风表校正方法.docx
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风表校正方法
实验五 风筒内速度场系数实测及风表校正
5.1速度场系数实
5.1.1目的
树立风流速度场的概念。
5.1.2使用仪器
皮托管、倾斜压差计、胶皮管、风筒、扇风机、钢卷尺、气压计、气温计、湿度计。
5.1.3 原理
在圆形风流的断面上，若风速分布对称圆心，往往是中心风速大，边缘风速小，通风中，所指管道或巷道的风速是该断面上的平均风速，所谓速度场系数是平均风速与中心点风速之比值。
对于圆形风道，应将断面分成几个面积相等的同心圆环，在每个圆环内的平均风速点1、2、3、……n测出动压，分别换算出风速，再用这些风速求出整个断面的平均风速，它与中心点风速（o点）的比值即为速度场系数。
按图5-1各个动压测点距圆心的位置按下式计算：
图5-1 圆形中各个动压测点的位置
（9）
式中：
——从圆心距第i个测点的距离；
——圆形风筒的半径；
i——从圆心算起的圆环序数（i=1、2、3……n）；
n——所划分的圆环数。
例如：
风筒半径为160mm，一般可分为5个圆环，按上式计算后，各测点距风筒边缘的距离如图5-2所示。
图5-2 各测点距风筒边缘的距离
按各测点动压分别换算出风速后，则平均风速为：
（10）
根据中心点动压求出中心点风速vo，则速度场系数：
（11）
5.1.4 实验步骤
按图9布置好仪器，待扇风机启动后，分别按图13改变皮托管位置。
读出各测点动压，同时记录气压、气温、及湿温度，求出空气重率，计算出各点风速，求出速度场系数。
5.1.5实验报告
表5-1 实测速度场系数
项目
数据
项目
数据
所指定的风流断面编号
空气重率（公斤/米3）
气压（毫米汞柱）
风筒半径（毫米）
气温（0C）
划分的同心圆环数
湿球温度（0C）
平均风速（米/秒）
相对湿度（%）
中心点风速（米/秒）
饱和蒸气（毫米汞柱）
速度场系数
表5-2 所指定的风流断面中各测点动压及风速
相对于圆心的测点号
动压（毫米水柱）
风速（米/秒）
计算过程：
5.2风表校正
5.2.1目的
了解风速表的校正方法。
5.2.2使用仪器
校正装置，被校风速表，秒表。
5.2.3原理
各类风速表所指示的读数不是真实的风速，所以一般每一支风速表都附有风速校正曲线，以便根据风速表上的读数查出真实风速。
而风速表经过一段时间使用后，性能会发生变化。
所以应定期对风表进行校正。
对于机械传动的风表，真实风速与表读风速之间应保持一线性关系。
校正风速表是使不同的已知风速通过风表，得出相对应的真实风速与表读风速的坐标点。
但这些点很难全部都落在一条直线上，为了求出误差最小的校正直线，得根据各对应读数，按回归计算法求出直线方程再做出直线。
5.2.4实验步骤
1.把被校的风速表安装在风表校正装置上。
2.以一定的已知风速通过风表，待风流稳定后，启动风表一定时间，记录真实风速与表读风速。
又改变风速重复上述操作，得出若干相对应的真实风速与表读风速，分别填于表十四中。
3.计算校正曲线方程，做出校正曲线。
5.2.5实验报告
把相对应的表读风速与真实风速分别填入xi及yi中，对表中各项按公式计算，求出a、b值。
以y为纵坐标，x为横坐标作校正曲线，y称为线性相关系数，它变化在0至1之间。
当y=1时，说明各校正点都在一条直线上，风表性能最好；当y=0，各校正点都不在同一直线上，风表性能最差。
表5-3 风速表校正回归计算表
校正次数
计算内容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
xi
xi--
（xi--
）2
yi
yi--
（yi--
）2
（xi--
）（yi--
）
计算公式：
（12）
（xi--
）2=
xi2--n
2 （13）
=
yi= （14）
=
（yi--
）2=
yi2--n
2 （15）
=
（xi--
）（yi--
）= （16）
b=
=（17）
a=
--b
=（18）
（19）
校正曲线y=a+bx（20）
计算过程：
根据式（20）在图5-3种作风表校正曲线。
Y真实风速（米/秒）
图5-3风表校正曲线
（三）测风仪器
1．测风仪器的种类
矿井使用的风表有机械式风表、电子式风速仪、风速传感器、压差计和皮托管，所有的测风仪器都必须经过计量检定部门的计量检定，取得合格证后方可在煤矿中使用。
机械式风速表分为叶式风速表和杯式风速表，但煤矿普遍使用的是叶式风速表。
风速表按测量范围分为：
高速风表，测定大于10m/s以上的风速；中速风表，测定0.5－10m/s的风速；低速风表，测定0.5－5m/s的风速。
测定时可根据井巷风速的情况选择合适的风速表。
2．风表校正曲线
不论使用什么方法测风速，所得的数值均不是实际风速。
因机械式风表有摩擦力的影响，所以所测的指针数和实际风速不相符。
为此，任何一块风速表都有需要用实验方法绘出测定风速与实际风速对照曲线表，该表称为风表的校正曲线，如图4-6所示。
根据风表的校正曲线可求出风表校正方程（也可以直接从表中读出井巷实际风速数），即按公式（（4-6）求出巷道的实际风速：
函数式v真=av表＋b（9一23）
式中VA—实际真正的风速，简称真风速，
时S;
a—校正常数，决定于风表的构造尺
寸；
b—表明风表启动初速度的常数，决定
于风表的惯性及摩擦力；
v表—风表指针指示的风速，简称表速，
m/s.
8｝＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、
7卜／；
＿6卜／，
二5卜／
任一I／
云4卜／｛
3卜／；
20）4'/123341516,781-
V*/（m.S-1）
图9-5风速计校准曲线
（四）测风方法
前面讲述过，空气在井巷中流动时，风速在井巷断面上的分布是不均匀的（图9一1）。
为了准确地测定井巷的平均风速，通常采用的方法是：
1．线路法和分格定点法
按风表在井巷中移动的方式划分，测风方法可分为线路法和分格定点法。
（1）线路法。
风表沿预定路线均匀移动，lmin内走完全部路程。
风表移动“线路”有多种形式，图9一6所示为其中的1种。
（2）分格定点法。
将整个井巷断面划分为若干大致相等的方格，使风表在每格内停留
相等的时间，lmin内测完全部方格。
图9一7所示为9点法；另外，还有3点法等。
2．侧身法和迎面法
按测风员的工作姿势，即测风员和井巷及风流的相对位置关系划分，测风方法可分为
侧身法和迎面法。
（1）侧身法。
测风员背向巷道壁站立，手持风表，将手臂向风流垂直方向伸直进行测风的方法，称为侧身法。
采用侧身法测风时，测风员和风表在同一断面内，减小了通风断面，增大了风速（风
表显示的风速比实际的大），所以需要对测量结果进行校正。
其校正系数K为：
K=
式中S——测风站（井巷）的断面积，m2;
0.4——测风员阻挡风流的面积，m2。
（2）迎面法。
测风员面向风流方向，手持风表，将手臂向正前方伸直进行测风的方
法，称之为迎面法。
采用迎面法测风时，测风员立于巷道中间，阻挡了风流，降低了风表处的风速。
为了
消除测风时人体对风速的影响，需将测算得的风速乘以校正系数（1.14），才能得到实际
风速。
3．用机械式风表测风操作方法
测风时先将风表指针回零，使风表迎向风流，并与风流方向垂直，不得歪斜；待叶轮
转动正常后，同时打开计数器开关和秒表，在lmin时间内走完全部预定线路或测完全部
方格；然后同时关闭风表和秒表，读指针读数。
为了保证测量的准确，一般在同一地点测
风次数不应少于3次；3次测量结果相互间的误差不超过5％时，取其平均值作为测量结
果，并按下式计算表速：
v表一于（9-25）
式中v表—风表测得的表速，时s;
n—风表刻度盘的读数（取3次有效测量的平均值），m;
t—测风时间，一般为60s.
五、计算平均风速和通过井巷的风量
1．求表速
根据公式v表＝n八求表速。
2．确定真风速
（1）根据v表的大小，从风表校正曲线图上求v真。
（2）根据风表校正曲线方程计算v真，即：
v真＝av表＋b
3．计算井巷中的平均风速
v均＝Kv真（9一26）
式中v均—井巷中的平均风速，时s;
K一校正系数，采用侧身法时K夕共0.4，采用迎面法时K二1.140
卜一“、分，‘’一产’刁仍J～‘“一“‘S’‘’一，’J一～’一介“
求平均风速的过程可归纳为：
消除风表本身结构以及消除测风员对
峰风表维修质量的影响’”真风速的影响1v均
4．计算通过井巷的风量
Q=Sv均（9一27）
式中S—测风站断面积（或井巷的净断面积），MZ;
Q—通过井巷的风量，衬/so
［例9一3]使用具有回零装置的机械一叶片式风表测量某巷道中的风速，用迎面法测
得的3次读数分别为210,214,206（m），每次测风时间均为Imin。
若巷道的净断面积
为5.8时，风表的校正曲线方程为v真＝0.8v表＋1.2，试求巷道中的平均风速和通过该巷
道的风量。
解
（1）检验3次测量结果的最大误差。
最大误差＝（最大读数一最小读数）／最小读数X100%
＝（214一206）/206X100%＝3．9%
3次测量结果的最大误差小于5%，测量精度符合要求，测量数据有效。
（2）求表速。
＿二＿丝10+214+206工/3一‘一”‘一‘－
v＝丝＝一时s＝3．5时s
一衣t60“、－－一川－
（3）由校正曲线方程求真风速。
v真＝0．8v表＋1．2＝（0．8X3．5＋1．2）m/s=4m/s
（4）求巷道中的平均风速。
v均＝Kv真＝1．14X4m/s＝4．56m/s
（5）求通过巷道的风量。
Q＝Sv均＝5．8X4．56m3/s=26．5m3/s
六、测风注意事项
（1）风表不能距人体太近，以免引起较大误差。
（2）风表按预定路线移动时，速度要均匀。
（3）叶轮端面一定要与风流方向垂直，尤其在倾斜巷道测风时，更应注意这一点。
（4）在同一断面测风次数不应少于3次，每次测量结果的误差不应超过5%；否则必
须重测。
（5）所使用的风表应与测定的风速相适应；否则，将损坏风表或测量不准确，甚至吹
不动叶轮。
（6）为了方便计算与减少误差，一般要在lmin（或loos）内刚好从移动路线的起点
均匀移动到终点（或测完全部方格）。
（7）在有人或车辆通过时不要进行测风。
（8）为了测量的精确，风门启开或关闭时刻都不能测风。
（9）在大断面巷道测风时，为了精确测出通过巷道的平均风速，应使用测风杆。
七、测风站及其要求
测风站就是定点测风的地点。
为了准确地测定风速，测算井巷中通过的风量，除了必
须注重测量操作方法、技巧外，还必须有比较规整、准确的巷道断面积（S）。
为此，在
牛下主要测风地点都要建立测风站。
测风站的设置地点，应满足测定矿井总进风量、总回
风量，以及各翼、各水平、各采区和采掘工作面进风量、回风量的需要。
测风站必须符合下列要求：
（1）测风站应设在支架齐全、没有漏风、断面变化不大的直线巷道中，测风站前后
lom内不能有拐弯和障碍物。
（2）测风站本身长度不能小于4mo
（3）测风站应挂有记录牌板，上面注明地点、编号、断面积、测风日期、平均风速、
风量、温度、瓦斯浓度、二氧化碳浓度、测定人等内容。
测风站最好设在混凝土砌暄的巷道中，在水泥或木支架的巷道中可设置木板测风站。
木板测风站的两帮和顶板应塞严填实，与巷道壁接触严密，使巷道内的全部风流都能从测
风站内通过。
如果需要在没有测风站的地点测风时，可以选择一段规整、断面变化不大的
直线巷道作为简易临时测风站。
八、风量的分配与调节
守安全、经济、合理的原则，矿井总风量是井下各个工作地点的有效风量和多条风路上的漏风量的总和。
其计算方法主要是按照井下同时工作的最多人数计算，确保井下每人每分钟供给不少于4m3的新鲜风量；和按采煤、掘进、硐室及其他地点实际需要风量的总和计算，其中最大值作为矿井总风量。
矿井所需要的风量是由矿井地质条件、瓦斯涌出量、采掘技术等因素确定的，而这些影响因素是在不断变化。
加上矿井瓦斯涌出不均衡、矿井内部漏风、独立回风的掘进用风、独立回风的硐室用风、工作面气温高低等因素对风量的影响，要求矿井总风量有一定的备用量，一般可取计算风量的20%——25%。
（二）矿井风量分配的原则
为了向各用风地点供给足够的风量，在矿井总进风量确定后须进行风量分配。
风量分配的原则如下：
1．各采煤工作面的风量按照风量与产量成正比例的原则，按比例分配风量，备用工作面的风量按计划所需要的风量的一半分配风量。
在正常生产条件下，由于矿井正常通风区域内，工作人员数量、有害气体涌出量等影响到配风的因素变化不大，所以按照产量的比例配风是可行的。
如果井下局部区域有特殊情况，需要风量较大时．可采用专门的方法，对其用风量进行配风，以保证生产、安全的需要。
备用工作面尚未进行回采作业，人员少，有害气体涌出量较小，按计划风量的一半配风，即可满足要求。
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