煤礦在用主要通風(fēng)機風(fēng)量測定方法討論

張曉梅 李廣紅 成高飛

摘 要：煤礦在用主要通風(fēng)機的風(fēng)量測定盡可能在停產(chǎn)條件下進行，也可在礦井不停產(chǎn)條件下對備用通風(fēng)機進行風(fēng)量測定，測定前要因地制宜地制定測試方案，其中測風(fēng)位置與測風(fēng)方法的選擇就成為文章討論的重點。

關(guān)鍵詞：斷面；測風(fēng)；形狀；動壓

前言

目前，我國煤礦在用主通風(fēng)機大多數(shù)為軸流式通風(fēng)機，少數(shù)為離心式風(fēng)機。由于風(fēng)機的制造與安裝質(zhì)量以及增加外擴散器等原因，礦井主要通風(fēng)機的實際運轉(zhuǎn)特性與風(fēng)機廠提供的特性曲線（大型風(fēng)機是模型試驗曲線）有一定出入，因此新風(fēng)機投產(chǎn)之前應(yīng)該進行性能鑒定。國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于印發(fā)煤礦在用安全設(shè)備檢測檢驗?zāi)夸洠ǖ谝慌┑耐ㄖ?guī)定，高瓦斯礦井、突出礦井、葉輪直徑1.8米以下的礦用主通風(fēng)機每1年進行性能鑒定一次；其他的三年一次。文章旨在對礦用主通風(fēng)機進行性能鑒定的現(xiàn)場常用風(fēng)量測定方法進行討論，以此為更好地對礦用主通風(fēng)機的性能鑒定提供依據(jù)。

1 測風(fēng)斷面的選擇

風(fēng)量測定的高低主要取決于側(cè)風(fēng)斷面上的速度分布是否穩(wěn)定，通暢軸流式風(fēng)機，測風(fēng)斷面一般選擇在集風(fēng)器與一級葉片之間筒體的平直段的環(huán)形斷面上，該斷面風(fēng)流穩(wěn)定、風(fēng)速較大且分布均勻。在風(fēng)機入風(fēng)側(cè)確實沒有合適的測風(fēng)斷面，也可選擇在出風(fēng)側(cè)，測風(fēng)斷面可布置在環(huán)形擴散器出口斷面。離心式風(fēng)機可布置在風(fēng)機出口擴散器內(nèi)平直段上。

2 測量方法的選擇

2.1 風(fēng)表法

常用的風(fēng)量測定方法有風(fēng)速表法、風(fēng)杯法、測量靜壓差法、測量動壓法。

此方法主要適用于風(fēng)機葉輪較小時的風(fēng)機風(fēng)量測定，由于風(fēng)機及其構(gòu)筑物的尺寸過小，人員很難在擴散器或者風(fēng)道內(nèi)出入，因此在消音器出口用風(fēng)表法測量風(fēng)量成為唯一可切實實行的方法。空氣在井巷中流動時，由于受到內(nèi)外摩擦的影響，風(fēng)速在巷道斷面內(nèi)的分布是不均勻的，在巷道軸心部分最大，而在靠近巷道壁的部分最小，通常所說的風(fēng)速是指平均風(fēng)速而言，故用風(fēng)表測風(fēng)必須測出平均風(fēng)速，為了測得巷道內(nèi)斷面上的平均風(fēng)速，測風(fēng)時可以采用路線法或定點法（如圖1）。

路線法又可分為迎面法和側(cè)身法兩種：迎面法是測風(fēng)員面向風(fēng)流方向，將手臂向正前方伸直進行測風(fēng)，此時因為測風(fēng)人員立于巷道中間，阻擋了風(fēng)流前進，降低了風(fēng)表測得的風(fēng)速，為了消除測風(fēng)時人體對風(fēng)流的影響，須將測得風(fēng)速乘以矯正系數(shù)才能得出實際風(fēng)速。側(cè)身法是測試人員背向巷道壁站立，手持風(fēng)表，將手臂向風(fēng)流方向垂直伸直，然后測風(fēng)。

（1）定點測風(fēng)法 （2）線路測風(fēng)法

圖1

風(fēng)表測風(fēng)法的優(yōu)點是不需要現(xiàn)場布置設(shè)備等，缺點是容易受到測風(fēng)人員的技術(shù)經(jīng)驗的影響。

2.2 風(fēng)杯法

風(fēng)杯法是指通過在通風(fēng)機風(fēng)道內(nèi)或者消音器內(nèi)根據(jù)等面積法布置若干風(fēng)杯，然后通過電子集成模塊，綜合得出的風(fēng)速。常用儀器有徐州東方測控技術(shù)研究所生產(chǎn)的TF-3型通風(fēng)機綜合測試儀。

常見巷道斷面形狀風(fēng)杯的布置如圖2所示：

還有其他不規(guī)則形狀的巷道，先將巷道均勻的劃分為若干小塊，再將測點布置在每個小塊面積的重心上。

風(fēng)杯法測風(fēng)的優(yōu)點是可以準(zhǔn)確的通過電子集成模塊收集到的每一小塊面積上的風(fēng)速，綜合換算成為平均風(fēng)速。缺點是要大量的前期準(zhǔn)備工作，比如風(fēng)杯的搭建等。

2.3 測量動壓法

根據(jù)選定測風(fēng)斷面的大小和流速縫補情況，適當(dāng)?shù)匕褱y風(fēng)斷面等分成若干小面積塊（或環(huán)），在每個小面積塊（或環(huán)）的中心布置皮托管，測各點速壓，求斷面的平均風(fēng)速。用皮托管測風(fēng)時可采用各點分別測定法，即用一臺壓差計依次測各點的動壓或用多臺壓差計同時測各點動壓；也可采用多點聯(lián)合測定法，即將各皮托管所有靜壓端相連，所有全壓端相連后，集中用一壓差計測平均動壓。

分別測定法測出各點動壓hvi后，按下式求斷面平均風(fēng)速：

（1）

式中：n-測點數(shù)；？籽-空氣密度，kg/m3

各點分測，需大量連接膠皮管，測定比較麻煩，讀數(shù)時間長，但測定結(jié)果的精確度高，容易發(fā)現(xiàn)膠皮管或皮托管堵塞和漏風(fēng)故障，而且能測定出斷面上的速度分布場。

對速度場分布均勻的斷面，可采用多點并聯(lián)測定。聯(lián)合測定法測得的平均動壓為■■hvi，則斷面的平均風(fēng)速為：

（2）

比較（1）式和（2）式，當(dāng)各點的風(fēng)速不等時，顯然v'm>vm，即并聯(lián)法測定測值偏大。在速度場分布比較正常的情況下，偏差值較小。在場分布特別不正常的條件下，偏大值就不能忽略了，采用多點并聯(lián)測壓的誤差大小還與串聯(lián)各點的膠皮管長度及其內(nèi)徑有關(guān)，因此為了減小誤差，應(yīng)用此法時，應(yīng)盡量使連接各測點的膠皮管長度與內(nèi)徑相等。

2.4 測量靜壓差法

此方法適用于風(fēng)機入口有一平直段的風(fēng)道，且斷面收縮均勻。具有這類條件的風(fēng)機主要有GAF，F(xiàn)BCDZ等系列的風(fēng)機裝置。如圖3是GAF主要通風(fēng)機裝置布置圖。入口有一段近20m的平直進風(fēng)道，在1、2斷面的風(fēng)機外殼均勻地布置了8個靜壓管，并用環(huán)形鋼管連接在一起。兩個斷面相聚1～2米。

其測風(fēng)原理是，若1、2兩端面相距很近且在同一水平，根據(jù)能量方程和1、2兩斷面的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，并略去1、2兩斷面間的通風(fēng)阻力，則推得主要通風(fēng)機的風(fēng)量計測公式為：

Q=？琢■（3）

式中：△h■-1、2兩斷面間的靜壓差，Pa；？琢-系數(shù)，根據(jù)現(xiàn)場標(biāo)定，也可以通過下式近似計算

（4）

？籽-空氣密度，kg/m3；S1、S2-1、2兩斷面的面積，m2；k-因斷面變化而產(chǎn)生的壓力損失系數(shù)，可近似取為0.99。

可見，只要測得兩斷面積和兩斷面的靜壓差，根據(jù)（3）式即可求算出風(fēng)機的風(fēng)量。

3 結(jié)束語

礦用主要通風(fēng)機性能測定中的風(fēng)量測定的合格與否是保證煤礦安全生產(chǎn)用風(fēng)的重中之重，因此，根據(jù)各個煤礦在用主要通風(fēng)機的現(xiàn)場實際情況，再結(jié)合主要通風(fēng)機的構(gòu)筑物選擇合理的測定方法是文章討論的重點部分，不足之處還望給予補充。

參考文獻

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