测风员培训课件

测风员培训课件测风员培训课件 达竹公司柏林煤矿井巷中风速与风量的测定井巷中风速与风量的测定 主要内容：主要内容：一、一、井巷断面上的风速分布井巷断面上的风速分布 二、二、测风仪表测风仪表 三、三、测风方法及步骤测风方法及步骤 四、微风测量四、微风测量 目的：能正确选用测风仪表、能根据巷目的：能正确选用测风仪表、能根据巷道特点选择正确测风方法及步骤并会道特点选择正确测风方法及步骤并会计算、校正。计算、校正。概概 述述n单位时间内通过井巷断面的空气体积叫做单位时间内通过井巷断面的空气体积叫做风量，风量，它等于井巷的断面积与通过井巷的平均风速的乘它等于井巷的断面积与通过井巷的平均风速的乘积。因此，测量风量时必然测定风速。积。因此，测量风量时必然测定风速。n 规程规程140140条规定：条规定：矿井必须建立测风制度，矿井必须建立测风制度，每每1010天进行一次天进行一次全面测风全面测风。对采掘工作面和其它。对采掘工作面和其它用风地点，应根据实际需要用风地点，应根据实际需要随时测风随时测风，每次测风，每次测风结果应记录并写在测风地点的结果应记录并写在测风地点的记录牌上。（手册、记录牌上。（手册、报表）报表）n矿井应矿井应根据测风结果根据测风结果采取措施，进行采取措施，进行风量调节。风量调节。n一、井巷断面上的风速分布一、井巷断面上的风速分布n空气在井巷中流动时，风速在巷道断面上的分空气在井巷中流动时，风速在巷道断面上的分布是不均匀的。一般来说，布是不均匀的。一般来说，位于巷道轴心部分位于巷道轴心部分的风速最大，靠近巷道周壁部分的风速最小的风速最大，靠近巷道周壁部分的风速最小，如图如图1-11-1所示，所示，通常所谓巷道内的风速都是指平通常所谓巷道内的风速都是指平均风速均风速v v均均。n平均风速平均风速v v均均与最大风速与最大风速v v大大的比值叫做巷道的的比值叫做巷道的风风速分布系数（速度场系数），用速分布系数（速度场系数），用K K速速表示表示，其值，其值与井巷粗糙程度有关，与井巷粗糙程度有关，巷道周壁越光滑，巷道周壁越光滑，K K速速就就越大，即断面上的风速分布越均匀越大，即断面上的风速分布越均匀。n据调查，对于砌碹巷道，据调查，对于砌碹巷道，K K速速=0.80.86=0.80.86；木棚支；木棚支护巷道，护巷道，K K速速=0.680.82=0.680.82；无支护巷道，；无支护巷道，K K速速=0.740.81=0.740.81。n n n 图图1-1 1-1 巷道中的风速分布巷道中的风速分布n注意：由于受到井巷断面形状、支护形式、直线注意：由于受到井巷断面形状、支护形式、直线程度及障碍物的影响，程度及障碍物的影响，最大风速不一定正好位于最大风速不一定正好位于井巷的中轴线上，风速分布也不一定具有对称性井巷的中轴线上，风速分布也不一定具有对称性。n二、测风仪表二、测风仪表n测量井巷风速的仪表叫测量井巷风速的仪表叫风表，又称风速计。风表，又称风速计。目前，目前，煤矿中常用的风表按结构和原理不同可分为煤矿中常用的风表按结构和原理不同可分为机械机械式、热效式、电子叶轮式和超声波式式、热效式、电子叶轮式和超声波式等几种。等几种。n（一）机械式风表（一）机械式风表n机械式风表机械式风表是目前煤矿使用最广泛的风表。它全是目前煤矿使用最广泛的风表。它全部采用机械结构，多用于测量平均风速，也可以部采用机械结构，多用于测量平均风速，也可以用于点风速的测定。按其感受风力部件的形状不用于点风速的测定。按其感受风力部件的形状不同，又分为同，又分为叶轮式和杯式叶轮式和杯式两种，其中，杯式主要两种，其中，杯式主要用于气象部门，也可用于煤矿井下；叶轮式在煤用于气象部门，也可用于煤矿井下；叶轮式在煤矿中应用广泛，是本节介绍的重点。矿中应用广泛，是本节介绍的重点。n机械叶轮式风表由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数机械叶轮式风表由叶轮、传动蜗轮、蜗杆、计数器、回零压杆、离合闸板、护壳等构成器、回零压杆、离合闸板、护壳等构成，如图，如图1-2所示。所示。n图图1-2 机械叶轮式风表机械叶轮式风表n1叶轮；叶轮；2蜗杆轴；蜗杆轴；3计数器；计数器；4离合闸板；离合闸板；5回零压杆；回零压杆；6护壳护壳n风表的叶轮由风表的叶轮由8个铝合金叶片组成，叶片与转轴个铝合金叶片组成，叶片与转轴的垂直平面成一定的角度，当风流吹动叶轮时，的垂直平面成一定的角度，当风流吹动叶轮时，通过传动机构将运动传给计数器通过传动机构将运动传给计数器3，指示出叶轮，指示出叶轮的转速。离合闸板的转速。离合闸板4的作用是使计数器与叶轮轴的作用是使计数器与叶轮轴联结或分开，用来开关计数器。回零压杆联结或分开，用来开关计数器。回零压杆5的作的作用是能够使风表的表针回零。用是能够使风表的表针回零。n风表按风速的测量范围不同分为风表按风速的测量范围不同分为高速风表高速风表（0.825m/s）、中速风表（）、中速风表（0.510m/s）和微）和微（低）速风表（低）速风表（0.35m/s）三种）三种。三种风表的结三种风表的结构大致相同，只是构大致相同，只是叶片的厚度不同，起动风速有叶片的厚度不同，起动风速有差异。差异。n由由于于风风表表结结构构和和使使用用中中机机件件磨磨损损、腐腐蚀蚀等等影影响响，通通常常风风表表的的计计数数器器所所指指示示的的风风速速并并不不是是实实际际风风速速，表表速速（指指示示风风速速）v v表表与与实实际际风风速速（真真风风速速）v v真真的的关关系系可可用用风风表表校校正正曲曲线线来来表表示示。风风表表出出厂厂时时都都附附有有该该风风表表的的校校正正曲曲线线，风风表表使使用用一一段段时时间间后后，还还必必须须按按规规定定重重新新进进行行检检修修和和校校正正，得得出出新新的的风风表表校校正曲线正曲线。图。图1-31-3为风表校正曲线示意图。为风表校正曲线示意图。图图1-3 风表校正曲线示意图风表校正曲线示意图n风表的校正曲线还可用下面的表达式来表风表的校正曲线还可用下面的表达式来表示：示：nv真真abv表表（1-2）n式中式中v真真真风速，真风速，m/s；na表明风表启动初速的常数，决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；定于风表转动部件的惯性和摩擦力；nb校正常数，决定于风表的构造校正常数，决定于风表的构造尺寸；尺寸；nv表表风表的指示风速，风表的指示风速，m/s。n目前我国生产和使用的叶轮式风表主要有：目前我国生产和使用的叶轮式风表主要有：DFA2型（中速）、型（中速）、DFA3型（微速）、型（微速）、DFA4型（高速）、型（高速）、AFC121（中、高（中、高速）、速）、EM9（中速）等。机械叶轮式风表（中速）等。机械叶轮式风表的特点是体积小，重量轻，重复性好，使的特点是体积小，重量轻，重复性好，使用及携带方便，测定结果不受气体环境影用及携带方便，测定结果不受气体环境影响；缺点是响；缺点是精度低，读数不直观精度低，读数不直观，不能满，不能满足自动化遥测的需要。足自动化遥测的需要。n（二）热效式风表（二）热效式风表n我国目前生产的主要是我国目前生产的主要是热球式风速计。热球式风速计。它的测风原理是，一个被加热的物体置于它的测风原理是，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风流中，其温度随风速大小和散热多少而变化，变化，通过测量物体在风流中的温度便可通过测量物体在风流中的温度便可测量风速测量风速。由于只能。由于只能测瞬时风速测瞬时风速，且测风，且测风环境中的灰尘及空气湿度等对它也有一定环境中的灰尘及空气湿度等对它也有一定的影响，所以这种风表使用不太广泛，多的影响，所以这种风表使用不太广泛，多用于微风测量。用于微风测量。n（三）电子叶轮式风表（三）电子叶轮式风表n电子叶轮式风表由电子叶轮式风表由机械结构的叶轮和数据处机械结构的叶轮和数据处理显示器组成理显示器组成。它的测定原理是，叶轮在风流的。它的测定原理是，叶轮在风流的作用下旋转，转速与风速成正比，利用叶轮上安作用下旋转，转速与风速成正比，利用叶轮上安装的一些附件，根据装的一些附件，根据光电、电感等原理把叶轮的光电、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自动转速转变成电量，利用电子线路实现风速的自动记录和数字显示。记录和数字显示。它的特点是读数和携带方便，它的特点是读数和携带方便，易于实现遥测。如易于实现遥测。如MSF1型风速计就是利用电型风速计就是利用电感变换元件的电子叶轮式风速计。感变换元件的电子叶轮式风速计。n（四）超声波风速计（四）超声波风速计n超声波风速计是超声波风速计是利用超声波技术利用超声波技术，通过测量气流通过测量气流的卡蔓涡街频率的卡蔓涡街频率来测来测定风速的仪器，目前主要用于集中定风速的仪器，目前主要用于集中监控系统中的监控系统中的风速传感器。风速传感器。它的特它的特点是结构简单，寿命长，性能稳定，点是结构简单，寿命长，性能稳定，不受风流的影响，精度高，风速测不受风流的影响，精度高，风速测量范围大。量范围大。n三、测风方法及步骤三、测风方法及步骤n（一）测风地点（一）测风地点n井下测风要在井下测风要在测风站测风站内进行，为了准确、内进行，为了准确、全面的测定风速、风量，每个矿井都必须全面的测定风速、风量，每个矿井都必须建立完善的测风制度和分布合理的建立完善的测风制度和分布合理的固定测固定测风站风站。对测风站的要求如下对测风站的要求如下：n（1 1）应在矿井的）应在矿井的总进风、总回风，各水平、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地点的进、回风巷中设置测风站，但要避，但要避免重复设置。免重复设置。n（2 2）测风站应设在）测风站应设在平直平直的巷道中，其的巷道中，其前后前后各各10m10m范围内不得有风流分叉、断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面变化、障碍物和拐弯等局部阻力。n（3 3）若测风站位于巷道断面不规整处，）若测风站位于巷道断面不规整处，其其四壁四壁应用其它材料衬壁呈固定形状应用其它材料衬壁呈固定形状断面，断面，长度不得小于长度不得小于4m4m。n（4 4）采煤工作面采煤工作面不设固定的测风站，不设固定的测风站，但必须随工作面的推进但必须随工作面的推进选择支护完选择支护完好、前后无局部阻力物的断面上测好、前后无局部阻力物的断面上测风。风。n（5 5）测风站内应悬挂）测风站内应悬挂测风记录板测风记录板（牌），记录板上写明测风站的（牌），记录板上写明测风站的断断面积、平均风速、风量、空气温度、面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、瓦斯和二氧化碳浓度、大气压力、瓦斯和二氧化碳浓度、测定日期以及测定人等项目。测定日期以及测定人等项目。n（二）测风方法（二）测风方法n 为了测得平均风速，可采用为了测得平均风速，可采用线路线路法法或或定点法定点法。线路法是风表按一定的线路法是风表按一定的线路均匀移动线路均匀移动，如图，如图1-41-4所示；所示；定点法定点法是将巷道断面分为是将巷道断面分为若干格若干格，风表在每，风表在每一个格内停留相等的时间进行测定一个格内停留相等的时间进行测定，如图如图1-51-5所示，根据断面大小，常用的所示，根据断面大小，常用的有有9 9点法点法、1212点法点法等。等。n图图1-4 线路法测风线路法测风n图图1-5 定点法测风定点法测风n测测风风时时，根根据据测测风风员员的的站站立立姿姿势势不不同同又又分分为为迎面法迎面法和和侧身法侧身法两种。两种。n迎迎面面法法是是测测风风员员面面向向风风流流，将将手手臂臂伸伸向向前前方方测测风风。由由于于测测风风断断面面位位于于人人体体前前方方，且且人人体体阻阻挡挡了了风风流流，使使风风表表的的读读数数值值偏偏小小，为为了了消消除除人人体体的的影影响响，需需将将测测得得的的真真风风速速乘以乘以1.141.14的校正系数的校正系数，才能得到实际风速。，才能得到实际风速。n侧身法侧身法是测风员背向巷道壁站立，手持风表将手是测风员背向巷道壁站立，手持风表将手臂向风臂向风流垂直方向伸直，然后在巷道断面内作流垂直方向伸直，然后在巷道断面内作均均匀移动。匀移动。由于测风员立于测风断面内减少了通风由于测风员立于测风断面内减少了通风面积，从而增大了风速，面积，从而增大了风速，测量结果较实际风速偏测量结果较实际风速偏大大，故需对测得的真风速进行校正。校正系数，故需对测得的真风速进行校正。校正系数K由下式计算：由下式计算：n（1-3）n式中式中：S测风站的断面积，测风站的断面积，m2；n0.4测风员阻挡风流的面积，测风员阻挡风流的面积，m2。n（三）用机械式风表测风步骤（三）用机械式风表测风步骤n（1）测风员进入测风站或待测巷道中，先估测）测风员进入测风站或待测巷道中，先估测风速范围，然后选用风速范围，然后选用相应量程的风表相应量程的风表。n（2）取出风表和秒表，）取出风表和秒表，先将风表指针和秒表回先将风表指针和秒表回零零，然后使，然后使风表叶轮平面迎向风流风表叶轮平面迎向风流，并与风流方，并与风流方向向垂直垂直，待待叶轮转动正常叶轮转动正常后（后（约约2030s），），同同时时打开风表的打开风表的计数器开关和秒表计数器开关和秒表，在，在1min的时的时间内，风表要间内，风表要均匀地走完均匀地走完测量路线测量路线（或测量点），（或测量点），然后同时关闭秒表和计数器开关，读取风表指针然后同时关闭秒表和计数器开关，读取风表指针读数。为保证测定准确，一般读数。为保证测定准确，一般在同一地点要测三在同一地点要测三次次，取平均值，并按下式计算表速：，取平均值，并按下式计算表速：n式中式中v表表风表测得的表速，风表测得的表速，m/s；nn风表刻度盘的读数，取三次平均值，风表刻度盘的读数，取三次平均值，m；nt测风时间，一般测风时间，一般60s。（3）根据表速查风表校正曲线，求出真风速）根据表速查风表校正曲线，求出真风速v真真。（4）根据测风员的站立姿势，将真风速乘以）根据测风员的站立姿势，将真风速乘以校正系数校正系数K得实际平均风速得实际平均风速v均均，即：，即：nv均均=Kv真真，m/s （1-5）n（5）根据测得的平均风速和测风站的断面积，）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：按下式计算巷道通过的风量：nQ=v均均S （1-6）n式中式中Q测风巷道通过的风量，测风巷道通过的风量，m3/s；nS测风站的断面积，测风站的断面积，m2，按下，按下列公式测算：列公式测算：矩形和梯形巷道：矩形和梯形巷道：S=HB （1-7）三心拱巷道：三心拱巷道：S=B（H0.07B）(1-8)半圆拱巷道：半圆拱巷道：S=B（H0.11B）（1-9）nH巷道净高，巷道净高，m；nB梯形巷道为半高处宽度，拱形巷道为净宽，梯形巷道为半高处宽度，拱形巷道为净宽，m。（四）测风时应注意的问题（四）测风时应注意的问题n（1 1）风表的测量范围风表的测量范围要与所测风速相要与所测风速相适应，避免风速过高、过低造成风表适应，避免风速过高、过低造成风表损坏或测量不准；损坏或测量不准；n（2 2）风表不能距离人体和巷道壁太近风表不能距离人体和巷道壁太近，否则会引起较大误差；否则会引起较大误差；n（3 3）风表）风表叶轮平面要与风流方向垂直叶轮平面要与风流方向垂直，偏角不得超过偏角不得超过1010，在倾斜巷道中测，在倾斜巷道中测风时尤其要注意；风时尤其要注意；n（4 4）按线路法测风时，）按线路法测风时，路线分布要合理路线分布要合理，风表的风表的移动速度要均匀移动速度要均匀，防止忽快忽慢，防止忽快忽慢，造成读数偏差；造成读数偏差；n（5 5）秒表和风表的开关要同步秒表和风表的开关要同步，确保在，确保在1min1min内测完全线路内测完全线路（或测点）；（或测点）；n（6 6）有车辆或行人时，要等其通过后）有车辆或行人时，要等其通过后风流风流稳定时再测；稳定时再测；n（7 7）同一断面测定三次，）同一断面测定三次，三次测得的计数三次测得的计数器读数之差不应超过器读数之差不应超过5%5%，然后取其平均值，然后取其平均值。n例例1-3 在在某某矿矿井井井井下下的的测测风风站站内内测测风风，测测风风站站的的断断面面积积是是8.4m2，用用侧侧身身法法测测得得的的三三次次读读数数分分别别为为325、338、340，每每次次测测风风时时间间均均是是1min。求求算算该该测测风风站站的的风风速速和和通通过过测测风风站站的的风风量量各各是是多多少？（风表校正曲线如图少？（风表校正曲线如图1-8所示）所示）解：（解：（1）检验三次测量结果的最大误差是否超过检验三次测量结果的最大误差是否超过5%nE=（最大读数最小读数）（最大读数最小读数）/最小读数最小读数100%n =（340325）/325100%n =4.62%5%n三三次次测测量量结结果果的的最最大大误误差差小小于于5%，测测量量数数据据精精度符合要求。度符合要求。n(2)计算风表的表速计算风表的表速nn=（n1+n2+n3）/3=（325+328+340）/3 =334m/minnv表表=n/t=334/60=5.57m/sn（3）查风表校正曲线，求真风速查风表校正曲线，求真风速根据根据v表表=5.57m/s，查图，查图1-8可得真风速为可得真风速为5.2m/s。n（4）求平均风速）求平均风速nv均均=Kv真真n其中其中K=（S0.4）/S=（8.40.4）/8.4=0.95n v均均=0.955.2=4.94m/sn（5）计算通过测风站的风量n Q=v均S=4.948.4=41.50m3/sn经计算得知，测风站内的风速为4.94 m/s，通过的风量为41.50m3/s。n四、微风测量四、微风测量n当当风速很小（低于风速很小（低于0.10.2m/s）时）时，可以，可以采用采用烟雾、气味或者粉末作为风流的传递物进行风速烟雾、气味或者粉末作为风流的传递物进行风速测定。测定。用下式计算巷道内的平均风速：用下式计算巷道内的平均风速：n（1-10）n式中式中v巷道断面内的平均风速，巷道断面内的平均风速，m/s；nL风流流经的巷道距离，风流流经的巷道距离，m；nt风流流经巷道所用的时间，风流流经巷道所用的时间，s。思考题：1、风表按原理和测风范围分为几类？机械叶轮式风表按原理和测风范围分为几类？机械叶轮式风表的优缺点各是什么？风表的优缺点各是什么？2、风表测风时为什么要校正其读数？迎面法与侧、风表测风时为什么要校正其读数？迎面法与侧身法测风的校正系数为何不同？身法测风的校正系数为何不同？3、测风的步骤有哪些？应注意哪些问题？、测风的步骤有哪些？应注意哪些问题？4、井下某测风地点为半圆拱型断面，净高、井下某测风地点为半圆拱型断面，净高2.8m，净宽净宽3m，用侧身法测得三次的风表读数分别为，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，测定时间均为1min，该风表，该风表的校正曲线表达式为的校正曲线表达式为v真真=0.23+1.002v表表（m/s），），试求该处的风速和通过的风量各为多少？（试求该处的风速和通过的风量各为多少？（4.74 m/s；35.12 m3/s）