第六节 矿井通风机的经济运行及调节
一、正确选择通风机
正确选择通风机是保证矿井通风机的经济运行的基础。要求做到：
①准确计算通风机的风量和风压，所选择通风机及电动机的能力与矿井的风量和阻力要求相匹配，能够满足其服务年限内矿井通风要求，且工况点在通风机的合理工作范围之内，避免富裕量过高，形成大马拉小车的局面。
②所选通风机的类型与矿井通风系统的形式相适应。比如，中央式的通风系统，前期、后期的通风阻力变化大，选用轴流式通风机较为适合；对角式的通风系统，达产后，矿井通风阻力变化较小，选用离心式通风机较为适合，通风机的调节较少，稳定工作时间长。
③选用性能可靠技术性先进的通风机。要求运转稳定、高效节能。目前我国能满足这一要求的离心式风机有：4—72，G4—73，K4—73型等；轴流式风机有2K60，1K58，2K58，GAF型普通轴流式通风机和FBCDZ或BDK等对旋式通风机。特别是对旋式通风机安装、维修方便，通风机装置阻力小，效率高，调节方便，性能优良，目前已开始普遍应用于煤矿通风。
二、合理调节通风机性能
由于矿井需要风量的变化或者风阻的变化，必须及时调节通风机的工况点才能满足生产要求。 在通风机的合理工作范围之内，通风机工况的调节方法有：
离心式通风机主要调节方法有闸门调节、前导器调节、液力藕合器调节转速等；轴流式通风机主要采用改变叶片安装角度、导叶调节、调节转速等。通风机在各种调节方式下，风量与所消耗输入功率的比较如图3-4-3。其中理想曲线是指通风机在最高效率下运行的功率消耗。可以看出，从通风节能的角度看，调节转速节能效果最好。当前广泛推行的电动机变频调速方法，在矿井通风节能中起到了很好的作用，其节电效果能够达到20~50%。此外，变频器调节在改善功率因数及通风机启动方面也有良好的作用。
如果矿井的通风需要超出了通风机的合理工作范围，则应及时进行矿井通风技术改造或更换通风机。
图3-4-3 风机在各种调节方式下的输入功率消耗
1 离心式风机出口闸门调节；2 离心式风机进口闸门调节；3 轴流式风机导叶调节；4 离心式风机前导器调节；5 用液力藕合器调节；6轴流式风机叶片安装角调节；7 用电动机调速；8--理想曲线
三、加强通风机的技术管理
加强检查及维护，及时清理通风机，特别是机道、叶片上内的积水积尘，更换变形及受损部件；加强通风机的性能监测，根据生产需要及监测结果，及时科学调节通风机的工况点，是通风机处在最佳运行状态。
对于多主要通风机运行的矿井，还要注意减少通风机间的相互干扰。理论上，各通风机的共永风路段的通风阻力要小，各通风机的风压相同，通风功率消耗最少。
第七节 通风机联合运转
两台或两台以上风机同在一个管网上工作叫通风机联合工作。两台风机联合工作与一台风机单独工作有所不同。如果不能掌握风机联合工作的特点和技术，将会事与愿违，后果不良，甚至可能损坏风机。因此，分析通风机联合运转的特点、效果、稳定性和合理性是十分必要的。
风机联合工作可分为串联和并联两大类。下面就两种联合工作的特点进行分析
一、风机串联工作
一台风机的进风口直接或通过一段巷道联结到另—台风机的出风口上同时运转，称为风机串联工作。风机串联工作的特点是，通过管网的总风量等于每台风机的风量。两台风机串联后的总风压等于两台风机的风压之和。即
H?H1?H2 3-5-1
Q?Q1?Q2 3-5-2
式中
H 两台风机串联后的总风压；
H1、H2 两台风机的工作风压；
Q 总风量
Q1、Q2 1、2两台风机的风量。
⑴ 风压特性曲线不同风机串联工作分析
根据上述特性，串联通风时通风机的合成特性曲线可按“风量相等，风压相加”的原则绘制。通风机集中串联的合成特性曲线如图3-5-1所示，在l1的等风量线上，两台通风机特性曲线Ⅰ和Ⅱ上对应的风压为aal和aa2：，将aa1线段加于aa2线段上即得F点；同理，在等风量线l2、l3上可得G，H等点，将各点连接成光滑的曲线即可绘出串联工作时的合成特性曲线Ⅲ。
根据网络风阻特性曲线的不同，通风机集中串联工作可能出现下述3种情况：
①当网络风阻特性曲线为只R1时，它与合成特性曲线Ⅲ交于B点。B点是从Ⅰ号通风机曲线Ⅰ与横轴的交点作垂线交于Ⅱ号通风机曲线Ⅱ的交点，这时串联通风的总风压和总风量与通风机Ⅱ单独工作的风压和风量一样，通风机工在空运转，串联无效果。
②当网络风阻特性曲线为R2时，它与合成特性曲线Ⅲ交于A点(在B点上侧)，这时通风机串联工作的总风压H大于任何一台通风机单独工作时的风压HI或HⅡ，而总风量Q大于任何一台通风机单独工作时的风量QI或QⅡ，这时串联通风是有效的。
③当网络风阻特性曲线为R3时，它与合成特性曲线Ⅲ交于C点(在B点下侧)，这时串联工作的总风压与总风量均小于通风机Ⅱ单独工作时的风压和风量，通风机I不仅不起作用，反而成为通风阻力了。
由上述分析可知，B点即为通风机串联工作时的临界点，通过B点的风阻Rl为临界风阻。若工作点位于B点的上侧，串联通风是有效的；若工作点位于B点的下侧，串联通风是有害的。
图3.5.1 风压特性曲线不同集中串联风机特性分析
⑵ 风压特性曲线相同风机串联工作
图3.5.2所示的两台特性曲线相同(性能曲线I和Ⅱ重合)的风机串联工作。由图可见，临界点A位于Q轴上。这就意味着在整个合成曲线范围内串联工作都是有效的，只不过工作风阻不同增风效果不同而已。
图3.5.2风压特性曲线相同集中串联风机特性分析
根据上述分析可得出如下结论：
风机串联工作适用于因风阻大而风量不足的管网；风压特性曲线相同的风机串联工作较好；串联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。
串联工作的任务是增加风压，用于克服管网过大阻力，保证按需供风。 ⑶风机与自然风压串联工作
在机械通风矿井中自然风压对机械风压的影响，类似于两台风机串联工作。不考虑自然风压随矿井风量的变化，可以用平行Q轴的直线表示自然风压的特性。冬季自然风压较大为正，可以用图3-5-3中直线Ⅱ表示；夏季，设自然风压为负，可以用图3-5-3中直线Ⅱ’表示。
图3.5.3 自然风压与通风机的串联工作
如图3.5.3，矿井风阻曲线为R，风机特性曲线为Ⅰ，按风量相等风压相加原则，可得到正负自然风压与风机风压的合成特性曲线I十Ⅱ和I十Ⅱ。风阻R与其交点分别为M1，和M1，据此可得考虑自然风压的作用时通风机的实际工况点为M和M。由此可见，当自然风压为正时，机械风压与自然风压共同作用克服矿井通风阻力，使风量增加；当自然风压为负时，成为矿井通风阻力。
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二、通风机并联工作
如图3.5.4，两台风机的进风口直接或通过一段巷道连结在一起工作叫通风机井联。风机并联有集中并联和对角并联之分。图(a)为集中并联，图(b)叫对角并联。
图3.5.4 通风机并联