Kaiyun官網入口 最新開云網址Kaiyun官網入口 最新開云網址PAGE PAGE 7 第十六章 礦用通風機構造 §1 離心式通風機構造 離心式通風機的主要氣動部件是葉輪，集流器和外殼。用于礦井通風的離心式風機屬于中、低壓風機。過去，它的葉輪葉型多采用圓弧形；近年來，代以機翼型葉片。圖16-l和16-2分別給出了可用于礦井通風的4-72和4-73模型風機的翼型。中、低壓風機葉輪多采用后彎葉片，葉片安裝角在108~165°之間，4-72和4-73模型機的安裝角一致，均為135°。葉輪的葉片數目，與葉片安裝角以及葉輪外徑對內徑的比值有關，通過試驗可以找到某一最佳值，4-72和4-73模型風機的葉輪葉片數目均為10片。 集流器的作用是保證氣流平穩地進入葉輪，使葉輪得到良好的進氣條件，而且還應盡量減少在集流器中的流動損失。4-72和4-73模型機的集流器是錐弧形的，它的前部分是圓錐形的收斂段，后部是近似雙曲線的擴散段，前后兩段之間的過渡段，是收斂度較大的喉部。氣流進入這種集流器后，首先是緩慢加速，在喉部形成高速氣流，而后又均勻擴散，均勻地充滿整個葉輪葉道。集流器的喉部形狀和喉部直徑，對風機效率有較大影響。集流器與葉輪入口部分之間的間隙形式和大小，對容積損失和流動損失有重要影響。4-72和4-73模型機采用徑向間隙，通過這種間隙的泄漏氣流方向，與主氣流方向一致，不會干擾主氣流。此外，為了減少容積損失，在工藝允許的條件下，應盡可能采用較小的間隙尺寸。 風機外殼的作用是匯集從葉輪流出的氣流，并輸送到外殼的出口。外殼截面呈矩形，型線呈螺殼狀。假定氣流在所有徑向截面中的流速保持常數，其螺殼的型線應是阿基米德螺線；或假定葉輪出口絕對速度在圓周方向的分量，即旋繞速度c2u的分布規律為c2uR＝常數，則螺殼的型線為對數蝸旋線。對于這兩種型線，均可用結構方形法近似地繪出。如圖16-2所示，以螺殼的開度A＝64的1/4為邊長作結構方形，分別以方形的四個頂點為圓心，以 SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 ， SKIPIF 1 0 和 SKIPIF 1 0 為半徑作圓弧，即得外殼的型線為葉輪外緣半徑。至于外殼的舌部與葉輪外緣之間的間隙s，若過大，將產生大量的回流；若過小，使效率下降，噪音加大。通常取s/D2＝0.05~0.10。 雙進風的離心式風機，在入口處裝有進風箱，如圖16-3中的4所示。進風箱的作用是將外界氣流導入風機入口，其幾何形狀對葉輪入口速度場有較大影響。舊式進風箱一般用矩形截面的直角彎頭，常出現渦流區，內阻大。圖16-4是一種新型結構的進風箱，在轉彎處裝了一塊傾斜30°的復板（圖中部件A），箱外側采用后斜平板。這種進風箱使氣流平穩進入葉輪，阻力較小。 中、小型礦井用的4-72-11型風機和G4-73型風機是按4-72和4-73空氣動力略圖制造的。 4-72-11型風機結構如圖16-5所示，主要結構是焊接的，機翼型葉片用優質錳鋼板制成。礦山常用的№16（16表示葉輪直徑1600mm）和№20的外殼可拆成三部分，上下可分開，上半部又可左右分開，各部分之間用螺栓連接，拆卸方便，易于檢修。為適應在各種條件下應用，外殼的出口可以位于軸下部，水平向外；可位于軸上部，垂直向上；亦可位于軸上部，水平向外。除此之外，葉輪還分為右旋和左旋兩種。風機與電動機的聯結方式分為，無軸承箱直聯或采用滾動軸承支承，用聯軸器聯接，適用于礦井通風用的№l6和№20的傳動方式為皮帶傳動，風機端的皮帶輪，采用兩端支承。 風機的類型特性如圖16-6。其中標有№5的各條曲線型風機結構示于圖16-7（G—表示鍋爐用）與4-72-11相較，裝有前導器，可在0°到60°范圍內調整。其風壓和風量較4-72-11大，效率達93％。其類型特性示于圖16-8。 大型礦井通風用的離心式K 4-73-01型風機結構示于圖16-9。風機系雙入口，葉輪、集流器、進風箱和外殼的上半部用鋼板焊接。傳動實心短軸用優質鋼制成，各軸承采用靜阻力矩較小的滾動軸承。由于葉輪軸兩側出頭，故電機可以隨意裝在任一側。這樣一來，在開采末期更換大電機時，不必停車，即可事先在另一側裝好電機，等待聯結。風機外殼下半部由用戶用混凝土制成。此類風機的類型特性如圖16-10。 §2 軸流式通風機構造 一般的礦用軸流式通風機如圖16-11所示。它的主要氣動部件有葉輪、前導葉、中導葉、后導葉、外殼、集流器、疏流罩以及出口處的擴散器。 葉輪是風機的主要部件，決定著風機性能的主要因素是風機翼型、葉輪外徑、外徑對輪轂直徑的比值（輪轂比）和葉輪轉速。適用于礦用風機的翼型有對稱翼型、CLARK-Y冀型和RAF-6E翼型等（參照附錄）。葉輪外徑和風機軸轉速決定圓周速度，直接影響到風機全壓。輪轂比與風機比轉速有關。一般來說，輪轂比大時，軸向速度ca增大，葉片數目z和葉片相對寬度b/l（b為弦長，l為葉展）也相應增大，風機的風壓系數提高；反之，輪轂比小，多數取0.6，風壓系數也較低。葉輪葉片安裝角直接影響旋繞速度的增量，影響風機全壓。通常，可在10~45°范圍內調整。 在多級軸流式通風機中，級間設置中導葉。它的作用是將前級葉輪的流出氣流方向，轉為軸向流入后級葉輪。如圖16-11所示，前級葉輪出流以速度c2流向中導葉，在中導葉中轉為軸向c1流出，使兩級葉輪獲得同樣的入口條件。導葉通常采用圓弧型葉片。 后導葉的作用是將最后一級葉輪的出流方向轉為接近軸向流出。剩余的旋統速度 SKIPIF 1 0 使氣流不僅沿軸向，而且是沿螺線方向在擴散器中流動，有利于改善擴散器的工作。 擴散器的作用是把風機出口動壓的一部分轉換為靜壓，以提高風機的靜效率。 風機外殼呈圓筒形，重要的是葉輪外緣與外殼內表面的徑向間隙應盡可能地減小。通常 SKIPIF 1 0 （s — 徑向間隙，l — 葉片展長）在0.0l~0.06之間。 某些風機設有前導葉，用以控制進入葉輪的氣流方向，達到調節特性的目的。此導葉可分為兩段，頭部固定不動，足部可以擺動。這樣，外界氣流可以較小的沖擊進入前導葉，而后改變方向進入葉輪。前導葉的數目（以及中導葉和后導葉）應與葉輪葉片數互為質數，以避免氣流通過時產生同期擾動。 集流器和整流罩的作用是，使氣流順利地進入風機的環形入口通道，并在葉輪入口處，形成均勻的速度場。目前，礦用軸流風機集流器型線為圓弧型，整流罩的型面為球面或橢球面。 國產2K 60型風機結構如圖16-12所示。葉輪葉片為機翼型呈扭曲狀，中、后導葉亦為機翼型呈扭曲狀。葉輪和各導葉之間的配置參看圖16-23a。葉輪的輪轂為板結構。支承主軸的軸承采用滾動軸承，用油脂潤滑。傳動軸兩端用齒輪聯軸節 該類風機除調節葉片安裝角外，還可采用調節葉片數目方法，調節風機特性。圖16-13即為該類風機及其調節時的特性。除此之外，該類風機還可以采用改變中、后導葉角度的力法，使反轉反風且超過60％的正常風量。 GAF型礦井軸流式通風機的整體結構與日本的MFA型類似。如圖16-13所示，兩級葉輪裝在主軸承箱10的兩端，傳動軸11是用鋼板彎焊的空心軸，由風機的出風側伸出，與電動機聯結。風機采用彎頭式擴散器，在轉彎處裝有整流葉柵，擴散器內壁上分段設置消音板，出口處加裝了排行式消音器。裝在初級葉輪端頭的部件16是動葉調節裝置的控制頭。根據用戶的需要，也可以配置靜止調節葉片安裝角的機構。 該風機的特性示于圖16-14。風量和風壓均以額定值的百分數表示。在風壓特性上標注的角度值為動葉調節時的角度。由特性可看出該風機有較高的效率，而且在網路特性不變的情況下，作動葉調節時，風機的效率基本保持不變。 兩級對旋軸流式通風機的葉輪，分別有各自的電機拖動，轉動方向相反。兩葉輪之間不須裝中間導葉片，如圖16-15所示。當風機以正常方式工作時，兩葉輪的周速相同，均為u，但方向相反。氣流以軸向速度c11＝ca流入前級葉輪，進口處的相對速度為w11氣流在葉輪中獲得能量后，以相對速度w21和絕對速度c21流出前級葉輪，出口處的旋繞速度為c21u。氣流以絕對速度c12(＝c21)進入次級葉輪，相對速度為w22，氣流在次級葉輪中繼續獲得能量后，到達出口時的相對速度為w22，，絕對速度為c22，旋繞速度為c22u。 當風機處于最佳工況運行時，脫離次級葉輪時的氣流方向基本為軸向。此時，兩級葉輪中的氣流旋繞速度增量基本相等，從而風壓增量也相同，風機產生的風壓在各級中各占一半。 蘇聯阿爾捷莫夫機器制造廠（按照圖16-16帶有進風彎道、出口擴散器和出風箱的裝置略圖）制造的BOд型直徑1.6m的對旋風機裝置特性示于圖16-17。為了獲得最佳工況，兩葉輪的葉片安裝角應按特性圖上的匹配值調整。若不按匹配值調整時，可將第二級葉輪葉片安裝角固定在27(°)位置，而后只調節前級葉輪葉片安裝角，此時風壓調節深度不變，而流量的可調幅度變窄了。若將拖動兩級葉輪的電動機中的任一個斷電，并讓其轉子自由旋轉，則風量約為正常風量的40 當兩級葉輪葉片安裝角為40~44°時，次級葉耗為前級葉耗的1.3倍。在其余安裝角時，兩級功耗大體相同，選擇電動機功率時應注意。 這種風機的最大特點是，反風時無需其它操作，只要兩葉輪都反轉即可完成反風任務，反風量達正常風量的64~73％。 近年來，引起人們注意的是子午加速型，如圖16-18的示，這種風機不同于一般的軸流風機，氣流途徑的通道子午截面顯著縮小，使氣流在子午面中加速運動。由它的速度角形可以看出，其出、入口處的軸向分速度不等，c2a＞c1a。由于子午加速，氣流在葉柵流道內的擴壓效應減弱，允許選用較大的β2角．從而獲得較高的旋繞速度增量?cu＝(c2u-c1u)，得到較高的風壓系數。一般軸流風機的風壓系數 SKIPIF 1 0 ，離心風機的風壓系數 SKIPIF 1 0 ，而子午加速風機的風壓系數可達 SKIPIF 1 0 ，接近離心式風機。其流量系數仍為一般軸流風機 SKIPIF 1 0 。這類風機效率可達88~89％。因此，子午加速風機兼有軸流式和離心式風機的特點。 蘇聯生產的BM-6м型子午加速局部通風機結構及其特性，分別示于圖16-19和圖16-20。這種風機葉輪葉片角度不可調，通常都是利用前導葉調節，它是機翼型葉片，材質有彈性，以便通過操作機構使其襟翼在+40~-45°范圍內調節。國內已有相應地產品出現。 還有一種葉輪為離心式，而導流器和外殼呈軸向流出的局部通風機（圖16-21）。這種風機與風筒直徑大體相同的子午加速風機相較，其風量少30％，而風壓則高約60％，適合于斷面較小的長巷道的獨頭通風。 蘇聯制造的ВЦ-7型風機（圖l6-21）直徑為750mm，所需風筒直徑為800mm。額 定工況風量為6.75m3/s，風壓為515daPa，可用于斷面面積10m §3 軸流式通風機逆轉反風 按照我國《煤礦安全規程》的規定，主扇風機在接到反風流命令后，必須在10分鐘內改變巷道中的風流方向，而且反風量不應小于正常風量的60％。 軸流式通風機的舊式反風措施是利用反風道和一系列反風門，這種方法操作時間長，有時機構失靈，并且建筑費用高。因此人們研究提高風機本身的逆轉反風能力，試驗了許多方案。 圖16-22中的№1方案，是兩級軸流式風機在保持各葉片角度不變的情況下，逆轉反風情況。此時，反風量僅為正常風量的25％。顯然，不能滿足規定的反風量要求。 №2方案是在保持中、后導葉角度不變的情況下，將葉輪葉片安裝角由原來的實線位置調到虛線位置。此時，逆轉時的反風量可達正常風量的90％。國產GAF風機采用此方案，利用其機械調節機構，在停機情況下，將葉輪葉片角調到反風位置，產生不低于60％正常風量的反風量。 BOKP風機的反風方案是在逆轉前，將中導葉的凸凹面變換到虛線位置。逆轉時的反風量可達正常風量的60％以上。其中導葉片，是用有彈性的橡膠類材質制作的，反風時利用裝在外殼外表面上的機構，一次將所有的中導葉凸凹面變換到虛線位置。 BOд對旋式風機反風時，無需附加其它機構，只需將兩葉輪都逆轉，即可使反風量達正常風量的60％以上。 OB-103型兩級軸流風機的兩級葉輪葉片布置方式不同，前級葉輪葉片按正常通風設計，次級葉輪則按逆轉反風要求設計。倒轉反風時，只需將中、后導葉位置調到虛線位置，即可得到近于正常風量的反風量。這種風機的效率較低。 國產2K 60風機采用了改變中、后導葉角度的方案，將逆轉反風量提高到正常風量的60％以上。圖16-23a示各葉片角度。正常通風時，各葉片處于實線位置。反

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