CN104865403A - 一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 - Google Patents
一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104865403A CN104865403A CN201510244025.0A CN201510244025A CN104865403A CN 104865403 A CN104865403 A CN 104865403A CN 201510244025 A CN201510244025 A CN 201510244025A CN 104865403 A CN104865403 A CN 104865403A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wind
- circular arc
- coal mine
- speed
- tunnel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
本发明公开的一种煤矿巷道微风速测量装置及方法，主要由弧形刻度尺、轻质大截面球、牵引绳装配而成。将牵引绳一端固定在顶部支点上，另一端牵引轻质大截面球。在巷道内微风作用下，轻质大截面球会向上摆动一定的角度，风速越大，摆动角度越大。用弧形刻度尺测量摆动角度并在刻度尺上标明对应的风速大小。其结构简单，成本低，便于携带，能够有效快速测定微风速，有利于矿井风网的调节与管理。
Description
技术领域
本发明涉及一种微风速测定装置及方法，尤其是一种对煤矿安全管理有着重要作用的煤矿巷道微风速测定装置及方法。
背景技术
煤矿通风系统是由通风网络、通风动力和通风控制设施等构成的一套完整体系，其主要用途是向煤矿井下的工作区域提供充足的新鲜空气，并及时排出污浊空气。通风系统风流的完整流经路线对煤矿安全生产很重要，风流由入风井口进入矿井，经过井下各用风作业地点，而后进入回风井，最后由回风井排出矿井。生产工作时期通风系统主要是以最经济的方式带动通风动力，向井下各工作地点提供充足的新鲜空气，保证煤矿职工呼吸舒畅；同时还可以稀释排除瓦斯和粉尘等各种有害物质，为职工创造良好的工作环境。
煤矿通风系统是保证煤矿生产系统安全运转的重要组成部分，它既服务又制约着生产系统。可以这样说，煤矿通风系统的优劣，将对煤矿企业日常的安全生产、事故防治和经济效益有着直接的影响。生产过程中，不合理的煤矿通风系统，将会严重影响煤矿的正常开采任务和抵御事故灾害的能力，最终导致煤矿经济效益滑坡。为确保煤矿安全生产、稳产和高产，提高抗灾能力，保障经济效益，必须使得通风系统保持最佳运行状态。因此，建立完善合理的通风系统是煤矿安全高效生产的基本保证。
通风网络是通风系统的基础，合理有效的通风网络才能保证矿井风量的高效分配。风量的计算通常需要测出巷道的截面积以及巷道的风速。矿井风速通常使用机械式风表测量，根据测量范围的不同，机械式风表可以分为高速风表、中速风表和微速风表，微速风表的测量范围0.3m/s～5m/s，启动风速0.2m/s，基本误差绝对值≤0.2m/s。机械式风表可以满足大部分巷道的风速测量工作，但有些巷道比如硐室、联络巷的风速很小，风速越小，测量误差越大，甚至有些地点的风速低于低速风表的启动风速，根本无法测量。而硐室，联络巷的风量对整个通风网络的稳定性有一定的影响，所以准确测量微风速有很重要的意义。
目前常用的低风速测量仪器包括热线式风速传感器和热球式风速计等仪器。热线式风速传感器由于技术成熟，分辨率稳定性比较好是常用的低风速测量方法，但是该仪器价格昂贵，且很少带有风向识别功能。热球式风速计测量原理是，一个被加热的物体置于风流中，其温度随风速大小和散热多少而变化，通过测量物体在风流中的温度便可测量风速。由于只能测瞬时风速，且测风环境中的灰尘及空气湿度等对它也有一定的影响。所以这种测风表只能在湿度≤85％的条件下使用，而煤矿井下的湿度往往超过85％，甚至能达到100％。
发明的内容
技术问题：本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、测量精确、能为矿井通风提供安全信息的煤矿巷道微风速测定装置及方法。
技术方案：本发明的煤矿巷道微风速测定装置，包括顶部支架、牵引绳、轻质球、圆弧刻度尺和手柄；所述圆弧刻度尺的一端与顶部支架的一端相连接，圆弧刻度尺的另一端连接有方便操作者把握的手柄，圆弧刻度尺的曲率半径与顶部支架的长度相等，所述轻质球经牵引绳固定在顶部支架的另一端，牵引绳的长度大于顶部支架的长度，在轻质球受风力摆动时，通过牵引绳直接显示出位于圆弧刻度尺的位置。
所述轻质球的为聚酯纤维材料制成，球体的直径为0.1m。
所述圆弧刻度尺上的刻度值标定根据理论公式计算和实验风速矫正的基础上进行标定，量程为0m/s～0.5m/s，测量精度能达到0.05m/s。
所述的圆弧刻度尺中间留有导向槽，牵引绳一端固定在顶部支点上，另一端通过导向槽牵引轻质球，使得轻质球能够在导向槽中摆动。
使用上述装置的煤矿巷道微风速测定方法：测定风速时，手持手柄，保持顶部支架与巷道地面平行，在巷道微风的作用下轻质球受风力摆动，根据牵引绳摆动的方向即可判断出风流的方向，将圆弧刻度尺的弧面迎着巷道微风方向，通过牵引绳摆动的幅度，读出圆弧刻度尺上对应的刻度，即为所测点的风速；在巷道内的待测断面上取多个点测量，根据多点测量的平均值确定巷道待测断面的速度。
有益效果：微风速测量是矿井通风管理中的重要环节,本发明针对煤矿现有微风速测手段的不足，提出的煤矿巷道微风速测定的装置，能够提高微风速测量精度和稳定性。对煤矿安全管理有着重要作用的煤矿巷道微风速测定装置。利用轻质大截面球的轻巧性，可直接测出煤矿井下巷道的微风速，通过所测微风速的大小与轻质大截面球的摆动幅度有一定关系的原理，能够很好地解决低风速表测量巷道微风速误差较大的问题，其结构简单，操作方便，成本低，便于携带，效果好，具有风速越小，测量越精确的特点，对于煤矿的通风安全管理有很好的帮助。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明左视结构图；
图3是本发明的轻质球受力分析图。
图中：1-顶部支架，2-牵引绳，3-轻质球，4-圆弧刻度尺，5-手柄，6-装置导向槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
如图1图2所示，本发明的煤矿巷道微风速测定装置，主要由包括顶部支架1、牵引绳2、轻质球3、圆弧刻度尺4和手柄5；所述轻质球3的为聚酯纤维材料制成，球体的直径为0.1m；所述圆弧刻度尺4上的刻度值标定根据理论公式计算和实验风速矫正的基础上进行标定，量程为0m/s～0.5m/s，测量精度能达到0.05m/s。所述圆弧刻度尺4的一端与顶部支架1的一端相连接，圆弧刻度尺4的另一端连接有方便操作者把握的手柄5，圆弧刻度尺4的曲率半径与顶部支架1的长度相等，所述的圆弧刻度尺4中间留有导向槽6，牵引绳一端固定在顶部支点上，另一端通过导向槽牵引轻质球3，使得轻质球3能够在导向槽中摆动。所述轻质球3经牵引绳2固定在顶部支架1的另一端，牵引绳2的长度大于顶部支架1的长度，在轻质球3受风力摆动时，通过牵引绳2直接显示出位于圆弧刻度尺4的位置。该装置的测量原理是轻质大截面球质量足够轻，且其截面大、受到的风压力较大。微风就能使其摆动一定角度，通过测量摆动角度来测定风速。
使用上述装置的煤矿巷道微风速测定方法：测定风速时，手持手柄5，保持顶部支架1与巷道地面平行，在巷道微风的作用下轻质球3受风力摆动，根据牵引绳2摆动的方向即可判断出风流的方向，将圆弧刻度尺4的弧面迎着巷道微风方向，通过牵引绳2摆动的幅度，读出圆弧刻度尺4上对应的刻度，即为所测点的风速；在巷道内的待测断面上取多个点测量，保证数据准确无误，根据多点测量的平均值确定巷道部的速度。
工作原理：首先，进行理论分析，确定轻质大截面球的质量为m，根据图1可以进行受力分析，受力分析图如图3所示。
由受力分析图可以知道，以轻质大截面球为受力单位，共有3个作用力作用在轻质大截面球上，分别为重力G，牵引绳的拉力F1，风压力F2，我们可以列出两个等式F1·Sinα＝F2(1)，F1·Cosα＝G(2)，根据式1和式2可以得出风压力F2和重力G的关系，即F2＝G·tanα(3)，其中α为牵引绳摆动的角度。
风流流过巷道会产生动压，风压作用在轻质大截面球上，就会产生风力。风速压力的计算公式为：h＝1/2·ρv2(4)，由式4可以知道，风压的大小与风速成二次方关系。进而可以得出风压产生的作用力：F2＝1/2·ρv2·πr2(5)，其中r为轻质大截面球的半径。式5可以知道，ρ、π、r均为常数，所以式5可以表示成F2＝a·v2(6)，其中a＝1/2·ρ·πr2，为常数。式6和式3可以合并成：tanα＝kv2(7)，其中k＝1/(2G)·ρπr2，是一常数；
由式7可以知道，角度α与风速v是一一对应的，那么在弧形刻度尺上不同的角度就代表不同的风速值。为了减少误差，我们在实验的条件下，在给定的风速下，测量了牵引绳摆动的角度的大小。然后根据理论公式，算出了特定风速下的细绳角度摆动的理论值，将实际值跟理论值进行比较分析，得出了它们之间的一个修正系数关系。将这个修正系数加入理论公式中，会得出实际的角度与风速的计算公式，然后根据此计算公式进行标定。由tanα的函数曲线可以知道，风速值是随α的增大逐渐快速增大的关系，而不是稳定增大的关系，由此可以知道标注的刻度值是不均匀的。
选取的轻质大截面球的质量为1.0g，半径为80mm，根据上述的公式可以算得k值为18，修正系数为0.95。所以根据量程0m/s到0.5m/s，轻质大截面球摆动的角度为0°到76.8°摆动的范围比较大，精度能够到达要求。
Claims (5)
1.一种煤矿巷道微风速测定装置，其特征在于：它包括顶部支架（1）、牵引绳（2）、轻质球（3）、圆弧刻度尺（4）和手柄（5）；所述圆弧刻度尺（4）的一端与顶部支架（1）的一端相连接，圆弧刻度尺（4）的另一端连接有方便操作者把握的手柄（5），圆弧刻度尺（4）的曲率半径与顶部支架（1）的长度相等，所述轻质球（3）经牵引绳（2）固定在顶部支架（1）的另一端，牵引绳（2）的长度大于顶部支架（1）的长度，在轻质球（3）受风力摆动时，通过牵引绳（2）直接显示出位于圆弧刻度尺（4）的位置。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道微风速测定装置，其特征在于：所述轻质球（3）的为聚酯纤维材料制成，球体的直径为0.1m。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道微风速测定装置，其特征在于：所述圆弧刻度尺（4）上的刻度值标定根据理论公式计算和实验风速矫正的基础上进行标定，量程为0m/s～0.5m/s，测量精度能达到0.05m/s。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道微风速测定装置，其特征在于：所述的圆弧刻度尺（4）中间留有导向槽（6），牵引绳一端固定在顶部支点上，另一端通过导向槽牵引轻质球（3），使得轻质球（3）能够在导向槽中摆动。
5.根据权利要求1所述装置的煤矿巷道微风速测定方法，其特征在于：测定风速时，在巷道内的待测断面处手持手柄（5），保持顶部支架（1）与巷道地面平行，在巷道微风的作用下轻质球（3）受风力摆动，根据牵引绳（2）摆动的方向即可判断出风流的方向，将圆弧刻度尺（4）的弧面迎着巷道微风方向，通过牵引绳（2）摆动的幅度，读出圆弧刻度尺（4）上对应的刻度，即为所测点的风速；在巷道内的待测断面上取多个点测量，根据多点测量的平均值确定巷道待测断面的速度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510244025.0A CN104865403A (zh) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | 一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510244025.0A CN104865403A (zh) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | 一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104865403A true CN104865403A (zh) | 2015-08-26 |
Family
ID=53911380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510244025.0A Pending CN104865403A (zh) | 2015-05-13 | 2015-05-13 | 一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104865403A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929194A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-07 | 项连根 | 一种安装高压变电站中使用的风力测量仪 |
| CN105954819A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-09-21 | 南京信息工程大学 | 基于无人机倾角检测的风速测量装置及操作方法 |
| CN106017779A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-10-12 | 项连根 | 一种用于维修高压变压器的风力测量仪 |
| CN106052937A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-10-26 | 项连根 | 一种用于风力发电站的风力测量仪 |
| CN108519496A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-09-11 | 天津绿风环保科技有限公司 | 一种基于电子陀螺仪和加速度传感器的单摆测速仪装置 |
| CN109360365A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 苏顺财 | 一种基于物联网的森林火险监测预警装置 |
| CN109855835A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-07 | 安阳全丰生物科技有限公司 | 一种风洞内截面风速监测装置、监测系统及监测方法 |
| CN110967522A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 厦门大学 | 一种风场梯度的测量方法 |
| CN111474380A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种巷道风速的多断面网格观测方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201222068Y (zh) * | 2008-05-06 | 2009-04-15 | 唐圣护 | 一种流体测速仪 |
| CN201355364Y (zh) * | 2008-12-18 | 2009-12-02 | 孔黄宽 | 一种摆幅风速仪 |
| US20100037687A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-18 | Randall Gwin | Handheld Windsock With Dial Indicator |
| CN201508268U (zh) * | 2009-08-12 | 2010-06-16 | 王盟 | 风向风力计 |
-
2015
- 2015-05-13 CN CN201510244025.0A patent/CN104865403A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201222068Y (zh) * | 2008-05-06 | 2009-04-15 | 唐圣护 | 一种流体测速仪 |
| US20100037687A1 (en) * | 2008-08-18 | 2010-02-18 | Randall Gwin | Handheld Windsock With Dial Indicator |
| CN201355364Y (zh) * | 2008-12-18 | 2009-12-02 | 孔黄宽 | 一种摆幅风速仪 |
| CN201508268U (zh) * | 2009-08-12 | 2010-06-16 | 王盟 | 风向风力计 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 亚·沃尔夫: "《十六、十七世纪科学技术和哲学史》", 31 January 1985, 商务印书馆 * |
| 山姆·马丁: "《好奇男孩儿的冒险书》", 31 July 2009, 陕西师范大学出版社 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929194B (zh) * | 2016-05-09 | 2018-12-21 | 骆雪芬 | 一种安装高压变电站中使用的风力测量仪 |
| CN109115390A (zh) * | 2016-05-09 | 2019-01-01 | 南昌见诚科技有限公司 | 一种电力工人高空作业专用的风力测量仪 |
| CN106017779A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-10-12 | 项连根 | 一种用于维修高压变压器的风力测量仪 |
| CN106052937A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-10-26 | 项连根 | 一种用于风力发电站的风力测量仪 |
| CN105929194A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-07 | 项连根 | 一种安装高压变电站中使用的风力测量仪 |
| CN109100077A (zh) * | 2016-05-09 | 2018-12-28 | 南昌见诚科技有限公司 | 一种幕墙工程中使用的风力测量仪 |
| CN108955987A (zh) * | 2016-05-09 | 2018-12-07 | 南昌见诚科技有限公司 | 一种适用于风力发电厂的风力测量仪 |
| CN105954819B (zh) * | 2016-05-24 | 2018-05-11 | 南京信息工程大学 | 基于无人机倾角检测的风速测量装置及操作方法 |
| CN105954819A (zh) * | 2016-05-24 | 2016-09-21 | 南京信息工程大学 | 基于无人机倾角检测的风速测量装置及操作方法 |
| CN108519496A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-09-11 | 天津绿风环保科技有限公司 | 一种基于电子陀螺仪和加速度传感器的单摆测速仪装置 |
| CN110967522A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 厦门大学 | 一种风场梯度的测量方法 |
| CN110967522B (zh) * | 2018-09-30 | 2020-10-30 | 厦门大学 | 一种风场梯度的测量方法 |
| CN109360365A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-19 | 苏顺财 | 一种基于物联网的森林火险监测预警装置 |
| CN109855835A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-06-07 | 安阳全丰生物科技有限公司 | 一种风洞内截面风速监测装置、监测系统及监测方法 |
| CN111474380A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-31 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种巷道风速的多断面网格观测方法及系统 |
| CN111474380B (zh) * | 2020-04-26 | 2021-11-02 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种巷道风速分布的多断面网格观测方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104865403A (zh) | 一种煤矿巷道微风速测定装置及方法 | |
| CN206488775U (zh) | 一种检测墩柱垂直度的简易装置 | |
| CN102367158B (zh) | 一种基于塔身刚度的塔机倾翻临界状态判断方法 | |
| CN206530365U (zh) | 用于盾构隧道检测的可移动机械装置 | |
| CN206173776U (zh) | 自矫正型防抖动路面平整度检测设备 | |
| CN205861644U (zh) | 一种园林空气质量监测装置 | |
| CN106744325A (zh) | 一种测量与预报起重机臂架头部侧移的方法和装置 | |
| CN204571971U (zh) | 一种便捷重力式激光垂直度、孔径检测仪 | |
| CN203924029U (zh) | 带有压实度测量工具的工地现场实用简易压实度测量箱 | |
| CN203672311U (zh) | 滑坡深部位移监测系统 | |
| CN210570632U (zh) | 一种铁塔稳定性检测报警装置 | |
| CN213543541U (zh) | 一种轨道曲线段轨面标高的引用装置 | |
| CN212254613U (zh) | 一种防风雪的火车检测装置 | |
| CN209468794U (zh) | 一种用于隧道地基沉降测量地基系数测定仪 | |
| CN2506689Y (zh) | 路面平整度仪 | |
| CN207570461U (zh) | 工程造价用测量尺 | |
| CN206670576U (zh) | 一种悬索桥主缆线形测量仪 | |
| CN208998844U (zh) | 一种用于fod检测定位多传感器标定设备 | |
| CN207066445U (zh) | 一种便捷简易建筑施工检测工具 | |
| CN203625736U (zh) | 一种高铁轨道测量仪的机械结构 | |
| CN2408433Y (zh) | 万能激光检测仪 | |
| CN106150479A (zh) | 便捷重力式激光垂直度、孔径检测仪 | |
| CN209524926U (zh) | 工程安装可伸缩测量定位仪 | |
| CN206757402U (zh) | 一种适用于运梁车多车精确相对位置的测量装置 | |
| CN212058622U (zh) | 一种敞车车体外涨测量工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150826 |