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[摘 要]矿井通风机房内要设置测量通风压力的仪表U型压力计，它与通风机进风口附近的风峒内测点相连，以观测全矿通风压力的变化情况，通风机设备的运转情况以及通风机设备的性能等等。本文在阐述矿井通风动力和阻力理论的基础上，对该压力计的量程选择方法进行了总结。
[关键词]U型压力计；通风动力；通风阻力；风流点压力
中图分类号：G711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0089-01
矿井通风机的作用就是把地面新鲜空气送到井下，供工人呼吸，同时把有害气体从井下排出，使有害气体的浓度降到对人体无害的程度，在现代化煤矿中称通风机为“矿井的肺脏”，可见其重要性。由于矿井通风方法多采用抽出式，所以以抽出式通风的矿井（见下图）为例来阐述矿井通风设计中U型压力计的量程的选择问题。
1 煤矿通风机为什么要安装U型压力计
在抽出式通风系统的矿井中，风流自地表大气流到进风井口断面1时要遇到突然收缩的局部阻力，然后沿着一条阻力最大的主干路线2-3一直到风峒内测点4的断面（即安装U型压力计的断面）为止，风流还要遇到摩擦阻力，局部阻力及正面阻力。从地表大气经断面1到4的全部过程中风流所遇到的全部阻力的总和，即为井巷对风流呈现的通风总阻力，记为h阻。风流继续自断面4经通风机设备到扩散器出口断面5为止，这一段进程中所遇到的全部阻力之和，即为通风机设备本身对风流呈现的通风阻力，简称为通风机设备内部的通风阻力，记为h通阻，由于不同厂家的通风机内部构造各异，其内部的通风阻力目前也难于找出普遍适用的关系式来计算。最后，风流自断面5回到大气中，遇到突然扩大的局部阻力，记为h局。
矿井通风动力有机械通风动力和自然通风动力两种。矿井通风动力必须适应矿井通风阻力的需要，二者在数量上是相等的。机械通风动力与自然通风动力的代数和，必等于风流从大气中来又回到大气中去所遇到的全部通风阻力的总和。
即h通±h自=h阻+h通阻+h局
但迄今为止还没有找到可以用于实际计算机械通风动力h通的普遍关系式。所以引出了通风机全压的概念，即定义h全=h通-h通阻=h阻+h通阻+h局。
为了应用上的方便又将通风机的全压分为静压和动压。即h全=h静+h动；
由通风阻力、通风动力与风流在某一断面上的点压力关系（其理论详见其它通风书籍）可以得到：
h动=h局；
h阻=h全4=h静4-h速4；
其中h全4、h静4、h速4分别为断面4上的相对全压、相对静压和速压。
即有：h静±h自=h阻=h全4=h静4-h速4。
即使用U型压力计测量断面4的相对全压、相对静压和速压即可得到井巷通风阻力和通风机静压。
根据该结论就可以使用厂家提供的风机静压特性曲线结合测出的矿井压力，来对抽出式通风的矿井进行工作，并使用通风机的静压效率来衡量该通风机设备的工作质量或运转的合理性。
2 每个U型压差计在测量什么数据
在图中，用镀鋅管、三通管及皮管把断面上的测点的绝对全压与绝对静压分别传送到各个U型管的水面上。镀锌管的“+”号端与正对风流方向的小眼相通，用以传送绝对全压，它的“-”号端与垂直风流方向的几个小眼相通，用以传送绝对静压。
因为静压是在各个方向上强度相等的空气压力，在垂直风流方向上及其它任何角度的平面上都能受到静压的作用。
而速压只作用于与风流运动方向一致的方向上，全压包含静压和动压，所以全压也只作用于与风流运动方向一致的方向上。
对于U型测压管（1），左端与大气相通，右端与测点“-”相连，管内两水柱的高差即为测点大气压力与绝对静压之差，即为该断面的相对静压h静4。
对于U型测压管（3），左端与大气相通，右端与测点“+”相连，管内两水柱的高差即为测点大气压力与绝对全压之差，即为该断面的相对全压h全4。
对于U型测压管（2），左端与测点“+”相连，右端与测点“-”相连，管内两水柱的高差即为测点绝对全压与绝对静压之差，即为该断面的速压h速4。
可见我们可以由U型测压管（3）直接读出井巷的通风阻力，该值与一年四季不同时间段不同的的自然风压值的代数和即可算出风机目前工作的静压值。
我们也可以由U型测压管（1）、（2）分别读出h静4、h速4，然后相减后的值与自然风压值的代数和算出风机目前工作的静压值。
如果用其它仪表测算出通风机扩散器出风口断面上的速压平均值h局，结合上述静压值，即可得到通风机目前工作的全压值h全。
3 分析每个数据的相对大小选择U型压力计的量程
根据所测压力值的不同选用合适的压力计，最大压力应为压力计量程P计的80%左右。
从相对压力而言，在抽出式通风的风道内，测点的速压值h速4最小，相对全压值h全4小于相对静压值h静4，所以应根据h静4值来进行U型压力计量程的选择。
风机设计前，采矿专业会计算出井巷通风h阻及矿井所需风量Q。根据风量，可以估算出风峒的断面积S4，矿井速压值h速4可以有下式进行估算：
h速4=（Q/S4）2γ/2g
γ—断面4处的空气重率值，kg/m3；
g—重力加速度，取9.81m/s2；
根据h阻和h速4即可估算出相对静压值h静4。
P计=1.2×h静4；
至此，我们便可以根据P计来选择合适的U型压力计了。
参考文献
[1]黄元平.矿井通风动力和阻力的关系与应用.北京：中国工业出版社 1964.
[2]程居山.矿山机械.北京：中国矿业大学出版社，1997.
[3]于励民.忤自连.矿山固定设备选型使用手册，北京：煤炭工业出版社 2006.
[关键词]U型压力计；通风动力；通风阻力；风流点压力
中图分类号：G711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）04-0089-01
矿井通风机的作用就是把地面新鲜空气送到井下，供工人呼吸，同时把有害气体从井下排出，使有害气体的浓度降到对人体无害的程度，在现代化煤矿中称通风机为“矿井的肺脏”，可见其重要性。由于矿井通风方法多采用抽出式，所以以抽出式通风的矿井（见下图）为例来阐述矿井通风设计中U型压力计的量程的选择问题。
1 煤矿通风机为什么要安装U型压力计
在抽出式通风系统的矿井中，风流自地表大气流到进风井口断面1时要遇到突然收缩的局部阻力，然后沿着一条阻力最大的主干路线2-3一直到风峒内测点4的断面（即安装U型压力计的断面）为止，风流还要遇到摩擦阻力，局部阻力及正面阻力。从地表大气经断面1到4的全部过程中风流所遇到的全部阻力的总和，即为井巷对风流呈现的通风总阻力，记为h阻。风流继续自断面4经通风机设备到扩散器出口断面5为止，这一段进程中所遇到的全部阻力之和，即为通风机设备本身对风流呈现的通风阻力，简称为通风机设备内部的通风阻力，记为h通阻，由于不同厂家的通风机内部构造各异，其内部的通风阻力目前也难于找出普遍适用的关系式来计算。最后，风流自断面5回到大气中，遇到突然扩大的局部阻力，记为h局。
矿井通风动力有机械通风动力和自然通风动力两种。矿井通风动力必须适应矿井通风阻力的需要，二者在数量上是相等的。机械通风动力与自然通风动力的代数和，必等于风流从大气中来又回到大气中去所遇到的全部通风阻力的总和。
即h通±h自=h阻+h通阻+h局
但迄今为止还没有找到可以用于实际计算机械通风动力h通的普遍关系式。所以引出了通风机全压的概念，即定义h全=h通-h通阻=h阻+h通阻+h局。
为了应用上的方便又将通风机的全压分为静压和动压。即h全=h静+h动；
由通风阻力、通风动力与风流在某一断面上的点压力关系（其理论详见其它通风书籍）可以得到：
h动=h局；
h阻=h全4=h静4-h速4；
其中h全4、h静4、h速4分别为断面4上的相对全压、相对静压和速压。
即有：h静±h自=h阻=h全4=h静4-h速4。
即使用U型压力计测量断面4的相对全压、相对静压和速压即可得到井巷通风阻力和通风机静压。
根据该结论就可以使用厂家提供的风机静压特性曲线结合测出的矿井压力，来对抽出式通风的矿井进行工作，并使用通风机的静压效率来衡量该通风机设备的工作质量或运转的合理性。
2 每个U型压差计在测量什么数据
在图中，用镀鋅管、三通管及皮管把断面上的测点的绝对全压与绝对静压分别传送到各个U型管的水面上。镀锌管的“+”号端与正对风流方向的小眼相通，用以传送绝对全压，它的“-”号端与垂直风流方向的几个小眼相通，用以传送绝对静压。
因为静压是在各个方向上强度相等的空气压力，在垂直风流方向上及其它任何角度的平面上都能受到静压的作用。
而速压只作用于与风流运动方向一致的方向上，全压包含静压和动压，所以全压也只作用于与风流运动方向一致的方向上。
对于U型测压管（1），左端与大气相通，右端与测点“-”相连，管内两水柱的高差即为测点大气压力与绝对静压之差，即为该断面的相对静压h静4。
对于U型测压管（3），左端与大气相通，右端与测点“+”相连，管内两水柱的高差即为测点大气压力与绝对全压之差，即为该断面的相对全压h全4。
对于U型测压管（2），左端与测点“+”相连，右端与测点“-”相连，管内两水柱的高差即为测点绝对全压与绝对静压之差，即为该断面的速压h速4。
可见我们可以由U型测压管（3）直接读出井巷的通风阻力，该值与一年四季不同时间段不同的的自然风压值的代数和即可算出风机目前工作的静压值。
我们也可以由U型测压管（1）、（2）分别读出h静4、h速4，然后相减后的值与自然风压值的代数和算出风机目前工作的静压值。
如果用其它仪表测算出通风机扩散器出风口断面上的速压平均值h局，结合上述静压值，即可得到通风机目前工作的全压值h全。
3 分析每个数据的相对大小选择U型压力计的量程
根据所测压力值的不同选用合适的压力计，最大压力应为压力计量程P计的80%左右。
从相对压力而言，在抽出式通风的风道内，测点的速压值h速4最小，相对全压值h全4小于相对静压值h静4，所以应根据h静4值来进行U型压力计量程的选择。
风机设计前，采矿专业会计算出井巷通风h阻及矿井所需风量Q。根据风量，可以估算出风峒的断面积S4，矿井速压值h速4可以有下式进行估算：
h速4=（Q/S4）2γ/2g
γ—断面4处的空气重率值，kg/m3；
g—重力加速度，取9.81m/s2；
根据h阻和h速4即可估算出相对静压值h静4。
P计=1.2×h静4；
至此，我们便可以根据P计来选择合适的U型压力计了。
参考文献
[1]黄元平.矿井通风动力和阻力的关系与应用.北京：中国工业出版社 1964.
[2]程居山.矿山机械.北京：中国矿业大学出版社，1997.
[3]于励民.忤自连.矿山固定设备选型使用手册，北京：煤炭工业出版社 2006.