式中: S—测风处巷道的断面积,m; 0.4-测风员阻挡风流的面积,m2。
作为所测风速的校正。在生产矿井中,可将巷道断面积减去0.4m2,而风速则采用风表测得的风速,经两种方法校正后,计算出巷道某一断面的风量是相近的.
在实际工作中,这两种测风方法都不太方便,于是便对测风方法进行了简化,简化后的测风方法是:测风时测风员站于巷道内,背向巷道壁,将迎风一侧的手臂伸出,使风表距人身不小于0.6--0.8m,并放于人身向着风流的前侧约0.2m,风表仍按线路法均匀移动,这样测出的风速受人体影响很小,可忽略不计,因而不需要再乘以校正系数. 3、巷道断面积的测算
在煤矿生产过程中常见的巷道断面形状有矩形、梯形、三心拱形、半圆拱形、和圆形等几种。巷道断面形状如图4—6所示。 1).矩形巷道断面积
S=B×h m2
式中:S—巷道断面积,m2; B一矩形巷道宽度,m;
h--矩形巷道高度,m; 2).梯形巷道断面积
S=(B1+B2)×h÷2 m2
式中:S——梯形巷道断面积,m2;
B1、B2一分别为梯形巷道的上、下底净宽度,m h——梯形巷道的高度,m 3)、圆形巷道的断面积
S=πD2÷4,m2.或S=0.7854×D2,m2 式中: S——圆形巷道的断面积,m2 D——圆形巷道的直径,m; π--圆周率,π=3.14159.
4)、三心拱形巷道净断面积 S=B×(0.26×B+h),m2 式中: S——巷道断面积,m; B——巷道断面底宽,m; h——由道碴面算起的墙高,m。 5).半圆拱形的巷道断面积 S=π×B2÷8+B×h,m2 式中: S——半圆拱形巷道断面积,m2:
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B——半圆拱形的直径(巷道宽度),m, π——圆周率,π=3.14159;
h——拱形底高度或半圆拱巷道的墙高,m。
现在煤矿生产中多采用半圆拱形或圆弧拱形巷道施工。圆弧拱形巷道断面积可利用下式计算; S=B×(0.24B+h),m2 式中:S——圆弧形巷道净断面积,m2; B——巷道断面的净宽度,m, h——巷道的拱基高度,m。
三、选择测风地点应注意的事项
为了能够准确地测量矿井风速、风量必须合理地选择测风地点。选择测风地点应注意下列事项: 1、矿井的进、回风巷,各水平、各翼和各采区的进、回风巷的测风地点应选在测风站。 2、辅助通风机的进风测点,应在确能代表辅助通风机工作范围的进风巷道;辅助通风机的排风测点应在距辅助通风机排风口20至30m范围内。
3、主要通风机的排风量,应在风机扩散器处测定,条件受限制时可在入风侧测定。 4、回采工作面测风点应选择在直线段上,巷道支架必须完整,断面基本一致。
5、每个测风地点必须选择在巷道断面均匀一致,前后5m内无任何障碍物、拐弯、起伏不平、空帮空顶、淋水之处。
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四、机械式风表测量风速的方法、步骤
用机械式风表测量巷道平均风速的方法、步骤如下:
1、进入测风站或待测巷道测风时,首先要估测巷道的风速,然后再选用相应量程的风表进行测定。如估测巷道的风速为6m/s左右时,可选用量程为0.5~10m/s的中速风表。
2、取出风表和秒表。将风表指针回零,然后使风表迎着风流,并与风流方向垂直,待翼轮转动正常后,同时打开风表的计数器和秒表,在1min的时间内均匀走完测量路线(或测量点),然后关闭秒表和风表,读取风表指针读数(格/min),并作记录。
3、在某一断面进行测风时,测风次数应不少于三次,每次测量误差不应超过5%,然后取三次测风结果的平均值(格/min)。如果测量误差大于5%,,说明测风结果不符合要求,需追加一次测风。
4、在测得巷道风速后,还必须用皮尺或钢尺细致地量出测风地点的巷道各部尺寸,计算出测风处的巷道断面积。
5、把测风数据和巷道参数记录于表4—3之中。
测风记录表4-3 风表示值 地 (格/min) 平均风速 v (m/s) 平点 N1 N2 N3 均值 断面积s(m2) 形上下高断面积 s (m2) 风量 温度Q t (m3/min) (0c) 状 宽 宽 度 测定人: 测定时间: 6、计算表速和巷道的平均风速 (1)风表表速按下式进行计算 V表=n/t 格/s 式中 v表——测得的表速,格/s,
n——三次测风风表刻度盘读数的平均值,格/min;
t——测风时间,S0一般为60s。
(2)根据计算出的表速,查看风表校正曲线(如图4一7所示),可求得巷道内平均风速V。
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(3)根据测量出的巷道参数计算出巷道断面积S,然后求算出通过的风量。
Q=S×V m3/s
式中 Q——通过巷道的风量,m3/S, S——巷道断面积, m2 V——巷道内平均风速,m/S。 测算风速例题:
在某矿井下一测风站内进行测风,测风站的巷道断面形状为半圆拱形,巷道的净宽度为3m,
拱基高为2m,风表的三次测量读数分别为nl=325、n2=337、n3=340,每次测风时间均为lmin。求算该测风站的风速和通过测风站的风量各为多少?(风表校正曲线如图4—7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×l00% =4.62%<5%
三次测量结果的最大误差4.62%<5%,测量数据精度符合要求。 2)计算风表的表速、查风表校正曲线,求真实风速。 N=(n1+n2+n3)/3=(325+337+340)/3=334 格/S
根据V表=5.57格/s的数据,查风表校正曲线可得知实际风速为5.2m/s。 3)求算通过测风站的风量。
(1)计算测风站处巷道的断面积S: S=πb2/8+Bh
=π3/8+3×2=3.53+6=9.53 m (2)通过测风站的风量Q: Q=V×S=5.2×9.53=49.56 m3/s
经求算得知通过测风站的风速为5.2m/S,风量为49.56m3/s。
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四、用风表测风时应注意的问题
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。在实际工作中,这点常不被重视,由此引起的误差是很大的,如果风表在巷道中心部分停留的时间长,则测量结果较实际风速偏高,反之,测量结果较实际值偏低。
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。 表4—4说明风表偏角对测量结果的影响。
由表可知风表偏角在100以内时所产生的误差可忽略不计。
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5、在同一断面测风次数不应少于三次,每次测量结果的误差值不应超过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量不准确,甚至吹不动叶轮无法测量。当风速大于lOm/s时,应选用高速风表,当风速为0.5~lOm/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、为减少测量误差,一般要求在lmin的时间里,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。
表4—4说明风表偏角对测量结果的影响 风表偏角() 0 5 10 15 20 0风表平均读数 141.0 140.5 139.0 137.0 132.0 误差(%) 0 0.35 1.42 2.50 6.50 五、风筒的有效风量率和漏风率测算
1、用皮托管和压力计测量圆形风筒内的风速和风量。 用皮托管和压力计测量圆形风筒内的平均风速,必须要合理地布置动压测点。通常是将圆形断面分成若干个相等面积环,并在各等面积环的平分线上布置测点,如图4一8a所示为三个等面积环的测点布置。等面积环数越多,测点越多,则平均风速的测值精度越高。一般按风筒直径大小确定等面积环数。直径为300mm的风筒等面积环数为2~3个;直径为400mm的风筒环数为3~4个;直径为500mm风筒的环数为4~5个;直径为600mm风筒的环数为5~6个较合适。
各测点距风筒中心点的距离Ri用下式计算: Ri=D×﹛(2 i-1)÷(8n)﹜
式中: Ri——第i测点距风筒中心点的距离,mm; n——等面积环数;
i——从风筒中心算起的等面积环的编号数;
D——风筒的直径,mm。
选定动压测点后,把皮托管插入风筒内,用钢尺量准测点距离,把皮托管的全压孔对正风流方向。把皮托管的“+、-”端分别用胶皮管接入调整好的单管倾斜压差计的“+、-”接头上,然后读数。依次把各测点测量数据测出并作记录。 测风断面上的平均风速按下式计算:
1/21/2v均=(2/ρ)1/2×(h1/21+h 2+??h n)÷n
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