CN102680031B - 静压差测风机风量的方法 - Google Patents

Abstract

一种静压差测风机风量的方法，包括如下步骤：第一步，在巷道和风机入口处分别取第一测压点S1、第二测压点S2两个测压点；第二步，分别测得所述第一测压点S1、第二测压点S2两点的静压值；第三步，按照设定的公式计算风量。本发明具有很好的通用性，可以应用到所有风机检测或在线监控时风量的测量，测量精度高，安装方便，易于操作；本发明运用低通数字滤波法对静压值进行处理，可以得到稳定的静压值。

Description

静压差测风机风量的方法

技术领域

本发明涉及矿井检测与测量技术领域，尤其涉及一种静压差测风机风量的方法。

背景技术

矿井通风机是向井下输送新鲜空气，排除矿井有害气体，维持正常的生产条件，保障安全作业和人员身体健康的固定设备，其运行状况的好坏，直接关系到人身安全和生产能否正常运行，在保证矿井正常安全生产方面起着重要的作用。

目前常规的风机风量测量方法有：风表测量法，均压管测量法和静压差测量法。

风表测量法是把风道内风流平稳的某断面按等面积法均分成若干个小块域，再在其各自几何中心处安装一个风速传感器，以点代面测出所有小块域的风速，然后取算术平均值得到全断面的平均风速，再乘以该断面面积即可算出该断面风量。这种方法安装困难，长期运行下传感器极易受损，同时影响风道风量，无法应用于风机在线监控时风量的测量。

均压管测量法大多用于圆形风道内，通用性较差。它的原理是将某圆断面分割成若干个等面积环，设法得到各环几何半径上任一点的动压，进而计算该断面的平均风速和风量。

静压差测量法需要选择两个测风测压断面，确定测点的一个基本要求是测点应处在风流的缓变流处。一般情况下要保证某断面为缓变流，则要求测点位置在上下游有4倍和2倍的风硐直径段上，而绝大多数矿井不具备这样的条件。徐州有一家公司在2010年申请的专利：双均静压环风量检测仪。它采用在风机上布置两道环来测量，这种方法只能应用于轴流风机上。以上方法都存在局限性，通用性较差。

在风机在线监控系统或检测时，通过上述方法得到的静压值均往往不够稳定。并且上述三种方法对检测现场的条件要求较高；测定仪器仪表有时难以按照规范和标准进行装设，从而使风量测定准确度降低，不能满足煤矿主要通风机安全技术性能检测的要求；同时，它们的使用都具有局限性，通用性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种静压差测风机风量的方法，以解决上述问题。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种静压差测风机风量的方法，包括如下步骤：

第一步，在巷道和风机入口处分别取第一测压点S1、第二测压点S2两个测压点；

第二步，分别测得所述第一测压点S1、第二测压点S2两点的静压值；

第三步，按照公式(1)计算风量，

$Q=\mathrm{\α}{S}_2\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δ}{h}_s}{\mathrm{\ρ}(1-k^2)}}---\left(1\right)$

其中，Q为风量，单位为m³/s；α为热功耗系数，取值为0.94～0.96；Δh_s为所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两点的静压差，单位为Pa；ρ为空气密度，单位为kg/m³；k为断面变化系数，k＝S2/S1；S1、S2在公式(1)中分别代表所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两处的断面面积，单位为m²。

所述第一测压点S1取自矿井自带的U型计处，所述U型计连接到巷道测风压装置，由将所述U型计的皮托管接到压力传感器获得。

所述第二测压点S2取自在所述风机的入口机体上加工布置的环形测压装置处，所述环形测压装置包括环形取压管和取压口，所述取压口与所述环形取压管的相通，所述环形取压管与所述风机的入口相通。

所述环形取压管上还设有带密封盖的排污口，所述排污口设置在朝向地面的方向上。

所述环形取压管通过等角间距设置4个连通口与所述风机的入口相通。

所述风机有两个，每个所述风机的入口机体上均加工布置的一个环形测压装置。

在所述第二步中，测量所得的所述第一测压点S1的静压值或所述第二测压点S2的静压值，先经低通滤波处理后，再进入所述第三步，所述低通滤波处理的应用的公式如下：

Yn＝a*Xn+(1-a)*Yn-1

其中，Xn为本次采样值，Yn-1为上次的滤波输出值；a为滤波系数，其值通常远小于1；Yn为本次滤波的输出值。

本发明中的巷道测风压装置为风机房设计时自带，用于接U型计进行负压观测。

本发明的基本原理为，根据空气流动的动力学理论，利用两端面静压变化测定法计算风量。本发明在风机在线监控系统或检测时，通过静压差法得到的静压值往往不够稳定，本发明通过低通数字滤波法对静压值进行处理，可以得到稳定的静压值。滤波的C程序如下：

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1，本具有很好的通用性，可以应用到所有风机检测或在线监控时风量的测量，测量精度高，安装方便，易于操作。

2，本发明运用低通数字滤波法对静压值进行处理，可以得到稳定的静压值。

附图说明

图1为本发明实例的示意图图；

图2为一种结构形式的环形取压环放大的结构示意图；

图3为另一种结构形式的环形取压环放大的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下将参考图1至图3，对本发明的一种静压差测风机风量的方法的具体实施中的各个步骤进行详细描述。

一种静压差测风机风量的方法，第一步，在巷道1和风门9后的风机入口2处分别取第一测压点S1、第二测压点S2两个测压点；

第二步，分别测得所述第一测压点S1、第二测压点S2两点的静压值；所述第一测压点S1取自矿井自带的U型计3处，所述U型计3连接巷道测风压装置10，由将所述U型计3的皮托管接到压力传感器获得；所述第二测压点S2取自在所述风机入口2的机体上加工布置的环形测压装置处，所述风机4有两个，每个所述风机4的入口机体上均加工布置的一个环形测压装置；所述环形测压装置包括环形取压管5和取压口6，所述取压口6与所述环形取压管5的相通，所述环形取压管5上还设有带密封盖的排污口7，所述排污口7设置在朝向地面的方向上；所述环形取压管5通过等角间距设置4个连通口8与所述风机入口2相通，本实施例中，例如S2处环形取压管5的静压值为P1，P2，P3，P4处的平均值，将压力传感器接到所述取压口6，得到的即为S2处的静压值；在所述第二步中，测量所得的所述第一测压点S1的静压值或所述第二测压点S2的静压值，先经低通滤波处理后，再进入所述第三步，所述低通滤波处理的应用的公式如下：

Yn＝a*Xn+(1-a)*Yn-1

其中，Xn为本次采样值，Yn-1为上次的滤波输出值；a为滤波系数，其值通常远小于1；Yn为本次滤波的输出值；

第三步，按照公式(1)计算风量，

$Q=\mathrm{\α}{S}_2\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δ}{h}_s}{\mathrm{\ρ}(1-k^2)}}---\left(1\right)$

其中，Q为风量，单位为m³/s；α为热功耗系数，取值为0.94～0.96，本实施例中取0.95；Δh_s为所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两点的静压差，单位为Pa；ρ为空气密度，单位为kg/m³；k为断面变化系数，k＝S2/S1；S1、S2在公式(1)中分别代表所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两处的断面面积，单位为m²。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种静压差测风机风量的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，在巷道和风机入口处分别取第一测压点S1、第二测压点S2两个测压点；

第二步，分别测得所述第一测压点S1、第二测压点S2两点的静压值；

第三步，按照公式（1）计算风量，

$Q={\mathrm{\αS}}_2\sqrt{\frac{2\mathrm{\Δ}{h}_s}{\mathrm{\ρ}(1-k^2)}}---\left(1\right)$

其中，Q为风量，单位为m³/s；α为热功耗系数，取值为0.94～0.96；Δh_s为所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两点的静压差，单位为Pa；ρ为空气密度，单位为kg/m³；k为断面变化系数，k=S₂/S₁；S₁、S₂在公式（1）中分别代表所述第一测压点S1、所述第二测压点S2两处的断面面积，单位为m²；

所述第一测压点S1取自矿井自带的U型计处，所述U型计连接到巷道测风压装置，由将所述U型计的皮托管接到压力传感器获得；

所述第二测压点S2取自在所述风机的入口机体上加工布置的环形测压装置处，所述环形测压装置包括环形取压管和取压口，所述取压口与所述环形取压管相通，所述环形取压管与所述风机的入口相通；

所述环形取压管上还设有带密封盖的排污口，所述排污口设置在朝向地面的方向上；

所述环形取压管通过等角间距设置4个连通口与所述风机的入口相通；

所述风机有两个，每个所述风机的入口机体上均加工布置一个环形测压装置；

在所述第二步中，测量所得的所述第一测压点S1的静压值或所述第二测压点S2的静压

值，先经低通滤波处理后，再进入所述第三步，所述低通滤波处理的应用的公式如下：

Yn=a*Xn+（1-a）*Yn-1

其中，Xn为本次采样值，Yn-1为上次的滤波输出值；a为滤波系数，其值通常远小于1；Yn为本次滤波的输出值。

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