一种精准确定通风量的煤矿调节风窗制造技术

一种精准确定通风量的煤矿调节风窗属于煤矿通风技术领域，包括滑动组件、窗体、风速传感器、辅助部件四部分，其中滑动组件由同步带、测速杆和滑动轨道组成，为解决煤矿调节风窗通风量的准确计算问题，通过数值模拟方法确定出最接近通风面平均速度的速度监测点，且将速度传感器布置在该处，随调节风窗开口面积变化，速度监测点逐渐改变，为定位该点，使用同步带结构，保证滑动组件中测速杆保持在风窗开口面积的中轴线上，再通过计算风窗通风面积，最终准确计算出通过调节风窗的风量，然后运用理论方法，对风窗建立开口通风阻力系数(R

【技术实现步骤摘要】
一种精准确定通风量的煤矿调节风窗
：本专利涉及一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，属于矿井通风

技术介绍
：矿井通风在煤矿生产中占有极为重要的地位，是保证煤矿安全生产、防治瓦斯煤尘爆炸等事故的必要条件。矿井安全可靠持续性生产的前提条件是具备合理而效果良好的通风系统，在不同程度上预防井下火灾及瓦斯爆炸等事故的发生。调节风窗是煤矿通风系统中必不可少的重要基础设施，其作用是调节控制通风流量，为采掘工作面等用风地点风量的按需分配创造条件。风量调节效果的好坏对生产安全和运行效益、作业人员工作环境有很大影响。在目前的矿井通风系统的通风设施中，传统调节风窗主要的类型有，固定式百叶风窗、自动可调式百叶风窗、推拉式调节风窗、手动插板式调节风窗、叶轮式精确刻度调节风窗、按键式精确刻度调节风窗以及数码刻度风窗。其中固定百叶窗由框架、百叶、丝网等组成，其页片的开启方式有顺开和对开式两种，同时调节风窗的侧面装有联动调节机构，可以手动调节也可以自动调节。自动可调式百叶风窗通过曲柄联动机构将风窗的叶片固定在窗框上面，通过传感器测得通过风窗的速度，然后再将信号输送给主机，主机再对电执行器进行工作，通过曲柄联杆使风窗进行调节。推拉式调节风窗自身带有固定装置，可以对调节板进行位置固定，并且制作简单、美观、可重复利用、安装方便。同时可实现对风量的连续调节；增加了对风流控制的稳定性和安全性；减去了木板加工及插入的环节，减轻了劳动强度；缩短了风量调节所需时间。手动插板式调节风窗在传动上采用插板链接式结构，在额定的通风面积中通过手轮、减速机、链轮等传动，以无级调风的形式，实现风量定量流动的控制管理目的。在上述几种风窗中，基本上都是从风速的实时监控和风量的自动调节方面展开研究，但因测风时测风位置与计算公式不准确，使调节风窗通风量计算结果不够准确。从以上问题出发，故设计此类调节风窗，为矿井通风测风提供更为简便和精确的方法。
技术实现思路
：本专利技术旨在解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种精准确定通风量的煤矿调节风窗的使用方法，本专利技术通过克服以上问题而为矿井通风系统的优化设计提供依据。为实现上述目的，本专利技术以下技术方案：本专利技术提供的一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，包括滑动组件、窗体、风速传感器、辅助部件四部分，滑动组件包括滑动轨道、同步带和测速杆，所述同步带与所述测速杆相连，所述测速杆位于调节风窗开口面积中轴线处，所述速度传感器位于测速杆2/3高度处，所述准确风量由风速值与风窗开口面积决定，所述准确风量被应用理论方法验证，所述方法通过对调节风窗建立两种通风风阻系数途径，所述通风总阻力系数(Rt)由开口通风阻力系数和泄漏通风阻力系数构成，所述理论风量由风压和通风总阻力系数(Rt)所决定，所述调节风窗准确风量与计算风量相较。最终确定通过调节风窗准确风量值。上述一种精准确定通风量的煤矿调节风窗的使用方法，具体步骤如下：步骤1：准确定位调节风窗速度监测点；步骤2：改造风窗结构，保证测速杆位于开口面轴心处；步骤3：求得精准风量；步骤4：将调节风窗定义为并联风路，并求得开口通风阻力系数(R0)表达式；步骤5：确定风窗泄露通风阻力系数(Rl)；步骤6：确定风窗总通风阻力系数，并且求出理论风量值；步骤7：实测风量与理论风量对比，从而判断该方法是否可行。附图说明：图1为本专利技术求得煤矿调节风窗总风量流程图；图2为本专利技术调节风窗结构图图3为本专利技术调节风窗风量示意图；图4为本专利技术调节风窗两种路径风阻示意图；图5为本专利技术用调节风窗主视图；图6为本专利技术用调节风窗左视图；图7为本专利技术调节风窗俯视图。图中：1-风速传感器，2-同步带，3-测速杆，4-推拉把手，5-同步带固定杆，6-固定螺栓，7-滑动轨道，8-风窗开口面积，9-巷道总面积，10-开口通风阻力系数(Ro)，11-泄漏通风阻力系数(Rl)。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本实施例的方法如下所述。步骤1：精准求得通风面积的平均速度：现利用计算流体力学软件Fluent进行数值模拟研究，对风窗的通风面积处的风速分布状况进行数值模拟计算。第一步按照风窗实际尺寸在ICEAM内建立风窗通风面积的二维模型，并进行划分网格，输出计算文件，第二步导入Fluent进行数值计算，导出计算结果，通过CFD-Post、ORIGN进行后处理，采集数据。确定风窗通风面积中轴线上速度最接近整个通风面积内的平均速度。为进一步探究，对中轴线上各点继续进行模拟，在测速杆3上确定出最接近整个通风面平均速度的位置。使用Fluent软件对巷道中轴线的断面建立煤矿调节风窗二维计算模型，模拟调节风窗通风面积中心线上的速度分布情况。在模拟过程中将风窗中轴线等距离设置11个监测点。各监测点速度如下表所示。模拟求得风窗通风面积的平均风速为5.0495m/s，与其相比第八个监测点与其较为接近。二者误差仅为0.59％。多次调整风窗开口面积，发现规律基本保持一致，若设风窗宽度h，则确定在由上至下方向上，2/3h(h为风窗高度)处设置测速杆3上监测点。步骤2：改造风窗结构，确定矩形通风面中心轴,确定测速点：将井下风窗设置为推拉结构，将窗体固定在滑动轨道7上，通过推拉把手4移动风窗，在风窗滑动轨道7安装测速杆3。为确定出风窗开口面的中心轴，需要推拉风窗时带动测速杆3传动，并且能够保证风窗移动的位移是测速杆3移动位移的二倍，二者的位移符合L窗＝2L测速杆的关系。考虑到在实际生产生活中，同步带2具有传动准确、对轴作用力小、结构紧凑及耐磨性好优点，故使用同步带2结构将风窗与测速杆3相连，使测速杆3时刻保持在风窗开口面积8的中心位置。由于在步骤一中明确在风窗开口面积8轴心处位置最接近整个通风面的平均速度，故在测速杆3此处作出标记，在风窗实际测量时，在此处测量即可。步骤3：将巷道内使用的风速传感器1布置在步骤(1)、(2)中共同确定的测速杆3高度的2/3h(h指风窗的宽度)处，利用Q＝AV，已知风窗开口面积，求得最后测出的准确风量。步骤4：对风窗建立开口通风阻力系数(Ro)10和泄露通风阻力系数(Rl)11两种路径。求得风窗开口通风阻力系数(Ro)10：式中，N＝Ar/A；Z值取为2.5。▽Ps＝RQ2(2)根据(1)、(2)确定出Q再由(2)、(3)，确定Ro步骤5：针对实际情况，以实际通风量、风压与风窗开口面积8确定泄露通风阻力系数(Rl)11与风窗通风面积8之间的函数关系。确定风泄露通风阻力系数(Rl)11。首先通过测量压差与已知风量计算出通风总阻力系数(Rt)，再利用步骤3求得的开口通风阻力系数(Ro)10，最后根据平行风道阻力关系计算求得泄露通风阻力系数(Rl)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精准确定通风量的煤矿调节风窗包括四部分：滑动组件、窗体、风速传感器、辅助部件。/n

【技术特征摘要】
1.一种精准确定通风量的煤矿调节风窗包括四部分：滑动组件、窗体、风速传感器、辅助部件。


2.根据权利要求1所述的一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，其特征在于，所述滑动组件由滑动轨道、同步带和测速杆组成。


3.根据权利要求2所述的一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，其特征在于，为准确确定出风窗开口面积各点速度分布情况与平均速度的关系，利用模拟软件FLUENT，根据矿井调节风窗实际尺寸大小，多次模拟，最终确定位于通风面积中轴线处，且处于至上而下方向上，2/3h(h指风窗的高度)处速度最接近整个通风面积平均速度。


4.根据权利要求3所述的一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，其特征在于，将测速杆布置在滑动轨道上，根据同步带工作原理，风窗移动距离是测速杆移动距离2倍，保证测速杆始终保持在风窗开口面积的中间位置，在测速杆至上而下方向上，且高度位于2/3h(h指风窗的高度)处设置标志，实际生产中将风速传感器摆放至此。


5.根据权利要求4所述的一种精准确定通风量的煤矿调节风窗，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：高科，李胜男，刘玉姣，苏佳琦，王晓琪，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21