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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
2、，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=0.80.86；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。,
3、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
4、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（0.825m/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
5、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abv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：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
6、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
7、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
8、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
9、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
10、） 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2030s），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
11、，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=HB （1-7） 三心拱巷道： S=B（H0.07B） (1-8) 半圆拱巷道： S=B（H0.11B） （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
12、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
13、、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。,(2)计算风表的表速 n =（n1+n2+n3）/3 =（325+328+340）/3 =334m/min v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=
14、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）,