Лабораторное занятие №4 измерение скорости движения и расхода воздуха
Цель работы: – ознакомиться с приборами и методами замера скорости движения воздуха в горных выработках.
4.1 Приборы для замера скорости движения воздуха
Для измерения средней скорости движения воздуха в горной выработке применяются анемометры. Различают крыльчатые и чашечные анемометры.
4.1.1 Крыльчатый анемометр АСО-3
Крыльчатый анемометр (рис. 4.1) состоит из крыльчатки 1, размещенной в металлической обойме 5, счетного механизма с циферблатом 7, 8 и 9 и ручки 12.
Рисунок 4.1 – Анемометр АСО-3
Крыльчатка соединена с трубчатой осью 2, которая вращается на натянутой стальной струне и имеет подшипниковые втулки. Один конец струны закреплен неподвижно, а второй зажат в натяжном устройстве 3, расположенном в распорном стержне 4.
При вращении крыльчатки трубчатая ось посредством червячной передачи 6 передает вращение зубчатому редуктору счетного механизма. Счетчик имеет стрелки: большая стрелка 7 отсчитывает единицы и десятки (по большой шкале) и две малые отсчитывают 8 — сотни и 9 — тысячи единиц. Арретир 10 служит для включения и выключения счетчика. В корпусе прибора по обе стороны арретира имеется два ушка 11, через которые пропускается шнур, при помощи которого включается и выключается счетчик анемометра при замере с шестом. Крыльчатые анемометры со струнной осью марки АСО-3, предназначенные для измерения скоростей движения воздуха в пределах от 0,3 до 5 м/с.
4.1.2 Чашечный анемометр МС-13
Чашечный анемометр (рис. 4.2) отличается от крыльчатого тем, что воспринимающей частью прибора являются четыре полусферические чашки, сидящие на концах двух взаимно перпендикулярных стерженьков, связанных с общей осью, закрепленной в камневых опорах. Крестовина с чашками защищена от возможных механических повреждений каркасом, состоящим из двух перекрывающихся рамок.
На конце оси анемометра имеется червячная передача, связанная с редуктором счетного механизма, устроенного аналогично крыльчатому анемометру.
Чашечный анемометр рекомендуется применять для замера скоростей от 1 до 20 м/с.
Рисунок 4.2 – Чашечный анемометр МС-13
4.1.3 Анемометр переносной рудничный АПР-2
Назначение анемометра АПР-2
Анемометр переносной рудничный АПР-2 предназначен для контроля расхода и скорости движения воздуха, проходящего по горным выработкам шахт и каналам вентиляторных установок. Может также применяться для различных аэромеханических измерений в других отраслях техники и народного хозяйства.
Анемометр имеет рудничное особовзрывобезопасное исполнение и допущен к применению в шахтах, опасных по газу или пыли. Позволяет измерять среднюю скорость движения воздуха в выработках шахт в диапазоне от 0,2 до 19,9 м/с.
Прибор питается от четырех элементов типа А316, обеспечивающих его непрерывную работу в течении не менее 750 часов
Технические данные анемометра АПР-2
Таблица 4.1 – Техническая характеристика анемометра
Чувствительность на момент начала вращения крыльчатки первичного преобразователя, м/с, не более |
0,15 |
Диапазон измерения скорости воздушного потока, м/с |
0,2-19,9 |
Абсолютна погрешность измерения скорости движения воздуха, м/с, не более где V - значение измеряемой скорости, м/с |
±(0,1+0,05V) |
Продолжительность замера скорости движения воздуха, с |
от 30 до 520 |
Источник питания |
4 элемента типа А316 |
Потребляемый ток от батареи питания, мА, не более |
2,5 |
Уровень и вид взрывозащиты |
Р0, Иа |
Степень защиты от воздействия внешней среды |
IP54 |
Габаритные размеры, мм; не более: с выдвинутой штангой с задвинутой штангой |
700×70×55 310×70×55 |
Масса с источником питания, кг, не более |
0,7 |
Таблица 4.2 – Условия эксплуатации анемометра
Температура окружающей среды, 0С |
от 5 до 35 |
Относительная влажность воздуха при температуре 35 С, % |
не более 98 |
Запыленность воздуха, г/м куб. |
не более 0,1 |
Атмосферное давление, гПа |
866-1200 |
Устройство и принцип работы анемометра АПР-2
Анемометр (рис. 4.3), состоит из первичного преобразователя 1 и измерительного блока 2 с автономным источником питания
Рисунок 4.3 – Анемометр переносной рудничный АПР-2
Работа анемометра основана на тахометрическом принципе преобразования скорости воздуха в электрический сигнал. Крыльчатка первичного преобразователя вращается с угловой скоростью, линейно зависящей от скорости набегающего воздушного потока. При этом на выходе первичного преобразователя формируется последовательность импульсов напряжения, частота которых пропорциональна угловой скорости крыльчатки. По суммарному количеству импульсов, поступившему в измерительный блок, вычисляется средняя за время замера скорость воздушного потока, а результат индицируется на цифровом табло. Время замера не фиксировано, а выбирается оператором в процессе измерений в пределах указанных в табл. 4.1.
Анемометр имеет два органа управления:
– выключатель, который одновременно включает питание прибора и подает команду на начало замера;
– кнопку, нажатием которой подается команда на окончание замера и производство вычисления средней скорости с последующей индикацией результата измерения на цифровом табло.
Первичный преобразователь размещен в корпусе, отлитом из ударопрочной пластмассы, и закреплен на телескопической штанге, внутри которой расположен спиральный соединительный кабель.
Корпус измерительного блока отлит из ударопрочной пластмассы. В нем размещены электронная схема, смонтированная на трех печатных платах, источник питания, органы управления, цифровой индикатор и телескопическая штанга с первичным преобразователем. В нерабочем положении штанга складывается, а первичный преобразователь вдвигается в нишу корпуса, что предохраняет его от случайных механических повреждений.
Подготовка к работе анемометра АПР-2
При подготовке анемометра к работе необходимо выполнить следующие операции:
– Установить источник питания, соблюдая полярность указанную на шильдике. Крышка отсека питания крепится винтом в торце ручки анемометра.
– Выдвинуть первичный преобразователь из корпуса. Включить питание и одновременно подуть на крыльчатку в течение 3-5с. Кратковременно нажать кнопку. Примерно через 3 с на цифровом индикаторе должен появиться результат измерения.
– Если при опробовании зажигается светодиод на лицевой панели, батарея питания разряжена и ее необходимо сменить, установив свежие элементы.
Очень слабое, заметное только в затемненном помещении свечение светодиода при включении прибора не является признаком разряда батареи или неисправности анемометра.
– Выключить питание и вдвинуть первичный преобразователь в нишу корпуса. Анемометр готов к работе.
Порядок работы
– Измерение скорости движения воздуха должно производиться в следующем порядке.
– Извлечь первичный преобразователь из корпуса.
– Внести первичный преобразователь в точку замера так, чтобы ось крыльчатки была параллельна направлению скорости воздушного потока.
– Включить тумблер питания и выждать время, необходимое
для производства замера.
– По истечении времени замера, кратковременно нажать кнопку на его лицевой панели, отсчитать результат измерения по цифровому табло и выключить тумблер питания.
– Измерения скорости движения воздуха в горных выработках шахт должны проводиться в соответствии с "Правилами безопасности в угольных и сланцевых шахтах".