淺談靜壓差法測(cè)定通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的原理及公式推導(dǎo)

許 睿

（山西煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心，山西 太原 0300012）

淺談靜壓差法測(cè)定通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的原理及公式推導(dǎo)

許 睿

（山西煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)中心，山西 太原 0300012）

煤礦用主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測(cè)定是主通風(fēng)機(jī)安全技術(shù)性能檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一。作者從理想氣體伯諾利方程著手，闡述并推導(dǎo)了靜壓差法測(cè)定風(fēng)量的測(cè)定計(jì)算方法，對(duì)專業(yè)檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)人員有一定的技術(shù)參考價(jià)值。

主通風(fēng)機(jī)、風(fēng)量、靜壓、檢測(cè)檢驗(yàn)

煤礦在用主通風(fēng)機(jī)是煤礦重要大型設(shè)備之一，對(duì)在用主通風(fēng)機(jī)定期安全檢測(cè)檢驗(yàn)是十分必要的。這在《煤礦安全規(guī)程》第一百二十一條有著嚴(yán)格的規(guī)定。其中主通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量測(cè)定是煤礦主要通風(fēng)機(jī)安全技術(shù)性能檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)之一，能否準(zhǔn)確測(cè)定風(fēng)量將直接影響到主通風(fēng)機(jī)安全技術(shù)性能的判定。

《煤礦在用主通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安全檢測(cè)檢驗(yàn)規(guī)范》AQ1011第“5.5.3”條規(guī)定了目前常用的三種風(fēng)速測(cè)定方法：皮托管測(cè)定法，全壓管、附壁靜壓片測(cè)定法，風(fēng)速傳感器、遙測(cè)風(fēng)速計(jì)測(cè)定法，而這三種方法對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的條件要求較高，測(cè)定儀器儀表有時(shí)難于按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝設(shè)，從而風(fēng)量測(cè)定準(zhǔn)確度低，不能滿足煤礦主要通風(fēng)機(jī)安全技術(shù)性能檢測(cè)的要求。筆者根據(jù)多年煤礦現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)檢驗(yàn)經(jīng)歷，參考通風(fēng)機(jī)生產(chǎn)廠家的在線監(jiān)測(cè)方案，認(rèn)為靜壓差法測(cè)定風(fēng)量精確、簡便，易于操作，因此值得推廣使用。

靜壓差法是基于流體力學(xué)原理，進(jìn)行風(fēng)量測(cè)定計(jì)算的。流體在通過變徑管時(shí)，由于流速變化和阻力的影響，流體內(nèi)部能量會(huì)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化量的大小與流體流量和變徑管的幾何尺寸及形狀存在著相應(yīng)的關(guān)系，找出上述關(guān)系即可以測(cè)定流體的流量。基于上述原理測(cè)定時(shí)在通風(fēng)機(jī)入口逐漸收縮段上，選擇兩個(gè)近距離（異徑）斷面（如圖1所示），通過測(cè)定1－1截面，2－2截面靜壓差來計(jì)算風(fēng)量。

因?yàn)?－1、2－2斷面之間的距離很近，所以兩斷面間的阻力可忽略不計(jì)，同時(shí)由于1－1、2－2斷面在同一水平高度，勢(shì)能為相等，據(jù)此列出1－1、2－2斷面的理想流體伯諾利方程為

圖1 靜壓差測(cè)量流量示意圖

式中：P1、P2為 1－1、2－2 斷面的靜壓，Pa；ν1、ν2為1－1、2－2 斷面的風(fēng)速，m/s；ρ為 1－1、2－2 斷面的平均空氣密度，kg/m3。

再由流體流動(dòng)連續(xù)性方程得出:

式中：Q 為風(fēng)量，m3/s；S1、S2為 1－1、2－2 斷面面積，m2。

聯(lián)合方程（1）（2）可得：

令 ΔP=P1-P2，和S1、S2是可以測(cè)定的定值，可以設(shè)定

式中：k因斷面變化而產(chǎn)生的壓力損失系數(shù)，可近似取為0.99。則Q=a·

所以測(cè)定出ΔP即1－1、2－2斷面的靜壓差就可以求出主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量。

靜壓差法測(cè)定主通風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)，所測(cè)定的項(xiàng)目參數(shù)少，參數(shù)值現(xiàn)場(chǎng)易于獲取，操作簡便可行，且僅使用一些通用儀器儀表。目前一些通風(fēng)機(jī)制造廠家已采用此方法對(duì)主通風(fēng)機(jī)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于專業(yè)檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)在主通風(fēng)機(jī)檢測(cè)檢驗(yàn)中采用靜壓差法測(cè)定風(fēng)量也是行之有效，值得推廣的。

Principle and Formula Derivation for Flow Rate Measurement of Main Fan by Static Differential Pressure Method

XU Rui
(Shanxi Mining Safety Goods Testing Center,Taiyuan Shanxi 030012，China)

The flow rate measurement of main fan is one of important chains of safety technology.Fromthe ideal gas of Bernoulli equation,the author discussed the static differential pressure method to determine the flow rate.The method provides some reference for professional inspection and testing institutes and personnel.

main fan;air volume;static pressure;inspection and testing

TU834.3+3

A

1672-5050（2010）11-0055-02

編輯：徐樹文

2010-09-16

許 睿（1971—），男，山西襄汾人，大專，工程師，從事煤礦礦用安全產(chǎn)品檢驗(yàn)工作。