矿井通风机的作用就是把地面新鲜空气送到井下，供工人呼吸，同时把有害气体从井下排出，使有害气体的浓度降到对人体无害的程度，在现代化煤矿中称通风机为“矿井的肺脏”，可见其重要性。风机的参数是风机选型的唯一依据，因此正确理解和计算风机的参数是风机选型的基础。

风机的主要参数包括气体流量、压力、温度、密度、气体介质、转速、功率、效率等，气体的流量、压力、密度是风机选型的三大参数，下面就详细解释一下部分主要参数的含义。

1  气体的流量

风机在单位时间内所输送的气体数量被称为流量，通常用Q表示。风机的流量可以用体积流量和质量流量来表示，体积流量(Q_v)的单位是m³/s,质量流量(Q_m)的单位是kg/s。

Q_m =ρQ_v

其中ρ为气体的密度，kg/m³

在流道内，通常质量流量是不变的，但由于介质密度的变化，所以流道内不同位置的体积流量是改变的。

通常都用体积流量来表示风机的流量。

需要注意的是，风机的体积流量与密度有关，密度与气体的状态(温度、压力等)有关，还与海拔有关，因此体积流量指的是一定状态下的气体流量。由于风机的进口和出口气体状态不一样，因此风机的进口体积流量与出口体积流量也是不同的。通常，风机的流量指的是风机的进口体积流量。

风机的体积流量按照气体的流速计算得到：

Q_v=vA

其中：

A为截面的截面积，m²

V为气体的流速，m³/s 。速度取该截面的均方根值。

2  压力

为了进行正常通风，需要有克服矿井风道的阻力的压力，风机必须有这种压力。风机的压力分为静压、动压、全压。

风机静压P_S是指气体对平行于气流的物体表面作用的压力， 静压是克服矿井风道阻力的压力，静压是通过垂直于表面的孔测量出来的。

气体流动需要动能，把该动能转化为压力的形式即为动压P_d，

P_d=1/2ρv²

其中：

ρ为气体的密度，kg/ m³

V为气体的流速，m³/s

全压为动压与静压之和。

P_t=P_S+ P_d

风机的全压升是指风机出口的全压与进口的全压之差。

ΔP_t=P_t2-P_t1

风机的静压升是指风机出口的静压与进口的静压之差。

ΔP_S=P_S2-P_S1

3  密度的修正

风机输送介质的密度对风机的性能有很大的影响，风机的压力与介质的密度成正比，在风机选型的时候必须考虑密度的影响。

根据风机的相似定律，风机的压力与密度成正比。

所以风机提供的压力随密度的变小而减小，如下图示意。

可以看出，随着介质密度的减小，风机的性能也随之降低。

影响密度的因素：

1)  气体温度

2)  海拔高度(大气压力)

对矿井风机来说，因为井下的气体温度都差不多，可以按20度考虑。

海拔高度对密度的影响可以按下面的曲线查询，横坐标为海拔高度，纵坐标为密度。

4  风机效率

风机的效率是指被输送的介质的有功功率与电机功率的比值，其计算公式如下：

η=kPQ/N

其中：

η：风机效率

k: 压缩系数， 通常可以取0.99。

P：风机压力，Pa

Q：流量，m³/s

N：电机输入功率，kW

根据压力的不同，风机的效率可以用全压效率和静压效率来表示，上面公式中的压力如果使用全压，那么计算的效率就是全压效率；上面公式中的压力如果使用静压，那么计算的效率就是静压效率。

虽然对用户有用的是静压，但风要流动就必须有动压，因此使用全压效率来表示风机的效率更为合理，所以国内外大都使用全压效率。

风机效率是衡量风机是否节能的重要指标，风机的效率通常要按照GB/T 10178-2006《工业通风机现场性能试验》进行。

5  矿井风机的选型

对于矿井来说，风机的作用是把井下的废气抽出来，因此风机需要克服风井的系统阻力，通常风井的系统阻力用井口负压P_S1来表示，该井口负压指的是此处的静压。

风机选型时需要考虑从井口到风机出口的损失，包括：

风机风道的损失ΔP_S1、风机本体的损失ΔP_S2、过渡段的损失ΔP_S3、消音器的损失ΔP_S4等 ，如下图所示：

所以风机需要克服的总阻力为：

P_S= P_S1+ΔP_S1+ΔP_S2+ΔP_S3+ΔP_S4

由于矿井风机的出口为敞开式排到大气中，因此出口的静压近似为零，所以风机的静压升近似与风机的总阻力相等：

ΔP_S= P_S

从上面的分析可以看出，风机必须考虑各项压力损失，才能满足井口的负压，如果风机供货商不考虑这些损失，仅按照风机的井口负压来选型，那么在实际运行中，风机是无法满足井口的负压的，这就意味着风机满足不了矿井需要的风量。

下面举例来说明一下：

某煤矿需要的风机参数如下：

风量：224m³/s

井口负压：3214 Pa

风机供货商需要根据风机的布置情况计算各项损失，经过计算损失如下：

ΔP_S1=120 Pa

ΔP_S2=130 Pa

ΔP_S3=90Pa

ΔP_S4=150Pa

所以风机的静压升为：

ΔP_S= P_S=

P_S1+ΔP_S1+ΔP_S2+ΔP_S3+ΔP_S4=3704 Pa。

风机静压升为井口负压的1.15 倍，风机选型时静压升应按照3704Pa来选型，而不是井口负压3214 Pa。

6  结束语

通过上面对风机基本参数的解释，定义了风机的流量、压力、效率等参数，明确了各项参数的意义，并针对矿井抽出式风机根据井口负压得选型进行了分析，风机的选型静压升需要考虑井口负压和各项损失之和，这样如果不同风机供货商都按照上面的方法来计算风机，基准点都是一致的，可以确保所选的风机满足矿井的需求，同时也可以在同一基准下比较不同供货商的风机性能，比如风机的效率。