矿用局部通风机现场风量测试方法研究与应用

发布时间：2020-11-21 14:25

　　 矿用局部通风机承担着向掘进工作面输送新鲜空气并排出掘进巷道内粉尘、瓦斯等有害气体的重要任务。其性能好坏直接决定了掘进工作面煤矿生产人员的生命安全。因此,对矿用局部通风机进行性能测试,尤其是现场通风量的实时测试显得十分重要。本课题分析了传统的风量测试方法的测量原理以及优缺点,通过对比可知,只有等环面积法能用于矿用局部通风机的风量测试。针对采用等环面积法测试矿用局部通风机的风量,对圆形通风管道在有支架和无支架时的风速分布情况,进行物理建模和仿真模拟分析。结果显示,安装测试支架对测风断面风流风速分布存在一定影响。在研究风流在圆形测风断面风速分布规律后,搭建平均风速点分布规律实验研究平台。通过搭建的实验平台,测量不同测点处的风速值。从实验数据可得,不同风量下,离风筒轴心130mm的测点13的风速值与平均风速值相等,最大误差不超过2.25%。由此,可以推论,对于某一直径的风筒,一定存在一个平均风速点,其位置随风量变化不大。此规律可作为现场测量矿用局部通风机通风量的一个重要依据,依据风流平均风速点位置分布规律能快速简单测量出局部通风机实时风量。根据所得规律设计现场测量矿用局部通风机风量的方案,为局部通风机建立一个完整的风量实时监测系统。图[45]表[7]参[59]
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD441
【部分图文】：

图 1 历年煤炭产量Fig.1 coal output in calendar years由于不能解决掘进工作面工况参数的实时监测问题，所以不能判断局部通风机的输出功率，但是又必须保证掘进工作面足够的风量，这样就会导致目前矿井下的局部通风机所供给的风量远远大于掘进工作面实际所需风量，造成了“大马拉小车”的现象，使得能源极度浪费，十分不合理[6]。这是一个两难的问题，首先必须保证掘进工作面足够的通风量，来供工作人员呼吸同时排出有害气体，但又不能让风量过大造成能源浪费[7-9]。目前为止，大多数的研究都是关于煤矿主通风机的性能参数测定和故障诊断，由于煤矿井下掘进巷道内作业环境相对恶劣，工况参数不易测得，所以关于煤矿井下局部通风机的实时监测和故障诊断研究比较少。

图 2 2005-2014 年十年间瓦斯事故和死亡人数比例Fig.2 proportion of gas accidents and deaths in the decade 2005-2014矿用局部通风机的性能参数一般包括风量（Q）、风压（P）、以及效率（η）。其中最能反应掘进工作面通风状况的性能参数是风量（Q），矿井主通风机的风量已经很难测定，局部通风机的风量测定更是十分不易。掘进巷道和掘进面的风量大小直接决定了井下采掘人员的工作环境是否安全，对井下采掘人员的生命安全至关重要，对其进行精确的测量是非常有必要的。确保矿用局部通风机风量测量的精确度以及实时性，是保证井下作业人员正常工作的前提，更是无数家庭幸福的保障。煤矿工作人员能够根据实时测得的风量作出判断，及时调整矿用局部风机的出口风量，以此提供给井下工作人员一个更加安全的工作环境。1.2 课题研究意义现代科技正在迅猛发展，伴随着现代工业飞速进步，各行各业对能源的依赖也是日渐加深。煤炭依然是我国赖以发展的主要消费能源，在能源行业占据着绝

2 风量测试方法为了保证井下工作人员的生命安全和采煤工作的顺利进行，非常重要的一项工作就是对矿用通风机进行性能检测。对矿用通风机的进行性能检测主要依靠测量通风机的各种性能参数完成，其中最重要的就是矿用通风机的风量测量。矿井下工作环境十分复杂，空间范围有限，通风机进出口处的风流流场分布并没有一定的规律性。如下图 3 某矿用风机距闸门 2.5D 直线段风流速度分布图，该风机采用的是反风门调节阻力。该图清楚的反映风流经过阻力调节装置不可能在风筒内形成稳定的流场，势必会造成风速不均匀分布，风机入口处断面各点风速并不相同。矿用通风机的风量一般不能直接测得，主要是通过测风断面上的平均风速而间接测得。因此如何测量平均风速成为了测量矿用通风机风量的关键[29]。目前主要通过以下方法测量风机风速：直接法—采用风速计（比如:机械式风表、热敏电阻风速计、超声波风速仪等）按照某一固定线路对风速进行测量；间接法—用毕托管来测定速压，通过压力计上的速压值来准确测量风速以及风量[55]。常用的风量测试方法有如下几种：
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 丁翠;何学秋;聂百胜;;矿井通风巷道风流分布“关键环”数值与实验研究[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2015年10期

2 刘锡柱;;煤矿主通风机风量的测定方法及优缺点分析[J];山西煤炭;2015年04期

3 鹿广利;张梦寒;樊聪奇;;基于CFD的定点风速测定法的分析[J];煤炭技术;2015年05期

4 赵丹;黄福军;陈帅;王东;王大伟;;点风速与平均风速在圆形巷道中的关系[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2014年12期

5 彭明辉;;煤矿现场主通风机风量测试方法及优缺点分析[J];煤矿现代化;2014年04期

6 焦继红;;煤矿局部通风的设计方案研究[J];煤炭技术;2013年04期

7 李曼;司颉;张锋军;;矿井主通风机在线监测与故障诊断系统[J];仪表技术与传感器;2013年01期

8 陈国栋;;矿井主要通风机的性能测定[J];科技与企业;2013年01期

9 蒋仲安;陈举师;牛伟;王晶晶;陈梅岭;;皮带运输巷道粉尘质量浓度分布规律的数值模拟[J];北京科技大学学报;2012年09期

10 蒋仲安;陈举师;王晶晶;牛伟;高杨;;胶带输送巷道粉尘运动规律的数值模拟[J];煤炭学报;2012年04期

相关硕士学位论文 前10条

1 霍曼;大断面拱形巷道风量测量及补偿方法的研究[D];西安科技大学;2018年

2 马欢;矿井通风机风量测试方法研究与仿真分析[D];西安科技大学;2017年

3 杨宇;不同形状巷道断面风流—瓦斯耦合特性研究[D];太原理工大学;2017年

4 杨延龙;掘进工作面旋流通风流场CFD仿真及控尘能力研究[D];中北大学;2017年

5 侯秀杰;局部通风机智能控制系统研究[D];中国矿业大学;2016年

6 牛青;矿井通风机性能测试方法与系统的研究[D];西安科技大学;2014年

7 王丙建;支护结构与输送机布设巷道断面风速分布特征的风洞试验和数值模拟研究[D];太原理工大学;2013年

8 司颉;矿井主通风机在线监测与故障诊断系统研究[D];西安科技大学;2012年

9 党亚歌;矿用FBD局部通风机虚拟原型设计及数值模拟分析[D];西安科技大学;2010年

10 尹玉鹏;高原矿井适宜通风方法的研究[D];山东科技大学;2010年

本文编号：2893134