【正文】 4 + HN 即 |h4|= hR14 + hv4 － HN （ 3） 討論： hv4 值一般不大 ， 且較穩(wěn)定 。 HN隨季節(jié)變化 ， 一般礦井其值也不大 ， 可忽略 ， 因此 ， 風機房水柱計的示值 |h4|基本反映了礦井通風阻力 。 如果礦井主要回風巷發(fā)生冒頂堵塞 ， 則水柱計讀數增大 ， 如果控制通風系統(tǒng)的主要風門開啟 ， 風流短路 （ 抽出式通風機直接與大氣連通 ） ， 則水柱計讀數減小 。 因此 ， 通過風機房水柱計的讀數可以很好地監(jiān)測通風系統(tǒng)的情況以及風機的狀況 。 進一步，對 5斷面 (擴散器出口）列伯努力方程，便可得到 水柱計讀數與風機全壓之間的關系 。即有： Ht +P4+hv4=P5+hv5+hRd 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 因為： P5＝ P05＝ P04， 故 Ht =P04－ P4－ hv4+hv5+hRd 即有： Ht =|h4|－ hv4+hv5+hRd 即： |h4|=Ht +hv4hv5hRd （ 4） 這表明風機房水柱計讀數與風機全壓之間的關系 。 進一步，對前面的（ 3）式，如果不考慮自然風壓作用時，即有： |h4|= hR14 + hv4 將其代入到（ 4）式中，即可得到下述結果： hR14 + hv4= Ht +hv4－ hv5－ hRd 即： Ht = hR14 +hv5+hRd 如考慮自然風壓，則為： HN +Ht = hR14 +hv5+hRd 此式表明： 風機全壓與自然風壓共同克服礦井通風阻力以及擴散器阻力和擴散器出口動壓。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 ? 壓入式通風的系統(tǒng) 對 2兩斷面列伯努力方程得： hR12=(P1+hv1+ρm1gZ1) － (P2+hv2+ρm2gZ2) ∵ 邊界條件及 2同標高： ∴ P2 = P02 ＝ P01 故有： P1－ P2= P1P01= h1 ρm1gZ1ρm2gZ2=HN 故上式可寫為 hR12=h1+hV1－ hv2+ HN 即 h1= hR12+ hv2 hV1HN （ 5） 上式表明了壓入式通風情況下 ， 風機房水柱計讀數 h1與礦井通風阻力 、 自然風壓之間的關系 。 進一步 ， 根據風機全壓的定義有： Ht= Pt1－ Pt1’ = Pt1－ P01 = P1+hv1P01= h1+hv1 1 z2 2 h1 ρm1 ρm2 1’ 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 將 Ht= h1+hv1代入（ 5）式，則有： HN +Ht = hR12 +hv2 此式表明：壓入式通風條件下，風機全壓和自然風壓共同克服礦井通風阻力和出口動壓損失。 總結： 無論抽出式還是壓入式通風，通風動力都是克服礦井通風阻力和出口動能損失。只是抽出式通風時的動能損失在擴散器的出口，而壓入式通風的動能損失在出風井口，兩者在數值上雖然可能不等，但在物理意義上是相同的。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 九、通風機裝置性能測定 實際運行的通風機都裝有擴散器 ， 加之安裝質量和運轉時的磨損等原因 ， 而且通風機的實際運轉性能往往與廠方提供的性能曲線不相符合 。這要求測定大氣條件 、 通風機的出入口斷面靜壓 、 通風機風硐內某斷面的平均風速 、 通風機軸功率 、 轉數等參數 ， 從而測定出通風機裝臵的性能參數 。 通風機性能試驗的布置及參數測定 ? 布置方案： 利用防爆門短路進風開展試驗 利用備用風機的風道進行試驗 (不停產 ) ? 要求 ： 能準確 、 方便地測得通過通風機的風量和通風機產生的風壓 。因此要求測壓和測風地點風流處于穩(wěn)定狀態(tài) 。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 如圖所示 軸流式通風機作抽出式通風的礦井 ， 利用防爆門進風進行的通風機試驗 。 進行試驗時 ， 須打開防爆門作為主要進風口 ， 在風硐和風井交接處安設欄桿 b， 距 b約 2米處布臵調節(jié)風量的裝臵 c， 距 c約2D(D為風硐的寬度 )處安臵整流柵 d(用 1米長的木板隔成 )， 并在彎道內安設導向板 e。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 ?數據測定與方法 1） 通風機裝置靜壓的測定 對于抽出式通風的礦井 ， 鑒定時只測定通風機裝臵靜壓 Hsd。 由式Hsd＝ h2－ hv2可知 ， 通過測定通風機入口處 (斷面 2)風流的相對靜壓 h2和該斷面的平均速壓 hv2可計算 Hsd。 2斷面處風流相對靜壓的測定方法 ，如前圖所示 。 2） 風速測定 ： 為計算通過通風機的風量 Q和 2斷面的平均動壓 hv2。需測定 2斷面的平均風速 ， 一般用風表或皮托管兩種方法進行風速測定 ， 有時兩種方法同時進行以相互校核 。 用風表測風時 ， 測風地點應選在風流較為穩(wěn)定的直線段；用皮托管測風時 ， 為準確測得平均動壓 ，應在環(huán)形擴散器的測風位臵預先焊接若干根鋼筋 ， 并在鋼筋上對稱固定一定數量的皮托管 。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 皮托管的固定位臵，可按下式計算： 式中， Ri— 每根鋼筋上第 i個測點距圓筒中心的距離， i— 測點 序號； d—— 心筒直徑， m； D—— 外筒直徑， m； n—— 劃分等面積環(huán)的個數，個。 對于 ～ 18， n＝ 3～ 4； ～ 28， n＝ 5～ 6， 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 mDdnidDR i ,])(1[2 12)2(2 22 ????動壓值測定可利用微壓計讀取每支皮托管的示值 ，環(huán)形空間內測風斷面的平均風速 Va可用下式計算： 式中 hv hv …h(huán) vn—— 分別為各支皮托管的速壓值， Pa。 3）通風機的軸功率測定 通風機的軸功率＝電動機輸入功率 電動機效率 傳動效率 式中： I—— 電流， A； V—— 電壓 ， V； cosψ—— 功率因數； η電 —— 電動機效率，％； η傳 —— 傳動效率％，直接傳動取 ，間接傳動 。 注： 電動機輸入功率，也可以直接用瓦特表測得。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 )(2 21 vnvva hhhnV ???? ???KWVIN ,1000 c os3 傳電 ??? ??????4）轉數的測定 ： 通風機與電動機的轉數，可用轉數表測定。根據指針的指示值，直接記取轉數表瞬時值。 5）大氣物理條件的測定： 大氣物理條件一般在斷面 1處測量，測定的主要參數有：大氣壓力、溫度和濕度，以便計算空氣的密度。 實際操作與注意事項 每調節(jié)一次風量 ， 同時測定一次風壓 、 風量 、 轉數 、 功率和大氣物理條件等參數 ， 并記入預先制定的記錄表格中 。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 第六節(jié) 風量與通風阻力測定 在通風機性能測定過程中應注意以下事項： ? 通風機啟動時必須控制功率，離心式通風機應在關閉閘門后啟動，軸流式通風機可在閘門全開狀態(tài)下啟動； ? 試驗時間盡可能縮短，防止通風機工況改變導致的瓦斯排放和火區(qū)管理困難；同時為避免發(fā)生意外事故，應加強井上下的檢查與管理，做好安全措施； ? 隨時檢查電動機的負載和各部件的溫升情況，發(fā)現異常，立即報告； ? 全體人員必須思想集中，聽從統(tǒng)一指揮，以保證測定工作協(xié)調一致； ? 各項測定數據必須記錄清楚，應配備速算人員，隨時核實各測定結果，并草繪出通風機的特性曲線。 實測數據的整理與制圖 ?風量計算 式中， S—— 測風斷面 1的面積， m2。 ?在試驗條件下通風機裝置靜壓 Hsd的計算： H’sd＝ h2－ hv2 式中， h2—— 在風硐斷面 2測得的相對靜壓， Pa； S—— 斷面 2的面積， m2 。 22 )(2 SQhv??smVdDQ a 322 ,)(4 ??? ?tVSQ )( ???第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 ? 試驗條件下通風機輸出功率 N’sd 、輸入功率 N’ （或風機軸功率）計算： N’sd ＝ HsdQ’/1000， kW ? 通風機裝置的靜壓效率計算： ? 數據整理與換算 將試驗測得的各項數據換算成 標準大氣狀態(tài) (為便于現場應用也可換算成該礦全年平均氣象條件下的數值 )和固定轉數條件下的數值 ，然后繪制通風機的個體特性曲線。 轉速校正系數： 空氣密度校正系數： KWVIN ,1000 c os3 傳電 ??? ???????NN sdsd ????in nnK 均?iK ?? ?第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 風機性能測試數據整理表 主扇工況點 測算值 空氣密度校正系數 轉數校正系數 校正后的數值 效率 Q’ H’sd N’sd N’ Kρ Kn K2n K3n Q Hsd Nsd N ηsd 1 2 … 10 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 校正后的通風機流量 Q＝ Q’sKn， m3/s 校正后的通風機裝臵靜壓 Hsd＝ H’sdKn2Kρ， Pa 校正后的通風機軸功率 N和輸出功率 Ns N＝ N’Kn3Kρ， kW Nsd ＝ N’sdKn3Kρ＝ Hsd Q/1000， kW ?繪圖 為獲得比較光滑的個體特性曲線，一般要調節(jié)十個以上工況點，將得到的數據填入預先制好的表格中。以 Q為橫坐標， Hsd、 N、 ηsd為縱坐標，將與 Q對應的 Hsd、 N、 ηs值繪到同一圖上，即可得各工況點。 連接各工況點，便得到通風機裝臵在礦井標準條件下的個體特性曲線。 第四節(jié) 風機基本理論與特性參數 一 、 工況點的確定方法 工況點是指 風機在某一特定轉速和工作風阻條件下的工作參數 ， 如Ｑ 、Ｈ 、 Ｎ和 η等 ， 一般是指Ｈ和Ｑ兩參數 。 求風機工況點的方法如下 。 圖解法 風機風壓特性曲線的函數式為Ｈ s＝ f(Ｑ )， 管網風阻特性曲線函數式是 hR =ＲＱ 2， 風機風壓Ｈ是用以克服阻力 hR， 所以Ｈ s ＝ hR ， 因此兩曲線的交點 ， 即兩方程的聯立解 。 可見圖解法的前提是風壓與其所克服的阻力相對應 。 方法：在風機風壓特性 （ Ｈ s ─ Ｑ ） 曲線的坐標上 ， 按相同比例作出工作管網的風阻曲線 hR=RmQ2， 與風壓曲線的交點之坐標值 ， 即為通風機的工作風壓和風量 。 通過交點作Ｑ軸垂線 ， 與Ｎ ─ Ｑ和 η─ Ｑ曲線相交 ， 交點的縱坐標即為風機的軸功率Ｎ和效率 η。 第五節(jié) 通風機工況點及其經濟運行 注： 1） 若使用廠家提供的不加外接擴散器的靜壓特性曲線Ｈ s~Ｑ ， 則要考慮安裝擴散器所回收的風機出口動能的影響 ， 此時正確的做法應采用通風機裝臵的靜壓特性曲線 （ Ｈ sd~Ｑ ） ， 因此所用的風阻Ｒ S應小于Ｒ m， 即 Rs=Rm— （ Rv － Rvd － Rd ） 式中 Ｒ v── 相當于風機出口動能損失的風阻 ， Ｓ V── 風機出口斷面 ， 即外接擴散器入口斷面； Ｒ d── 擴散器風阻； Ｒ Vd── 相當于擴散器出口動能損失的風阻 ， Ｓ Vd── 為擴散器出口斷面 。 2） 若使用通風機全壓特性曲線Ｈ t─ Ｑ ， 則需用全壓風阻Ｒ t作曲線 ， 且 3） 若使用通風機裝臵全壓特性曲線Ｈ td─ Ｑ ， 則裝臵全壓風阻應為Ｒ td， 且 22 vv SR??22 vdvd SR??第五節(jié) 通風機工況點及其經濟運行 Rt=Rm+（ Rvd + Rd ） Rtd=Rm+ Rvd 注： 2） 、 1） 中結論的推導