矿井通风-学习情景2井巷风量测算.

学习情景2井巷风量测算任务1井巷中风速和风量的测定任务2风表校验任务1井巷中风速和风量的测算每个矿井都必须对总进风巷、总回风巷、采区和工作面进、回风巷等定期测风，以便及时掌握进入矿井的总风量和各用风地点的风量是否满足生产的要求。风速既是影响气候条件的主要因素之一，又是测定井下巷道风量的基础。风量指单位时间内通过井巷断面的空气体积。《煤矿安全规程》规定：矿井必须建立测风制度，每10天进行一次全面测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。一、测风仪器及其使用测量井巷中的风速一般采用风表（风速计）。目前我国使用的主要有机械式风表、热效式风表、电子叶轮式风表和超声波旋涡风速传感器等。1、机械式风表机械式风表是目前煤矿使用最广泛的风表。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，也可用于井下；叶轮式在煤矿中应用广泛。机械叶轮式风表由叶轮、传动蜗杆、计数器、回零压杆、离合闸板，护壳等构成，风表的叶轮由8个铝合金叶片组成。按测量范围不同分为高速风表（0.8～25m/s）、中速风表（0.5～10m/s）、微（低）速风表（0.3～5m/s）。三种风表的结构大致相同，只是叶片的厚度不同。由于风表结构和使用中机件磨损、腐蚀等影响，通常表速（指示风速）V表与实际风速（真风速）V真的关系可用风表的校正曲线来表示。V真=a+bV表a——表明风表启动初速的常数，决定于风表传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。特点：体积小，重量轻，重复性好，使用和携带方便，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。2.热效式风表我国目前使用的是热球式风速计，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风速。由于受灰尘和空气湿度的影响，不够精确，应用不太广泛。3.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。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数字显示，误差太大。4.超声波风速计超声波风速计:通过测量气流的卡蔓涡街频率来测定风速，主要用于集中监控系统中的风速传感器。二、井巷中风速的测定1、测风点的设置井下测风要在测风站内进行，对测风站的要求如下：❶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；❷测风站应在平直的巷道中，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。❸若测风站位于巷道断面不规整处，其四壁应用其他材料衬壁呈固定形状断面，长度不得小于4m；❹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，前后无局部阻力的断面上；❺测风站内应悬挂测风记录牌。2、测风方法线路法或定点法测风时，根据测风员的站立姿势又分为迎面法和侧身法。迎面法：由于测风员面向风流，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，才能得到实际风速。侧身法：由于人站立时减少了通风面积，故需对测得的真风速进行校正。校正系数K=(S-0.4)/S.3、机械式风表风速测量步骤❶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；❷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（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，然后同时关闭秒表和计数器，读取风表指针读数。为保证测量准确，一般在同一地点要测量3次，取平均值n，V表=n／t；❸根据表速查风表校正曲线，求出真风速V真；❹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；❺风量Q=V均S(矩形和梯形巷道S=HB;三心拱：S=B(H-0.07B);半圆拱巷道：S=B(H-0.11B)).4、测风时应注意的问题❶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；❷风表不能距人和巷道太近，否则会引起较大误差；❸风表叶轮平面要与风流方向垂直，偏角不超过10º；❹按线路法测风时，路线分布要合理，风表的移动要均匀；❺秒表和风表的开关要同步，确保在1min内测完全路线（或测点）；❻有车辆或行人时要等其通过后风流稳定时再测；❼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%（如果不符应重测），然后取其平均值。三、风量的计算风量指单位时间内通过井巷断面的空气体积。风量的单位是，m³／s，m³／min，m³／h。风量的计算公式Q=V均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。具体方法为：在通风巷两端各安排一名测风员，位于上风侧的测风员带发烟器（发味器或者粉末）和声响（或光信号）发射器具；下风侧人员带秒表。一人放出烟雾（气味或者粉末），同时发出声响或光信号，另一人听到信号后开始计时，接到烟雾（气味或者粉末）为止关闭秒表，用V=L/t计算。五、风流的流动状态及井巷断面上的风速分配1.风流的流动状态（1）管道流当流速较低时，流体质点互不混杂，沿着与管道平行的方向上作层状运动，称为层流（或滞流）。当流速较大时，流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化，成为互相混杂的紊乱流动，称为紊流（或湍流）。Re=v×d/γRe——雷诺数V——平均流速d——管道直径γ——流体的运动黏性系数Re≤2300层流，Re＞2300紊流对于非圆形断面的巷道，要把非圆形断面折算成圆形断面。水力半径R水（也叫当量直径）就是流过断面面积S和湿润周界（即流体在管道断面上与管壁接触的周长）之比对于圆形断面：R水=S/U=d/4有特殊到一般：对于非圆形断面：R水=4vS/γU对于不同形状的井巷断面，U与S的关系：U=C(S)¹／²C——断面形状系数，m²，梯形为4.16，三心拱为3.85，半圆拱为3.90；（2）空隙介质流在采空区和煤层等多孔介质中风流的流态判别准数为Re=νK／(lγ)其中K——冒落带渗流系数，m²；l——虑流带粗糙度系数，m。层流，Re≤0.25；紊流Re＞2.5；过渡流0.25＜Re＞2.5。2、井巷断面上的风速分布（1）紊流脉动风流中各点的流速、压力等物理参数随时间做不规则变化。（2）时均速度瞬时速度v随时间t的变化,其值虽然不断变化，但在一足够长的时间段T内，流速v总是围绕着某一平均值上下波动。（3）巷道风速分布由于空气的黏性和井巷壁面摩擦影响，井巷断面上风速分布是不均匀的。层流边层：在贴近壁面处仍存在层流运动薄层，其厚度随Re增加而变薄，它的存在对流动阻力、传热和传质过程有较大影响。层流边层以外：v=1/S∫vids风速分布系数Kv=v/vmax（一般巷壁愈光滑Kv值愈大，即分布愈均匀）砌碹巷道Kv=0.8~0.86；木棚支护巷道Kv=0.68~0.82；无支护巷道Kv0.74~0.81任务2风表校检1.风表校检技术要求（1）风表外观和运动零部件应符合下列要求：❶风表零部件安装正确、牢固；涂、镀层均匀，其表面不应有裂隙，凹凸不平、锈蚀等影响外观和性能的缺陷；指针、叶片平直；分度线、标字清晰，表门透明，不应有斑点、划痕等影响读数的缺陷；❷指针、叶轮或风杯，运转平稳，不应有碰撞、停滞、和偏摆现象。❸开关灵活、可靠。❹数字显示的风表不应有不计数现象。（2）风表铭牌上应标明制造厂、规格、型号、测量范围、出厂编号、CMC标志（中华人民共和国制造计量器具许可证）；（3）机械电子式和电子式风表按使用说明书配备电池，其最低电压不低于额定电压的80%；4）风表的基本技术性能应符合课本上的要求2、风表校检检定条件（1）检定设备与仪器矿用低速风硐、微差压计、皮托管、大气压力表、精密温度计、秒表、数字万用表。（2）检定环境条件矿用风速仪表检定装置应安装在实验室内。闭口单向回流式风硐与四周墙壁的距离应不小于1m；闭口直路式风硐进、出口与前后墙壁的距离应不小于集风口直径，两端与墙壁的距离应不小于1m，开式风硐，喷口出口与墙壁的距离不小于1.5m，两侧与墙壁的距离应不小于1m。在上述范围内应无障碍物，进行风表检定时，应关闭好门窗。矿用风硐工作的环境温度应为5～15℃；测试室的环境温度应为20±5℃；检定一只风表环境温度变化不应超过1℃。测试室的最大环境噪声应不大于70dB(A);风硐室的最大环境噪声应不大于85dB(A).3、检定项目和检定方法（1）外观和运动部件检查（2）示值检定4、检定数据整理（1）实际风速的计算（2）检定曲线的绘制或修正系数的给定5、检定结果处理和检定周期鉴定合格的机械式风表，发给附有检定曲线和线性回归方程的检定证书。矿井中使用的风表检定周期为半年，实验室用的风表的检定周期为1年。使用中的风表有下列情况之一者，应进行检定：①零部件损坏、失灵，经清洗、修理后；②使用中发现异常情况者。对煤矿现用设备进行检测的机构必须持有质监部门的计量标准合格证书和授权书，从业人员必须有合格证，有资质、有人员、有授权，否则都是无效的。