煤矿在用主要通风机风量测定方法讨论

张晓梅 李广红 成高飞

摘 要：煤矿在用主要通风机的风量测定尽可能在停产条件下进行，也可在矿井不停产条件下对备用通风机进行风量测定，测定前要因地制宜地制定测试方案，其中测风位置与测风方法的选择就成为文章讨论的重点。

关键词：断面；测风；形状；动压

前言

目前，我国煤矿在用主通风机大多数为轴流式通风机，少数为离心式风机。由于风机的制造与安装质量以及增加外扩散器等原因，矿井主要通风机的实际运转特性与风机厂提供的特性曲线（大型风机是模型试验曲线）有一定出入，因此新风机投产之前应该进行性能鉴定。国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿在用安全设备检测检验目录（第一批）的通知规定，高瓦斯矿井、突出矿井、叶轮直径1.8米以下的矿用主通风机每1年进行性能鉴定一次；其他的三年一次。文章旨在对矿用主通风机进行性能鉴定的现场常用风量测定方法进行讨论，以此为更好地对矿用主通风机的性能鉴定提供依据。

1 测风断面的选择

风量测定的高低主要取决于侧风断面上的速度分布是否稳定，通畅轴流式风机，测风断面一般选择在集风器与一级叶片之间筒体的平直段的环形断面上，该断面风流稳定、风速较大且分布均匀。在风机入风侧确实没有合适的测风断面，也可选择在出风侧，测风断面可布置在环形扩散器出口断面。离心式风机可布置在风机出口扩散器内平直段上。

2 测量方法的选择

2.1 风表法

常用的风量测定方法有风速表法、风杯法、测量静压差法、测量动压法。

此方法主要适用于风机叶轮较小时的风机风量测定，由于风机及其构筑物的尺寸过小，人员很难在扩散器或者风道内出入，因此在消音器出口用风表法测量风量成为唯一可切实实行的方法。空气在井巷中流动时，由于受到内外摩擦的影响，风速在巷道断面内的分布是不均匀的，在巷道轴心部分最大，而在靠近巷道壁的部分最小，通常所说的风速是指平均风速而言，故用风表测风必须测出平均风速，为了测得巷道内断面上的平均风速，测风时可以采用路线法或定点法（如图1）。

路线法又可分为迎面法和侧身法两种：迎面法是测风员面向风流方向，将手臂向正前方伸直进行测风，此时因为测风人员立于巷道中间，阻挡了风流前进，降低了风表测得的风速，为了消除测风时人体对风流的影响，须将测得风速乘以矫正系数才能得出实际风速。侧身法是测试人员背向巷道壁站立，手持风表，将手臂向风流方向垂直伸直，然后测风。

（1）定点测风法 （2）线路测风法

图1

风表测风法的优点是不需要现场布置设备等，缺点是容易受到测风人员的技术经验的影响。

2.2 风杯法

风杯法是指通过在通风机风道内或者消音器内根据等面积法布置若干风杯，然后通过电子集成模块，综合得出的风速。常用仪器有徐州东方测控技术研究所生产的TF-3型通风机综合测试仪。

常见巷道断面形状风杯的布置如图2所示：

还有其他不规则形状的巷道，先将巷道均匀的划分为若干小块，再将测点布置在每个小块面积的重心上。

风杯法测风的优点是可以准确的通过电子集成模块收集到的每一小块面积上的风速，综合换算成为平均风速。缺点是要大量的前期准备工作，比如风杯的搭建等。

2.3 测量动压法

根据选定测风断面的大小和流速缝补情况，适当地把测风断面等分成若干小面积块（或环），在每个小面积块（或环）的中心布置皮托管，测各点速压，求断面的平均风速。用皮托管测风时可采用各点分别测定法，即用一台压差计依次测各点的动压或用多台压差计同时测各点动压；也可采用多点联合测定法，即将各皮托管所有静压端相连，所有全压端相连后，集中用一压差计测平均动压。

分别测定法测出各点动压hvi后，按下式求断面平均风速：

（1）

式中：n-测点数；？籽-空气密度，kg/m3

各点分测，需大量连接胶皮管，测定比较麻烦，读数时间长，但测定结果的精确度高，容易发现胶皮管或皮托管堵塞和漏风故障，而且能测定出断面上的速度分布场。

对速度场分布均匀的断面，可采用多点并联测定。联合测定法测得的平均动压为■■hvi，则断面的平均风速为：

（2）

比较（1）式和（2）式，当各点的风速不等时，显然v'm>vm，即并联法测定测值偏大。在速度场分布比较正常的情况下，偏差值较小。在场分布特别不正常的条件下，偏大值就不能忽略了，采用多点并联测压的误差大小还与串联各点的胶皮管长度及其内径有关，因此为了减小误差，应用此法时，应尽量使连接各测点的胶皮管长度与内径相等。

2.4 测量静压差法

此方法适用于风机入口有一平直段的风道，且断面收缩均匀。具有这类条件的风机主要有GAF，FBCDZ等系列的风机装置。如图3是GAF主要通风机装置布置图。入口有一段近20m的平直进风道，在1、2断面的风机外壳均匀地布置了8个静压管，并用环形钢管连接在一起。两个断面相聚1～2米。

其测风原理是，若1、2两端面相距很近且在同一水平，根据能量方程和1、2两断面的能量转换关系，并略去1、2两断面间的通风阻力，则推得主要通风机的风量计测公式为：

Q=？琢■（3）

式中：△h■-1、2两断面间的静压差，Pa；？琢-系数，根据现场标定，也可以通过下式近似計算

（4）

？籽-空气密度，kg/m3；S1、S2-1、2两断面的面积，m2；k-因断面变化而产生的压力损失系数，可近似取为0.99。

可见，只要测得两断面积和两断面的静压差，根据（3）式即可求算出风机的风量。

3 结束语

矿用主要通风机性能测定中的风量测定的合格与否是保证煤矿安全生产用风的重中之重，因此，根据各个煤矿在用主要通风机的现场实际情况，再结合主要通风机的构筑物选择合理的测定方法是文章讨论的重点部分，不足之处还望给予补充。

参考文献

[1]张国枢，等.通风安全学（修订版）[M].中国矿业大学出版社，2007.

[2]AQ1011-2005煤矿在用主通风机系统安全监测检验规范[S].

[3]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[S].国家煤矿.