Измерение давления в нагнетательном трубопроводе

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 9Следующая ⇒

В нагнетательном трубопроводе внутреннее давление больше атмосферного (избыточное давление, компрессия), поэтому при измерении некоторых видов давления подсоединение трубки Пито к микроманометру несколько иное, чем при измерении во всасывающем трубопроводе. На рис.3.6 приведены две схемы подсоединения микроманометра к трубке Пито (остальные схемы подсоединения не отличаются от тех, которые приведены на рис.3.5):

Рис. 3.6. Измерение давления

в нагнетательном трубопроводе

а) «-» трубки Пито соединен с «+» микроманометра. На резервуар данного прибора действует давление в точке а - Р_а, на измерительную трубку - атмосферное давление Р_атм, причем это давление меньше по абсолютной величине, чем внутреннее давление в трубопроводе, поэтому результирующая Р_а - Р_атм - это перепад давления, показывающий превышение внутреннего давления над атмосферным (избыточное давление). Кроме того, воздействие оказывает и скоростное разрежение потока в месте измерения, при этом направление воздействия его обратное направлению действия избыточного давления.

Таким образом, общая результирующая величина давления, воздействующего на микроманометр, h_изм = (Р_а - Р_атм) - h_ск.р = h_ст - h_ск.р, откуда

h_ст = h_изм + h_ск.р ; (3.12)

б) «+» трубки Пито соединен с «+» микроманометра. В этом случае результирующая давлений будет равна (Р_а - Р_атм) + h_ск. Действие скоростного разрежения потока будет обратным и тогда h_изм = (Р_а -Р_атм) + +h_ск - h_ск.р = h_ст + h_ск - h_ск.р, откуда

h_ст = h_изм - h_ск + h_{ск. р} или h_ст » h_изм ; (3.13)

в) метод измерения скоростного напора в точке воздушного потока не отличается от соответствующего на рис. 2.6, в измерения;

г, д) схема подключения та же, что и на рис. 2.6 (ги д), однако общее уравнение обработки данных при измерении давления будет иметь вид

h_ст = h_изм + (h_{ск.р (г)} - h_{ск.р (д)}). (3.14)

Вполне очевидно, что формулы (3.11) и (3.14), описывающие одинаковые процессы, но в разных воздуховодах, отличаются друг от друга знаками перед слагаемыми, корректирующими величину h_изм.

Измерение температуры, влажности и давления

Контроль температуры воздуха осуществляется ртутным термометром (“сухим” термометром психрометра) или с помощью самописцев- термографов. Относительная влажность воздуха (отношение массы водяных паров во влажном воздухе к массе водяных паров при полном насыщении воздуха ими) измеряется психрометром (рис. 3.7), состоящим из двух термометров 1 и 2 в защитных оправах 3 и аспиратора 6. Резервуары термометров помещены в защитные трубки 4. В верхней части термометры закреплены в колпачках 5. Аспиратор 6 состоит из крыльчатки, которая приводится во вращение пружиной, заводимой ключом 8 (в последнее время в качестве привода крыльчатки используются электродвигатели). Перед измерением один из термометров, резервуар которого обернут батистовой тряпочкой, увлажняют с помощью пипетки (увлажняют только батист). Затем заводится механизм аспиратора, протягивающего воздух через резервуары термометров и выбрасывающий его через щели 7.

Вследствие испарения влаги с батистовой тряпочки влажный термометр всегда показывает меньшую температуру. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение влаги и тем больше разность в показаниях “сухого” и “мокрого” термометров. По разности в показаниях термометров и по показанию “сухого” термометра с помощью психрометрических таблиц определяется относительная влажность в %.

Контроль давления воздуха производится с помощью барометров-анероидов (рис. 3.8), барографов, микробарометров МБ-63 и М-75-2. Действие барометра-анероида основано на изменении объема воздуха, находящегося в герметичном сосуде 1 (см. рис.3.8, б), при изменении атмосферного давления. Особо чувствительны микробарометры, точность которых обеспечивается применением блоков из нескольких последовательно соединенных анероидных коробок и сложной оптической системой. В оптическом микробарометре МБ-63 изменение атмосферного давления фиксируется несколькими последовательно соединенными анероидными коробками и системой зеркал, угол поворота которых отсчитывается с помощью микроскопа. Микробарометры обеспечивают измерение давления в диапазоне от 540 до 840 мм. рт.ст., средняя квадратическая погрешность прибора на всем диапазоне шкал при измерении разности давления 50 мм рт.ст. составляет ± 0,05 мм рт.ст. Они нашли широкое распространение при производстве воздушно-депрессионных съемок. Для измерения разности давлений используют многопредельный микроманометр ММН-250 (рис. 3.4) и микробарометры. Измерение перепада давлений микроманометром подробно описано выше.

Рис. 3.7. Психрометр аспирационный

Рис. 3.8. Барометр - анероид: 1 - анероидная коробка; 2 - стрелка

Микробарометрами измеряют абсолютное давление в точке замера. При измерении перепада давления микробарометрами между двумя точками в горизонтальной выработке депрессия будет равна: h = 0,1(p₁ - p₂) даПа, если абсолютные значения давлений в точках p₁ и p₂ измеряются в Па; h = (p₁ - p₂)×13,332 даПа, если p₁ и p₂ измеряются в мм рт.ст. Кроме того, в значение h необходимо вводить поправку на изменение атмосферного давления, если измерения в точках 1 и 2 производились не одновременно.

При определении перепада давления в наклонной (рис. 1.9) или вертикальной выработке вводится поправка на давление столба воздуха высотой Н_1-2 м. В данном случае h = (13,332p₁ + 0,98r_срН_1-2) - 13,332р₂ даПа, если точку 1 приводим к высотной отметке точки 2, и h = 13,332p₁ - - (13,332р₂ - 0,98r_срН_1-2) даПа, если точку 2 приводим к высотной отметке точки 1. И p₁, и p₂ измеряются в мм рт.ст.

Рис. 3.9.

К определению перепада давления (h) между точками 1 и 2

В приведенных формулах: r_ср - средняя плотность воздуха в выработке между точками замера 1 и 2;

r_ср = (r₁ + r₂) / 2,

где r₁ и r₂- плотности воздуха в точках замера 1 и 2, кг/м³. Если замеры в точках 1 и 2 проводятся не одновременно, то в измеренную величину h следует вводить поправку на изменение атмосферного давления, для чего за ним ведется контроль дополнительным прибором, размещаемым в околоствольном дворе или на поверхности. В этом случае измеряемая величина перепада давления будет равна

h = 13,332×(p₁ – p₂) - Dh – 13,332×(B₁ – B₂) - Dh_ск ,

ггде	Dh -	поправка на разницу высотных отметок точек 1 и 2. Dh = 0,98r_срН_1-2, даПа;
	B₁, B₂ -	контрольные замеры атмосферного давления контрольным прибором, мм рт. ст.;
	Dh_ск -	поправка на скоростное разрежение, даПа. Если выработка между точками 1 и 2 имеет одинаковое сечение, то Dh_ск = 0.

Существует еще один метод измерения перепадов давления двумя микробарометрами: в точке 1 берется контрольный отсчет по обоим микробарометрам (P₁^I и P₂^I). Затем один прибор переносится в точку 2 и снова берется отсчет по обоим микробарометрам одновременно (P₁^II и P₂^II). Контроль времени снятия отсчетов ведется по секундомеру. В данном случае измеряемая депрессия будет равна

h = 13,332×(P₁^I - P₁^II) - Dh – 13,332×(P₂^I - P₂^II) - Dh_ск

Затем контрольный прибор переносят в точку 2 и замеры продолжают в описанной выше последовательности. Если в первом методе измерения возможно появление ошибки за счет наблюдаемой в рудниках пульсации давления, то в последнем случае появление подобной ошибки исключено. Для увеличения точности измерений должна вноситься температурная поправка на изменение температуры прибора. Для каждого прибора такая поправка задается в заводском паспорте, прилагаемом к прибору.

Измерение расхода воздуха

Контроль расхода воздуха осуществляется:

- в исходящих струях очистных и подготовительных выработок выемочных участков, крыльев, пластов, горизонтов и шахт в целом;

- в поступающих главных воздушных струях шахт, в местах разветвлений струй, у забоев подготовительных выработок и вентиляторов местного проветривания;

- в поступающих или исходящих струях камер общешахтного назначения.

Расход воздуха (м³/с) определяется по формуле Q = uS, где u - средняя скорость движения воздуха в выработке, м/с; S - площадь поперечного сечения выработки, м². Средняя скорость движения воздуха измеряется с помощью анемометров, принцип действия которых состоит в передаче скоростного напора на лопасти крыльчатки (анемометр АСО-3) или полусферы вертушки (анемометр МС-13). На российских рудниках повсеместно используются устаревшие марки анемометров: крыльчатого АСО-3 (рис. 3.10, а) для измерения скорости потока воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с и чашечного МС-13 (рис. 3.10, б) для измерения скорости от 5 до 20 м/с.

Рис.3.10. Анемометры: крыльчатый АСО-3 (а) и чашечный МС-13 (б)

Скорость потока воздуха измеряется следующим образом: 1. Берется начальный отсчет n₁ по положениям стрелок с циферблата (счетчика) анемометра до ввода его в поток воздуха. 2. Анемометр вводится в поток воздуха, включается рычажком (виден на рис. 3.10) и одновременно включается секундомер. 3. После измерения (обвода сечения выработки по методу, который приведен на рис. 10.5, а) анемометр и секундомер выключаются. Снимает-ся конечный отсчет (n₂) по счетчику анемометра и время производства замера (t) в секундах. 4. Определяется число делений в секунду n = (n₂ - n₁) / t. 5. По nс помощью заводского графика (рис. 3.11, г), прилагаемого заводом-изготовителем к каждому прибору, определяется средняя скорость потока воздуха в выработке.

Рис. 3.11.Схемы измерения скорости движения воздуха в горных выработках: а - анемометром; б, в - микроманометром с трубкой Пито; г - заводская характеристика анемометра

В настоящее время для измерения расхода воздуха есть множество различных типов анемометров, некоторые из них приведены ниже.

Анемометр АМС-02 — цифро-вой переносной взрывозащищенный анемометр чашечного типа с авто-номным питанием, предназначен для измерения скорости воздушного потока на суше и море, в замкнутых системах и на открытой местности, в системах промышленной вентиляции и конди-ционирования воздуха, а также в шахтах и рудниках всех категорий. Анемометр АМС-02 имеет взрывобезопасное исполнение и может быть использован в ручном варианте, либо стационарно на выдвижной штанге при измерении скорости воздушных потоков в системах проветривания и вентиляции угольных шахт и рудников, а также при проведении научно-исследовательских работ и метеоро-логических наблюдений.
Анемометр ТАММ-20 — цифровой переносной термоанемометр, имеет взрывозащищенную конструкцию и предназначен для измерения скорости воздушного потока, разности давления воздуха и температуры воздуха при инвентаризации систем вентиляции и кондиционирования, при проведении пусконаладочных работ систем вентиля-ции, промвентиляции и кондициони-рования, при проведении депрес-сионных съемок в шахтах и рудниках всех категорий, в том числе опасных по метану и угольной пыли.
Анемометр АПР-2 — анемо-метр переносной рудничный взрыво-защищенный крыльчатого типа с автономным питанием, предназначен для измерения скорости воздушного потока в шахтах и рудниках всех категорий.
Анемометр АТТ-1005 пред-ставляет собой высокоточный крыльчатый анемометр с возможностью одновременного измерения скорости и температуры воздушного потока. Помимо измерения скорости и температуры анемометр АТТ-1005 вычисляет объемный расход потока воздуха, проходящего через крыльчатку. Анемометр АТТ-1005 имеет возможность подключения к компьютеру (стандартный интерфейс RS-232) для передачи результатов замеров параметров воздушного потока.

Специальное программное обеспечение и соединительные кабели входят в комплект поставки анемометра.

Анемометр АТТ-1005 позволяет измерять скорость и температуру воздушных потоков в жилых и производственных помещениях, а также в системах промышленной вентиляции.

Скорость движения воздуха измеряется на замерных станциях, которые устраиваются в горных выработках на прямолинейных участках. Измерение средней скорости с использованием анемометров осуществляется путем равномерного перемещения прибора по горизонтальным и вертикальным линиям как показано на рис. 3.11, а. Такое перемещение прибора охватывает все сечение выработки. Возможен замер точечным методом (рис. 3.11, б), при котором сечение выработки условно делится на элементарные сечения, в центре каждого из которых измеряется точечная скорость потока воздуха U_i, тогда средняя скорость в сечении определится по формуле

U_ср = å U_i /m,

ⁱ⁼¹

ггде

m -

количество секций в сечении выработки.

Для измерения скорости движения потока воздуха используется микроманометр и трубки Пито, с помощью которых непосредственно измеряется скоростной напор в точке h = rU² / 20 даПа, где r - плотность воздуха, кг/м³. Из формулы скоростного напора вычисляется скорость воздуха в точке замера U = (20h /r)^0,5. Поскольку микроманометром можно измерять скорость потока только в точке, то наиболее приемлемыми схемами измерения являются схемы на рис. 3.11, б и в.

На рис. 3.11, в показана схема измерения полярным методом, который предложен Е.Симодом. Сущность метода состоит в том, что сечение выработки разбивается радиальными прямыми на ряд секций. По каждой из этих прямых (см. рис. 10.5, в, точки 1, 2, 3 и 4) измеряется скорость движения воздуха на расстояниях от полюса, равных соответственно 1/2, 1/4 и 1/10 длины радиальной прямой, а также в самом полюсе. Затем производится усреднение скоростей по замкнутым контурам 1, 2 и 3. Средняя скорость движения воздуха по сечению выработки определяется по формуле

U_ср = 0,083U₄ + 0,313U₃ + 0,286U₂ + 0,282U₁ .

Практика показывает, что выбор места положения полюса в сечении выработки слабо влияет на конечный результат (особенно при расположении полюса примерно в центре сечения). Данный метод целесообразно применять при точечном измерении скорости движения потока воздуха в выработке со сложной формой поперечного сечения.

Дальнейшая разработка средств непрерывного измерения скорости движения потока воздуха ведется в направлении создания стационарных автоматических приборов. Используемая для этих целей аппаратура предназначена для непрерывного автоматического контроля скорости движения воздуха и передачи информации или диспетчеру или в процессор вычислительной машины. Информация (сигнал) может самостоятельно использоваться в системе диспетчерского управления проветриванием или в системе автоматического регулирования потоков воздуха по выработкам отдельных участков или шахты в целом.

Вопросы для самоподготовки

1. Как замеряется скоростной напор?

2. Как замеряется полное давление?

3. Как устроена трубка Пито?

4. Какое давление передается штуцером со знаком «-» трубки Пито?

5. Какое давление передается штуцером со знаком «+» трубки Пито?

6. Что общего и какие различия между U-образным манометром и микроманометром?

7. Что такое коэффициент угла наклона измерительной трубки микроманометра?

8. Какими приборами замеряют расход воздуха?

9. Какими приборами замеряют влажность воздуха?

10. Методика замера расхода воздуха.

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1406; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!