风表及风速测定

风表及风速测定授课人：钟红良澄合救护大队什么是风速？风速是指风流单位时间内流过的距离。风速过低时，汗水不易蒸发，人体多余热量不易散失，人就会感到闷热不舒服，同时瓦斯也容易积聚；风速过高时，容易使人感冒，矿尘飞扬，对安全生产和工人的身体健康都不利。井巷中的风速过高或过低有哪些危害？矿井井巷中的最低、最高允许风速井巷名称允许风速(m/s)最低最高无提升设备的风井和风硐专为升降物料的井筒风桥升降人员和物料的井筒主要进、回风巷架线电机车巷道运输机巷，采区进、回风巷采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷掘进中的岩巷其他通风人行巷道1.00.250.250.150.15151210888644一、测风站的位置和要求为准确地掌握矿井总进出风量及个工作场所的风量是否达到要求，掌握各井巷的风速是否符合规定，掌握矿井漏风情况，根据《规程》规定，每个矿井都必须建立测风制度，每十天进行一次全面测风。在各主要测风地点都要设置测风站。测风站必须符合下列要求：（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范围内不得有风流交叉、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，其四壁应采用其他材料衬壁呈固定形状断面，长度不得小于4m，且壁面光滑严密不漏风。（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，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CO2浓度、测定日期以及测定人等项目。二、测风仪表1、风表的分类井巷中的风速，一般用风表(或称风速计)测定。1）目前常用的风表按作用原理不同大致分为三大类：机械翼式风表电子翼式风表热效式风表。2）风表根据测量风速的范围，又分为：高速风表（v=0.8~25m/s）中速风表（v=0.5~10m/s）低速风表（v=0.3~0.5m/s）二、测风仪表2、风表的结构和原理底座计数器回零压杆开关翼轮护壳3、风表的校正由于风表本身构造和其他因素的影响，翼轮的转速即表速不能反映真实风速，因此必须进行校正。根据风表校正仪得出的数据，将表速与真实风速之间的关系记载与风表的校正图表上。二、测风仪表从风表校正曲线图上可以看出表速与真实风速关系可用下式表示：ｖ真=a＋bv表式中ｖ真—真实风速，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，简称表速，m/s;风表校正曲线三、测风方法空气在井巷中流动时，由于受到内外摩擦的影响，风速在巷道断面内的分布是不均匀的，在巷道轴心部分最大，而靠近巷道周壁风速最小，通常所说的风速是指平均风速而言，故用风表测风必须测出平均风速。为了测得巷道断面上的平均风速，测风时可采用线路法或定点法：最小风速平均风速最大风速三、测风方法1、根据风表的移动路线不同测风方法可分为：（1）定点测风法（2）线路测风法三、测风方法2、根据测风员的站姿不同测风方法可分为：迎面法和侧身法2种(1)迎面法是测风员面向风流方向，手持风表，将手臂向正前方伸直进行测风。此时因测风人员立于巷道中间，阻挡了风流前进，降低了风表测得的风速。为了消除测风时人体对风流影响，须将测算的真实风速乘以校正系数（K=1.14）才能得出实际风速。三、测风方法(2)侧身法是测风人员背向巷道壁站立，手持风表，将手臂向风流垂直方向伸直，然后测风。用侧身法测风时，测风人员立于巷道内减少了通风断面，从而增大了风速，需对测风结果进行校正，其校正系数按下式计算：sSk4.0式中K——测风校正系数S——测风站的断面积，m20.4——测风人员阻挡风流的断面积，m2三、测风方法3、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，并与风流垂直，待叶轮转动正常后（约20s~30s），同时打开风表的计数器开关和秒表，在1min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。为保证测风准确，一般在同一地点要测3次，取平均值，并按下式计算表速tnv表式中v表——风表测得的表速，m/sn——风表刻度盘的读数，取三次平均值，mt——测风时间，一般60s三、测风方法（3）根据表速查风表校正曲线，求出真实风速V真。迎面法：K=1.14sSk4.0（4）根据测风员的站资，将真实风速乘以校正系数K得实际平均风速V均，即：V均=kV真侧身法：三、测风方法（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式中Q——测风巷道通过的风量，m3/s；S——测风站的断面积，m2；矩形和梯形巷道，S=ＨＢ；三心拱巷道，Ｓ＝Ｂ（Ｈ－0.07Ｂ）；半圆拱巷道，Ｓ＝Ｂ(Ｈ－0.11Ｂ)；不规则巷道，Ｓ＝0.85BH；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。误差检验方法E=（最大读数-最小读数）÷最小读数×100%＜5%例：n1=325;n2=337;n3=340E=(340-325)÷325×100%=4.62%＜5%说明测风结果合格四、微风测量当风速很小（低于0.1～0.2m/s）时，很难吹动机械风表的叶轮，即便能使叶轮转动也难测得准确结果，此时可以采用烟雾、气味或者粉末作为风流的传递物进行风速测定。在通风巷道两端各安排一名测风员，位于上风侧的测风员带发烟器（发味器或粉末）和声响（或光信号）发射器具；下风侧测风员带秒表。一人放出烟雾（气味或粉末），同时发出声响或光信号，另一人听到信号后开始记时，接到烟雾（气味或粉末）为止关闭秒表。用下式计算巷道内的平均风速：（10-1）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。五、测风注意事项①风表度盘一侧背向风流，即测风员能看到度盘；否则，风表指针会发生倒转。②风表不能距人体太近，否则会引起较大的误差。③风表在测量路线上移动时，速度一定要均匀。④叶轮式风表一定要与风流方向垂直，在倾斜巷道测风时更应注意。⑤在同一断面测风次数不应少于3次，每次测量结果的误差不应超过5%。⑥风表的量程应和测定的风速相适应；否则，将造成风表损坏或测不准确，甚至吹不动叶轮无法测量。当风速大于10m/s时，应选用高速风表；当风速为0.5~10m/s时，选用中速风表；当风速小于0.5m/s时，要选用低速风表。⑦为了减少测量误差，一般要求在1min内，刚好使风表从移动路线的起点到达终点。⑧使用前还应注意风表校正有效期。例1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/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=Kv真其中K=（S－0.4）/S=（8.4－0.4）/8.4=0.95v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。例2：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？