煤礦在用主要通風機風量測定方法討論

張曉梅 李廣紅 成高飛

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

關鍵詞：斷面；測風；形狀；動壓

前言

目前，我國煤礦在用主通風機大多數為軸流式通風機，少數為離心式風機。由于風機的制造與安裝質量以及增加外擴散器等原因，礦井主要通風機的實際運轉特性與風機廠提供的特性曲線（大型風機是模型試驗曲線）有一定出入，因此新風機投產之前應該進行性能鑒定。國家安全監管總局國家煤礦安監局關于印發煤礦在用安全設備檢測檢驗目錄（第一批）的通知規定，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機進行性能鑒定的現場常用風量測定方法進行討論，以此為更好地對礦用主通風機的性能鑒定提供依據。

1 測風斷面的選擇

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

2 測量方法的選擇

2.1 風表法

常用的風量測定方法有風速表法、風杯法、測量靜壓差法、測量動壓法。

此方法主要適用于風機葉輪較小時的風機風量測定，由于風機及其構筑物的尺寸過小，人員很難在擴散器或者風道內出入，因此在消音器出口用風表法測量風量成為唯一可切實實行的方法。空氣在井巷中流動時，由于受到內外摩擦的影響，風速在巷道斷面內的分布是不均勻的，在巷道軸心部分最大，而在靠近巷道壁的部分最小，通常所說的風速是指平均風速而言，故用風表測風必須測出平均風速，為了測得巷道內斷面上的平均風速，測風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身法兩種：迎面法是測風員面向風流方向，將手臂向正前方伸直進行測風，此時因為測風人員立于巷道中間，阻擋了風流前進，降低了風表測得的風速，為了消除測風時人體對風流的影響，須將測得風速乘以矯正系數才能得出實際風速。側身法是測試人員背向巷道壁站立，手持風表，將手臂向風流方向垂直伸直，然后測風。

（1）定點測風法 （2）線路測風法

圖1

風表測風法的優點是不需要現場布置設備等，缺點是容易受到測風人員的技術經驗的影響。

2.2 風杯法

風杯法是指通過在通風機風道內或者消音器內根據等面積法布置若干風杯，然后通過電子集成模塊，綜合得出的風速。常用儀器有徐州東方測控技術研究所生產的TF-3型通風機綜合測試儀。

常見巷道斷面形狀風杯的布置如圖2所示：

還有其他不規則形狀的巷道，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。

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

2.3 測量動壓法

根據選定測風斷面的大小和流速縫補情況，適當地把測風斷面等分成若干小面積塊（或環），在每個小面積塊（或環）的中心布置皮托管，測各點速壓，求斷面的平均風速。用皮托管測風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速：

（1）

式中：n-測點數；？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，讀數時間長，但測定結果的精確度高，容易發現膠皮管或皮托管堵塞和漏風故障，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，可采用多點并聯測定。聯合測定法測得的平均動壓為■■hvi，則斷面的平均風速為：

（2）

比較（1）式和（2）式，當各點的風速不等時，顯然v'm>vm，即并聯法測定測值偏大。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，采用多點并聯測壓的誤差大小還與串聯各點的膠皮管長度及其內徑有關，因此為了減小誤差，應用此法時，應盡量使連接各測點的膠皮管長度與內徑相等。

2.4 測量靜壓差法

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

其測風原理是，若1、2兩端面相距很近且在同一水平，根據能量方程和1、2兩斷面的能量轉換關系，并略去1、2兩斷面間的通風阻力，則推得主要通風機的風量計測公式為：

Q=？琢■（3）

式中：△h■-1、2兩斷面間的靜壓差，Pa；？琢-系數，根據現場標定，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-因斷面變化而產生的壓力損失系數，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（3）式即可求算出風機的風量。

3 結束語

礦用主要通風機性能測定中的風量測定的合格與否是保證煤礦安全生產用風的重中之重，因此，根據各個煤礦在用主要通風機的現場實際情況，再結合主要通風機的構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

[1]張國樞，等.通風安全學（修訂版）[M].中國礦業大學出版社，2007.

[2]AQ1011-2005煤礦在用主通風機系統安全監測檢驗規范[S].

[3]國家安全生產監督管理總局.煤礦安全規程[S].國家煤礦.