通风机性能测定的实验室模拟装置的制作方法

本发明属于煤矿通风安全技术领域，尤其涉及一种通风机性能测定的实验室模拟装置。

背景技术：

矿井主要通风机性能测定是了解矿井通风机能力和工作稳定性、效率的基础。由于风机的制造与安装质量以及增加外扩散器等原因，矿井主要通风机的实际运转特性与风机厂提供的特性曲线有一定出入，因此，必须实际测量矿井主要通风机的工作特性，为矿井通风提供基础参数。《煤矿安全规程》规定，新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1次通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。目前煤矿现场常规的矿井主要通风机性能测定可在三种情况下进行：1)新安装的风机在投人运转前进行测定；2)在矿井停产条件下测定；3)在矿井正常通风的条件下测定备用通风机装置的特性。通过现场调研，资料分析可以得知通风机性能测定技术在煤矿现场发展的比较成熟。为了让安全工程专业本科生能够对主要通风机性能测定有更深入的认识，开展主要通风机性能鉴定实验是《矿井通风安全》课程本科实践教学的必要环节，但是如果让本科生去煤矿现场学习和了解通风机性能测定，不仅需要大量的人力物力，而且开展现场通风机性能测定也会影响到煤矿的正常生产。为此，设计一种通风机性能测定的实验室模拟装置非常有必要。

具体内容

鉴于现有技术条件的不足，本发明提供了一种通风机性能测定的实验室模拟装置，将矿井主要通风机和风道按一定比例缩小制得，并采用专用的参数测定装置测定表征通风机性能的各参数。通风机性能测定的实验室模拟装置通过风量的调节实现工况点的调节，调节次数一般控制在8～10次，从而绘制得到完整的风机特性曲线。

为解决上述技术问题，本发明专利采用如下技术方案：通风机性能测定的实验室模拟装置，包括进口竖风管，水平风管，出口扩散管，风机，活动挡板，皮托管，U型水柱计，功率表，气压计，干湿球温度计，密封胶，其特征在于进口竖风管，水平风管和出口扩散管通过螺栓螺母连接并配合使用密封胶形成整个风道，活动挡板安装在进口竖风管上，皮托管，孔板流量计安装在水平风管上，皮托管和U型水柱计配合使用测定风压数据，同时采用功率表，气压计和干湿球温度计测定通风机性能测定过程中的各参数。

所述的进口竖风管，其特征在于进口竖风管由薄铁皮制成圆桶状，管径40cm，垂直高度为130cm，包括进风口，进口竖风管管体，进口竖风管下连接口以及壁面口，其中壁面口开在进口竖风管管体上且距离进风口20cm处，活动挡板安置于壁面口内。

所述的水平风管，其特征在于水平风管由薄铁皮制成圆桶状，管径40cm，水平长度为200cm，包括左连接口，水平风管管体，右连接口以及参数测试孔，其中参数测试孔开在水平风管管体上且距离左连接口60cm处。

所述的出口扩散管，其特征在于出口扩散管由薄铁皮制成管径上大下小形，垂直高度设计为110cm，包括出口扩散管下连接口，出口扩散管管体，出风口，其中出口扩散管下连接口管径为40cm，出风口管径60cm。

所述的风机，其特征在于风机选用能够满足风机性能测定要求的小型风机，风机安装于水平风管内距离水平风管右连接口30cm处，其中风机紧贴水平风管壁面，风机和水平风管壁面连接空隙处采用密封胶密封。

所述的进口竖风管，水平风管和出口扩散管通过螺栓螺母连接形成整个风道，其特征在于水平风管水平放置于地面上，进口竖风管垂直地面放置且进口竖风管下连接口与水平风管左连接口通过螺栓螺母连接，同时出口扩散管与地面成60°角度放置且水平风管右连接口与出口扩散管下连接口通过螺栓螺母连接，两个连接处连接后均通过密封胶进一步密封。

所述的皮托管和U型水柱计配合使用测量风压数据，其特征在于皮托管连接至水平风管参数测试孔内，U型水柱计连接在皮托管的正负接头上，其中U型水柱计与皮托管正接头连接，测定得到风机的相对全压数据，U型水柱计与皮托管负接头连接，测定得到风机的相对静压数据。

所述的功率表，其特征在于功率表用来测定风机的功率数据。

所述的气压计，其特征在于气压计用来测定风机性能测定时的大气压力数据。

所述的干湿球温度计，其特征在于干湿球温度计在通风机性能测定时可根据干湿温度计示度差查表得到实验条件下的相对湿度。

采用上述模拟装置，可在实验室条件下实现通风机性能测定的基本要求，通过活动挡板调节风量，进而实现工况点的调节，同时通过皮托管和U型水柱计的搭配使用可以测得风压，风量数据，并使用功率表测得风机功率，气压计测得大气压力，干湿球温度计测得温度等，简易的通风机性能测定的实验室模拟装置实现了实验室条件下对风机性能测定的基本要求，尤其适合运用于本科实验教学环节。

附图说明

图1是本发明的通风机性能测定的实验室模拟装置整体示意图；

图2是本发明的进口竖风管右视图；

图3是本发明的各连接口示意图；

图4是本发明的风机相对全压测定示意图；

图5是本发明的风机相对静压测定示意图；

具体实施方式

如图1—图5所示，本发明的通风机性能测定的实验室模拟装置，包括进口竖风管1，水平风管2，出口扩散管3，风机4，活动挡板5，皮托管6，U型水柱计7，功率表，气压计，干湿球温度计，密封胶。进口竖风管1由薄铁皮制成圆桶状，管径40cm，垂直高度为130cm，包括进风口101，进口竖风管管体102，进口竖风管下连接口103以及壁面口104，其中壁面口104开在进口竖风管管体102上且距离进风口101处20cm，活动挡板5安置于壁面口104内；水平风管2由薄铁皮制成圆桶状，管径40cm，水平长度为200cm，包括左连接口201，水平风管管体202，右连接口203以及参数测试孔204，其中参数测试孔204开在水平风管管体202上且距离左连接口201处60cm；出口扩散管3由薄铁皮制成管径上大下小形，垂直高度设计为110cm，包括出口扩散管下连接口301，出口扩散管管体302，出风口303，其中出口扩散管下连接口301管径为40cm，出风口303管径60cm；风机4选用能够满足风机性能测定要求的小型风机，风机4安装于水平风管2内距离水平风管右连接口203处30cm，其中风机4紧贴水平风管2的壁面，风机4和水平风管2的壁面连接空隙处采用密封胶密封；进口竖风管1，水平风管2和出口扩散管3通过螺栓螺母连接形成整个风道，其特征在于水平风管2水平放置于地面上，进口竖风管1垂直地面放置且进口竖风管下连接口103与水平风管左连接口201通过螺栓螺母连接，同时出口扩散管3与地面成60°角度放置且水平风管右连接口203与出口扩散管下连接口301通过螺栓螺母连接，两个连接处连接后均通过密封胶进一步密封；皮托管6和U型水柱计7配合使用测量风压，其特征在于皮托管6连接至水平风管参数测试孔204内，U型水柱计7连接在皮托管6的正负接头上，其中U型水柱计7与皮托管6正接头连接，测定得到风机的相对全压数据，U型水柱计7与皮托管6负接头连接，测定得到风机的相对静压数据；功率表8用来测定风机4的功率数据；气压计9用来测定风机性能测定时的大气压力数据；干湿球温度计10在通风机性能测定时可根据干湿温度计示度差查表得到实验条件下的相对湿度。

下面介绍该实施方式进行通风机性能测定的原理：

通风机性能测定所需测定的参数主要包括风机转速n，风机风压H，风机工作风量Q，电动机输入功率N，测出不同工况点下的上述数值，即可绘出风机的H-Q、N-Q、η-Q曲线，此外还应测定通风机性能测定过程中的温度和压力等实验条件。本实验模拟装置在测取风压数据时将皮托管的正负接头分别与U型水柱计连接，可测得全压和静压数据；在测取量数据时首先测定的参数有实验条件下的大气压力，气温以及相对湿度等，根据这些测值可求算风流的密度，通过全压和静压数据可计算得到速压数据，在已知风流密度的前提下，可计算得到水平风管内的风速，再由风速和截面积之积可计算出风量值；风机的转速可直接由风机的转速计测定；电动机的功率可用功率表测得，进而可计算得风机的效率值。通过活动挡板完成风量的调节，进而实现工况点的调节，调节次数一般控制在8～10次，从而绘制得到完整的风机特性曲线。