测风员培训课件 达竹公司柏林煤矿 井巷中风速与风量的测定 主要内容 一 井巷断面上的风速分布二 测风仪表三 测风方法及步骤四 微风测量目的 能正确选用测风仪表 能根据巷道特点选择正确测风方法及步骤并会计算 校正 概述 单位时间内通过井巷断面的空气体积叫做风量 它等于井巷的断面积与通过井巷的平均风速的乘积 因此 测量风量时必然测定风速 规程 140条规定 矿井必须建立测风制度 每10天进行一次全面测风 对采掘工作面和其它用风地点 应根据实际需要随时测风 每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上 手册 报表 矿井应根据测风结果采取措施 进行风量调节 一 井巷断面上的风速分布空气在井巷中流动时 风速在巷道断面上的分布是不均匀的 一般来说 位于巷道轴心部分的风速最大 靠近巷道周壁部分的风速最小 如图1 1所示 通常所谓巷道内的风速都是指平均风速v均 平均风速v均与最大风速v大的比值叫做巷道的风速分布系数 速度场系数 用K速表示 其值与井巷粗糙程度有关 巷道周壁越光滑 K速就越大 即断面上的风速分布越均匀 据调查 对于砌碹巷道 K速 0 8 0 86 木棚支护巷道 K速 0 68 0 82 无支护巷道 K速 0 74 0 81 图1 1巷道中的风速分布注意 由于受到井巷断面形状 支护形式 直线程度及障碍物的影响 最大风速不一定正好位于井巷的中轴线上 风速分布也不一定具有对称性 二 测风仪表测量井巷风速的仪表叫风表 又称风速计 目前 煤矿中常用的风表按结构和原理不同可分为机械式 热效式 电子叶轮式和超声波式等几种 一 机械式风表机械式风表是目前煤矿使用最广泛的风表 它全部采用机械结构 多用于测量平均风速 也可以用于点风速的测定 按其感受风力部件的形状不同 又分为叶轮式和杯式两种 其中 杯式主要用于气象部门 也可用于煤矿井下 叶轮式在煤矿中应用广泛 是本节介绍的重点 机械叶轮式风表由叶轮 传动蜗轮 蜗杆 计数器 回零压杆 离合闸板 护壳等构成 如图1 2所示 图1 2机械叶轮式风表1 叶轮 2 蜗杆轴 3 计数器 4 离合闸板 5 回零压杆 6 护壳 风表的叶轮由8个铝合金叶片组成 叶片与转轴的垂直平面成一定的角度 当风流吹动叶轮时 通过传动机构将运动传给计数器3 指示出叶轮的转速 离合闸板4的作用是使计数器与叶轮轴联结或分开 用来开关计数器 回零压杆5的作用是能够使风表的表针回零 风表按风速的测量范围不同分为高速风表 0 8 25m s 中速风表 0 5 10m s 和微 低 速风表 0 3 5m s 三种 三种风表的结构大致相同 只是叶片的厚度不同 起动风速有差异 由于风表结构和使用中机件磨损 腐蚀等影响 通常风表的计数器所指示的风速并不是实际风速 表速 指示风速 v表与实际风速 真风速 v真的关系可用风表校正曲线来表示 风表出厂时都附有该风表的校正曲线 风表使用一段时间后 还必须按规定重新进行检修和校正 得出新的风表校正曲线 图1 3为风表校正曲线示意图 图1 3风表校正曲线示意图 风表的校正曲线还可用下面的表达式来表示 v真 a bv表 1 2 式中v真 真风速 m s a 表明风表启动初速的常数 决定于风表转动部件的惯性和摩擦力 b 校正常数 决定于风表的构造尺寸 v表 风表的指示风速 m s 目前我国生产和使用的叶轮式风表主要有 DFA 2型 中速 DFA 3型 微速 DFA 4型 高速 AFC 121 中 高速 EM9 中速 等 机械叶轮式风表的特点是体积小 重量轻 重复性好 使用及携带方便 测定结果不受气体环境影响 缺点是精度低 读数不直观 不能满足自动化遥测的需要 二 热效式风表我国目前生产的主要是热球式风速计 它的测风原理是 一个被加热的物体置于风流中 其温度随风速大小和散热多少而变化 通过测量物体在风流中的温度便可测量风速 由于只能测瞬时风速 且测风环境中的灰尘及空气湿度等对它也有一定的影响 所以这种风表使用不太广泛 多用于微风测量 三 电子叶轮式风表电子叶轮式风表由机械结构的叶轮和数据处理显示器组成 它的测定原理是 叶轮在风流的作用下旋转 转速与风速成正比 利用叶轮上安装的一些附件 根据光电 电感等原理把叶轮的转速转变成电量 利用电子线路实现风速的自动记录和数字显示 它的特点是读数和携带方便 易于实现遥测 如MSF 1型风速计就是利用电感变换元件的电子叶轮式风速计 四 超声波风速计超声波风速计是利用超声波技术 通过测量气流的卡蔓涡街频率来测定风速的仪器 目前主要用于集中监控系统中的风速传感器 它的特点是结构简单 寿命长 性能稳定 不受风流的影响 精度高 风速测量范围大 三 测风方法及步骤 一 测风地点井下测风要在测风站内进行 为了准确 全面的测定风速 风量 每个矿井都必须建立完善的测风制度和分布合理的固定测风站 对测风站的要求如下 1 应在矿井的总进风 总回风 各水平 各翼的总进风 总回风 各采区和各用风地点的进 回风巷中设置测风站 但要避免重复设置 2 测风站应设在平直的巷道中 其前后各10m范围内不得有风流分叉 断面变化 障碍物和拐弯等局部阻力 3 若测风站位于巷道断面不规整处 其四壁应用其它材料衬壁呈固定形状断面 长度不得小于4m 4 采煤工作面不设固定的测风站 但必须随工作面的推进选择支护完好 前后无局部阻力物的断面上测风 5 测风站内应悬挂测风记录板 牌 记录板上写明测风站的断面积 平均风速 风量 空气温度 大气压力 瓦斯和二氧化碳浓度 测定日期以及测定人等项目 二 测风方法为了测得平均风速 可采用线路法或定点法 线路法是风表按一定的线路均匀移动 如图1 4所示 定点法是将巷道断面分为若干格 风表在每一个格内停留相等的时间进行测定 如图1 5所示 根据断面大小 常用的有9点法 12点法等 图1 4线路法测风图1 5定点法测风 测风时 根据测风员的站立姿势不同又分为迎面法和侧身法两种 迎面法是测风员面向风流 将手臂伸向前方测风 由于测风断面位于人体前方 且人体阻挡了风流 使风表的读数值偏小 为了消除人体的影响 需将测得的真风速乘以1 14的校正系数 才能得到实际风速 侧身法是测风员背向巷道壁站立 手持风表将手臂向风流垂直方向伸直 然后在巷道断面内作均匀移动 由于测风员立于测风断面内减少了通风面积 从而增大了风速 测量结果较实际风速偏大 故需对测得的真风速进行校正 校正系数K由下式计算 1 3 式中 S 测风站的断面积 m2 0 4 测风员阻挡风流的面积 m2 三 用机械式风表测风步骤 1 测风员进入测风站或待测巷道中 先估测风速范围 然后选用相应量程的风表 2 取出风表和秒表 先将风表指针和秒表回零 然后使风表叶轮平面迎向风流 并与风流方向垂直 待叶轮转动正常后 约20 30s 同时打开风表的计数器开关和秒表 在1min的时间内 风表要均匀地走完测量路线 或测量点 然后同时关闭秒表和计数器开关 读取风表指针读数 为保证测定准确 一般在同一地点要测三次 取平均值 并按下式计算表速 式中v表 风表测得的表速 m s n 风表刻度盘的读数 取三次平均值 m t 测风时间 一般60s 3 根据表速查风表校正曲线 求出真风速v真 4 根据测风员的站立姿势 将真风速乘以校正系数K得实际平均风速v均 即 v均 Kv真 m s 1 5 5 根据测得的平均风速和测风站的断面积 按下式计算巷道通过的风量 Q v均S 1 6 式中Q 测风巷道通过的风量 m3 s S 测风站的断面积 m2 按下列公式测算 矩形和梯形巷道 S H B 1 7 三心拱巷道 S B H 0 07B 1 8 半圆拱巷道 S B H 0 11B 1 9 H 巷道净高 m B 梯形巷道为半高处宽度 拱形巷道为净宽 m 四 测风时应注意的问题 1 风表的测量范围要与所测风速相适应 避免风速过高 过低造成风表损坏或测量不准 2 风表不能距离人体和巷道壁太近 否则会引起较大误差 3 风表叶轮平面要与风流方向垂直 偏角不得超过10 在倾斜巷道中测风时尤其要注意 4 按线路法测风时 路线分布要合理 风表的移动速度要均匀 防止忽快忽慢 造成读数偏差 5 秒表和风表的开关要同步 确保在1min内测完全线路 或测点 6 有车辆或行人时 要等其通过后风流稳定时再测 7 同一断面测定三次 三次测得的计数器读数之差不应超过5 然后取其平均值 例1 3在某矿井井下的测风站内测风 测风站的断面积是8 4m2 用侧身法测得的三次读数分别为325 338 340 每次测风时间均是1min 求算该测风站的风速和通过测风站的风量各是多少 风表校正曲线如图1 8所示 解 1 检验三次测量结果的最大误差是否超过5 E 最大读数 最小读数 最小读数 100 340 325 325 100 4 62 5 三次测量结果的最大误差小于5 测量数据精度符合要求 2 计算风表的表速n n1 n2 n3 3 325 328 340 3 334m minv表 n t 334 60 5 57m s 3 查风表校正曲线 求真风速根据v表 5 57m s 查图1 8可得真风速为5 2m s 4 求平均风速v均 Kv真其中K S 0 4 S 8 4 0 4 8 4 0 95v均 0 95 5 2 4 94m s 5 计算通过测风站的风量Q v均S 4 94 8 4 41 50m3 s经计算得知 测风站内的风速为4 94m s 通过的风量为41 50m3 s 四 微风测量当风速很小 低于0 1 0 2m s 时 可以采用烟雾 气味或者粉末作为风流的传递物进行风速测定 用下式计算巷道内的平均风速 1 10 式中v 巷道断面内的平均风速 m s L 风流流经的巷道距离 m t 风流流经巷道所用的时间 s 思考题 1 风表按原理和测风范围分为几类 机械叶轮式风表的优缺点各是什么 2 风表测风时为什么要校正其读数 迎面法与侧身法测风的校正系数为何不同 3 测风的步骤有哪些 应注意哪些问题 4 井下某测风地点为半圆拱型断面 净高2 8m 净宽3m 用侧身法测得三次的风表读数分别为286 282 288 测定时间均为1min 该风表的校正曲线表达式为v真 0 23 1 002v表 m s 试求该处的风速和通过的风量各为多少 4 74m s 35 12m3 s