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礦井通風(fēng)機(jī)主要參數(shù)的含義
發(fā)布時間：2020-08-10
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(xiàn)代化煤礦中稱通風(fēng)機(jī)為“礦井的肺臟&dquo;，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（Qv）的單位是m3/s,質(zhì)量流量（Qm）的單位是kg/s。
Qm=&ho;Qv
其中&ho;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算得到：
Qv=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、動壓、全壓。
風(fēng)機(jī)靜壓PS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(fēng)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(zhuǎn)化為壓力的形式即為動壓Pd，
Pd=1/2&ho;v2
其中：
&ho;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=PS+Pd
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。
&Dela;P=P2-P1
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。
&Dela;PS=PS2-PS1
3 密度的修正
風(fēng)機(jī)輸送介質(zhì)的密度對風(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）
對礦井風(fēng)機(jī)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(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，其計算公式如下：
&ea;=kPQ/N
其中：
&ea;：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(fēng)要流動就必須有動壓，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/T10178-2006《工業(yè)通風(fēng)機(jī)現(xiàn)場性能試驗》進(jìn)行。
5 礦井風(fēng)機(jī)的選型
對于礦井來說，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PS1來表示，該井口負(fù)壓指的是此處的靜壓。
風(fēng)機(jī)選型時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&Dela;PS1、風(fēng)機(jī)本體的損失&Dela;PS2、過渡段的損失&Dela;PS3、消音器的損失&Dela;PS4等，如下圖所示：
所以風(fēng)機(jī)需要克服的總阻力為：
PS=PS1+&Dela;PS1+&Dela;PS2+&Dela;PS3+&Dela;PS4
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：
&Dela;PS=PS
從上面的分析可以看出，風(fēng)機(jī)必須考慮各項壓力損失，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：3214Pa
風(fēng)機(jī)供貨商需要根據(jù)風(fēng)機(jī)的布置情況計算各項損失，經(jīng)過計算損失如下：
&Dela;PS1=120Pa
&Dela;PS2=130Pa
&Dela;PS3=90Pa
&Dela;PS4=150Pa
所以風(fēng)機(jī)的靜壓升為：
&Dela;PS=PS=
PS1+&Dela;PS1+&Dela;PS2+&Dela;PS3+&Dela;PS4=3704Pa。
風(fēng)機(jī)靜壓升為井口負(fù)壓的1.15倍，風(fēng)機(jī)選型時靜壓升應(yīng)按照3704Pa來選型，而不是井口負(fù)壓3214Pa。
6 結(jié)束語
通過上面對風(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)，明確了各項參數(shù)的意義，并針對礦井抽出式風(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算風(fēng)機(jī)，基準(zhǔn)點都是一致的，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。
