通風(fēng)機(jī)技術(shù)測定的布置

THE TECHNOLOGICAL MEASUREMENT

COLLOCATION OF VENTILATOR

在通風(fēng)機(jī)的技術(shù)測定中，必須準(zhǔn)確地測出通風(fēng)機(jī)若干個(gè)(一般為7～10個(gè))不同工況點(diǎn)。實(shí)踐證明，采用操作簡便、安全可靠的阻力調(diào)節(jié)方式，選擇合理的測點(diǎn)位置，使用準(zhǔn)確、高效的儀表和工具是決定通風(fēng)機(jī)技術(shù)測定成效的三個(gè)主要環(huán)節(jié)。必須根據(jù)通風(fēng)機(jī)類型、風(fēng)門裝置及現(xiàn)場風(fēng)道的實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。圖7為軸流式風(fēng)機(jī)技術(shù)測定示意圖。

　

一、阻力調(diào)節(jié)方式
RESISTANCE ADJUST MANNER

欲測正在運(yùn)轉(zhuǎn)中的通風(fēng)機(jī)的全特性曲線具有一定困難，因?yàn)椋?/P>

(1)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量需要從工作風(fēng)量分段地逐漸減少，甚至于要減到零，這將會(huì)影響礦井的正常生產(chǎn)。

(2)通風(fēng)機(jī)尚需在比工作風(fēng)量還大的風(fēng)量下運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)在通風(fēng)網(wǎng)路上工作的通風(fēng)機(jī)是不可能的。

(3)由于井下風(fēng)門的關(guān)閉與開啟、運(yùn)輸設(shè)備和提升容器的運(yùn)動(dòng)，使系統(tǒng)阻力不斷波動(dòng)。這將不易取得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

圖7 軸流式通風(fēng)機(jī)測定示意圖

1—百葉窗；2—上風(fēng)門；3—下風(fēng)門；4—風(fēng)峒；5—通風(fēng)機(jī)；6—撐柱

I—I、II—II、III—III 風(fēng)道斷面

所以，為了測定通風(fēng)機(jī)的全特性曲線，一般都對(duì)備用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行測定。備用通風(fēng)機(jī)直接抽地面短路風(fēng)，采取改變進(jìn)風(fēng)阻力的方法來改變通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。對(duì)調(diào)節(jié)阻力方式的要求是，簡便、可靠、調(diào)節(jié)后的風(fēng)流均勻平穩(wěn)?，F(xiàn)將目前采用較多的風(fēng)門法及板阻法分述如下：

1．風(fēng)門法

利用改變反風(fēng)門或調(diào)節(jié)閘門的開度改變阻力。這種方法可以利用原有設(shè)備，比較簡便。對(duì)于用備用通風(fēng)機(jī)，抽地面短路風(fēng)進(jìn)行測定的中、小型通風(fēng)機(jī)更為適用。其布置如圖7所示。風(fēng)流由大氣經(jīng)百葉窗1、上風(fēng)門2、下風(fēng)門3、風(fēng)峒4、通風(fēng)機(jī)5重新返回大氣。改變上風(fēng)門2的開度，即可調(diào)節(jié)風(fēng)流阻力。這種調(diào)節(jié)方式必須注意以下四點(diǎn)：

(1)為了使測定時(shí)風(fēng)流穩(wěn)定，應(yīng)設(shè)法減輕風(fēng)門受風(fēng)流沖擊時(shí)形成的脈動(dòng)。為此將原風(fēng)門鋼絲繩懸掛點(diǎn)由中心(圖8，a)移到頂端(圖8，b)以改變懸臂起吊方式。

圖8風(fēng)門起吊示意圖

a—原有起吊方式；b—實(shí)驗(yàn)時(shí)起吊方式

(2)為了保證風(fēng)門調(diào)節(jié)平穩(wěn)均勻，原有電動(dòng)反風(fēng)絞車不易滿足要求，可改用手動(dòng)起重葫蘆或手動(dòng)絞車代替。

(3)為了防止下風(fēng)門振動(dòng)漏風(fēng)，可在頭部兩角打撐柱6(見圖7)。

(4)檢查原有起吊鋼絲繩，有無嚴(yán)重銹蝕和損傷，并核算強(qiáng)度，防止測定時(shí)受氣流沖擊振動(dòng)造成事故。

2.板阻法

在用風(fēng)門法調(diào)節(jié)風(fēng)流阻力受到現(xiàn)場條件限制而不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，可在進(jìn)風(fēng)門處及進(jìn)風(fēng)峒某斷面用木板調(diào)節(jié)阻力，采用此法應(yīng)注意兩點(diǎn)：

(1)為了保證測定安全，可在進(jìn)風(fēng)斷面中間預(yù)埋兩條鋼梁，以避免木板受壓后折斷。

(2)為使測定時(shí)風(fēng)流平穩(wěn)，在大風(fēng)量區(qū)應(yīng)間隔取板或堵板如圖9a，在小風(fēng)量區(qū)應(yīng)先堵內(nèi)側(cè)，后堵外側(cè)如圖9b。

圖9 板阻法示意圖

1一木板；2一預(yù)埋鋼梁；3二鳳峒
在采取上述措施之后，因受到現(xiàn)場風(fēng)峒條件限制，如阻力調(diào)節(jié)裝置至通風(fēng)機(jī)間的風(fēng)峒過短或彎曲，風(fēng)流經(jīng)阻力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入風(fēng)峒后漩流不穩(wěn)，仍無法測量。在此情況下可在阻力調(diào)節(jié)裝置后面的風(fēng)峒中增設(shè)穩(wěn)流柵，以改善風(fēng)流狀態(tài)。

　

二、測點(diǎn)位置的選擇

THE CHOICE OF MEASURE POINTS' POSITION

選擇測點(diǎn)位置有三個(gè)條件：

(1)使測點(diǎn)盡可能靠近通風(fēng)機(jī)進(jìn)(出)風(fēng)口，這樣可以排出漏損；減少阻力損失，使測值更好地反映通風(fēng)機(jī)工作的實(shí)際情況。

(2)測點(diǎn)處風(fēng)流平穩(wěn)，這樣讀數(shù)準(zhǔn)確，提高測量精度。

(3)便于安裝測量儀表。這三條中關(guān)鍵是第二條。在阻力調(diào)節(jié)裝置至通風(fēng)機(jī)間選擇某處氣流最平穩(wěn)、渦流最小的斷面作測量點(diǎn)，對(duì)整個(gè)通風(fēng)機(jī)測定工作很重要。現(xiàn)場有不少是由于測點(diǎn)位置選擇不當(dāng)，測量結(jié)果誤差很大，使測定工作失敗。為了獲得較均勻的風(fēng)速場，最好在測風(fēng)點(diǎn)前有不小于風(fēng)峒高度B的5倍的直線段風(fēng)峒。在測點(diǎn)后不小于2B直線段風(fēng)峒(圖10)。但現(xiàn)場布置

圖10 測點(diǎn)選擇圖

往往不能具備上述條件。圖6系某礦采用反風(fēng)門調(diào)節(jié)阻力測定BY-18型通風(fēng)機(jī)時(shí)，距調(diào)節(jié)閘門2．5B直線段處風(fēng)速場情況。經(jīng)過阻力調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入通風(fēng)機(jī)的風(fēng)流經(jīng)較短的距離不可能在風(fēng)峒的全斷面形成穩(wěn)定的風(fēng)流，因而造成很不規(guī)則的風(fēng)速場。因此，欲準(zhǔn)確地測出該斷面的平均風(fēng)速十分困難。在通風(fēng)機(jī)測定時(shí)，往往選擇擴(kuò)散器出口處為測風(fēng)點(diǎn)。但多數(shù)軸流式通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散器出口處風(fēng)速場極不規(guī)則。圖11系某礦BY-18型風(fēng)機(jī)擴(kuò)散器出口處風(fēng)速場實(shí)況。在出口斷面既有正向風(fēng)速區(qū)，又有旋渦區(qū)，并有反向吸風(fēng)區(qū)。在此情況下，若用風(fēng)速表實(shí)測風(fēng)速乘以擴(kuò)散器出口斷面作為測算風(fēng)量，必然較實(shí)際風(fēng)量為大。因此一般選擇擴(kuò)散器出口為測風(fēng)點(diǎn)時(shí)，所測算出通風(fēng)機(jī)效率較實(shí)際效率為高。

實(shí)踐證明，在軸流式通風(fēng)機(jī)的出風(fēng)側(cè)距后導(dǎo)葉(后整流器2倍葉片高度的錐形擴(kuò)散器處(圖12)，用多孔全壓管和靜壓管測算風(fēng)量，可以獲得較好的效果。這是因?yàn)椋?/P>

﴾1﴿氣流經(jīng)過導(dǎo)葉整流，氣流較平穩(wěn)，大大減弱了阻力調(diào)節(jié)裝置對(duì)氣流的影響。

﴾2﴿此處通流斷面較小風(fēng)速較高，動(dòng)壓值較大，相對(duì)減少了測量誤差。

(3)能夠較真實(shí)地反映出通過通風(fēng)機(jī)的全部風(fēng)量。但需注意在裝設(shè)多孔全壓管和靜壓管時(shí)應(yīng)使各分支管到干管的管徑和長度要一致，以保證測值的準(zhǔn)確性。對(duì)于離心式通風(fēng)機(jī)，其擴(kuò)散器或風(fēng)峒較長時(shí)，亦可選擇其較穩(wěn)定區(qū)段某點(diǎn)作為測點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)量測定。若風(fēng)峒較短，可在測風(fēng)點(diǎn)前增設(shè)穩(wěn)流柵，以便獲得較均勻和穩(wěn)定的風(fēng)流。

　

　

三、測量用的儀表和工具

DEVISES AND INSTRUMENTS

1.風(fēng)速表

用普通風(fēng)速表采用路線法測量平均風(fēng)速，在風(fēng)峒中測量時(shí)，占用時(shí)間較長。人在風(fēng)峒內(nèi)不僅影響測量的準(zhǔn)確性，而且勞動(dòng)條件很差。尤其是在我國北方地區(qū)或冬季測量更加不便，因此用風(fēng)速表測量風(fēng)速以遠(yuǎn)距離監(jiān)視為宜。一般的葉片式或杯式風(fēng)速表不能滿足這個(gè)要求。國產(chǎn)DEM6型輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表(天津氣象海洋儀器廠產(chǎn))、75M-1電子風(fēng)速儀(揚(yáng)州無線電元件八廠產(chǎn))、QDF型熱球式電風(fēng)速計(jì)(北京陶然亭醫(yī)療器械修造廠產(chǎn))都可以滿足遠(yuǎn)距離測量風(fēng)速的要求，可以選擇使用。

2.測壓管

一般測量風(fēng)壓常用皮托管，如圖13所示(是皮托管的一種)。 流來向偏角β<±10度，

圖13 皮托管
其測壓管系數(shù)k<1±1％。在現(xiàn)場進(jìn)行通風(fēng)機(jī)測定時(shí)，往往須要多點(diǎn)同時(shí)測量，這就需要多支皮托管，但有時(shí)受到具體條件限制，不便于安裝。因此用普通皮托管進(jìn)行通風(fēng)機(jī)測定不能完全滿足現(xiàn)場的要求。在這里介紹幾種簡單可靠可以自制的測壓管。

1) 靜壓管 測量靜壓可以用壁孔管和單體管兩種方式。圖14為幾種壁孔管示意圖。
(a)系在欲測管壁鉆φ0．8—3毫米小孔，作感壓元件。此法簡單易行，其測孔直徑過小，易遭煤塵、銹蝕堵塞，但感壓平穩(wěn)，測孔直徑過大時(shí)對(duì)氣流有所干擾，當(dāng)氣流不穩(wěn)時(shí)，液柱波動(dòng)較大，讀數(shù)困難。圖中(b)系在風(fēng)峒壁內(nèi)預(yù)埋多孔空盒，其多孔側(cè)對(duì)氣壁，單孔側(cè)接差壓計(jì)。此種結(jié)構(gòu)用于氣流不穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，較圖(a)方式測壓時(shí)液柱平穩(wěn)。圖中(c)適用手較厚的峒壁處；壁孔管可以在風(fēng)峒同一斷面上作多處，實(shí)行多點(diǎn)測量，以減少測量誤差，并且一經(jīng)安裝后可作通風(fēng)機(jī)日常觀測壓力元件。

圖 14 壁孔靜壓管

圖15 雙孔靜壓管

圖15為單體雙孔靜壓管，簡單易造，可測風(fēng)峒斷面任何一點(diǎn)的靜壓值，便于實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)介紹，并經(jīng)使用驗(yàn)證，繪出測孔軸線與氣流方向偏角β和靜壓測值誤差的關(guān)系曲線(圖16)，利用這個(gè)特性曲線，按照風(fēng)峒中氣流方向合理的選擇測壓孔的安裝方位，可以提高靜壓測量的精度，從而可使測壓裝置簡化。這是一個(gè)用普通皮托管不能作到的優(yōu)點(diǎn)。

圖16 氣流偏角與相對(duì)誤差關(guān)系

2)全壓管 在通風(fēng)機(jī)性能測定中，一個(gè)很大的困難是由于受現(xiàn)場條件限制造成風(fēng)峒內(nèi)有渦流，氣流不穩(wěn)。用普通皮托管測量全壓時(shí)，液面波動(dòng)較大，讀數(shù)困難?，F(xiàn)將幾種經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)具有較好的穩(wěn)壓效果的全壓測量裝置介紹如下：

(1)12^#集風(fēng)器 圖17是內(nèi)孔直徑為12毫米的12^#集風(fēng)器，有良好的穩(wěn)壓效果。將其套于直徑10毫米的皮托管頭部，則可在氣流偏角β≤30˚的情況下，將原皮托管測量時(shí)，液面±10毫米水柱的波動(dòng)值降至土1．5毫米水柱值，皮托管頭部插入集風(fēng)器內(nèi)約6~12毫米，插入過小影響穩(wěn)壓效果，插入過大將增大皮托管系數(shù)K值，影響測量精度。

﴾2)單孔全壓測頭 圖18為具有穩(wěn)壓效果的單孔全壓測頭，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，在氣流偏角β≤±20˚情況下，效果良好。可以安裝在一個(gè)聯(lián)通管上組成多測頭，測量大斷面風(fēng)峒風(fēng)流的平均全壓值，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。并且結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，只要注意錐口無棱刺，無其他特殊工藝要求。

圖17 12^#集風(fēng)器

(3) 15^#多孔全壓測管(圖19)系在內(nèi)徑機(jī)φ1.5毫米全壓感受管1的前端套裝內(nèi)徑φ6毫米的集流環(huán)2。經(jīng)煤炭科學(xué)院撫順研究所鑒定，在氣流偏角β≤30˚時(shí)，測壓管系數(shù)k=1．026，具 有足夠精度，可以滿足現(xiàn)場測定需要。由于感壓管1相互間的位置可按被測風(fēng)峒等面積環(huán)中心距離安裝，故可用于環(huán)狀斷面風(fēng)道的多孔全壓測量，具有體積小，安裝簡便的優(yōu)點(diǎn)。用于中小型軸流式通風(fēng)機(jī)測定時(shí)效果較好。但用在大斷面風(fēng)峒中測量時(shí)，由于L過長，可能發(fā)生振動(dòng)，使差壓計(jì)液面波動(dòng)，影響測量精度。

在加工制造時(shí)，應(yīng)使各內(nèi)孔(及錐孔)的光潔度不低于 5,安裝時(shí)孔φ3與孔φ6的同心度偏差不大于±0．3毫米，焊接部分要嚴(yán)密，不漏氣，平整光滑，焊口盡可能的小，注意焊錫不要影響氣體的流通。

(4) 12^#多孔全壓測管(圖20)為圓管1上鉆有幾個(gè)直徑1．2毫米的感壓孔2，兩側(cè)有集風(fēng)板3，筋板4是為了捉高集風(fēng)板的剛度而設(shè)，它的制造工藝簡單，剛性較好，適用于大斷面風(fēng)峒的全壓測量。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，并經(jīng)煤炭科學(xué)院撫順研究所鑒定，12^#與15^#多孔全壓測管有同等的測量精度和穩(wěn)壓效果。

上述15^#及12^#多孔全壓測管亦可固定安裝于風(fēng)峒某斷面處作為日常觀察通風(fēng)機(jī)風(fēng)量用的量具。

3.測壓計(jì)

表1 測壓計(jì)適用范圍

測壓計(jì)名稱 U形管液柱差壓計(jì) 傾斜式U形管液柱差壓計(jì) 傾斜微壓機(jī)或補(bǔ)償微壓機(jī) 測定的壓力值(mmH2O) >200 50—200 <50

將上述的測壓管用軟管聯(lián)結(jié)在測壓計(jì)上，便可讀得欲測壓力數(shù)值。在通風(fēng)機(jī)測定中常用的測壓計(jì)有： u形管液柱差壓計(jì)、傾斜式U形管液柱差壓計(jì)、傾斜式微壓計(jì)，補(bǔ)償式微壓計(jì)等。測壓計(jì)的選用，視欲測風(fēng)流壓力值的范圍可參考表3-1選取。