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矿井主通风机风量测试方法与装置的研究

作　者: 王雪绒
导　师: 李曼
学　校: 西安科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 通风机 虚拟仪器 多传感器融合 风量 扫风装置
分类号: TD441
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


矿井主通风机是煤矿生产中至关重要的设备之一,其性能关系到工作人员的人身安全和设备运行的经济性,通风机性能下降、故障是导致瓦斯爆炸的主要原因之一。因此,针对矿井主通风机重要性能参数,研究其准确有效的测试方法和先进的测试装置具有重要的现实意义。论文以《中华人民共和国安全生产行业标准——煤矿在用主通风系统安全检测检验规范》AQ 1011-2005为依据,结合煤矿生产的实际情况,对矿井主通风机风量测试方法进行了深入的研究,并开发了相应的测试装置。针对风机风量的测试,论文对静压差法、动压法、风速法三种风量测试原理与方法进行了研究和分析。在此基础上,将多传感器融合技术运用到风量测试中去,并提出了风量的自适应加权平均融合算法,对风量的准确测试探索了一种新的方法,并为以后的研究奠定了一定的基础。为了解决传统风量测试中人工搭建测试支架劳动强度大、过程复杂和凭借经验选取测风截面的准确性差等问题,论文提出了采用自动扫风装置代替原有方法的思想,并根据矿井主通风机特殊的工作环境,设计以气动作为动力源的自动扫风装置。该装置采用双作用直线气缸和气动马达分别带动伸缩板和蜗杆蜗轮,实现扫风装置的伸缩和旋转运动,并利用UG三维辅助软件开发了扫风装置数字虚拟样机。为了改进原有的风量测试手段,实现其测量的准确性,论文在风量测试方法研究的基础上,采用虚拟仪器技术,研究开发了通风机风量测试仪。文章通过比较虚拟仪器硬件构成方式,结合实际应用需求,研究确定了基于USB总线的便携式仪器硬件平台,并以LabVIEW为软件开发平台,采用模块化、层次化设计思想开发了通风机风量测试分析软件,实现了风压、风速、大气压力和风量等主要参数的测试。最后,论文以离心式4-72-11N 02.8A通风机为测试对象,构建了风机风量测试实验平台,设计了合理的实验方案。在此平台上,对风机风量测试仪器进行了精度分析及功能实验验证,结果表明,论文所研究的方法和仪器可以满足实际测试的要求。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题研究的背景及意义  8-10
    1.1.1 课题研究的背景  8-9
    1.1.2 研究的目的与意义  9-10
  1.2 同类技术在国内外的研究动态及发展趋势  10-14
    1.2.1 虚拟仪器技术的研究现状  10-12
    1.2.2 多传感器融合技术的研究现状  12-14
  1.3 课题研究的主要内容  14
  1.4 本章小结  14-15
2 矿用主通风机风量测试方法的研究  15-26
  2.1 风量测试原理与方法  15-18
    2.1.1 静压差法  15-17
    2.1.2 动压法  17-18
    2.1.2 风速法  18
  2.2 测风截面的确定  18-19
  2.3 风量测试算法的研究  19-25
    2.3.1 多传感器融合原理  19-20
    2.3.2 多传感器信息融合方法  20-21
    2.3.3 风量测试中多传感器信息融合算法  21-22
    2.3.4 自适应加权平均算法的提出  22-25
  2.4 本章小结  25-26
3 扫风装置的设计  26-35
  3.1 扫风装置的设计要求  26-27
  3.2 扫风装置的设计方案  27-29
    3.2.1 旋转部分的设计  27-29
    3.2.2 伸缩部分的设计  29
  3.3 整体结构设计  29-34
  3.4 本章小结  34-35
4 矿用通风机风量测试虚拟仪器设计  35-52
  4.1 虚拟仪器硬件方案  35-40
    4.1.1 硬件总体结构  35
    4.1.2 传感器的选择与布置  35-37
    4.1.3 数据采集设备  37-39
    4.1.4 调理模块的设计  39-40
    4.1.5 计算机  40
  4.2 虚拟仪器软件开发  40-50
    4.2.1 开发平台的选择  40-43
    4.2.2 软件总体设计方案  43-45
    4.2.3 软件功能实现  45-50
  4.3 本章小结  50-52
5 测试仪器功能验证  52-62
  5.1 系统测试仪器精度分析  52-57
    5.1.1 精度分析方法  52-53
    5.1.2 仪器精度验证  53-57
  5.2 通风机性能参数测试  57-61
    5.2.1 实验设备  57-58
    5.2.2 实验验证  58-61
  5.3 本章小结  61-62
6 结论  62-64
  6.1 结论  62-63
  6.2 展望  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-68
附录  68

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中图分类: > 工业技术 > 矿业工程 > 矿山机械 > 矿山固定机械设备 > 矿山通风设备
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