矿井测风工

第二节 风速与风量检测

一、测量风速的仪表种类及其使用方法

对于井巷中的风速，一般都用风速计(简称风表)进行测定。风表按照测风的作用原理不同可分

为三大类型；机械翼式风表、子翼式风表和热效式风表。三类风表的优缺点见表5—2。

三类风表的比较 风表种类 优 点 体积小、重量轻 可测平均风速 缺 点 精度低 机 械 翼 式 不能直接指示风速 不能自动化遥测 不能测微风 电 接近开关式子 (感应式) 翼 式 电容式 光电式 能发展遥测 精度比机械式高 能直接指示瞬时风速 叶片有惯性运动 所以测定值偏大 体积和重量比机械式大构造复杂 高风速不能测，风速过低也不能测 热 热效式 没有惯性影响 高、低风速均可测 能发展遥测 按照风表的测量范围可分为高速风表(>10m／s)，中速风表(0．5～10m／s)和低速风表(0.3～5m／s)三种。 1、机械翼式风表

目前，煤矿仍广泛地使用机械翼式风表，此类风表又可分为翼式和杯式两种。

中速风表一般为翼式风表，图4-3为AFC一121型翼式风表，受风翼轮由8个叶片按照与旋转轴垂直平面成一定角度安装组成，当风流吹动叶片时，通过传动机构将运动传递给计数器，指示出叶轮的转速。计数器上设有开关，当打开开关，指针随叶轮转动，关闭开关，叶轮虽仍转动，但指针不动。回零推杆为回零装置，不论指针在任何位置，只要按下椎杆，所有指针都回到零位。

低速风表的构造与中速风表相似，只是其叶片更薄更轻，叶轮轴更细，因而当风速很低时，也能转动。

高速风表为了能够经受高速风流的冲击，叶片较坚固，有的把风轮叶片换成3或4个半圆形金属杯，图4-3为DEM6形轻便三杯风表。测量时手指按下启动杆，风表指针回到零位，手指放开后红色计时指针开始转动，此时冈表指针也开始计数，经lmin后风速指针停止转动，计时指针转到初始位置也停止转动，风速指针所示数值即为表速，格／min。

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热敏电阻和热球的测值呈非线性 受湿度和气体成分影响 效 热球式 式 热敏电阻式

图4-3 AFC-121型中速风表 DEM6型杯式风表 1-开关板闸 2-回零推杆 3-表头 1-旋杯；2-启动杆 4-外壳；5-底座；6-风轮；7-提环。 3-计数器；4-表把；5-计时指针。

2．电子翼式风表。

电子翼式风表按其原理不同分为感应式(接近开关式)、电容式和光电式。

MSF电子翼式风表具有制造容易、维修方便、受环境影响小、使用方便、走时准确、数字显示和读数直观等优点。是中国自制成功的感应式电子风表。

672型二极管光电风表是法国欧尔丹公司生产制造的，它是利用随着叶轮的转动，叶片间断地遮挡照射到对面光电管上的光束，在光电管上产生光脉冲，脉冲的频率与叶轮转速成正比，通过电子线路实现脉冲计数，并显示。这种风表可以测量瞬间风速，也可测量30S内的平均风速。其测量范围为0.2～5m/s。此外还有波兰EMAG公司生产的AT一3型翼式电子风表，测量范围为0.5～5m／s。

电子翼式风表虽然实现了风速检测的数字化并把风速变换为电信号，但因保留有转动部件，不适于长期连续检测。 3．热效式风表

中国生产的热效式风速计主要有QDF型系列热球风速计。热球风速计只能测定点风速。它受空气成分、温度、湿度等因素的影响较大。中国产QDF-2A型热球风速计测量范围为0．05～10m／s，QDF一2B型热球风速计测量范围为0．3～10min／s。

二．巷道平均风速的测量方法

1、风表的移动路线

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由于空气具有粘性和井巷壁面有一定的粗糙度，使得井巷中空气在流动时会产生内外摩擦力，导致了风速在巷道断面上的分布并非是均匀的。如图4-4所示。风速在巷壁周边处风速最小，从巷壁向巷道轴心方向，风速逐渐增大。通常在巷道轴心附近风速最大。

在井下因井巷断面和支护形式的不同，最大风速往往不在巷道轴心上，风速分布也不对称。在测量巷道平均风速时，如果把风速计(风表)停留在巷道边壁附近，测量结果将较实际值偏小；风速计位于巷道轴心位置时又使测量结果偏大，因此测定巷道平均风速时，不能使风速计停在某一固定点，而应该在巷道横断面上按着一定路线均匀地测定，其数据才能真实地反映出巷道的平均风速。在矿井通风中如不特别注明是某一点的风速，那么所指的风速均为巷道平均风速。其含义可用下式表示：

V均＝Q/S m／s

式中：Q——单位时间通过的风量，m3／s；

S——巷道断面积，m2。

为了测得巷道平均风速，测风时可采用线路法(即将风表按一定的路线均匀移动)；或采用分格定点法(即将巷道断面分为若干格、风表在每格内停留相等的时间)进行测定，然后求算出平均风速。图4—5所示为风表移动路线。

风表在巷道内的移动路线以图中a所示最为准确，但其操作较困难。由实际经验得出图中c所示的四线式路线法，测量简单，结果也很准确，巷道断面较大时，可采用图中所示的六线测风法。分格定点法测风时应按巷道断面积的大小来确定分格点数。

一般梯形巷道通常采用12点测风法，即最上部取3个点，中部取4个点，底板附近取5个点来测量平均风速。

2、利用风表测量巷道平均风速的方法

测风员用风表在巷道内测风时可采用迎面法和侧身法两种形式。

迎面法测风是测风员面向风流，手持风表，将手臂向正前方伸直，随后将风表沿一定路线在巷道断面内均匀移动；用迎面法测量风速时，因测风员立于巷道中间减少通风断面，从而增加了风速，需要乘校正系数(1．14)才能求得真正表速，即v表=1.14y测。

侧身法是测风员背向巷道壁站立，手持风表将手臂向风流垂直方向伸直，然后在巷道断面内作均匀移动。由于测风员立于巷道内减少了通风断面，从而增加了风速，测量结果将较实际风速偏大，故需对测量结果进行校正，即v表＝K．v测。校正系数：K可按下式计算：

k=(s-0.4)/s

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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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