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礦井通風(fēng)機(jī)的作用就是把地面新鮮空氣送到井下，供工人呼吸，同時(shí)把有害氣體從井下排出，使有害氣體的濃度降到對(duì)人體無害的程度，在現(xiàn)代化煤礦中稱通風(fēng)機(jī)為“礦井的肺臟”，可見其重要性。風(fēng)機(jī)的參數(shù)是風(fēng)機(jī)選型的唯一依據(jù)，因此正確理解和計(jì)算風(fēng)機(jī)的參數(shù)是風(fēng)機(jī)選型的基礎(chǔ)。

風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)包括氣體流量、壓力、溫度、密度、氣體介質(zhì)、轉(zhuǎn)速、功率、效率等，氣體的流量、壓力、密度是風(fēng)機(jī)選型的三大參數(shù)，下面就詳細(xì)解釋一下部分主要參數(shù)的含義。

1  氣體的流量

風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的氣體數(shù)量被稱為流量，通常用Q表示。風(fēng)機(jī)的流量可以用體積流量和質(zhì)量流量來表示，體積流量（Q_v）的單位是m³/s,質(zhì)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(nèi)，通常質(zhì)量流量是不變的，但由于介質(zhì)密度的變化，所以流道內(nèi)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(fēng)機(jī)的流量。

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

風(fēng)機(jī)的體積流量按照氣體的流速計(jì)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(jìn)行正常通風(fēng)，需要有克服礦井風(fēng)道的阻力的壓力，風(fēng)機(jī)必須有這種壓力。風(fēng)機(jī)的壓力分為靜壓、動(dòng)壓、全壓。

風(fēng)機(jī)靜壓P_S是指氣體對(duì)平行于氣流的物體表面作用的壓力， 靜壓是克服礦井風(fēng)道阻力的壓力，靜壓是通過垂直于表面的孔測(cè)量出來的。

氣體流動(dòng)需要?jiǎng)幽?，把該?dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力的形式即為動(dòng)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(dòng)壓與靜壓之和。

P_t=P_S+ P_d

風(fēng)機(jī)的全壓升是指風(fēng)機(jī)出口的全壓與進(jìn)口的全壓之差。

ΔP_t=P_t2-P_t1

風(fēng)機(jī)的靜壓升是指風(fēng)機(jī)出口的靜壓與進(jìn)口的靜壓之差。

      ΔP_S=P_S2-P_S1

3  密度的修正

風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)的密度對(duì)風(fēng)機(jī)的性能有很大的影響，風(fēng)機(jī)的壓力與介質(zhì)的密度成正比，在風(fēng)機(jī)選型的時(shí)候必須考慮密度的影響。

根據(jù)風(fēng)機(jī)的相似定律，風(fēng)機(jī)的壓力與密度成正比。

所以風(fēng)機(jī)提供的壓力隨密度的變小而減小。

可以看出，隨著介質(zhì)密度的減小，風(fēng)機(jī)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(duì)礦井風(fēng)機(jī)來說，因?yàn)榫碌臍怏w溫度都差不多，可以按20度考慮。

海拔高度對(duì)密度的影響可以按下面的曲線查詢，橫坐標(biāo)為海拔高度，縱坐標(biāo)為密度。

4  風(fēng)機(jī)效率

風(fēng)機(jī)的效率是指被輸送的介質(zhì)的有功功率與電機(jī)功率的比值，其計(jì)算公式如下：

       η=kPQ/N

其中：

η：風(fēng)機(jī)效率

k: 壓縮系數(shù)， 通常可以取0.99。

P：風(fēng)機(jī)壓力，Pa

    Q：流量，m³/s

    N：電機(jī)輸入功率，kW

根據(jù)壓力的不同，風(fēng)機(jī)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(jì)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(jì)算的效率就是靜壓效率。

雖然對(duì)用戶有用的是靜壓，但風(fēng)要流動(dòng)就必須有動(dòng)壓，因此使用全壓效率來表示風(fēng)機(jī)的效率更為合理，所以國內(nèi)外大都使用全壓效率。

風(fēng)機(jī)效率是衡量風(fēng)機(jī)是否節(jié)能的重要指標(biāo)，風(fēng)機(jī)的效率通常要按照GB/T 10178-2006《工業(yè)通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)》進(jìn)行。

5  礦井風(fēng)機(jī)的選型

對(duì)于礦井來說，風(fēng)機(jī)的作用是把井下的廢氣抽出來，因此風(fēng)機(jī)需要克服風(fēng)井的系統(tǒng)阻力，通常風(fēng)井的系統(tǒng)阻力用井口負(fù)壓P_S1來表示，該井口負(fù)壓指的是此處的靜壓。

風(fēng)機(jī)選型時(shí)需要考慮從井口到風(fēng)機(jī)出口的損失，包括：

風(fēng)機(jī)風(fēng)道的損失ΔP_S1、風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的靜壓升近似與風(fēng)機(jī)的總阻力相等：

ΔP_S= P_S

從上面的分析可以看出，風(fēng)機(jī)必須考慮各項(xiàng)壓力損失，才能滿足井口的負(fù)壓，如果風(fēng)機(jī)供貨商不考慮這些損失，僅按照風(fēng)機(jī)的井口負(fù)壓來選型，那么在實(shí)際運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)是無法滿足井口的負(fù)壓的，這就意味著風(fēng)機(jī)滿足不了礦井需要的風(fēng)量。

下面舉例來說明一下：

某煤礦需要的風(fēng)機(jī)參數(shù)如下：

風(fēng)量：224m³/s

井口負(fù)壓：3214 Pa

風(fēng)機(jī)供貨商需要根據(jù)風(fēng)機(jī)的布置情況計(jì)算各項(xiàng)損失，經(jīng)過計(jì)算損失如下：

ΔP_S1=120 Pa

ΔP_S2=130 Pa

ΔP_S3=90Pa

ΔP_S4=150Pa

所以風(fēng)機(jī)的靜壓升為：

ΔP_S= P_S=

P_S1+ΔP_S1+ΔP_S2+ΔP_S3+ΔP_S4=3704 Pa。

風(fēng)機(jī)靜壓升為井口負(fù)壓的1.15 倍，風(fēng)機(jī)選型時(shí)靜壓升應(yīng)按照3704Pa來選型，而不是井口負(fù)壓3214 Pa。

6  結(jié)束語

     通過上面對(duì)風(fēng)機(jī)基本參數(shù)的解釋，定義了風(fēng)機(jī)的流量、壓力、效率等參數(shù)，明確了各項(xiàng)參數(shù)的意義，并針對(duì)礦井抽出式風(fēng)機(jī)根據(jù)井口負(fù)壓得選型進(jìn)行了分析，風(fēng)機(jī)的選型靜壓升需要考慮井口負(fù)壓和各項(xiàng)損失之和，這樣如果不同風(fēng)機(jī)供貨商都按照上面的方法來計(jì)算風(fēng)機(jī)，基準(zhǔn)點(diǎn)都是一致的，可以確保所選的風(fēng)機(jī)滿足礦井的需求，同時(shí)也可以在同一基準(zhǔn)下比較不同供貨商的風(fēng)機(jī)性能，比如風(fēng)機(jī)的效率。