礦井通風機的作用就是把地面新鮮空氣送到井下，供工人呼吸，同時把有害氣體從井下排出，使有害氣體的濃度降到對人體無害的程度，在現代化煤礦中稱通風機為“礦井的肺臟”，可見其重要性。風機的參數是風機選型的唯一依據，因此正確理解和計算風機的參數是風機選型的基礎。

風機的主要參數包括氣體流量、壓力、溫度、密度、氣體介質、轉速、功率、效率等，氣體的流量、壓力、密度是風機選型的三大參數，下面就詳細解釋一下部分主要參數的含義。

1? 氣體的流量

風機在單位時間內所輸送的氣體數量被稱為流量，通常用Q表示。風機的流量可以用體積流量和質量流量來表示，體積流量(Q_v)的單位是m³/s,質量流量(Q_m)的單位是kg/s。

Q_m =ρQ_v

其中ρ為氣體的密度，kg/m³

在流道內，通常質量流量是不變的，但由于介質密度的變化，所以流道內不同位置的體積流量是改變的。

通常都用體積流量來表示風機的流量。

需要注意的是，風機的體積流量與密度有關，密度與氣體的狀態(溫度、壓力等)有關，還與海拔有關，因此體積流量指的是一定狀態下的氣體流量。由于風機的進口和出口氣體狀態不一樣，因此風機的進口體積流量與出口體積流量也是不同的。通常，風機的流量指的是風機的進口體積流量。

風機的體積流量按照氣體的流速計算得到：

Q_v=vA?

其中：

?A為截面的截面積，m²

???? V為氣體的流速，m³/s 。速度取該截面的均方根值。

2? 壓力

為了進行正常通風，需要有克服礦井風道的阻力的壓力，風機必須有這種壓力。風機的壓力分為靜壓、動壓、全壓。

風機靜壓P_S是指氣體對平行于氣流的物體表面作用的壓力， 靜壓是克服礦井風道阻力的壓力，靜壓是通過垂直于表面的孔測量出來的。

氣體流動需要動能，把該動能轉化為壓力的形式即為動壓P_d，

P_d=1/2ρv²

其中：

?????ρ為氣體的密度，kg/ m³

?????V為氣體的流速，m³/s

全壓為動壓與靜壓之和。

P_t=P_S+ P_d

風機的全壓升是指風機出口的全壓與進口的全壓之差。

ΔP_t=P_t2-P_t1

風機的靜壓升是指風機出口的靜壓與進口的靜壓之差。

? ? ? ΔP_S=P_S2-P_S1

3? 密度的修正

風機輸送介質的密度對風機的性能有很大的影響，風機的壓力與介質的密度成正比，在風機選型的時候必須考慮密度的影響。

根據風機的相似定律，風機的壓力與密度成正比。

所以風機提供的壓力隨密度的變小而減小，如下圖示意。

可以看出，隨著介質密度的減小，風機的性能也隨之降低。

影響密度的因素：

1)??氣體溫度

2)??海拔高度(大氣壓力)

對礦井風機來說，因為井下的氣體溫度都差不多，可以按20度考慮。

海拔高度對密度的影響可以按下面的曲線查詢，橫坐標為海拔高度，縱坐標為密度。

4? 風機效率

風機的效率是指被輸送的介質的有功功率與電機功率的比值，其計算公式如下：

? ? ? ?η=kPQ/N

其中：

η：風機效率

k: 壓縮系數， 通常可以取0.99。

P：風機壓力，Pa

? ? Q：流量，m³/s

? ? N：電機輸入功率，kW

根據壓力的不同，風機的效率可以用全壓效率和靜壓效率來表示，上面公式中的壓力如果使用全壓，那么計算的效率就是全壓效率；上面公式中的壓力如果使用靜壓，那么計算的效率就是靜壓效率。

雖然對用戶有用的是靜壓，但風要流動就必須有動壓，因此使用全壓效率來表示風機的效率更為合理，所以國內外大都使用全壓效率。

風機效率是衡量風機是否節能的重要指標，風機的效率通常要按照GB/T 10178-2006《工業通風機現場性能試驗》進行。

5? 礦井風機的選型

對于礦井來說，風機的作用是把井下的廢氣抽出來，因此風機需要克服風井的系統阻力，通常風井的系統阻力用井口負壓P_S1來表示，該井口負壓指的是此處的靜壓。

風機選型時需要考慮從井口到風機出口的損失，包括：

風機風道的損失ΔP_S1、風機本體的損失ΔP_S2、過渡段的損失ΔP_S3、消音器的損失ΔP_S4等 ，如下圖所示：

所以風機需要克服的總阻力為：

P_S= P_S1+ΔP_S1+ΔP_S2+ΔP_S3+ΔP_S4

由于礦井風機的出口為敞開式排到大氣中，因此出口的靜壓近似為零，所以風機的靜壓升近似與風機的總阻力相等：

ΔP_S= P_S

從上面的分析可以看出，風機必須考慮各項壓力損失，才能滿足井口的負壓，如果風機供貨商不考慮這些損失，僅按照風機的井口負壓來選型，那么在實際運行中，風機是無法滿足井口的負壓的，這就意味著風機滿足不了礦井需要的風量。

下面舉例來說明一下：

某煤礦需要的風機參數如下：

風量：224m³/s

井口負壓：3214 Pa

風機供貨商需要根據風機的布置情況計算各項損失，經過計算損失如下：

ΔP_S1=120 Pa

ΔP_S2=130 Pa

ΔP_S3=90Pa

ΔP_S4=150Pa

所以風機的靜壓升為：

ΔP_S= P_S=

P_S1+ΔP_S1+ΔP_S2+ΔP_S3+ΔP_S4=3704 Pa。

風機靜壓升為井口負壓的1.15 倍，風機選型時靜壓升應按照3704Pa來選型，而不是井口負壓3214 Pa。

6? 結束語

? ?? 通過上面對風機基本參數的解釋，定義了風機的流量、壓力、效率等參數，明確了各項參數的意義，并針對礦井抽出式風機根據井口負壓得選型進行了分析，風機的選型靜壓升需要考慮井口負壓和各項損失之和，這樣如果不同風機供貨商都按照上面的方法來計算風機，基準點都是一致的，可以確保所選的風機滿足礦井的需求，同時也可以在同一基準下比較不同供貨商的風機性能，比如風機的效率。