一种矿井通风网络系统实验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿井通风实验装置及方法，尤其是一种适用于矿井通风实验的矿井通风网络系统实验装置及方法。
【背景技术】
[0002]矿井通风系统是由矿井通风网络、通风机和风流调控设施构成的复杂系统，其中矿井通风网络是由开拓巷道、采区巷道和回采巷道连接而成的复杂巷道网络系统。由于其复杂性，目前的矿井通风网络系统实验模型仍为演示性的固定化模型，其制造工艺复杂、体积庞大，造价高，通风网络变换、调节和测试的功能较弱。而现有的双公路隧道网络通风实验模型，主要是采用相似模拟实验的方法，研究不同的隧道布置与通风系统对排除汽车尾气污染物的影响以及有效的通风治理方法，它与矿井通风网络系统模型及其实验目的有较大的区别。另外，在通风空调领域，现有的通风实验装置主要是为了测试各种管道的摩擦阻力系数和各种管件的局部阻力系数，大多是由一条管道与单台通风机构成的简单抽出式或压入式通风系统，有的将风机布置在一条管道中间形成一半抽出式、另一半压入式的通风系统。一般管道为水平布置，装拆测试简便易行。但也有一条水平布置，而另一条直立布置，其特点是占地面积小、测试操作相对复杂，一般只能进行管道风流场、抽出式和压入式风管的风流点压力，风管通风阻力等基础型测试实验，实验工况调节方式单一，难以满足对矿井通风网络风流流动与调节规律等复杂研究型通风实验教学的要求。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种简化的矿井通风网络系统实验装置，以解决现有通风管道实验装置功能不足和复杂矿井通风网络实验系统存在的制造难、造价高的问题。
[0004]技术方案:本发明的矿井通风网络系统实验装置，包括设在同一水平面上的等长度且平行的两条主直风道，主直风道的一端分别设有整流栅，主直风道的另一端分别经风硐连接有一变频离心式通风机，变频离心式通风机入口侧的风硐上依次设有风硐入口平闸门、百叶阀和旁通反风道，旁通反风道出口处设有立闸门以及与变频离心式通风机相连接的扩散器出口平闸门；所述的两条主直风道之间并联有联络风道和循环联络风道，联络风道和循环联络风道的通道口处均设有立闸门，两条相邻联络风道之间的两条主直风道上均设有立闸门，所述的循环联络风道中部设有变频轴流式循环风机；所述两条主直风道上间隔设有多组在同一截面上测试风力大小的测试孔；所述联络风道上和循环联络风道中轴流式循环风机两侧设有测试孔。
[0005]所述分别设有整流栅一端的两条主直风道端面上设有经法兰将两条主直风道连接在一起的U形连接风道，U形连接风道上设有测试孔。
[0006]所述的U形连接风道端口与其相邻联络风道轴线的间距不小于两条主直风道当量直径的11倍。
[0007]所述两条主直风道的截面为半圆拱形或矩形，或一条为矩形，一条为半圆拱形。
[0008]所述的联络风道为2?3条，循环联络风道为I?2条。
[0009]所述的联络风道和循环联络风道为圆形或半圆拱形。
[0010]一种使用上述实验装置的矿井通风网络系统实验方法，包括如下步骤:
[0011]a、根据矿井通风网络系统实验项目要求，选择两条不同截面的主直风道的进风口和出风口方向；
[0012]a、根据矿井通风网络系统实验项目要求，选择两条主直风道的进风口和出风口方向；
[0013]b、开启选为出风口的一条主直风道端口处的变频离心式通风机抽风，同时打开另一条主直风道端口处的风硐入口平闸门进风，使风流进入与该风硐相连接的主直风道，经U形连接风道流向出风口方向、或经U形连接风道和联络风道流向出风口方向，或直接从两条主直风道的整流栅一端同时进风，在一条主直风道出口端变频离心式通风机的作用下，使风流进入两条主直风道，经联络风道汇合流向一条主直风道的出风口端排出；
[0014]或开启选为出风口的一条主直风道端口处的变频离心式通风机抽风，同时打开另一条主直风道端口处的风硐入口平闸门进风，使风流经U形连接风道和循环联络风道流向出口方向，并开启设在循环联络风道中的轴流式通风机，使选为出风口一侧的主直风道中一部分风流经循环联络风道流向另一条主直风道中，而另一部分风流流向一条主直风道的出风口〗而排出；
[0015]或开启选为出风口的两条主直风道端口处的变频离心式通风机抽风，从两条主直风道的整流栅一端同时进风，在两条主直风道出口端变频离心式通风机的作用下，使风流进入两条主直风道，经联络风道流向两条主直风道的出风口端排出；
[0016]或开启选为进风口的一条主直风道端口处的变频离心式通风机压风，同时打开这个主直风道端口处的风硐入口平闸门进风，并关闭该风硐百叶阀、打开该风硐旁通反风道立闸门，在一条主直风道出口端变频离心式通风机的作用下，使风流经旁通反风道进入这条主直风道，经U形连接风道流向另一条主直风道的出风口端排出。
[0017]或开启选为进风口的一条主直风道端口处的变频离心式通风机压风，同时开启选为出风口的另一条主直风道端口处的变频离心式通风机抽风，并打开进风口侧主直风道端口处的风硐入口平闸门进风，关闭该风硐百叶阀、打开该风硐旁通反风道立闸门，在这两台变频离心式通风机的压抽联合作用下，使风流经旁通反风道进入一条主直风道，经U形连接风道流向另一条主直风道的出风口端排出；
[0018]C、侍风速稳定后，针对通风机、风道、立闸门等不同测试对象选择不同风道位置的测试孔，用毕托管插入测试孔内，固定好测点，用软管将毕托管的出口连接到测试仪上，测试风道内所选测点处的相对静压、速压和相对全压、风道截面的风速场系数、平均风速和通风量，并测试风道两测点间的压差，同时测试风道外的大气压力、空气干温度和湿温度，所述的风速控制在0.15?10m/s的范围内；
[0019]d、通过改变风道立闸门的开口面积、或改变变频离心式通风机工作电源输入频率，调节通风机送、排风量和各风道风量的分配，即可得到不同工况下实验的测试结果。
[0020]所述两条主直风道中的立闸门两侧相邻的联络风道的轴线间距不小于两条主直风道当量直径的24倍；风硐侧反风道与其联络风道的轴线间距不小于两条主直风道当量直径的11倍；循环联络风道和某一联络风道的轴线间距与这两条联络风道当量直径之和的比值大于0.5且小于1.5。
[0021]将变频离心式通风机与两条主直风道隔开分置于两个相邻的房间内。
[0022]所述测试孔布置在距离测试风道联通口或拐弯处、或测试风道立闸门的上游不小于3倍测试风道当量直径、下游不小于6倍测试风道当量直径的位置处。
[0023]有益效果:由于采用了上述技术方案，使本发明可对风道的风流点压力、风速场、通风阻力、立闸门调节局部阻力、通风机风压特性及变频调节特性、多种形式的通风网络风流流动与调节规律、多台通风机联合运转相互影响、可控循环通风系统风量调节规律等进行测试实验。与现有技术相比具有如下优点:
[0024](I)两台通风机既可单台互换运转，也可同时运转。可进行常规的抽出式通风、压入式和压抽混合式通风。通风网络变换简便，与通风机工作方式相结合，可形成多种不同的通风实验系统，实验功能多，相对性价比较高，能满足绝大多数矿井通风实验教学的需要。
[0025](2)所有通风机都配备变频调速装置，通过改变通风机工作电源的输入频率，可对所述的通风机送、