工作场所管道通风的测量_张惠军

第6卷 第3期 2010年6月 中国安全生产科学技术Jour nal of Sa fety Science and Techno l o gy Vo.l 6N o .3 June 2010文章编号:1673-193X (2010)-03-0176-05

工作场所管道通风的测量

张惠军1,李 喆2

(1.中国安全生产科学研究院,北京 100029)

(2.北京城建安装工程有限公司,北京 100045)

摘 要:通风系统管道风量的测量是评价职业安全与卫生防护工程效率、对通风系统存在问题进行

诊断的必要过程。文章通过在职业卫生评价时所需通风效率等参数的考核要求,引出了对风速、风

压的测量;阐述了新风量和换气次数的概念和方法,介绍了常用测量仪器、仪器的使用方法和较新的

套帽式风量罩的使用,通过对风压测量使用仪器、检测方法、计算过程、注意事项的详细介绍,较全面

地给出了避免产生误差的方法和要求,对如何根据作业现场条件,选择测量方法、测量仪器及其适宜

性等进行了阐述,对工作场所职业卫生检测与评价的实际操作具有一定的参考作用。

关键词:风速;风压;测量

中图分类号:X 962 文献标识码:A

M easure m ent of ventilation duct in the t workplace

Z HANG H u-i j u n 1,LI Zhe 2

(1.Ch i na A cadem ay o f Sa fety Science and T echno l ogy ,Be iji ng 100029,Ch i na)

(2.Be iji ng U rban Constructi on Insta llati on Eng ineer i ng Co .L td ,Be iji ng 100045,Chi na)

Abst ract :The m easure m ent o fw ind capacity in pipe o f aerato r syste m is a necessary process for esti m ati n g the oc -cupation hea lth and eng i n eeri n g efficiency of safety ,is essenti a lm ethod of d i a gnosing the pr oble m s i n aera tor sys -te m a lso .According to the exa m i n ation requ ire m ent for aeration efficiency w hile esti m ating the occupati o n hea lth ,t h e m easure m ent o fw i n d speed and w i n d pressure is educed in this paper .The concept and m ethod o f ne w w i n d ca -pacity and number ofw i n d ex change is presented ,and the co mm on m easure m ent i n str um ents ,use m ethod of the i n -stru m ents and use o f the ne w cap type o fw i n d capac ity cover are i n troduced i n this paper .By i n troducing detailed t h e m easure m ent instrum ents for w i n d pressure ,testm ethod ,co m puter process and no tice proceed i n g ,the m et h od and requ ire m ent for avo iding error is gave m ostl y .H o w to selectm easure m entm e t h od and m easure m ent i n str um en ts by the conditi o n of wo r kp lace is presented also i n th is paper ,wh ich is i m po rtant for practice i n testi n g and esti m a -ti n g t h e occupati o n healt h i n w or kplace .

K ey w ords :ve l o c ity ;pressure ;m easure m ent

收稿日期:2010-04-201 概述

从职业卫生的观点看,工业通风的目的是将作

业场所被生产活动所污染的空气排出,把新鲜的或

经专门处理的(过滤、清洁、加温、制冷等)空气送入作业场所[1]。它是与控制工业有害物、防尘、防毒工作密切相关的技术措施[2],起着改善生产环境、保障作业人员从事生产所必需的劳动条件、保护作业人员身体健康的作用。所以对通风及其系统的管

理、测量同样是职业安全、卫生检测与评价工作必不可少的内容。

工业通风按服务范围可分为局部通风和全面通风[3],局部通风更多是用于有害物的排出,全面通风较多是用于环境整体的空气交换。局部通风设施的考核指标是其所控制的罩口风速,全面通风设施的考核指标是其新风量或换气次数。这一点体现在国家职业卫生标准GBZ1-20025工业企业设计卫生标准6中,就是工作场所应保证每人每小时不少于30m3的新鲜空气量[4]。

一般来讲,通过现场直接测量粉尘、毒物的浓度(含量)就可以满足对作业环境的了解。但是为了掌握防护工程的效率,对存在问题进行正确、客观的诊断,则必须对完成该功能的通风设施进行必要的测量,进而提出解决问题的有效方法。

2换气次数和新风量

新风量和换气次数的测定值均来源于风口的通风量,区别在于新风量的计算是通风量除以受益人数,换气次数的计算是通风量除以室内有效容积。

风口通风量的大小取决于通风口(机械通风的送风口、新风的进风口以及自然通风的窗口)的面积与其平均风速的乘积。风速的测量方法是在通风口上划分若干等份,用风速计分别测出每一部分的风速,然后求出通风口的平均风速。

新风量的测定应在通风系统对外界的进风口处布点。若外界进风口处无法布点,可在新风送风口布点。若外界进风口处无法布点,室内无独立新风送风口,还可在总送风口和回风口分别布点测定。将总送风量减去总回风量的值即可作为总新风量的值。

3通风测量的分类

根据通风的测量方法,测量参数可以分为风速的测量和风压的测量。其中风速测量一般在风口,如进风口或出风口进行,风压测量一般在通风管道中进行。

311风速法的测量

风速的测量仪器可以直接使用风速仪。一类是叶轮风速仪,另一类是热球式风速仪。叶轮风速仪分为翼状叶轮和杯状叶轮两种形式,其中翼状叶轮的测量范围是015~10m/s,杯状叶轮的测量范围是1~ 40m/s。热球式风速仪测量范围可以从0105~ 30m/s。

实际测量中叶轮风速仪的叶片转动轴应与风向一致,面向上风向,且要使测量人员的身体等物体不妨碍气流的流动。测量时,应确保仪器闸门和秒表动作的同步,其风速结果需计算求得。由于此类仪器测量值是累积效应,更适用于将仪器在有效面积内缓慢、均匀游动于特定路线下连续测量的方法。热球式风速仪可以直接给出风速值,但读数结果还应根据该仪器的校准曲线进行修正。

为了简化测量,可使用套帽式风量罩。该仪器可直接测定流经各种风口(散流器、百叶窗等)的风量。其原理是利用轻便的材料做成一段密闭的编织罩通道,在编织罩罩口处装有若干个压力传感器组成的矩阵,可以同时测量各点的风速。避免了分散测量的误差及人工操作的随意性。使用时把风量罩安放在风口上,就可由数字显示屏直接读出进风量或排风量,十分方便于测量人员的使用。

312风压法的测量

通风系统相对讲是一个较为复杂的工作过程。以暖通空调系统为例,把清洁空气输送到建筑物内的所有区域,室外空气必须首先要被吸入、过滤处理,再与室内回风混合。其系统的基本组成包括:风阀、风机、冷热盘管、空气过滤器、加热装置、压缩机、输送空气的管路系统和空气分配末端装置如散流器、百叶风口等。周期性地或必要时监测各个点的空气流速以保证空气在系统按照设计或需求进行风量的分配。这时的测量就只能在管道中进行。

气体的流速与其该位置的动压平方根成正比,数学表达式见公式(1)。风道中气体的压力测定包括气体的静压、动压和全压。由于全压等于动压与静压的代数和,所以在在实际测量中可以只测全压和静压两个值,动压值通过计算求得。也可以通过检测管的连接直接给出动压值。

4压力检测

411测试孔和测定点

为了提高精确性,测量断面的测试孔应优先选

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第3期中国安全生产科学技术

择在气流平稳的直管段上。当测试现场难于完全满足要求时,测量断面原则上可设在弯头、三通等异形部件上游方向(相对气流流动方向)距离不小于3倍管道直径的位置。当测量断面设在上述部件后面时,距这些部件的距离不小于6倍管道直径的位置。测量中若发现任何一个测点的动压出现零值或负值,说明气流不稳定,有涡流,该断面不宜作为测试孔。同样,如果气流方向偏出风管中心线15b 以上,该断面也不宜作为测试孔。(检查方法:将毕托管端部正对气流方向,慢慢转动毕托管使动压值最大,这时毕托管与风管外壁垂线的夹角即为气流方向与风管中心线的偏离角)。同时,测试孔的选择还应考虑测量的方便与安全。

因为管道摩擦阻力的存在,即使在稳定的直管道中空气流动速度在任一断面上的各点也大不相同。测定点设置的指导原则是在某断面上划分出若干个等面积的空间,然后在其物理尺寸的中心点进行测量。因而在测试孔的选择还会与管道的形状有关。41111 圆形风道

在同一断面可设置两个彼此垂直的测孔,并将管道断面分成一定数量的等面积同心环,同心环的环数按表1确定。

表1 圆形风道的分环数

风管直径D (mm )<300300~500500~800850~1100>1150划分环数n

2

3

4

5

6

图1是划分为两个同心环的风道的测点布置图,其它同心环的测点可参照布置。对于圆形风道,同心环上各测点距风道内壁距离列于表2[2]

。

图1 圆形风道测点布置图

表2 圆形风道测点与管璧距离系数(以管内径为基数)测点序号同心环数234561019330195601968019750198201750018530189501920193301250017040180601850188401067

0129601680017701825011470132001660175601044

0119401340165701105012260136801032

011470125901081011771001025

01118110106712

01021

41112 矩形风道

对于矩形风道可将风道断面划分为若干等面积的小矩形,测点布置在每个小矩形的中心,小矩形每边的长度为200mm 左右,如图2所示。测试孔的数量和位置依据实际情况来定。

图2 矩形风道测点布置图

412 测定仪器41211 U 形压力计

U 形压力计不适于测量微小压力,一般为200~6000Pa 。其最小分度值不应大于10Pa 。使用时必须将U 型压力计垂直悬挂在墙上或支座上,然后根据被测压力的大小在U 型玻璃管内注入工作液,注入量以到标尺刻度的1/2处为宜。实际使用中还要做到以下三点。

(1)测量前必须注意所用压力计的最大量度应大于被测压力,以防工作液冲出玻璃管口。(2)必须保持玻璃管内壁及工作液的纯净,不用时,应用纱布或其它遮盖物遮住管口,以免影响测

定的精确。

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(3)测试前,将仪器调整垂直,检查液柱有无气泡,将残留空气挤出,并将液面调至零点,然后根据测定内容用橡皮管将测压管与压力计连接。41212 倾斜式微压计

倾斜式微压计的测量范围通过倾角的调整可在0~500(750,1000,1500,2000)Pa 之间,精度可达110级。其最小分度值应不大于2Pa 。在使用前还应当注意:

(1)将仪器水平调整;检查液柱有无气泡。可反复挤压胶管排出气泡,使液面略低于管口即可。并将液面调至零点。

(2)检查微压计是否漏气。向微压计的正压端(或负压端)入口吹气(或吸气),迅速封闭该入口,如微压计的液柱位置不变,则表明该通路不漏气。413 测定

41311 采样前准备

采样前应检查皮托管是否漏气。方法是用橡皮管将全压管的出口与微压计的正压端连接,静压管的出口与微压计的负压端连接。由全压管测孔吹气后,迅速堵严该测孔,如微压计的液柱位置不变,则表明全压管不漏气;再将静压测孔用橡皮管或胶布密封,然后打开全压测孔,此时微压计液柱将跌落至某一位置,如液面不继续跌落,则表明静压管不漏气。

此外,将41111或41112计算出的测点数据(插入管道深度)分别标记在贴有白色胶布的比托管壁上。

41312 管路连接

(1)用U 型压力计测量全压或静压时,压力计的一端接压力管口,另一端直接与大气相通。测量动压时,则是一端接全压的管口,另一端接静压的管口。读取U 型压力计两端的液面高度差。图3是皮托管与U 形压力计测量全压、静压、动压的连接方法。

(2)用倾斜微压计测量时,把微压计的阀门柄拨在/测压0处,如被测压力高于大气压力时,将被测量的压力管口接在阀门的/+0压接头上;如被测压力低于大气压力时,应先将阀门中间的接头和倾斜测量管上端的接头用胶皮管接通,再将被测量的管口接在阀门的/-0压接头上;如测量压力差时,则将被测的高压管接在阀门的/+0压接头上,被测压力的低压管接在阀门的/-0压接头上,阀门中间

的接头和倾斜测量管上端的接头用胶皮管接通。读

数时,须把倾斜测量管上的读数乘以对应的弧形支架上的常数因子。图4是皮托管与倾斜微压计的连

接方法[5]

。

41313 检测

将S 型皮托管插入采样孔时,应在开孔平面垂直于测量断面的状态下插入,以减少插入过程对压力计的冲击。此时微压计的读数应在零点左右。使用标准皮托管时,在插入管道前应将皮托管和微压计的通路用手捏紧用以切断两者的联系,避免微压计中的酒精被吸入连接管中。插入前应确认皮托管全压口与管道内气体的流向,要全程保证全压口面向气流。

414 排气流速和流量的计算41411 排气流速的计算

对于接近常温、常压条件下(t =20e ,B a +P s =

#

179# 第3期 中国安全生产科学技术

101300Pa),通风管道的空气流速V a按式(1)计算[6]:

V a=1129K p P d(1)式中:V a)常温常压下通风管道的空气流速,m/s;

K p)皮托管修正系数;

P d)排气动压,Pa;

B a)大气压力,Pa;

P s)排气静压,Pa。

41412平均流速的计算

对于接近常温、常压条件下,通风管道中某一断面的平均空气流速V a按式(2)计算:

V a=E n

i=1

V a i

n

(2)

式中:V a i)某一测点的空气流速,m/s;

n)测点的数目。

41413排气流量的计算

常温常压工况下的管道内的风量Q A按式(3)计算:

Q a=3600F V a(3)式中:Q a)通风管道中的气体流量,m3/h;

F)管道截面积,m2。

5结束语

管道风量的测量方法与仪器的选择取决于现场条件,因此了解并掌握现场工况是测量人员必须的功课。同时还要充分掌握所用仪器的适宜性,保证测量结果的科学性。实际操作中还要记录设备运行的状态,如风机运行功率、罩口数量及开口程度等。只有通过对系统的综合考虑才能给出客观的评价和切合实际的建议[7~8]。

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