礦用局部通風(fēng)機(jī)承擔(dān)著向掘進(jìn)工作面輸送新鮮空氣并排出掘進(jìn)巷道內(nèi)粉塵、瓦斯等有害氣體的重要任務(wù)。其性能好壞直接決定了掘進(jìn)工作面煤礦生產(chǎn)人員的生命安全。因此,對礦用局部通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能測試,尤其是現(xiàn)場通風(fēng)量的實(shí)時(shí)測試顯得十分重要。本課題分析了傳統(tǒng)的風(fēng)量測試方法的測量原理以及優(yōu)缺點(diǎn),通過對比可知,只有等環(huán)面積法能用于礦用局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測試。針對采用等環(huán)面積法測試礦用局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量,對圓形通風(fēng)管道在有支架和無支架時(shí)的風(fēng)速分布情況,進(jìn)行物理建模和仿真模擬分析。結(jié)果顯示,安裝測試支架對測風(fēng)斷面風(fēng)流風(fēng)速分布存在一定影響。在研究風(fēng)流在圓形測風(fēng)斷面風(fēng)速分布規(guī)律后,搭建平均風(fēng)速點(diǎn)分布規(guī)律實(shí)驗(yàn)研究平臺。通過搭建的實(shí)驗(yàn)平臺,測量不同測點(diǎn)處的風(fēng)速值。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得,不同風(fēng)量下,離風(fēng)筒軸心130mm的測點(diǎn)13的風(fēng)速值與平均風(fēng)速值相等,最大誤差不超過2.25%。由此,可以推論,對于某一直徑的風(fēng)筒,一定存在一個(gè)平均風(fēng)速點(diǎn),其位置隨風(fēng)量變化不大。此規(guī)律可作為現(xiàn)場測量礦用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)量的一個(gè)重要依據(jù),依據(jù)風(fēng)流平均風(fēng)速點(diǎn)位置分布規(guī)律能快速簡單測量出局部通風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)風(fēng)量。根據(jù)所得規(guī)律設(shè)計(jì)現(xiàn)場測量礦用局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的方案,為局部通風(fēng)機(jī)建立一個(gè)完整的風(fēng)量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)。圖[45]表[7]參[59]
【學(xué)位單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TD441
【部分圖文】：

圖 1 歷年煤炭產(chǎn)量Fig.1 coal output in calendar years由于不能解決掘進(jìn)工作面工況參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測問題，所以不能判斷局部通風(fēng)機(jī)的輸出功率，但是又必須保證掘進(jìn)工作面足夠的風(fēng)量，這樣就會導(dǎo)致目前礦井下的局部通風(fēng)機(jī)所供給的風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于掘進(jìn)工作面實(shí)際所需風(fēng)量，造成了“大馬拉小車”的現(xiàn)象，使得能源極度浪費(fèi)，十分不合理[6]。這是一個(gè)兩難的問題，首先必須保證掘進(jìn)工作面足夠的通風(fēng)量，來供工作人員呼吸同時(shí)排出有害氣體，但又不能讓風(fēng)量過大造成能源浪費(fèi)[7-9]。目前為止，大多數(shù)的研究都是關(guān)于煤礦主通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)測定和故障診斷，由于煤礦井下掘進(jìn)巷道內(nèi)作業(yè)環(huán)境相對惡劣，工況參數(shù)不易測得，所以關(guān)于煤礦井下局部通風(fēng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和故障診斷研究比較少。

圖 2 2005-2014 年十年間瓦斯事故和死亡人數(shù)比例Fig.2 proportion of gas accidents and deaths in the decade 2005-2014礦用局部通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)一般包括風(fēng)量（Q）、風(fēng)壓（P）、以及效率（η）。其中最能反應(yīng)掘進(jìn)工作面通風(fēng)狀況的性能參數(shù)是風(fēng)量（Q），礦井主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量已經(jīng)很難測定，局部通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測定更是十分不易。掘進(jìn)巷道和掘進(jìn)面的風(fēng)量大小直接決定了井下采掘人員的工作環(huán)境是否安全，對井下采掘人員的生命安全至關(guān)重要，對其進(jìn)行精確的測量是非常有必要的。確保礦用局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量測量的精確度以及實(shí)時(shí)性，是保證井下作業(yè)人員正常工作的前提，更是無數(shù)家庭幸福的保障。煤礦工作人員能夠根據(jù)實(shí)時(shí)測得的風(fēng)量作出判斷，及時(shí)調(diào)整礦用局部風(fēng)機(jī)的出口風(fēng)量，以此提供給井下工作人員一個(gè)更加安全的工作環(huán)境。1.2 課題研究意義現(xiàn)代科技正在迅猛發(fā)展，伴隨著現(xiàn)代工業(yè)飛速進(jìn)步，各行各業(yè)對能源的依賴也是日漸加深。煤炭依然是我國賴以發(fā)展的主要消費(fèi)能源，在能源行業(yè)占據(jù)著絕

2 風(fēng)量測試方法為了保證井下工作人員的生命安全和采煤工作的順利進(jìn)行，非常重要的一項(xiàng)工作就是對礦用通風(fēng)機(jī)進(jìn)行性能檢測。對礦用通風(fēng)機(jī)的進(jìn)行性能檢測主要依靠測量通風(fēng)機(jī)的各種性能參數(shù)完成，其中最重要的就是礦用通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測量。礦井下工作環(huán)境十分復(fù)雜，空間范圍有限，通風(fēng)機(jī)進(jìn)出口處的風(fēng)流流場分布并沒有一定的規(guī)律性。如下圖 3 某礦用風(fēng)機(jī)距閘門 2.5D 直線段風(fēng)流速度分布圖，該風(fēng)機(jī)采用的是反風(fēng)門調(diào)節(jié)阻力。該圖清楚的反映風(fēng)流經(jīng)過阻力調(diào)節(jié)裝置不可能在風(fēng)筒內(nèi)形成穩(wěn)定的流場，勢必會造成風(fēng)速不均勻分布，風(fēng)機(jī)入口處斷面各點(diǎn)風(fēng)速并不相同。礦用通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量一般不能直接測得，主要是通過測風(fēng)斷面上的平均風(fēng)速而間接測得。因此如何測量平均風(fēng)速成為了測量礦用通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的關(guān)鍵[29]。目前主要通過以下方法測量風(fēng)機(jī)風(fēng)速：直接法—采用風(fēng)速計(jì)（比如:機(jī)械式風(fēng)表、熱敏電阻風(fēng)速計(jì)、超聲波風(fēng)速儀等）按照某一固定線路對風(fēng)速進(jìn)行測量；間接法—用畢托管來測定速壓，通過壓力計(jì)上的速壓值來準(zhǔn)確測量風(fēng)速以及風(fēng)量[55]。常用的風(fēng)量測試方法有如下幾種：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2893134