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1、测风员培训课件,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
2、巷道断面上的分布是不均匀的。一般来说，位于巷道轴心局部的风速最大，靠近巷道周壁局部的风速最小，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=0.80.86；木棚支护巷道，K速=0.680.82；无支护巷道，K速=0.740.81。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
3、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
4、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0.825m/s、中速风表0.510m/s和微低速风表0.35m/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，
5、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abv表 1-2式中 v真真风速，m/s；a说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：DFA2型中速、DFA3型微速、DFA4型高速、AFC121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
6、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MSF1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
7、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，但要防止重复设置。,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假设测风站位于巷道断面不规整
8、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工程。,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假设干格，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
9、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
10、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2030s，同时翻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
11、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，按以下公式测算：矩形和梯形巷道：S=HB 1-7三心拱巷道：S=BH0.07B(1-8)半圆拱巷道：S=BH0.11B 1-9H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，防止风速过高、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，否那么会引起较大误差；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
12、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%=340325/325100%=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。,
13、(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/s3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=S0.4/S=8.40.4/8.4=0.95 v均=0.955.2=4.94m/s,5计算通过测风站的风量 Q=v均S=4.948.4=41.50m3/s经计算得知，测风站内的风速为4.94 m/s，通过的风量为41.50m3/s。,四、微风测量当风速很小低于0.10.2m/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？4.74 m/s；35.12 m3/s,
