一、工况点的确定方法

    所谓工况点，即是风机在某一特定转速和工作风阻条件下的工作参数，如Ｑ、Ｈ、Ｎ和η等，一般是指Ｈ和Ｑ两参数。

    已知通风机的特性曲线，设矿井自然风压忽略不计，则可用下列方法求风机工况点。

  ⒈图解法    当管网上只有一台通风机工作时，只要在风机风压特性（Ｈ─Ｑ）曲线的坐标上，按相同比例作出工作管网的风阻曲线，与风压曲线的交点之坐标值，即为通风机的工作风压和风量。通过交点作Ｑ轴垂线，与Ｎ─Ｑ和η─Ｑ曲线相交，交点的纵坐标即为风机的轴功率Ｎ和效率η。

    图解法的理论依据是：风机风压特性曲线的函数式为Ｈ＝f(Ｑ)，管网风阻特性（或称阻力特性)曲线函数式是h=ＲＱ²，风机风压Ｈ是用以克服阻力h，所以Ｈ＝h，因此两曲线的交点，即两方程的联立解。可见图解法的前提是风压与其所克服的阻力相对应。

    以抽出式通风矿井（安有外接扩散器）为例，如已知通风机装置静压特性曲线Ｈ_S─Ｑ，则对应地要用矿井系统总风阻Ｒ_S（包括风硐风阻）作风阻特性曲线，求工况点。

    若使用厂家提供的不加外接扩散器的静压特性曲线Ｈ_s─Ｑ，则要考虑安装扩散器所回收的风机出口动能的影响，此时所用的风阻Ｒ_S应小于Ｒ_m，即

                                        4-5-1

式中    Ｒ_v──相当于风机出口动能损失的风阻，

        Ｓ_V──风机出口断面，即外接扩散器入口断面；

        Ｒ_d──扩散器风阻；

        Ｒ_Vd──相当于扩散器出口动能损失的风阻，

        Ｓ_Vd──为扩散器出口断面。

    若使用通风机全压特性曲线Ｈ_t─Ｑ，则需用全压风阻Ｒ_t作曲线，且

                                            4-5-2

    若使用通风机装置全压特性曲线Ｈ_td─Ｑ，则装置全压风阻应为Ｒ_td，且

                                              4-5-3

    应当指出，在一定条件下运行时，不论是否安装外接扩散器，通风机全压特性曲线是{wy}的，而通风机装置的全压和静压特性曲线则因所安扩散器的规格、质量而有所变化。

    ⒉解方程法 

   随着电子计算机的应用，复杂的数学计算已成为可能。风机的风压曲线可用下面多项式拟合

                               4-5-4

    式中  a₁、a₂、a₃──曲线拟合系数。曲线的多项式次数根据计算精度要求确定，一般取3，精度要求较高时也可取5。

    在风机风压特性曲线的工作段上选取i 个有代表性的工况点（Ｈ_i、Ｑ_i），一般取i＝６。通常用最小二乘法求方程中各项系数，也可将已知的Ｈ_i、Ｑ_i值代入上式，即得含i个未知数的线性方程，解此联立线性方程组，即得风压特性曲线方程中的各项拟合系数。

    对于某一特定矿井，可列出通风阻力方程

                                           4-5-5

式中  Ｒ为通风机工作管网风阻，可根据上述方法确定。解式4－5－4、4－5－5两联立方程，即可得到风机工况点。

    如果矿井自然风压不能忽略，用图解法求工况点的方法见本章第六节中通风机的自然风压串联工作。

    若井口漏风较大，通风系统因外部漏风通道并联而风阻减小，此时应算出考虑外部漏风后的矿井系统总风阻，然后按上述方法求工况点。

    二、通风机工况点的合理工作范围

    为使通风机安全、经济地运转，它在整个服务期内的工况点必须在合理的范围之内。

    从经济的角度出发，通风机的运转效率不应低于６０％；从安全方面来考虑，其工况点必须位于驼峰点的右下侧、单调下降的直线段上。由于轴流式通风机的性能曲线存在马鞍形区段，为了防止矿井风阻偶尔增加等原因，使工况点进入不稳定区，一般限定实际工作风压不得超过{zg}风压的９０％，即Ｈ_S＜０.９Ｈ_Smax。

    轴流式通风机的工作范围如图４－5－１的阴影部分所示。上限为{zd0}风压０.９倍的连线，下限为η＝０.６的等效曲线

                      图4-5-1    轴流式通风机的合理工作范围

    通风机叶（动）轮的转速不应超过额定转速。

    分析主要通风机的工况点合理与否，应使用实测的风机装置特性曲线。因厂方提供之曲线一般与实际不符，应用时会得出错误的结论。

    三、主要通风机工况点调节

    在煤矿中，通风机的工况点常因采掘工作面的增减和转移、瓦斯涌出量等自然条件变化和风机本身性能变化（如磨损）而改变。为了保证矿井的按需供风和风机经济运行，需要适时地进行工况点调节。实质上，工况点调节就是供风量的调节。由于风机的工况点是由风机和风阻两者的特性曲线决定的，所以，欲调节工况点只需改变两者之一或同时改变即可。据此，工点调节方法主要有：

    ⒈改变风阻特性曲线

    当风机特性曲线不变时，改变其工作风阻，工况点沿风机特性曲线移动。

    １）增风调节。为了增加矿井的供风量，可以采取下列措施：

    （１）减少矿井总风阻。在矿井（或系统）的主要进、回风道采取增加并联巷道、缩短风路、扩刷巷道断面、更换摩擦阻力系数小的支架（护）、减小局部阻力等措施，均可收到一定效果。这种调节措施的优点是，主要通风机的运转费用经济，但有时工程费用较大。

    （２）当地面外部漏风较大时，可以采取堵塞地面的外部漏风措施。这样做，通风机的风量虽然因其工作风阻增大而减小，但矿井风量却会因有效风量率的提高而增大。这种方法实施简单，经济效益较好，但调节幅度不大。

    ２）减风调节。当矿井风量过大时，应进行减风调节。其方法有：

    （１）增阻调节。对于离心式通风机可利用风硐中闸门增阻（减小其开度）。这种方法实施较简单，但因无故增阻而增加附加能量损耗。调节时间不宜过长，只能作为权宜之计。

（２）对于轴流式通风机，当其Ｎ─Ｑ曲线在工作段具有单调下降特点时，因种种原因不能实施低转速和减少叶片安装角度θ时，可以用增大外部漏风的方法，来减小矿井风量。这种方法比增阻调节要经济，但调节幅度较小。

    ⒉改变风机特性曲线

    这种调节方法的特点是矿井总风阻不变，改变风机特性，工况点沿风阻特性曲线移动。调节方法有：

１）轴流风机可采用改变叶安装角度达到增减风量的目的。但要注意的是，防止因增大叶片安装角度而导致进入不稳定区运行。对于有些轴流式通风机还可以改变叶片数改变风机的特性。图4-7-2a和图4-7-2b分别为２Ｋ６０型风机不同叶片数的特性曲线。改变叶片数时，应按说明书规定进行。对于能力过大的双级叶（动）轮风机，还可以减少叶（动）轮级数，减少供风。目前，有些从国外进口的风机能够在风机运转时，自动调节叶片安装角。如淮南矿务局潘一矿和谢桥矿从德国进口的GVI轴流式通风机，自带状态监测和控制计算机。只需向计算机输入要求的风机工作风量，计算机就能自动选择并调节到合适的叶片安装角。

    ２）装有前导器的离心式通风机，可以改变前导器叶片转角进行风量调节。风流经过前导器叶片后发生一定预旋，能在很小或没有冲角的情况下进入风机。前导叶片角由０°变到９０°时，风压曲线降低，风机效率也有所降低。但调节幅度不大（７０％以上）时，比增阻调节经济。图4-4-7是Ｇ４－７３风机调节范围在０～６０°时的类型特性曲线。

    ３）改变风机转速。无论是轴流式通风机还是离心式通风机都可采用。调节的理论依据是相似定律，即

                                             4-5-6

    （１）改变电机转速。可采用可控硅串级调速；更换合适转速的电动机和采用变速电机（此种电机价格贵）等方法。

    （２）利用传动装置调速。如，利用液压联轴器调速。其原理是，改变联轴器工作室内的液体量来调节风机转速；利用皮带轮传动的风机可以更换不同直径的皮带轮，改变传动比。这种方法只适用于小型离心式通风机。

   调节转速没有额外的能量损耗，对风机的效率影响不大，因此是一种较经济的调节方法，当调节期长，调节幅度较大时应优先考虑。但要注意，增大转速时可能会使风机震动增加，噪音增大、轴承温度升高和发生电动机超载等问题。

调节方法的选择，取决于调节期长短、调节幅度、投资大小和实施的难易程度。调节之前应拟定多种方案，经过技术和经济比较后择优选用。选用时，还要考虑实施的可能性。有时，可以考虑采用综合措施。