式主要通风机,BDII系列通风机是湘潭平安电气集团有限公司与西北工业大学联合设计制造的，产品经国家级鉴定，具有效率高、噪声低、结构紧凑、性能可靠、安装便利等特点，采用的弯掠组合正交三维扭曲叶片技术，属国内首创，产品达到了国际先进水平。BDII系列通风机适用于作煤矿的主要通风机，也可不配制扩散塔作井下辅助通风机用。,（一）BDII系列轴流式主要通风机的结构,如下图所示，BDII系列通风机由集流器1、第一级筒体2、第一级叶轮3、筒圈4、第二级叶轮5、第二级筒体6、电动机7、扩散筒8、扩散塔9和托车10等部件组成。根据用户需求，可配套控制柜、变频调速器、在线监测和故障诊断系统。,1叶轮,叶轮组与电动机轴伸之间用键连接，其余各部之间用螺栓连接。该系列通风机采用两级叶轮对旋式结构，两级叶轮分别由容量及型号相同或不同的隔爆专用电动机驱动。两叶轮旋转方向相反，从进风口看，第一级叶轮（13个叶片）顺时针方向旋转，第二级叶轮（9个叶片）逆时针方向旋转。当空气流入第一级叶轮获得能量后，进入第二级叶轮。第二级叶轮兼具普通轴流式通风机中导叶的功能，使气流轴向流出，同时还会增加气流的能量，从而达到普通轴流式通风机不能达到的高效率和高风压。,2叶片,该系列通风机为BD系列通风机的第二次设计，其叶片采用弯掠组合正交三维扭曲技术，使用铝合金材料制造，大大提高了通风机的技术参数：效率提高了5%10%，噪声降低了1020dB。该系列通风机的叶片安装角度可以根据需要进行调节。用户可以根据矿井通风网路参数的变化，结合通风机性能曲线选择合适的叶片安装角度。在调节范围内，叶片安装角度增大时，风量增大，电动机功率也随之增大；反之亦然。,3电动机,该系列通风机选用了隔爆型电动机，如下图所示，电动机安装在风机风筒中的隔流腔12内，隔流腔具有密封性，能够保证电动机与通风机流道中含有瓦斯的气体相互隔绝。,4其他结构,该系列通风机可以反转实现反风，在各种工况条件下，反风风量都可达正常风量的60%以上，不必另设反风道。此外，该系列通风机对于安装场地面积小或有地面缺陷和滑坡危险的山地，以及经常移动的隧道工程都能适应，具有节约基建投资的优点。该系列通风机在叶片与筒壁可能产生摩擦处加装了防火花摩擦铜环保护装置。该系列通风机摒弃了一般轴流式矿井通风机的长轴传动方式，避免了传动装置易于损坏的缺点。该系列风机配有电动机测试仪、风机测试仪、电动机轴承温度测试仪、电动机定子温度测试仪等，监测齐全。,（二）BDII系列轴流式通风机型号的意义,现以BDII828为例，说明其型号的意义：B防爆型；D对旋结构；II改进型，采用弯掠组合正交技术；8配用8级电动机；28机号，叶轮直径为2800mm。,四、KDZ型轴流式局部通风机,KDZ型轴流式局部通风机的结构如下图所示，它也呈对旋结构，主要由两台电动机、两级叶轮、前后机壳、前后消声器和进风口等组成。,通风机外筒及结构件均采用钢板焊接而成，内筒采用多孔板焊接而成，内装消声材料。通风机外筒可拆卸，便于清洗和更换消声材料，以确保通风机在低噪声状态下运行。电动机外壳依靠止口法兰用螺栓连接在通风机内，它可作风道。两级叶轮叶片应互为质数，以避免前后级叶轮气流脉动相互叠加，确保前后级叶轮能够平稳协调的工作，提高通风机的全压效率，降低噪声。,第三节 主要通风机的附属装置,一、风硐,风硐是连接通风机和风井的一段巷道。因其通过风量较大，硐内外压差较大，故应尽量降低其风阻，并减少漏风。在风硐的设计和施工中应注意下列问题：风硐断面应足够大；转弯处应成光滑弧线形；风硐的长度应尽量缩短；风硐直线部分要有一定的坡度；风硐应安装测压管；施工时应使其壁面光滑；各类风门要严密。矿井主要通风机的风硐，应在下列两个地点安装保护栅栏：距风硐与立井或倾角大于30斜井的连接口12m处的风硐中；距主要通风机吸风口12m处的风硐中。,二、扩散器（扩散塔）,扩散器（扩散塔）是指在通风机的出口处连接的具有一定长度、断面逐渐扩大的构筑物，其作用是降低出口气流的动压，以提高通风机的静压。小型离心式通风机的扩散器由金属钢板焊接而成，扩散器的扩散角一般为810，出口断面与入口断面之比约为34。大型离心式通风机和大中型轴流式通风机的外接扩散器，一般用砖和混凝土砌筑，为一段向上弯曲的风道。扩散器出风口为长方形断面。扩散器的拐弯处设计成双曲线形，并安设一组导流叶片，以降低阻力。,三、防爆设施,在装有主要通风机的出风井口，必须安装防爆设施，在斜井口设防爆门，在立井口设防爆井盖。其作用是当井下发生瓦斯或煤尘爆炸时，受高压气浪的冲击作用，防爆设施自动打开，以保护主通风机，使其免受毁坏。在正常情况下，它是气密的，以防止风流短路。,四、反风装置,（一）离心式通风机的反风,离心式通风机的反风方法主要是通过专用的反风道反风。如图9-12所示为两台通风机的机房布置图。正常通风时，井下风流由出风井经进风道进入通风机入口，而后由通风机经扩散器排出，风流在此过程中按实线箭头方向流动。反风时，首先通过钢丝绳关闭垂直闸门，打开水平风门，并将扩散器中的反风门提起，堵住扩散器出口，使通风机与反风道相通。此时，大气由水平风门进入进风道和通风机入口，再由通风机出口进入反风道，然后下行压入风井，达到反风的目的。风流在此过程中按虚线箭头方向流动。,（二）轴流式通风机的反风,1通风机反转反风,调换电动机电源的任意两相接线，使电动机改变转向，从而改变通风机叶轮的旋转方向，使井下风流反向。一般情况下，仅改变叶轮的旋转方向并不能保证反风后的风量要求，因而还需同时改变导叶的安装角。,2用反风道反风,如图9-13所示为两台轴流式通风机的布置图。正常通风时，反风门3提到上方位置，使通风机与风硐连通，同时把反风门4放到水平位置，使通风机出口与反风绕道隔开，而与扩散器连通。这样，来自井下的风流经风硐、通风机、扩散器排至大气。风流在此过程中按实线箭头方向流动。,反风时，先停止通风机，将反风门3、4和水平风门8放到图中所示位置，然后再启动通风机。在通风机不改变转动方向的情况下，大气由水平风门孔流入风硐，经通风机和扩散器风道前端的反风门孔，进入反风绕道，然后压入井下，实现反风。风流在此过程中按虚线箭头方向流动。,用反转反风法，无须构筑反风绕道，土建工程量小，基建费用低，但它只适用于反转风量能满足反风要求的通风机，且通风机反转时，其性能将发生一定的变化；用反风道反风时，通风机性能不变，反风量大，适用于各种通风机，但它的基建费和维护费高，且反风闸门若维护不好，漏风严重。,五、消声装置,（一）通风机噪声的分类,（二）通风机的消声措施,1吸声,吸声是指用吸声材料饰面，使噪声被吸收而降低。吸声材料的种类繁多，吸声效果由好到差的顺序为：玻璃棉、矿渣棉、卡普隆纤维、海草、石棉、工业毛毡、加气微孔耐火砖、吸声砖、加气混凝土、木屑、木丝板、甘蔗板等。把吸声材料固定在通风机进风口和出风口（如扩散器）的内壁上，可以达到吸声的目的，但应注意，吸声材料不能散落在气流中，以免污染空气。,2消声,消声是指利用消声器将声源产生的部分声能吸收，使向外辐射的声能减少。消声器是一种阻止、减弱声音传播而允许气流通过的装置。将消声器安装在通风机出风口的扩散通道中，可降低通风机的噪声。矿井通风机采用的消声器，一般是用多孔性吸声材料制成的。按消声板的排列方式不同，消声器可分为排列式、蜂窝式和管式等，如下图所示。,3隔声,隔声是指把通风机封闭在一个小的空间中，使之与周围环境隔绝开来。典型的隔声装置有隔声罩和隔声间。,4减振,机械振动是通风机的主要噪声源之一。因此，提高通风机的制造、安装和维修质量，减轻机组振动，是控制通风机噪声的重要方法。必要时，可在通风机与它的基础间安装减振构件，使从通风机传到基础上的振动得到一定程度的减弱；或者在通风机与风道间采取隔振措施，以减少噪声的传播。,本章小结,（一）离心式通风机的结构,离心式通风机在矿井通风中应用较为广泛，种类也较多，但其结构基本相同，主要由叶轮、机壳、进风口、（前导器）、出风口和传动部分等组成。在中、小型矿井中，一般采用472型、G473型通风机；在大型矿井中，一般采用K473型通风机。,（二）轴流式通风机的结构,12K60型轴流式通风机主要由进风口、叶轮、中导叶、后导叶、传动部分及扩散风筒等组成。,2（B）DK型轴流式通风机设置两台电动机，在每台电动机轴的伸出端直接安装叶轮，两叶轮相对互为反向旋转，组成对旋结构。3BDII系列轴流式主要通风机的两叶轮采用对旋结构，叶片采用弯掠组合正交三维扭曲叶片技术，电动机采用隔爆型电动机。4KDZ型轴流式局部通风机也呈对旋结构，主要由两台电动机、两级叶轮、前后机壳、前后消声器和进风口等组成。,（三）主要通风机的附属装置,主要通风机的附属装置主要有风硐、扩散器、防爆设施、反风装置和消声器等。,