郭釗

[摘 ? ?要]礦用風(fēng)速表可以用來(lái)對(duì)礦井的風(fēng)量進(jìn)行檢測(cè)，是我國(guó)煤礦領(lǐng)域的常用儀器。研究了礦用風(fēng)速表檢定裝置的改造，包括裝置改造硬件組成、裝置改造軟件特點(diǎn)、裝置改造的系統(tǒng)、裝置改造的儀器儀表性能，并且對(duì)它在煤礦風(fēng)速表的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞]礦用風(fēng)速表;檢定裝置;裝置改造

[中圖分類(lèi)號(hào)]TD723 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]Mine anemometer can be used to detect the air volume of the mine， and it is a common instrument in the field of coal mine in China. This paper studies the transformation of the verification device of the mine anemometer， including the hardware composition of the device transformation， the characteristics of the device transformation software， the system of the device transformation， the performance of the instrument of the device transformation， and analyzes its application in the coal mine anemometer.

[Keywords]mine anemometer; verification device; plant modification

1 礦用風(fēng)速表檢定裝置的改造工作概述

原本的礦用風(fēng)速表檢定裝置的使用時(shí)間很長(zhǎng)，配套設(shè)備均處于年久失修且技術(shù)落后的狀態(tài)，這些配套設(shè)備包括可控硅電源控制器與電機(jī)，使得該礦用風(fēng)速表的檢定裝置檢測(cè)出的數(shù)據(jù)存在誤差很大且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，而且部分風(fēng)速表存在正面轉(zhuǎn)速示值無(wú)法檢定、噪聲音量超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)法為量值傳遞的準(zhǔn)確與一致提供保障的問(wèn)題，這些問(wèn)題均表明針對(duì)礦用風(fēng)速表的檢定裝置的技術(shù)改造工作刻不容緩[1]。

本次針對(duì)礦用風(fēng)速表的檢定裝置的改造工作的主要目標(biāo)：使風(fēng)洞檢測(cè)系統(tǒng)與風(fēng)洞調(diào)速系統(tǒng)能夠達(dá)到自動(dòng)化目的，使礦用風(fēng)速表檢定裝置的檢測(cè)范圍擴(kuò)大，使礦用風(fēng)速表的檢定裝置的檢測(cè)精準(zhǔn)程度和準(zhǔn)確程度提高，降低因?yàn)槿藶橐蛩禺a(chǎn)生的視覺(jué)誤差，保證進(jìn)行準(zhǔn)確且一致的量值傳遞，使檢定人員的視覺(jué)疲勞問(wèn)題得到改善，降低檢定人員的工作強(qiáng)度，使礦用風(fēng)速表的檢測(cè)效率得到大幅提升[2]。

礦用風(fēng)速表檢定裝置的改造工作內(nèi)容、形式及要求：將礦用風(fēng)速表檢定裝置的直流電機(jī)改換成交流電機(jī);將礦用風(fēng)速表檢定裝置的可控硅控制器改換成變頻器;將精密的微差壓傳感器替換礦用風(fēng)速表的檢定裝置的原本的微差壓計(jì);增加礦用風(fēng)速表的檢定裝置的光點(diǎn)傳感器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的捕捉;增加計(jì)算機(jī)數(shù)量和打印機(jī)數(shù)量，使用這些設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理、儲(chǔ)存、查詢(xún)、輸出、統(tǒng)計(jì)、分析。礦用風(fēng)速表的檢定裝置的改造工作完成之后，能夠?qū)⒃镜难b置變成自動(dòng)化的檢測(cè)裝置[3]。

2 礦用風(fēng)速表的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述

礦用風(fēng)速表的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)除了能夠進(jìn)行定點(diǎn)調(diào)速與無(wú)級(jí)調(diào)速之外，還能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)速。定點(diǎn)調(diào)速功能與自動(dòng)調(diào)速功能能夠直接用在礦用風(fēng)速表測(cè)試上，能夠使視覺(jué)誤差得到減少，而且能夠在進(jìn)行測(cè)試操作與制圖操作時(shí)完成打印操作，而無(wú)級(jí)調(diào)速能夠在指定的風(fēng)速范圍中進(jìn)行隨意調(diào)節(jié)，能夠?qū)︼L(fēng)洞進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，不但能夠使工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度減弱，而且能夠使檢定人員的工作環(huán)境得到有效改善。

礦用風(fēng)速表的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)在技術(shù)性能方面的要求：微壓差傳感器的精度應(yīng)該在±0.14% FS以上，非線(xiàn)性在滿(mǎn)量程輸出的過(guò)程中能夠達(dá)到±0.1% FS，非重復(fù)性能夠達(dá)到±0.02% FS。

變頻器的最高輸出頻率的精度模塊設(shè)定時(shí)達(dá)為1/3 000，數(shù)字設(shè)定的時(shí)達(dá)為0.01 Hz（0～99.99 Hz），0.1 Hz（100.00 ～400.00 Hz）。工作段的氣流均勻度不超過(guò)1.5%，穩(wěn)定度不超過(guò)0.5%。

礦用風(fēng)速表的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成：該檢測(cè)系統(tǒng)的組成部分除了有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和打印機(jī)之外，還有變頻器、微差壓及光電傳感器。

3 軟件功能的簡(jiǎn)要介紹

此軟件非常適合在礦用風(fēng)速表自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用，能夠取代過(guò)去的手工檢測(cè)方式，能夠充分利用計(jì)算機(jī)的作圖功能進(jìn)行，不但可以自動(dòng)顯示并打印礦用風(fēng)速表的回歸曲線(xiàn)方程，而且能夠自動(dòng)顯示與打印有關(guān)數(shù)據(jù)。能夠在每一次檢測(cè)工作完成之后對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)做存檔處理，工作人員能夠在有需要的時(shí)候依據(jù)存檔的特征字符實(shí)行調(diào)檔查閱操作，而且還能夠按照工作所需完成消檔操作。

此軟件具備自動(dòng)控制變頻器，從而能夠?qū)︼L(fēng)洞的風(fēng)速進(jìn)行很好的控制，能夠按照需要對(duì)定點(diǎn)校驗(yàn)、無(wú)級(jí)調(diào)速、自動(dòng)調(diào)速控制進(jìn)行選擇。風(fēng)速控制的實(shí)現(xiàn)需要依據(jù)給定風(fēng)速與微差壓傳感器所測(cè)的差壓反饋進(jìn)行計(jì)算，得到具體風(fēng)速差值，利用控制算法來(lái)獲得控制量，最后將其送到變頻器中，除此之外，此系統(tǒng)還可以對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測(cè)。

4 操作注意事項(xiàng)

（1）對(duì)參數(shù)修改畫(huà)面來(lái)說(shuō)，此畫(huà)面所呈現(xiàn)的參數(shù)為此前最近一次的數(shù)據(jù)記錄，此數(shù)據(jù)記錄的來(lái)源為磁盤(pán)。對(duì)新的風(fēng)速表進(jìn)行檢定，能夠依據(jù)情況進(jìn)行再次修改，如果作圖畫(huà)面的數(shù)據(jù)是有效的，便需要進(jìn)行存檔處理，如果不這樣做，那么再次開(kāi)始時(shí)的畫(huà)面所表現(xiàn)的數(shù)據(jù)仍然是之前的數(shù)據(jù)。出于查詢(xún)方便的目的，應(yīng)該盡量選擇人們更加熟悉的規(guī)范性字符，否則細(xì)小的差異也會(huì)使查詢(xún)操作出現(xiàn)漏檔問(wèn)題，而且能夠?qū)⒁欢ǔ潭鹊娜蒎e(cuò)能力給予操作者。

（2）對(duì)檢定控制畫(huà)面而言，自動(dòng)調(diào)速轉(zhuǎn)換鍵為自動(dòng)，無(wú)級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)換鍵為無(wú)級(jí)，定點(diǎn)調(diào)速轉(zhuǎn)換鍵為定點(diǎn)，無(wú)級(jí)調(diào)速能夠讓用戶(hù)于0～30 m/s風(fēng)速的范圍內(nèi)，依據(jù)錄入的給定風(fēng)速來(lái)完成控制。定點(diǎn)調(diào)速指的是礦用風(fēng)速表上的固定校驗(yàn)點(diǎn)，數(shù)量為7個(gè)，這些固定校驗(yàn)點(diǎn)即程序的給定風(fēng)速值，在符合給定風(fēng)速值之后，系統(tǒng)將對(duì)被測(cè)的風(fēng)速表展開(kāi)1min測(cè)試，進(jìn)而能夠獲得相關(guān)的風(fēng)速表參數(shù)，在全部固定校驗(yàn)點(diǎn)完成之后，操作人員按下按鍵便能夠呈現(xiàn)出回歸曲線(xiàn)方程。自動(dòng)調(diào)速的啟動(dòng)位置為定點(diǎn)調(diào)速的第一點(diǎn)，依據(jù)順序?qū)θ抗潭ㄐｒ?yàn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

（3）對(duì)畫(huà)面提示菜單來(lái)說(shuō)，其功能鍵在進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速的過(guò)程中需要對(duì)給定風(fēng)速進(jìn)行錄入，在此之后才能夠生效，假如有必要對(duì)給定風(fēng)速進(jìn)行更改，只需要敲擊空格鍵，隨后將數(shù)字鍵入就可以做到。

當(dāng)變頻器處在接收外給頻率信號(hào)的狀態(tài)中，假如想要進(jìn)行停車(chē)操作，必須按下檢定控制畫(huà)面中的停車(chē)按鍵，禁止使用變頻器中的停車(chē)按鍵，從而防止自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)深度飽和問(wèn)題，在此情況下如果再次開(kāi)車(chē)就會(huì)發(fā)生過(guò)激超調(diào)問(wèn)題。

（4）對(duì)曲線(xiàn)作圖畫(huà)面來(lái)說(shuō)，相關(guān)人員通常需要對(duì)每次操作的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔處理，不然在敲擊R鍵對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)做出是否存檔的提示，如果不對(duì)此次數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，那么該數(shù)據(jù)將會(huì)存在丟失風(fēng)險(xiǎn)，參數(shù)修改畫(huà)面所呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)將會(huì)是上次保存的。

通常來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)文件的容量不是無(wú)限的，所以應(yīng)該盡可能在記錄數(shù)趨近于300的情況下，使用軟盤(pán)對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并在消檔功能的輔助下將少數(shù)記錄刪除，進(jìn)行另外再存操作，這樣做能夠使查閱的速度得到提升。

5 礦用風(fēng)速表的檢定裝置改造的應(yīng)用

礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后，不但能夠使檢定裝置做到自動(dòng)化檢測(cè)，而且能夠使檢定裝置做到自動(dòng)化調(diào)速。礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造后的主要應(yīng)用表現(xiàn)如下。

（1）礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后，其檢測(cè)范圍得到了擴(kuò)大。這是因?yàn)榈V用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后能夠?qū)怆妭鞲衅鞫嗉永?，即使礦用風(fēng)速表的轉(zhuǎn)速示值方向?yàn)檎?，該檢定裝置也可以對(duì)礦用風(fēng)速表進(jìn)行檢測(cè)。

（2）礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后，其檢測(cè)精準(zhǔn)程度得到了有效提升。在以往的人工檢測(cè)過(guò)程中，檢定人員需要依據(jù)肉眼來(lái)對(duì)補(bǔ)償微壓計(jì)的讀數(shù)進(jìn)行獲取，需要在每臺(tái)礦用風(fēng)速表上測(cè)定7點(diǎn)，而且需要在每一點(diǎn)上測(cè)量3次，讀取的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，存在的誤差很大。礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后能夠直接利用光電傳感器完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集工作，在每一點(diǎn)上測(cè)量20次，隨后將得到的數(shù)據(jù)輸入至計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)來(lái)完成接下來(lái)的處理，不但能夠防止人為因素所造成的視覺(jué)誤差出現(xiàn)，而且能夠有效避免測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，從而實(shí)現(xiàn)了使礦用風(fēng)速表檢測(cè)的精確程度提高的目標(biāo)。

（3）礦用風(fēng)速表的檢定裝置在改造之后能夠使操作變得更加智能。在檢定裝置改造之前，檢定工作需要由兩名檢定員來(lái)共同完成，一名檢定員對(duì)補(bǔ)償微壓計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，另一檢定員負(fù)責(zé)讀秒表并且進(jìn)行計(jì)算，如今只需要安排一名檢定員便可快捷完成工作。

（4）改造后的檢定裝置檢測(cè)的效率得到了提升。風(fēng)速表在檢測(cè)之后能夠?qū)z定曲線(xiàn)圖及檢定證書(shū)進(jìn)行打印，還可以對(duì)檢定的原始記錄進(jìn)行打印，無(wú)需進(jìn)行計(jì)算畫(huà)圖環(huán)節(jié)，工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了減弱。

6 礦用風(fēng)速傳感器的檢測(cè)與校準(zhǔn)

以礦用風(fēng)速傳感器為例，強(qiáng)化礦用風(fēng)速表傳感器的檢測(cè)校準(zhǔn)可以為井下作業(yè)的安全提供保障，可以按照出現(xiàn)的故障進(jìn)行有針對(duì)地排除。

（1）風(fēng)速傳感器的顯示器未能顯示。顯示器可以體現(xiàn)風(fēng)速傳感器的檢測(cè)數(shù)值檢測(cè)，假如顯示器上沒(méi)有數(shù)據(jù)出現(xiàn)，需要對(duì)電源進(jìn)行檢查，判斷是否存在未接通電源或電路問(wèn)題。

（2）傳感器未能輸出信號(hào)且指示燈不亮。對(duì)LED燈進(jìn)行檢查，如果LED燈發(fā)生損壞，應(yīng)該對(duì)指示燈進(jìn)行更換。

（3）傳感器顯示零有信號(hào)輸出，在有風(fēng)時(shí)未能出現(xiàn)反應(yīng)。應(yīng)該對(duì)傳感器敏感元件進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)生損壞應(yīng)該盡快將敏感元件更換。

因?yàn)轱L(fēng)速傳感器的工作環(huán)境很惡劣，它的安全性能會(huì)對(duì)煤礦井下的作業(yè)安全產(chǎn)生直接影響，即使風(fēng)速傳感器能夠長(zhǎng)期工作，不過(guò)依據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)規(guī)定，調(diào)校風(fēng)速傳感器的間隔時(shí)間不應(yīng)超過(guò)兩周，檢驗(yàn)校準(zhǔn)的時(shí)間應(yīng)該是半年一次，從而確保設(shè)備能夠安全運(yùn)行。其檢測(cè)校準(zhǔn)方法如下。

（1）傳感器的外觀(guān)需要符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榈V井結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，在使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)安裝方法不夠合理的問(wèn)題，比如在對(duì)風(fēng)速傳感器進(jìn)行安裝時(shí)假如把傳感器全部放到風(fēng)洞中，就會(huì)對(duì)風(fēng)速穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，所以只可以使用分解方式來(lái)將穩(wěn)定性問(wèn)題解決，而且在實(shí)際安裝時(shí)應(yīng)該確保風(fēng)速傳感器檢測(cè)設(shè)備的性能可以滿(mǎn)足需要，比如檢測(cè)顯示器的環(huán)境需要擁有透光性很好的特點(diǎn)，其表面不能存在顯著的裂紋，防止對(duì)風(fēng)速傳感器功能造成影響。

（2）對(duì)檢測(cè)的溫濕度傳感器進(jìn)行掌握。工作環(huán)境需要和傳感器檢測(cè)環(huán)境保持一致，溫度為0～40 ℃，相對(duì)濕度不應(yīng)超過(guò)98%，大氣壓力為80～116 kPa，如果沒(méi)能符合，需要借助空調(diào)來(lái)完成對(duì)溫度的調(diào)節(jié)。

（3）對(duì)工作的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)。傳感器持續(xù)工作24 h，每8 h對(duì)風(fēng)速測(cè)定3次，選取它們的平均值，測(cè)定基本誤差。

（4）跌落試驗(yàn)。跌落高度0.5 m，以自由落體方式落至平滑和堅(jiān)硬的混凝土面一共兩次，傳感器未包裝，沒(méi)有通電，未實(shí)行中間檢測(cè)，在試驗(yàn)之后觀(guān)察其外觀(guān)，分析是否完好，從而測(cè)定有關(guān)誤差，判斷是否和規(guī)定相符。

7 結(jié)束語(yǔ)

礦用風(fēng)速表是檢測(cè)礦井下風(fēng)量的儀器，礦用風(fēng)速表的檢定裝置能夠關(guān)系到礦井安全通風(fēng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果，需要對(duì)其不斷改造，以提高它的精準(zhǔn)程度。在此基礎(chǔ)上研究了礦用風(fēng)速表檢定裝置的改造以及應(yīng)用，旨在為礦井風(fēng)速表檢定裝置的應(yīng)用提供指導(dǎo)，從而促進(jìn)國(guó)家煤礦事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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