煤矿用通风机 修正压差法测量煤矿主通风机风量



     一、引言

  在对煤矿主通风机的安全性能检测检验中,依据《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》AQ1011-2005的规定,风量测定截面应选择无涡流的、流线接近平行且垂直于该截面的位置。而在实际检测检验现场,井下风流途经的风硐往往弯度急、距离短,由此造成气体涡流严重,只能通过与矿方协商选择新的风量测量截面和方法,静压差法就是其中之一。

  以往用柏努利方程推导出的静压差法,大多不考虑直管摩擦阻力与局部阻力的影响,只是把气流当成了能量损失为零的理想流体,由此造成风量计算结果存在一定误差。本文正是在考虑到阻力的情况下,推导出经过修正的公式,使风量最终测试数据更接近于真实情况。

  二、 修正压差法的公式推导

  图为环形风管正视图,气流由I-I圆形截面流向II-II环形截面,I-I截面和II-II截面在风叶的同一侧。在整个测试中:

  v1—I-I截面的气体流速m/s;v2—II-II截面的气体流速m/s。

  d1—I-I截面的当量直径m ;d2—II-II截面的当量直径m 。

  S1—I-I截面的有效面积m2 ;S2—II-II截面的有效面积m2 。

  p1—I-I截面的静压pa    ;p2—II-II截面的静压pa 。

  Σhf—1kg在管路上的总能量损失J/kg。

  由于两截面间静压差很小,可按不可压缩流体来处理。即:v1S1=v2S2 ,

  再推导可得: v2=v1()2                ①

  在截面I-I和II-II之间列柏努利方程:gΔz++=We-Σhf (J/kg)

  ∵ 两截面中心线的高度相同,∴Δz=0

  又∵ 两截面在风叶同一侧,∴截面间无外功加入,We=0

  ∴ Σhf =+,式中, 空气密度ρ一般取1.1kg/m3

  将①式代入整理得:  Σhf =0.5v12[1-()4]+      ②

  管路上的总能量损失Σhf是管路上全部直管阻力与局部阻力之和:

  ∴ Σhf = (λ+ξ)                  ③

  一般情况下,可选取1.5;当 ≤0.8时, 局部阻力系数ξ取0.1。

  在气流滞流区与过渡区的边界处,摩擦系数λ取0.032。

  于是③式可转换为:Σhf = 0.074v12           ④

  整理②式和④式得:

  v1=30.15d22

  ∴ 风量 Q =3.14v1()2= 23.67d12d22(m3/s)⑤

  三、 修正差压法结果验证

  为检验修正差压法测试风量的可靠性,我们在对某煤矿的主通风机(如前图)风量测试中,采用两种方法同时对其风量进行测试比对。①满足《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》条件,风量测定截面选择在无涡流的、流线接近平行且垂直于该截面的位置,用智能多路风速仪测试。②利用修正压差法测试风量,截面I-I和II-II选择在风叶的前部,I-I截面圆形风管的当量直径为3.18m,II-II截面环形风管的当量直径为2.51m。

  从两者现场测试数据的相对偏差分析,修正压差法与风速法结果高度一致,完全可以应用于实际的风量测试工作中。

  修正压差法与风速法测试风量结果比对表

 煤矿用通风机 修正压差法测量煤矿主通风机风量
  四、注意事项

  截面I-I和II-II必须选择在风叶的同一侧,两截面的有效面积相差要在20%以上。公式中的直径d1、d2为有效面积的当量直径,实际就是把一个异形截面积当作圆形截面来求直径。对于环形风管,d当量=。静压差Δp要由微压计来测量,即有两支皮托管各自放置在两截面测点处,其软管同时接入微压计来读数。

  

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