煤矿主要通风机风量测量结果不确定度的评定

鲜  林

（四川煤矿安全监察局安全技术中心， 四川 成都 610045）

摘要：

    本文以攀枝花煤业集团有限责任公司太平煤矿的主通风机为例，系统的说明煤矿主通风机的风量测量结果不确定度的评定方法，为评定煤矿主通风机的安全性能提供依据。

关键词：主通风机  风量  不确定度  评定

Evaluation of the Uncertainty of the Measurement Results of Air Volume of the Main Fan in Coal Mine

XIAN Lin

（Sichuan Coal Mine Safety Inspectorate Safety Technology Centre，Chengdu, China 610045）

Abstract：This article takes the main fan of Taiping coal mine of Panzhihua Coal Industry Group Co., Ltd. as an example，Description of the system The method for assessing the uncertainty of the measurement results of the main fan in coal mine，It provides a basis for evaluating the safety performance of coal mine main fan.

Keywords：Main fan  air flow  Degree of uncertainty  assess

1.概述

1.1测量依据标准

《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》（AQ1011-2005）

1.2 测量仪器

通风机综合性能检测仪，型号TF-3，出厂编号61506，仪器正常工作条件：50Hz±1Hz频率， 220V±22V交流电源，风速传感器温度（－10℃～50℃），主机（0～40℃），湿度≤85％RH。根据校准证书（证书编号：校准字第201806001450号），风速传感器的测量结果的不确定度是：U=0.3m/s,K=2。

1.3 测量对象

攀枝花煤业集团公司太平煤矿2#轴流式主通风机，通风机出厂编号04014，通风机型号ZTD56-8№28，电机功率2×450kW,通风方式为压入式。

1.4 环境条件

环境温度24.6℃，环境相对湿度64.8 %RH，仪器工作电压220v, 频率50Hz。

1.5 测量过程

1.5.1 测风截面选择

测风量的截面选择在无涡流的、缓变流（层流）的集风器处，测风断面积为28m²,该过流截面上流速分布均匀而有规律，其静压为常数，保证了通风机性能的准确测试。

1.5.2 风速传感器的安装

风速传感器固定在牢固的支架上。根据测风断面的大小，选择16只风速传感器，安装如图一。

图一  风速传感器安装

1.5.3测量

采用TF-3通风机综合测试仪风速传感器直接测定法，重复性测得各点的风速v_i（m/s），显示风速v₁～v₁₆，平均风速为v（m/s）,结果见表一。

2.测量结果不确定度评定依据标准

    JJF 1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

表1 测量数列

3.不确定度来源分析

3.1 输入量的标准不确定度u_a（m/s），包括：

3.1.1 被检通风机测量重复性的不确定度（m/s）；

3.1.2 由环境条件引入的不确定度u₃（m/s）；

3.2 由仪器本身的误差引入的不确定度u_b（m/s）。

4.数学模型

= —

式中：

——仪器示值误差；

——独立测量的算术平均值；

——仪器示值。

但实际上考虑仪器的示值与上述不确定度来源中的被检通风机的测量重复性及环境条件等影响因素有关，故在测量不确定度评定中必须考虑这个附加因素的影响，考虑到上述不确定度来源。

5.输入量的标准不确定度评定

5.1 输入量的标准不确定度分量x（m/s）的评定

5.1.1 重复性测量

被检通风机测量重复性的标准不确定度x₁（m/s），通过连续测量得到测量列，采用A类方法评定:

进行n=7次重复测量，测得结果如表1所示。

在重复性条件下对被测量x进行了7次测量，测得7个结果（i = 1，2，… 7），被测量x真值的最佳估计值是取7次独立测量值的算术平均值：

5.91（m/s）

由于测量误差的存在，每一个独立测量值不一定相同，它与平均值之间存在着残差

算术平均值x的实验标准偏差：

0.20（m/s）

就是测量结果的A类标准不确定度。

5.1.2 环境条件

环境条件等引起示值不确定度u₃（m/s），由于在测试的过程中完全采用标准规定的环境条件及方法要求进行测试，环境条件的影响在此予以忽略。

5.1.3 示值合成标准不确定度u_a（m/s）

由于没有任何输入量具有值得考虑的相关性，因此：

√u₁² (x)+u₂ ²  =0.2（m/s）

式中：为灵敏系数，取为1。

5.2 由仪器本身的误差引入的不确定度

该不确定度分量主要由检定装置的误差引起，采用B类评定方法。

根据校准证书，风速传感器的测量结果的不确定度是：U_b=0.3m/s,K=2。

6.合成标准不确定度的评定

输入量彼此独立不相关，所以合成标准不确定度为：

     u² = [c₁·u_a]²＋[c₂·u_b]²

     u =0.36（m/s）

式中：c₁,c₂为灵敏系数，分别取为1。

7.扩展不确定度的评定

取置信概率p=95%，k=2 ,扩展不确定度：

U = u×k

= 0.36×2

=0.72（m/s）

    则通风机风量的扩展不确定度为0.72 m/s×28m²=20.16（m³/s）。

8.测量不确定度报告与表示

通风机风量的扩展不确定度为±20.16（m³/s）,报告的扩展不确定度是由合成标准不确定度乘以包含因子k=2得到。

参考文献

[1]《煤矿安全规程》（2016）[S]：34－35。

《Coal Mine Safety Regulations》（2016）[S]：34－35。

 [2]《测量不确定度评定与表示》（JJF 1059.1-2012）。

《Evaluation and Expression of Uncertaintv in Measurement》（JJF 1059.1-2012）

[3]《煤矿在用主通风机系统安全检测检验规范》（AQ1011-2005）。

《Safety inspecting-testing specification of main using fan system for coal mine》（AQ1011-2005）

作者简介：鲜  林，男，1969年生，四川阆中人，毕业于四川大学电气工程及其自动化专业，高级工程师，国家注册安全工程师，四川省安全生产行业专家，国家安全生产检测检验资质认定评审专家，现任四川煤矿安全监察局安全技术中心实验室主任。