风速和风量测算模块

（一）风速计 ：测量单位时间内空气流动距离的仪表。
（普遍使用） 1、机械式风速计（风表） 据风力感受部件分：叶片式、风杯式 据测量范围分： 高速风表（0.8~25m/s）（风杯式） 中速风表（0.5~10m/s） 微（低）速风表（0.3~5m/s）
１）叶片式风速计：（普遍使用）
叶轮式风表主要由叶轮、传动涡轮、蜗杆、计数器、指针及 回零杆、离合闸门、护壳底座等构成。 离合闸板能使计数器与叶轮轴联结和分开， 用来开关计数器。回零杆的作用是能够使风表 指针回零。风表的叶轮由铝合金叶片组成， 叶片与旋转轴的垂直平面成一定角度。 当风流吹动风轮式，通过传动机构将运动传给 计数器，指示出叶轮的转速，称为表速。再按风表校正曲线 差得真实风速，即为测风断面上的风速。 中速风表一般为翼式风表，其受风翼轮是由8个叶片按照与旋转轴 的垂直平面成一定角度安装组成。当翼轮转动时，通过蜗杆轴将转 动传给计数器，使指针转动，指示出翼轮转速。关闭开关，翼轮虽 仍转动，但指针不动。回零压杆为回零装置，不论指针在何位置， 只要按下压杆，长短指针立即回到零位。 低速风表的构造与中速风表相似，也为翼式，只是其叶片更薄更轻， 翼轮轴更细。
《矿井通风》第九章 矿井风量计算
§９－４井巷风速和风量的测算 教学要点：
了解测算风速和风量的目的和井巷断面上的风速分 配规律 掌握测风仪表（机械式风表）测风方法 熟练掌握计算平均风速和通过井巷的风量的方法 熟悉用机械式风表测风时的注意事项及对测风站的

一、测算风速和风量的目的
１.检查各用风地点实际得到的风量是否满足要求。 ２.检查各井巷中的实际风速是否符合《规程》规定。 ３.检查漏风情况。 测量风速计算风量是矿井通风工作的基本操作 技能之一，也是检查、分析、改善矿井通风工作 的手段。 《规程》对测风的规定：矿井必须建立测风制 度，每10天进行一次全面测风。对采掘工作面和 其它用风地点，应根据实际需要随时测风，每次 测风结果应记录并写在测风地点的记录牌上。
一般风速在0.2~0.3m/s以上时，表速与真风速呈线性关系 故风表校正曲线也可用下式来表示：风表校正曲线-表速（指 示风速）v表与实际风速（真风速）v真的关系。
v真＝av表＋b (a=tanα)m/s
式中 v真—真风速，m/s； b—表明风表启动初速的常数， 决定于风表转动部件的惯性和摩力 a=tanαa—校正常数，决定于风表的构造尺寸； v表—风表的指示风速，m/s。
（二）风速传感器 风速传感器，主要适用于煤矿井下具有瓦斯爆炸危险的 各矿井通风总回风巷、风口、 井下主要测风站、扇风机井口 掘进工作面、采煤工作面等处，以及相应的矿产企业。 可连 续监测上述地点的风速、风量（风量=风速x横截面积）大小， 能够对所处巷道的风速风量进行 实时显示。 （三）机械式风速计的校正 由于风表本身的构造和其他因素的影响（机件的损坏和 锈蚀，检修质量等原因），翼轮的转速（表速）不能如实反 映出真实的风速，因此必须进行校正，根据风表校正仪得出 的数据，将表速与真风速之间的关系记载于风表的校正图表 上。每只风表出厂前或使用一段时间之后，都必须进行校正， 并绘制出风表校正图标，以备测风时使用。
七、测风站及其要求
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10m内不能有拐弯和障碍物； 2.测风站本身长度不能小于4m； 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、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。
机械式风表校正曲线
四、测风方法及步骤
（一）测风地点 （1）应在矿井的总进风、总回风，各水平、各翼的总进风 总回风，各采区和各用风地点的进、回风巷中设置测风站， 但要避免重复设置。 （2）测风站应设在平直的巷道中，其前后各10m范围内不得 有风流分叉、断面变化、障碍物和拐弯等局部阻力。 （3）若测风站位于巷道断面不规整处，其四壁应用其它材 料衬壁呈固定形状断面，长度不得小于4m。 （4）采煤工作面不设固定的测风站，但必须随工作面的推 进选择支护完好、前后无局部阻力物的断面上测风。 （5）测风站内应悬挂测风记录板（牌），记录板上写明测 风站的断面积、平均风速、风量、空气温度、大气压力、瓦 斯和二氧化碳浓度、测定日期以及测定人等项目。
（二）测风方法
１.定点测风和线路法（风表移动路线） ２.侧身法和迎面法（测风员测风姿势）
1 4 7 2 5 8 3 6 9
分格定点法（九点法）
（a）
（b）
（c ）
起点
起点
起点
终点
终点
大断面巷道
中断面巷道
小断面巷道
五、计算井巷的平均风速和风量
（1）先估测风速范围，然后选用相应量程的风表。 （2）风表和秒表回零，正迎风流，约20~30s后，开始计时，同时开 启计数器和秒表，（特别注意）1min均匀走完测量路线。同一地 点测三次，每次测量结果的误差不应超过5%取平均值，（误差= （最大读数-最小读数）/最小读数），取3次有效风速的平均 值， 并按公式计算表风速：
8
6 4 4
二、井巷断面上的风速分布
井巷断面上的风速分配 空气在井巷中流动时，由于空气的粘性和井巷壁面 粗糙程度的影响，风速在井巷断面上的分布是不均 匀的，如图。一般来说，在巷道的轴心部分风速最 大，而靠近巷道周壁风速最小，通常所说的风速都 是指平均风速。（特别注意）
y V
三、测风仪器仪表
测量井巷风速的仪表叫风表，又称风速计。目前，煤矿 中常用的风表按结构和原理不同可分为机械式、热效式、电 子叶轮式和超声波式等几种。
Q＝Ｖ均×Ｓ( m3 /s)
式中Q——测风巷道通过的风量， m3 /s； S——测风站的断面积，m2； 矩形和梯形巷道，S=ＨＢ； 三心拱巷道，Ｓ＝Ｂ（Ｈ－0.07Ｂ）； 半圆拱巷道，Ｓ＝Ｂ(Ｈ－0.11Ｂ)； 不规则巷道，Ｓ＝0.85BH； Ｈ——巷道净高，m； Ｂ——梯形巷道为半高处宽度，拱形巷道为净宽，m。
２）杯式风速计 它的感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形、 的空杯组成。空心杯壳固定在互成120°的三叉星形 支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面顺着 一个方向排列，整个横臂架则固定在一根垂直的旋 转轴上。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正 比于风速。
２、热效式风表 测风原理是：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，所以这种风表使用不太广泛，多用于微风 测量。 ３、电子叶轮式风表 电子叶轮式风表由机械结构的叶轮和数据处理显示器组成。 它的测定原理是：叶轮在风流的作用下旋转，转速与风速正比， 利用叶轮上安装的一些附件，根据光电、电感等原理把叶轮的转 速转变成电量，利用电子线路实现风速的自动记录和数字显示。 它的特点是读数和携带方便，易于实现遥测。 ４、超声波风速计 超声波风速计是利用超声波技术，通过测量气流的卡蔓涡街 频率来测定风速的仪器，目前主要用于集中监控系统中的风速传 感器。它的特点是结构简单，寿命长，性能稳定，不受风流的影 响，精度高，风速测量范围大。
矿井井巷中的允许风流速度
井 巷 名 称 容许风速（m/s）
最
无提升设备的风井和风峒 专为升降物料的井筒
低
最
15 12
高
风桥
升降人员和物料的井筒 主要进、回风巷
10
8 8
架线电机车巷道
运输机巷，采区进、回风巷 采面、掘进中的煤、半煤岩巷 掘进中的岩巷 其它通风行人巷道
1.0
0.25 0.25 0.15 0.15
本模块小结：
归纳为几点： １.井巷测风的目的； ２.风表的种类和常用风表； ３.机械式风表原理、结构； ４.机械式风表测风方法的操作技能； ５.测量结果的校正、测量数据的整理； ６.使用风表测风时的注意事项及对测风站的技术要求。
课后作业
在井下的测风站内测风，测风站的断面积是10m2 ， 用侧身法测得的3次读数分别为330，338和340。每次测风 时间均是1min。求测风站的风速和通过测风站的风量各是 多少？（风表校正曲线如图）
V表=n ∕ t
式中 V表——风表测得的表速，m/s； n——风表刻度盘的读数，取三次平均值，m； t——测风时间，一般60s。
（3）根据表速查风表校正曲线，求出真风速V真：
v真＝av表＋b (a=tanα)
（4）将真风速乘以校正系数K得实际平均风速v均，即：
V均=KV真 ，m/s
K ——校正系数，采用侧身法时K=S －0.4 ∕ S；采用迎面法时 Ｋ＝1.14 （5）按下式计算巷道通过的风量：
六、用风表测风时的注意事项
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.翼轮端面一定要与风流方向垂直，尤其在倾斜巷道测风时，更要注意 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，将损坏或测量不准确， 甚至吹不动轮叶。 6.为了方便计算与减少误差，一般要在1min（或100s）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。