图6-5-6
在图6-5-5中,若主要通风机性能曲线不变,且取R1=0.59N·s2/m8,R2=1.64N·s2/m8。当不断改变调节风门风阻Rw时,可以得到并联风路中各分支对应的风量及其变化,如图6-5-6,随着Rw增加,所在1分支的风阻R1'增加,风量Q1'不断减少,Q2'增大,但当Q2'增加到一定限度时,变化很小。因为风路中总风量是下降的。 3、使用增阻调节法的注意事项
1) 调节风门应尽量安设在回风巷道中,以免妨碍运输。当非安设在运输巷道不可时,则可采取多段调节,即用若干个面积较大的调节风门来代替一个面积较小的调节风门(这些大面积调节风门的阻力之和,应等于小面积调节风门的阻力),此时大面积的调节风门可让运输设备通过。
2) 在复杂的风网中,要注意调节风门位置的选择,防止重复设置,避免增大风压和电耗。如图6-5-7所示的复杂风网,若每条风路所需风压值(Pa)是括号内的数值(根据各风路的风阻和所需要的风量算得),网孔B和C的风压不平衡,可在3—6风路上设置一个调节风门,使它消耗l00Pa的风压,安设这个调节风门后,每个网孔的风压都平衡,从1到8并联回路的总风压为380Pa。如果不加分析,把调节风门设在6—7风路中,便会破坏网孔C、D和并联回路的风压平衡,因而使1到8并联回路的总风压增加l00 Pa,而且调节风门的数目增加三个。若把调节风门设在2-3风路中,也会造成同样的浪费.
图6-5-7
4、增阻调节法的优缺点与适用条件
这种调节法具有简便、易行的优点,它是采区内巷道间的主要调节措施。但这种调节法使矿井的总风阻增加(特别是在矿井主要风流中安设调节风门时,矿井总风阻增加较大,如在采区以内的次要风流中安设调节风门时,则对矿井总风阻影响较小),如果主风机风压曲线不变,势必造成矿井总风量下降,要想保持总风量不减少,就得改变风机风压曲线(详见下节),提高风压,增加通风电力费用。因此,在安排产量和布置巷道时,尽量使网孔中各风路的阻力不要相差太悬殊,以避免在通过风量较大的主要风路中安设调节风门。
(二)减阻调节法
降阻调节法与增阻调节法相反,它是以并联网络中阻力较小风路的阻力值为基础,使阻力较大的风路降低风阻,以达到并联网络各风路的阻力平衡。
巷道中的风阻包括摩擦风阻和局部风阻。当局部风阻较大时,应首先降低局部风阻;当局部风阻较小摩擦风阻较大时,则应降低摩擦风阻。降低摩擦风阻的主要方法是扩大巷道断面或改变支架类型(即改变摩擦阻力系数)。
1、降阻调节的计算
如图6-5-8的并联风网,两巷道的风阻分别为R1和R2,所需风量为Q1和Q2,则两巷道的阻力分别为:
h1=R1Q12,Pa h2=R2Q22,Pa
图6-5-8
如果h1>h2,则以h2为依据,把h1减到h1?,为此,须把R1降到R1? ,即: h1?=R1?Q12= h2 , Pa; R1'?h2 Q12上式表明:降阻调节与增阻调节相反。为保证风量按需分配,当两并联巷道的阻力不等时,以小阻力为依据,设法降低大阻力巷道的风阻,使网孔达到阻力平衡。由R??LUS3可知,降阻的主要办法是扩大巷道的断面。如把巷道全长L(m)的断面扩大到S1', 则
R1'??1'L1'U1'S1'3
式中 ?1?—巷道1扩大后的摩擦阻力系数,N·s2/m4; U1?一巷道1扩大后的周界,随断面大小和形状而变化
U1'?CS1',m
C—决定于巷道断面形状的系数, 对梯形巷道:C=4.03~4.28; 对三心拱巷道:C=3.8~4.06; 对半圆拱巷道,C=3.78~4.11。 由上式得到巷道1扩大后的断面积为:
S1'?(?1'L1CR1'),m
25如果所需降阻的数值不大,而且客观上又无法采用扩大巷道断面的措施时,可改变巷道壁面的平滑程度或支架型式,以减少摩擦阻力系数来调节风量。改变后的摩擦阻力系数可用下式计算:
R1'S1'2.5?1'?,N?s2/m4
L1'C2、降阻调节的分析
降阻调节的优点是使矿井总风阻减少。若风机风压曲线不变,采用降阻调节后,矿井总风量增加。因而,在增加风量的风路中风量的增加值将大于另一风路的风量减少值,其差值就是矿井总风量的增加值。但这种调节法工程量最大,投资较多,施工时间也较长。所以降阻调节多在矿井产量增大或原设计不合理,或者某些主要巷道年久失修的情况下,用来降低主要风流中某一段巷道的阻力。
一般,当所需降低的阻力值不大时,应首先考虑减少局部阻力。另外,也可在阻力大的巷道旁侧开掘并联巷道。在一些老矿中,应注意利用废旧巷道供通风用。
(三)增压调节法
1、增压调节的计算
如图6-5-9所示,一采区和二采区所需要的风量分别为27.07和34.7m3/s,风阻分别为0.69和1.27N·s2/m8。要使一、二采区得到所需的风量,一采区将产生505.6Pa的阻力,二采区将产生1529.2Pa的阻力。总进风段1-2的风阻为0.23N·s2/m8,通过61.77m3/s的总风量时,将产生877.6Pa的阻力,总回风段3-4的风阻为0.02N·s2/m8,则产生76.3Pa的阻力。主要通风机附近的漏风量为6.83m3/s,通过主要通风机的风量为68.6m3/s。
图6-5-9
如果采用增加风压的调节方法,就必须以阻力小的一采区的阻力值为依据,在阻力较大的二采区内安设一台辅助通风机,让辅助通风机产生的风压和主要通风机能够供给这两个并联采区的风压共同来克服二采区的阻力。布置方法有二:
(1)选择合适的辅助通风机,但不调整主要通风机的风压曲线。如图6-5-10所示,若现用主要通风机是70B2—21型、24号、600r/min的轴流式通风机,其动轮叶片安装角度是27.5°,它的静风压特性曲线是Ⅰ曲线。可以看出,当这台主要通风机需通过68.6m3/s的风量时,能够产生的静风压hfs=1519Pa,即此时通风机的工作点是a点。
图6-5-10
在两个并联采区以外,总进风段和总回风段的总阻力为:
h1?2?h3?4?877.6?76.3?953.9 Pa
当矿井的自然风压很小或可忽略不计时,主要通风机能够供给两个并联采区使用的剩余风压为:
hfa??h1?2?h3?4??1519?953.9?565.1 Pa
二采区按需通过34.7m3/s的风量时,其阻力是1529.2Pa。这个数值超出主要通风机能够供给这个采区使用的剩余风压,故需在这个采区内安置一台合适的辅助通风机。这台辅助通风机要按以下两个数值来选择:
通过辅助通风机的风量为二采区的风量:
Qaf?34.7 m3/s
辅助通风机的全风压:
haft?1529.2?565.1?964 Pa
它的全风压特性曲线应通过或大于这两个数值所构成的工作点b。
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