| 图 3 所示为两级叶轮同时工作时的速度三角形。图中 1-1 为第一级叶轮进口; 2-2 为第一级叶轮出口; 3-3 为第二级叶轮进口; 4-4 为第二级叶轮出口。当气流轴向进入第一级叶轮( cⅠ1 = c z ),在牵连速度 u 的共同作用下,气流以相对速度 wⅠ1 流入第一级叶轮,获得能量后,从叶轮流出的气体绝对速度尚有一定的旋转,并经第二级叶轮反转排出,此时,第二级叶轮兼具普通轴流式风机的中导叶功能,将流出叶轮的气流旋转运动扭转为轴向运动,同时又将部分动能转换为压力能。气流通过第二级叶轮时,不仅获得了圆周方向的速度分量 u ,而且还进一步增加了气流的能量,从而达到了比普通轴流式通风机高的效率和风压。由于两级叶轮分别用一台电机驱动,它们既互相独立,又互相联系,所以工作可靠。
如果只其中的一级叶轮运行,则相当于单独叶轮工作,此时的效率则很低。对于第一级叶轮单独工作时,当气体轴向进入第一级叶轮,从叶轮流出的气体绝对速度尚有一定的旋转,由于气流不能轴向流出,此时,第二级电机不带电,二级叶轮在前级气流的作用下形成反向转动,这不仅不能对气流做功,反而产生很大阻力,使第一级叶轮产生的全压降低。同样,后一级叶轮单独工作时,也存在类似的问题。气流首先经过不工作的第一级叶轮,并驱动其反转,从第一级叶轮流出的气体不是以设计工况的运动方向进入第二级叶轮,使得第二级叶轮进口气流阻力大大增加,流场恶化,从而使第二级叶轮性能很差。因此,与叶轮单独工作相比,两级叶轮同时工作的全压远大于两级叶轮单独工作之和。
目前存在着一种说法,即对旋式通风机在井下工作时,如果其中的一台电机损坏了,可以由另一台继续工作。但是,从试验数据看出,其中任何一级叶轮独立工作都不能满足井下的通风要求。为何单级叶轮工作不能满足井下通风需求,下面从管网的特性曲线分析其原因。由于通风机总是要与管网联合工作的,气体在通风机中获得外功时,其全压 p 与流量 qv 之间的关系是按通风机的性能曲线变化的。而当气体通过管网时,其p-qv 关系又要遵循管网的性能曲线,因此,整个装置(包括通风机和管网)只能在通风机压力曲线p-qv 与管网性能曲线的交点 A1(工况点)上运行。设两级叶轮正常工作时的工况点为图 2 的 A1 点( q v =2.3m3/s 、 p =1431Pa ),送风管道特性曲线为 R1,此时,B1 、B2 分别为一级、二级叶轮单独工作时的工况点,所对应的流量值分别为 1.5m3/s、1.33m3/s 。显然, 单级叶轮工作时不能满足井下的通风要求。此时若将风门关小,通风机的压力p2 除了克服管网阻力p2′以外,还要克服阀门中的压力损失Δp2 即 p2 = p2′ Δp2 ,增加了管网阻力。管网性能曲线变为R2 ,两级叶轮同时工作,工况点移至 A2 ,其流量、压力分别为 qv2
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