矿用风速表检定装置改造及应用

郭钊

[摘    要]矿用风速表可以用来对矿井的风量进行检测，是我国煤矿领域的常用仪器。研究了矿用风速表检定装置的改造，包括装置改造硬件组成、装置改造软件特点、装置改造的系统、装置改造的仪器仪表性能，并且对它在煤矿风速表的应用进行了分析。

[关键词]矿用风速表;检定装置;装置改造

[中图分类号]TD723 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Mine anemometer can be used to detect the air volume of the mine， and it is a common instrument in the field of coal mine in China. This paper studies the transformation of the verification device of the mine anemometer， including the hardware composition of the device transformation， the characteristics of the device transformation software， the system of the device transformation， the performance of the instrument of the device transformation， and analyzes its application in the coal mine anemometer.

[Keywords]mine anemometer; verification device; plant modification

1 矿用风速表检定装置的改造工作概述

原本的矿用风速表检定装置的使用时间很长，配套设备均处于年久失修且技术落后的状态，这些配套设备包括可控硅电源控制器与电机，使得该矿用风速表的检定装置检测出的数据存在误差很大且费时费力的问题，而且部分風速表存在正面转速示值无法检定、噪声音量超过规定标准、无法为量值传递的准确与一致提供保障的问题，这些问题均表明针对矿用风速表的检定装置的技术改造工作刻不容缓[1]。

本次针对矿用风速表的检定装置的改造工作的主要目标：使风洞检测系统与风洞调速系统能够达到自动化目的，使矿用风速表检定装置的检测范围扩大，使矿用风速表的检定装置的检测精准程度和准确程度提高，降低因为人为因素产生的视觉误差，保证进行准确且一致的量值传递，使检定人员的视觉疲劳问题得到改善，降低检定人员的工作强度，使矿用风速表的检测效率得到大幅提升[2]。

矿用风速表检定装置的改造工作内容、形式及要求：将矿用风速表检定装置的直流电机改换成交流电机;将矿用风速表检定装置的可控硅控制器改换成变频器;将精密的微差压传感器替换矿用风速表的检定装置的原本的微差压计;增加矿用风速表的检定装置的光点传感器，以此实现对数据的捕捉;增加计算机数量和打印机数量，使用这些设备来实现对数据的采集，对检测结果进行处理、储存、查询、输出、统计、分析。矿用风速表的检定装置的改造工作完成之后，能够将原本的装置变成自动化的检测装置[3]。

2 矿用风速表的自动检测系统简述

矿用风速表的自动检测系统除了能够进行定点调速与无级调速之外，还能够进行自动调速。定点调速功能与自动调速功能能够直接用在矿用风速表测试上，能够使视觉误差得到减少，而且能够在进行测试操作与制图操作时完成打印操作，而无级调速能够在指定的风速范围中进行随意调节，能够对风洞进行远程控制，不但能够使工作人员的劳动强度减弱，而且能够使检定人员的工作环境得到有效改善。

矿用风速表的自动检测系统在技术性能方面的要求：微压差传感器的精度应该在±0.14% FS以上，非线性在满量程输出的过程中能够达到±0.1% FS，非重复性能够达到±0.02% FS。

变频器的最高输出频率的精度模块设定时达为1/3 000，数字设定的时达为0.01 Hz（0～99.99 Hz），0.1 Hz（100.00 ～400.00 Hz）。工作段的气流均匀度不超过1.5%，稳定度不超过0.5%。

矿用风速表的自动检测系统的组成：该检测系统的组成部分除了有计算机系统和打印机之外，还有变频器、微差压及光电传感器。

3 软件功能的简要介绍

此软件非常适合在矿用风速表自动检测系统中应用，能够取代过去的手工检测方式，能够充分利用计算机的作图功能进行，不但可以自动显示并打印矿用风速表的回归曲线方程，而且能够自动显示与打印有关数据。能够在每一次检测工作完成之后对检测到的数据做存档处理，工作人员能够在有需要的时候依据存档的特征字符实行调档查阅操作，而且还能够按照工作所需完成消档操作。

此软件具备自动控制变频器，从而能够对风洞的风速进行很好的控制，能够按照需要对定点校验、无级调速、自动调速控制进行选择。风速控制的实现需要依据给定风速与微差压传感器所测的差压反馈进行计算，得到具体风速差值，利用控制算法来获得控制量，最后将其送到变频器中，除此之外，此系统还可以对环境温度进行检测。

4 操作注意事项

（1）对参数修改画面来说，此画面所呈现的参数为此前最近一次的数据记录，此数据记录的来源为磁盘。对新的风速表进行检定，能够依据情况进行再次修改，如果作图画面的数据是有效的，便需要进行存档处理，如果不这样做，那么再次开始时的画面所表现的数据仍然是之前的数据。出于查询方便的目的，应该尽量选择人们更加熟悉的规范性字符，否则细小的差异也会使查询操作出现漏档问题，而且能够将一定程度的容错能力给予操作者。

（2）对检定控制画面而言，自动调速转换键为自动，无级调速转换键为无级，定点调速转换键为定点，无级调速能够让用户于0～30 m/s风速的范围内，依据录入的给定风速来完成控制。定点调速指的是矿用风速表上的固定校验点，数量为7个，这些固定校验点即程序的给定风速值，在符合给定风速值之后，系统将对被测的风速表展开1min测试，进而能够获得相关的风速表参数，在全部固定校验点完成之后，操作人员按下按键便能够呈现出回归曲线方程。自动调速的启动位置为定点调速的第一点，依据顺序对全部固定校验点进行测量。

（3）对画面提示菜单来说，其功能键在进行无级调速的过程中需要对给定风速进行录入，在此之后才能够生效，假如有必要对给定风速进行更改，只需要敲击空格键，随后将数字键入就可以做到。

当变频器处在接收外给频率信号的状态中，假如想要进行停车操作，必须按下检定控制画面中的停车按键，禁止使用变频器中的停车按键，从而防止自动调节系统出现深度饱和问题，在此情况下如果再次开车就会发生过激超调问题。

（4）对曲线作图画面来说，相关人员通常需要对每次操作的有效数据进行存档处理，不然在敲击R键对数据进行修改时，系统将会做出是否存档的提示，如果不对此次数据进行保存，那么该数据将会存在丢失风险，参数修改画面所呈现的数据将会是上次保存的。

通常来说，数据文件的容量不是无限的，所以应该尽可能在记录数趋近于300的情况下，使用软盘对重要数据进行备份，并在消档功能的辅助下将少数记录删除，进行另外再存操作，这样做能够使查阅的速度得到提升。

5 矿用风速表的检定装置改造的应用

矿用风速表的检定装置在改造之后，不但能够使检定装置做到自动化检测，而且能够使检定装置做到自动化调速。矿用风速表的检定装置在改造后的主要应用表现如下。

（1）矿用风速表的检定装置在改造之后，其检测范围得到了扩大。这是因为矿用风速表的检定装置在改造之后能够对光电传感器多加利用，即使矿用风速表的转速示值方向为正面，该检定装置也可以对矿用风速表进行检测。

（2）矿用风速表的检定装置在改造之后，其检测精准程度得到了有效提升。在以往的人工检测过程中，检定人员需要依据肉眼来对补偿微压计的读数进行获取，需要在每台矿用风速表上测定7点，而且需要在每一點上测量3次，读取的数据不够准确，存在的误差很大。矿用风速表的检定装置在改造之后能够直接利用光电传感器完成对数据的采集工作，在每一点上测量20次，随后将得到的数据输入至计算机，由计算机来完成接下来的处理，不但能够防止人为因素所造成的视觉误差出现，而且能够有效避免测量时产生的误差，从而实现了使矿用风速表检测的精确程度提高的目标。

（3）矿用风速表的检定装置在改造之后能够使操作变得更加智能。在检定装置改造之前，检定工作需要由两名检定员来共同完成，一名检定员对补偿微压计的数据进行读取，另一检定员负责读秒表并且进行计算，如今只需要安排一名检定员便可快捷完成工作。

（4）改造后的检定装置检测的效率得到了提升。风速表在检测之后能够对检定曲线图及检定证书进行打印，还可以对检定的原始记录进行打印，无需进行计算画图环节，工作人员的劳动强度得到了减弱。

6 矿用风速传感器的检测与校准

以矿用风速传感器为例，强化矿用风速表传感器的检测校准可以为井下作业的安全提供保障，可以按照出现的故障进行有针对地排除。

（1）风速传感器的显示器未能显示。显示器可以体现风速传感器的检测数值检测，假如显示器上没有数据出现，需要对电源进行检查，判断是否存在未接通电源或电路问题。

（2）传感器未能输出信号且指示灯不亮。对LED灯进行检查，如果LED灯发生损坏，应该对指示灯进行更换。

（3）传感器显示零有信号输出，在有风时未能出现反应。应该对传感器敏感元件进行检测，如果发生损坏应该尽快将敏感元件更换。

因为风速传感器的工作环境很恶劣，它的安全性能会对煤矿井下的作业安全产生直接影响，即使风速传感器能够长期工作，不过依据国家有关部门规定，调校风速传感器的间隔时间不应超过两周，检验校准的时间应该是半年一次，从而确保设备能够安全运行。其检测校准方法如下。

（1）传感器的外观需要符合安装标准。因为矿井结构很复杂，在使用时会出现安装方法不够合理的问题，比如在对风速传感器进行安装时假如把传感器全部放到风洞中，就会对风速稳定性产生影响，所以只可以使用分解方式来将稳定性问题解决，而且在实际安装时应该确保风速传感器检测设备的性能可以满足需要，比如检测显示器的环境需要拥有透光性很好的特点，其表面不能存在显著的裂纹，防止对风速传感器功能造成影响。

（2）对检测的温湿度传感器进行掌握。工作环境需要和传感器检测环境保持一致，温度为0～40 ℃，相对湿度不应超过98%，大气压力为80～116 kPa，如果没能符合，需要借助空调来完成对温度的调节。

（3）对工作的稳定性进行试验。传感器持续工作24 h，每8 h对风速测定3次，选取它们的平均值，测定基本误差。

（4）跌落试验。跌落高度0.5 m，以自由落体方式落至平滑和坚硬的混凝土面一共两次，传感器未包装，没有通电，未实行中间检测，在试验之后观察其外观，分析是否完好，从而测定有关误差，判断是否和规定相符。

7 结束语

矿用风速表是检测矿井下风量的仪器，矿用风速表的检定装置能够关系到矿井安全通风监测的结果，需要对其不断改造，以提高它的精准程度。在此基础上研究了矿用风速表检定装置的改造以及应用，旨在为矿井风速表检定装置的应用提供指导，从而促进国家煤矿事业的可持续发展。

参考文献

[1] 饶家龙.一种高精度低成本矿用超声波风速风向仪设计[J].自动化与仪器仪表，2020（11）：119-121，125.

[2] 王晓明.矿用风速表示值误差的测量不确定度评定[J].科技与创新，2019（16）：145-146.

[3] 陈洁.矿用风速表测量仪表的使用与维护[J].山西青年，2018（7）：230.