CN201081741Y - 数字式矿用轴流风机风量测量装置 - Google Patents

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王海桥
陈世强
黄俊歆
黄俊杰
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Abstract

本实用新型属于采矿业的流体测量技术领域，目的是提供一种能获得准确的压力数据，并实现可视化测量的矿用轴流风机的风量测量装置。该装置是在轴流风机集流器的左右两端壳体外分别设有静压环，若干个径向焊接的短支管相对应地均布于静压环的内圆周及轴流风机集流器的壳体圆周上，且相对应的短支管通过活接头连接；两个静压环通过短管分别密封联通到两个压差变送器上；两个压差变送器均与模数转换模块相连，并通过数字信号处理器及时钟电路与单片机或个人电脑连接。本实用新型消除了传统单点测压头压力差测量法带来的测量误差，利用模数转换技术，实现了风量的可视化测量，并能实时连续监测和数据记录。

Description

数字式矿用轴流风机风量测量装置
技术领域
本实用新型属于采矿业的流体测量技术领域，特别是涉及一种矿用轴流风机的风量测量装置。
背景技术
矿井主通风机现场监测数据主要有运行风量、静压、电参数等常规的参数测定。风量及风速的测试方法主要有机械法、压差法、热线法等，目前，矿用风机一般只采用单点测压头测量全压和静压，然后计算测点风速和风量。现有技术存在如下不足：(1)由于矿山粉尘特性和矿业风机连续工作特性极易使测压头堵塞，测量数值不准确；(2)测压头只是单点测压，不能全面反应测压断面的压力情况，压力误差大；(3)测压头的压力读数需人工计算才能得出风量值，不简便；(4)不能直接实时显示风机风量。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种通过改进测量手段来获得准确的压力数据，利用稳定可靠的模数转换技术，来实现矿用轴流风机风量的可视化测量，从而达到实时连续监测和数据记录的数字式矿用轴流风机风量测量装置。
本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：该装置包括位于风道与轴流风机段之间的轴流风机集流器，在轴流风机集流器的左右两端壳体外分别设有静压环，两个静压环为内空结构，且其内径分别大于轴流风机集流器的左右两端壳体外径，若干个径向焊接的短支管相对应地均布于静压环的内圆周及轴流风机集流器的壳体圆周上，且相对应的短支管通过活接头连接，使静压环内部空间与轴流风机集流器的风道相联通；两个静压环的内部空间通过短管分别密封联通到两个压差变送器上；两个压差变送器均与模数转换模块相连，其中，压差变送器还与一个由数字信号处理器控制的时钟电路中的样本时钟电路相连；模数转换模块则与时钟电路中的模数转换器采样时钟电路相连，其输出端连接到一个异步缓存器上；异步缓存器的输出端与数字信号处理器相连；数字信号处理器又与单片机或个人电脑连接；单片机或个人电脑的输出端则与显示模块相连。
本实用新型利用矿用轴流风机本身的集流器，将传统的单点测压头压力差测量法改变成集流器左右两端的静压环压力测量法，由于多个短支管布置的静压环反映集流器左右两端断面上的压力平均值，相比单点测压头测压法更能较全面反映通风机的压力数值，利用高精度的压差变送器监测集流器的压力数值，提高了压力测量的准确程度；而静压环与集流器的短支管通过活接头连接，便于经常拆卸清理，避免了以往粉尘造成的测压头堵塞而引起的测量误差问题；借助压差变送器把压力信号转换成模拟电信号，与此同时，分离了压力信号与显示仪器，也消除了以往测压头测量法时粉尘进入U型水柱计、改变了测压液体的比重而产生的测量误差；利用模数转换模块把来自压差变送器的压力模拟电信号转变成数字电信号，通过计算模块计算风量，并通过显示模块显示，实现了压力、风量的数字显示和为压力信号的二次利用提供实时电信号。
附图说明
图1是本实用新型的平面结构示意图；
图2是图1的A-A向剖视图；
图3是本实用新型的电路连接框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
参见图1，在位于主通风机的风道8与轴流风机段6、扩散器7之间的是轴流风机集流器1，在轴流风机集流器1的左右两端壳体外分别设有静压环2；如图2所示，静压环2为内空结构，可由合理尺寸的不锈钢管弯制而成，且其内径大于轴流风机集流器1的壳体外径，若干个径向的短支管9和短支管10相对应地均布于静压环2的内圆周及轴流风机集流器1的壳体圆周上，且相对应的短支管9和短支管10通过活接头11连接，使静压环内部空间与轴流风机集流器的风道相联通；静压环2的内部空间通过短管密封联通到压差变送器3上。
两个压差变送器的输出端均与模数转换模块4相连，其中，压差变送器还与一个由数字信号处理器控制的时钟电路中的样本时钟电路相连；模数转换模块则与时钟电路中的模数转换器采样时钟电路相连，其输出端连接到一个异步缓存器上；异步缓存器的输出端与数字信号处理器相连；数字信号处理器又与单片机或个人电脑连接；单片机或个人电脑的输出端则与显示模块5相连。
参见图3，由数字信号处理器(DSP)控制的时钟响应电路提供出两路时钟信号，即样本时钟和模数转换器采样时钟(ADC)，由样本时钟和压差变送器组合的模块，可调节时间间隔地获取集流器两端静压环上的压力信号，并将其转换成模拟信号，利用由ADC采样时钟控制的模数转换器(AD)，把输出的模拟信号转换成数字信号，DSP是整个硬件系统的信号处理中心，将通过异步先入先出方式缓存(FIFO)的数据加以处理，并将结果传给单片机或个人电脑(PC)。单片微型计算机(MCU)或PC主要充当人机界面的角色，接受外部键盘的输入，将DSP传输过来的结果用数据和图文的形式在液晶显示器上显示出来。DSP芯片数据处理能力非常强大，但是其输入输出(I/O)功能要求有限，因此，采用MCU作为人机接口，构成双CPU(MCU和DSP)系统。
在本实施例中，如果选取直径为D的不锈钢管弯制成静压环，则静压环的内侧半径大于集流器左右两端测压位置的半径20cm左右；在静压环内侧均匀钻孔并焊接8～16个直径为0.25D、长为10cm左右的连通短支管；在集流器左右两端测压位置的壳体上也钻与静压环对应的8～16个直径0.25D的小孔，每个孔上同时焊接直径为0.25D、长为10cm的短支管；集流器与静压环上的短支管端头攻有外螺纹，短支管间用活接头密封连接，活接头攻有连接短支管的内螺纹，必要时可拆下活接头清理短支管；集流器前后的两个静压环上端各焊接一短管，分别与压差变送器密封连接。
由于静压环上端的接口连接与压差变送器相通的管，便把静压环在集流器左端入口、右端出口测量得出的二点的静压值，传输给了压差变送器；压差变送器把来自静压环的压力差信号转换成模拟信号，高精度高频度地输送给模数转换模块；模数转换模块把来自压差变送器的模拟信号转换成显示装置可识别的数字点信号，不失真的输送给单片机，利用单片机及基于相应的实验流体力学理论的数值计算风量，并把模数转换模块的数字信号显示成相应的可视数字，同时记录压力风量数据，实现矿用轴流风机运行风量的实时测量、记录和显示。

Claims (2)

1.一种数字式矿用轴流风机风量测量装置，它包括位于风道(8)与轴流风机段(6)之间的轴流风机集流器(1)，其特征在于：在轴流风机集流器(1)的左右两端壳体外分别设有静压环(2)，两个静压环为内空结构，且其内径分别大于轴流风机集流器(1)的左右两端壳体外径，若干个径向焊接的短支管(9)和短支管(10)相对应地均布于静压环(2)的内圆周及轴流风机集流器(1)的壳体圆周上，且相对应的短支管(9)和短支管(10)通过活接头(11)连接，使静压环内部空间与轴流风机集流器的风道相联通；两个静压环的内部空间通过短管分别密封联通到两个压差变送器(3)上；两个压差变送器的输出端均与模数转换模块(4)相连，其中，压差变送器还与一个由数字信号处理器控制的时钟电路中的样本时钟电路相连；模数转换模块则与时钟电路中的模数转换器采样时钟电路相连，其输出端连接到一个异步缓存器上；异步缓存器的输出端与数字信号处理器相连；数字信号处理器又与单片机或个人电脑连接；单片机或个人电脑的输出端则与显示模块(5)相连。
2.根据权利要求1所述的数字式矿用轴流风机风量测量装置，其特征在于：所述短支管(9)和短支管(10)的端头攻有外螺纹，活接头(11)攻有连接短支管的内螺纹。
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