井巷中風速和風量的測定要求

1、井巷中風速和風量的測定要求題綱教學內(nèi)容： 概述 一、井巷斷面上的風速分布 二、測風儀表 三、測風方法及步驟 四、微風測量教學目標：能正確選用測風儀表、能根據(jù)巷道特點選擇正確測風方法及步驟并會計算、校正。概述單位時間內(nèi)通過井巷斷面的空氣體積叫做風量，它等于井巷的斷面積與通過井巷的平均風速的乘積。因此，測量風量時必然測定風速。風速和風量測定是礦井通風測定技術中的重要組成部分，也是礦井通風管理中的基礎性工作。 規(guī)程規(guī)定：礦井必須建立測風制度，每10天進行一次全面測風。對采掘工作面和其它用風地點，應根據(jù)實際需要隨時測風，每次測風結果應記錄并寫在測風地點的記錄牌上。礦井應根據(jù)測風結果采取措施，進行風量調

2、節(jié)。一、井巷斷面上的風速分布空氣在井巷中流動時，風速在巷道斷面上的分布是不均勻的。一般來說，位于巷道軸心部分的風速最大，靠近巷道周壁部分的風速最小，如圖1-6所示，通常所謂巷道內(nèi)的風速都是指平均風速v均。平均風速v均與最大風速v大的比值叫做巷道的風速分布系數(shù)（速度場系數(shù)），用K速表示，其值與井巷粗糙程度有關，巷道周壁越光滑，K速就越大，即斷面上的風速分布越均勻。據(jù)調查，對于砌碹巷道，K速；木棚支護巷道，K速；無支護巷道，K速。 圖1-6 巷道中的風速分布需要注意的是，由于受到井巷斷面形狀、支護形式、直線程度及障礙物的影響，最大風速不一定正好位于井巷的中軸線上，風速分布也不一定具有對稱性。二、測

3、風儀表測量井巷風速的儀表叫風表，又稱風速計。目前，煤礦中常用的風表按結構和原理不同可分為機械式、熱效式、電子葉輪式和超聲波式等幾種。（一）機械式風表機械式風表是目前煤礦使用最廣泛的風表。它全部采用機械結構，多用于測量平均風速，也可以用于點風速的測定。按其感受風力部件的形狀不同，又分為葉輪式和杯式兩種，其中，杯式主要用于氣象部門，也可用于煤礦井下；葉輪式在煤礦中應用廣泛，是本節(jié)介紹的重點。機械葉輪式風表由葉輪、傳動蝸輪、蝸桿、計數(shù)器、回零壓桿、離合閘板、護殼等構成，如圖1-7所示。 圖1-7 機械葉輪式風表1葉輪；2蝸桿軸；3計數(shù)器；4離合閘板；5回零壓桿；6護殼風表的葉輪由8個鋁合金葉片組成，

4、葉片與轉軸的垂直平面成一定的角度，當風流吹動葉輪時，通過傳動機構將運動傳給計數(shù)器3，指示出葉輪的轉速。離合閘板4的作用是使計數(shù)器與葉輪軸聯(lián)結或分開，用來開關計數(shù)器?；亓銐簵U5的作用是能夠使風表的表針回零。風表按風速的測量范圍不同分為高速風表（0.825m/s）、中速風表（0.510m/s）和微（低）速風表（0.35m/s）三種。三種風表的結構大致相同，只是葉片的厚度不同，起動風速有差異。由于風表結構和使用中機件磨損、腐蝕等影響，通常風表的計數(shù)器所指示的風速并不是實際風速，表速（指示風速）v表與實際風速（真風速）v真的關系可用風表校正曲線來表示。風表出廠時都附有該風表的校正曲線，風表使用一段時間

5、后，還必須按規(guī)定重新進行檢修和校正，得出新的風表校正曲線。圖1-8為風表校正曲線示意圖。圖1-8 風表校正曲線示意圖風表的校正曲線還可用下面的表達式來表示： v真abv表 （1-2）式中 v真真風速，m/s； a表明風表啟動初速的常數(shù)，決定于風表轉動部件的慣性和摩擦力； b校正常數(shù)，決定于風表的構造尺寸； v表風表的指示風速，m/s。目前我國生產(chǎn)和使用的葉輪式風表主要有：DFA2型（中速）、DFA3型（微速）、DFA4型（高速）、AFC121（中、高速）、EM9（中速）等。機械葉輪式風表的特點是體積小，重量輕，重復性好，使用及攜帶方便，測定結果不受氣體環(huán)境影響；缺點是精度低，讀數(shù)不直觀，不能滿

6、足自動化遙測的需要。（二）熱效式風表 我國目前生產(chǎn)的主要是熱球式風速計。它的測風原理是，一個被加熱的物體置于風流中，其溫度隨風速大小和散熱多少而變化，通過測量物體在風流中的溫度便可測量風速。由于只能測瞬時風速，且測風環(huán)境中的灰塵及空氣濕度等對它也有一定的影響，所以這種風表使用不太廣泛，多用于微風測量。（三）電子葉輪式風表 電子葉輪式風表由機械結構的葉輪和數(shù)據(jù)處理顯示器組成。它的測定原理是，葉輪在風流的作用下旋轉，轉速與風速成正比，利用葉輪上安裝的一些附件，根據(jù)光電、電感等原理把葉輪的轉速轉變成電量，利用電子線路實現(xiàn)風速的自動記錄和數(shù)字顯示。它的特點是讀數(shù)和攜帶方便，易于實現(xiàn)遙測。如MSF1型風

7、速計就是利用電感變換元件的電子葉輪式風速計。（四）超聲波風速計超聲波風速計是利用超聲波技術，通過測量氣流的卡蔓渦街頻率來測定風速的儀器，目前主要用于集中監(jiān)控系統(tǒng)中的風速傳感器。它的特點是結構簡單，壽命長，性能穩(wěn)定，不受風流的影響，精度高，風速測量范圍大。三、測風方法及步驟（一）測風地點井下測風要在測風站內(nèi)進行，為了準確、全面的測定風速、風量，每個礦井都必須建立完善的測風制度和分布合理的固定測風站。對測風站的要求如下：（1）應在礦井的總進風、總回風，各水平、各翼的總進風、總回風，各采區(qū)和各用風地點的進、回風巷中設置測風站，但要避免重復設置。（2）測風站應設在平直的巷道中，其前后各10m范圍內(nèi)不得

8、有風流分叉、斷面變化、障礙物和拐彎等局部阻力。（3）若測風站位于巷道斷面不規(guī)整處，其四壁應用其它材料襯壁呈固定形狀斷面，長度不得小于4m。（4）采煤工作面不設固定的測風站，但必須隨工作面的推進選擇支護完好、前后無局部阻力物的斷面上測風。（5）測風站內(nèi)應懸掛測風記錄板（牌），記錄板上寫明測風站的斷面積、平均風速、風量、空氣溫度、大氣壓力、瓦斯和二氧化碳濃度、測定日期以及測定人等項目。（二）測風方法 為了測得平均風速，可采用線路法或定點法。線路法是風表按一定的線路均勻移動，如圖1-9所示；定點法是將巷道斷面分為若干格，風表在每一個格內(nèi)停留相等的時間進行測定，如圖1-10所示，根據(jù)斷面大小，常用的有

9、9點法、12點法等。圖1-9 線路法測風圖1-10 定點法測風測風時，根據(jù)測風員的站立姿勢不同又分為迎面法和側身法兩種。迎面法是測風員面向風流，將手臂伸向前方測風。由于測風斷面位于人體前方，且人體阻擋了風流，使風表的讀數(shù)值偏小，為了消除人體的影響，需將測得的真風速乘以的校正系數(shù)，才能得到實際風速。側身法是測風員背向巷道壁站立，手持風表將手臂向風流垂直方向伸直，然后在巷道斷面內(nèi)作均勻移動。由于測風員立于測風斷面內(nèi)減少了通風面積，從而增大了風速，測量結果較實際風速偏大，故需對測得的真風速進行校正。校正系數(shù)K由下式計算： （1-3）式中 ：S測風站的斷面積，m2； 測風員阻擋風流的面積，m2。（三）

10、用機械式風表測風步驟（1）測風員進入測風站或待測巷道中，先估測風速范圍，然后選用相應量程的風表。（2）取出風表和秒表，先將風表指針和秒表回零，然后使風表葉輪平面迎向風流，并與風流方向垂直，待葉輪轉動正常后（約2030s），同時打開風表的計數(shù)器開關和秒表，在1min的時間內(nèi)，風表要均勻地走完測量路線（或測量點），然后同時關閉秒表和計數(shù)器開關，讀取風表指針讀數(shù)。為保證測定準確，一般在同一地點要測三次，取平均值，并按下式計算表速： （1-4）式中 v表風表測得的表速，m/s； n風表刻度盤的讀數(shù)，取三次平均值，m； t測風時間，一般60s。（3）根據(jù)表速查風表校正曲線，求出真風速v真。（4）根據(jù)測風

11、員的站立姿勢，將真風速乘以校正系數(shù)K得實際平均風速v均，即： v均=Kv真 ，m/s （1-5）（5）根據(jù)測得的平均風速和測風站的斷面積，按下式計算巷道通過的風量： Q=v均S （1-6）式中 Q測風巷道通過的風量，m3/s； S測風站的斷面積，m2，按下列公式測算：矩形和梯形巷道：S=HB （1-7）三心拱巷道： S=B（HB） (1-8)半圓拱巷道： S=B（HB） （1-9）H巷道凈高，m； B梯形巷道為半高處寬度，拱形巷道為凈寬，m。（四）測風時應注意的問題（1）風表的測量范圍要與所測風速相適應，避免風速過高、過低造成風表損壞或測量不準；（2）風表不能距離人體和巷道壁太近，否則會引起較

12、大誤差；（3）風表葉輪平面要與風流方向垂直，偏角不得超過10，在傾斜巷道中測風時尤其要注意；（4）按線路法測風時，路線分布要合理，風表的移動速度要均勻，防止忽快忽慢，造成讀數(shù)偏差；（5）秒表和風表的開關要同步，確保在1min內(nèi)測完全線路（或測點）；（6）有車輛或行人時，要等其通過后風流穩(wěn)定時再測；（7）同一斷面測定三次，三次測得的計數(shù)器讀數(shù)之差不應超過5%，然后取其平均值。例1-3 在某礦井井下的測風站內(nèi)測風，測風站的斷面積是2，用側身法測得的三次讀數(shù)分別為325、338、340，每次測風時間均是1min。求算該測風站的風速和通過測風站的風量各是多少？（風表校正曲線如圖1-8所示）解：（1）檢驗三次測量結果的最大誤差是否超過5%E=（最大讀數(shù)最小讀數(shù)）/最小讀數(shù)100% =（340325）/325100% =4.62%5%三次測量結果的最大誤差小于5%，測量數(shù)據(jù)精度符合要求。(2)計算風表的表速n =（n1+n2+n3）/3 =（325+328+340）/3 =334m/minv表=n/t（3）查風表校正曲線，求真風速根據(jù)v表，查圖1-8可得真風速為。（4）求平均風速v均=Kv真其中 K=（S）/S=（） v均（5）計算通過測風站的風量 Q = v均S 3/s經(jīng)計算得知，測風站內(nèi)的風速為4.94 m/s，通過的風量為3/s。四、微風測量當風速很?。ǖ陀冢r，可以采用煙霧