巷道风量全自动在线测试装置研制与应用

为了实现巷道风量在线准确测试,以王坡煤矿上寺头北翼回风巷和辅运大巷为研究对象,采用CFD方法模拟了矩形巷道和半圆拱巷道断面风速结构场;对比不同巷道风量条件下巷道断面平均风速分布区域,巷道风量大小对巷道断面内平均风速分布区域无影响;进一步获得巷道断面无因次风速结构场,为巷道断面平均风速分布区域内布置多个风速采集点准确求取巷道平均风速奠定了理论基础;以巷道断面无因次风速结构场为基础,根据巷道断面平均风速分布区域确定巷道平均风速数据采集点位置,构建了巷道断面平均风速九点采集法,准确获得巷道平均风速的同时能够检验风速传感器是否存在数据失真问题;结合巷道断面平均风速九点采集法,设计了分别适用于矩形巷道、拱形巷道的龙门式和折叠式巷道风量全自动在线测试装置,根据巷道平均风速数据采集点位置定制设计测试装置结构尺寸与风速传感器运动轨迹。在王坡煤矿10个测风站位置部署了巷道风量全自动在线测试装置,人工测风数据和装置测风数据之间相对误差小于8%,研究表明巷道风量全自动在线测试装置的测风精度能够满足矿井通风要求,同时能够实现矿井多个巷道风量同步在线测试。     

矿山井巷测风方法的探讨

矿井风量的准确测定是通风管理的基础和依据。分析与讨论矿井井巷测风方法的不足及存在的问题,有利于改进矿井测风方法。通过风量测定的理论计算和对现场风量进行实际验证,提出了井巷中心定点测风法和井巷平均风速点测风法。新的测定方法的提出,从理论及实践操作中确定了在距矿山井巷顶、帮1/4井巷半径处为井巷紊流风速的平均点的论点,为今后矿井风量的准确测定提供了较好的方法,在一定程度上解决了目前测定风速慢、可靠性差的难题。     

煤矿通风参数测量方法与技术

针对目前煤矿测风手段人机共存、种类繁多的现象,通过对测风技术原理的理论分析,讨论现有测风技术的不足和改进之处。风速、风量测量面临精度不足和风速换算的问题,超声波风速传感器可实现更精准的测量。通风阻力测定面临误差和传感器适用性问题,可根据实际巷道情况合理搭配使用差压和绝压传感器。     

矿井大断面巷道风速分布规律及风量监测研究

人工测风方法难以实现大断面巷道的全断面测试,测试误差大。通过研究大断面巷道风速分布规律及风速测试原理,采用“多点网格测风法”和传统人工测试法进行现场实测,并通过FLUENT软件模拟与现场测量结果对比,验证了平均风速分布稳定区选取的合理性。现场实验表明,大断面拱形巷道传统人工测法测定值偏低,建立校准系数为1.15。FLUENT软件模拟结果表明,随着断面面积的增大,测风员的面积对风速测定值影响越来越小。     

基于混合长度理论的巷道风速场规律研究

为研究巷道断面风流风速分布规律,准确测定风速大小,根据普朗特混合长度理论建立的粘性应力 与速度梯度关系与湍流运动基本方程式相结合,运用量纲分析法,分析平均风速与巷道断面任一点风速的关系,并 在实验巷道和井下进行现场实测,得出巷道风流风速分布规律。结果表明,巷道断面任一点风速与平均风速比和 实测点位置存在一种线性关系。针对煤矿井下巷道断面风速分布进行研究可以为准确计算巷道风量及平均风速 提供参考,并为风速传感器布置提出指导意见。     

矿井巷道断面风速分布规律研究

本文针对王庄矿630轨道巷和进风分巷的矩形、梯形、三心拱巷道进行了风量参数实测,基于实测参数利用Fluent对巷道断面风速进行数值模拟研究。结果表明:巷道风速由边壁向中心增大,平均风速分布曲线与巷道断面形状一致呈环状分布且与通风风速大小无关,该结果为风速监测器位置的确定和风量准确监测提供了理论指导和依据。     

多点移动式测风装置及关键技术北大核心

介绍了多点移动式测风装置工作原理,多点移动、精确定位、平均风速计算等关键技术;测风装置由电动机作为动力,丝杆作为传动装置,控制风速传感器在水平和竖直2个方向精确运动,通过编程控制风量测试位置和测试时间,降低了人工测风工作量,提高了风量测试的准确性;在王坡煤矿进行了现场试验,试验结果表明与人工测风相比准确率平均为96.31%。     

多点移动式测风装置及关键技术

介绍了多点移动式测风装置工作原理,多点移动、精确定位、平均风速计算等关键技术;测风装置由电动机作为动力,丝杆作为传动装置,控制风速传感器在水平和竖直2个方向精确运动,通过编程控制风量测试位置和测试时间,降低了人工测风工作量,提高了风量测试的准确性;在王坡煤矿进行了现场试验,试验结果表明与人工测风相比准确率平均为96.31%。     

矿井主通风机风量测试方法的模拟研究

针对风速法测煤矿通风机风量时受支架影响的问题,以圆形巷道为例,在分析巷道内部风流分布规律的基础上,利用Fluent软件建立了巷道仿真模型,分别对无支架和有支架2种情况下巷道的风流场进行数值模拟,得到了各测点的风速。通过对比分析2种情况下的仿真结果得出,在巷道中安装支架会使测风断面风速值发生变化,测量值与实际值之间产生偏差,造成12.3%最大相对误差,5.7%平均相对误差。该研究为改进矿井主通风机风量测量方法,进行误差补偿提供了依据。     

煤矿井巷测风方法的改进

分析传统井巷测风方法的不足,并通过风量测定的理论计算和对现场风量进行实际验证,提出了井巷中心点定点测风法和井巷平均风速点定点测风法,较好地解决了当前测定风速慢、可靠性差的问题。     

基于巷道风流分布规律的风量计算

通过对模拟巷道风流分布规律进行研究,指出风流受巷道壁的黏滞作用,靠近巷道边壁处风流速度较小,越靠近巷道中心区域风速越大,而这种变化趋势在高、中、低风速条件下基本一致;同时研究以风速V(x)为目标函数值,以距巷道壁距离为变量x,对三种风速条件下试验数据进行曲线拟合分析,并得出相应的回归方程,依据此方程构造相应的积分方程计...     

基于LDA的均直巷道断面突扩风速分布规律实验研究

风速分布是计算井下巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质过程的基础,对风速传感器布置及测风仪表研制具有重要意义。针对传统的接触式瞬时速度测量方法的局限性,采用非接触式激光多普勒测速仪（LDA）对均直巷道的稳定流动及断面突扩后风流状态进行实验测试。在平均风速为4 m/s左右的条件下,得出即使是均直巷道的稳定流动,其瞬时风速的大小及方向也呈现极度的湍流脉动性,平均脉动幅度可达平均风速值的33%左右,测点风速大小及风向均服从正态高斯分布;在突扩区域有大涡存在,漩涡区风流方向极不规则,各向均有分布,其风速平均绝对值在0.1~0.2 m/s左右波动,表明井下工程测风可有条件地忽略湍流大涡区域。受突扩影响均直巷道断面风速分布呈近似均等的动态的波浪线分布而非拟抛物线型,壁面光滑的实验巷道边界层厚度在5 mm左右,风速以跃迁方式“突变”达到均值。实验表明,传统的测风原理及方法仅能满足一般的工程需要,但是不能满足以湍流为特征的巷道瓦斯、火灾气体、粉尘运移规律,温度、湿度分布,传热传质等过程的计算要求。     

巷道平均风速测定装置研究与应用测试

针对矿山走线法测风时人员手持风表所走轨迹速度差异致使风量测量误差较大的问题,研究设计出一种新型巷道平均风速测定装置,该装置采用在固定轨道上匀速走线方式测定风量,克服人工测量的弊端.同时对装置进行实际可靠性风量试验测试,测试结果显示在不同风速条件下,装置测定结果与实际风量误差均小于2％,精度远高于人工测量,可更准确地反映...     

高巷道风表移动路线的改良

矿井巷道风速的准确测定是通风管理的基础。针对高巷道,明确目前风表移动路线存在的问题,通过对巷道风速分布的分析,提出新的风表移动路线。新的风表移动路线提高了风速测量的精确度,在一定程度上解决了高巷道风速测量值偏低的问题。     

基于FLUENT的侧卷式风门的数值模拟研究

为了解决煤矿井下传统风门启闭程度单一及必须结合风窗进行风量、风速调节的弊端,提出了侧卷式巷道风门。侧卷式巷道风门能够综合传统风门隔断风流与风窗调节风量的功能。通过利用ICEM建立风门、巷道模型,利用FLUENT软件对侧卷式巷道风门在风场中进行研究,模拟了不同风速下,风门对风场的影响,得到了不同风速时的压力云图、速度云图。结果表明,风速越大,引起的局部阻力越大、引起的巷道进出口压力差越大,而风门尾部流场的涡流区越长,可为侧卷式风门的结构设计及安装位置确定提供参考。     

矿用轨道式自动测风机器人研究与设计

由于煤矿井下人工对巷道风速、风量和气体浓度检测的繁琐性和不精确性,容易造成通风系统决策错误导致安全事故发生。针对上述问题,研究设计了一种矿用轨道式自动测风机器人系统,论述了轨道式自动测风机器人的结构组成和九点精确定位检测方法,对测风机器人的硬件系统和软件系统进行设计。该机器人系统可实现巷道通风参数自动采集,为矿井通风安全提供有效保障。     

矿山通风巷道风门后的风速分布特性研究

为了提高矿山通风巷道障碍物后风速测量精准性,依据障碍物对风流分布的理论分析,以某矿山含卷帘式风门巷道段为例,采用计算流体力学方法研究了进口风速、风门开合程度和粗糙度对风速分布特性的影响。结果表明,风门后流场存在空腔区及尾流区,与理论分析一致; 井巷通风安全规程内风速(1～6 m/s)改变对风速分布无明显影响; 风门开合程度减小,空腔区风速波及范围增大; 增加粗糙度使巷道内风速减小,风速分布沿巷道方向出现分层; 传感器距风门距离大于9H(H为障碍物高度)时,可摆脱空腔区影响,距离大于35H时,测量风速可达到进口风速的90%; 传感器距粗糙顶壁的距离大于2R(R为粗糙度)时,测量风速可达标准值约90%。     

巴里坤煤矿通风阻力测定与分析

矿井通风阻力测定是矿山通风工作中一项重要内容,是获取实际井巷风阻和矿井通风阻力分布的唯一手段。为准确掌握巴里坤煤矿通风系统现状,采用用精密气压计基点测定法,对巴里坤煤矿矿井通风阻力进行测定。通过数据整理分析得出通风阻力测定结果为296.81 Pa,矿井等积孔为4.36 m²,矿井总回风量为3786.72 m³/min,矿井进风段阻力占总阻力42.27%,矿井通风难易程度为容易,为科学有效优化矿井通风系统提供了数据支持。     

基于风量反演风阻的节点压能解析方法

为解决通风网络中部分巷道会无法完成通风阻力测定或测定结果不准的问题,引入节点压能解析计算方法,对已知压能的节点个数进行判别分析,给出已知节点压能个数判别式,实现在通风网络中利用两组实测风量数据与部分节点压能数据,反演所需未知巷道风阻值,进而得到较准确的巷道通风阻力值。由于测量风量比测定风阻容易得多,而且各矿井为保证安全生产均有大量风量数据,因此利用风量反演风阻可以避免实际阻力测定的繁重工作。通过实例分析,说明只要利用不同条件下通过相同巷道的两组风量数据及部分节点压能,就可以准确计算出待求巷道风阻。     

基于风量特征的矿井通风系统阻变型单故障源诊断

将矿井发生巷道冒落变形、风门开关或者破损、风机性能下降、巷道延伸及报废、矿车运行、罐笼提升、煤仓放空等变化引起通风系统风量发生异常变化的现象称为阻变型故障,根据风量传感器感知的风量变化确定通风系统发生阻变型故障的网络拓扑位置及其等效风阻,对矿井通风安全智能化管理,提高通风系统的安全保障能力意义重大。通风网络具有较好的自适应性及鲁棒性,利用矿井通风仿真系统MVSS生成训练样本,分别构建了基于SVM的分类器和回归器对故障位置和等效风阻进行诊断。仅以风量为特征的通风系统SVM分类与回归问题是一个不适定问题,研究表明诊断的准确性与传感器的个数及布置位置的分散程度有关,与传感器所在巷道的网络拓扑灵敏度以及巷道风量大小无关。