摘要(yao):針對煤(mei)礦管道(dao)瓦斯計(ji)量現狀(zhuang)通過對(dui)V 錐流量(liang)計 的特(te)點分析(xi)并結合(he)管道瓦(wa)斯自身(shen)特點,得(de)出V錐流(liu)♍量計更(geng)适合于(yu)管道瓦(wa)斯計量(liang)。重點介(jie)紹了V錐(zhui)流量計(ji)算公式(shi)中的系(xi)數k.差壓(ya)值△p、密度(du)ρ本身的(de)測量誤(wu)差對流(liu)量計算(suan)結果的(de)影響并(bing)通過計(ji)算不同(tong)狀況下(xia)的系數(shu)h.差壓值(zhi)△p、密度ρ的(de)誤差大(da)小變化(hua)分析其(qi)本身🏃對(dui)測量結(jie)果的影(ying)響得出(chu)系數k影(ying)響最🔴大(da)引入實(shi)時密度(du)測量更(geng)容易提(ti)高測量(liang)正🔞确率(lü)的結論(lun)。
　　瓦斯抽(chou)放是防(fang)治煤礦(kuang)瓦斯災(zai)害事故(gu)的根本(ben)措施瓦(wa)斯抽放(fang)監🈚控及(ji)利用是(shi)确保瓦(wa)斯抽放(fang)安全、提(ti)高瓦斯(si)💚抽放效(xiao)率和瓦(wa)斯利用(yong)率的重(zhong)要途徑(jing)和有效(xiao)手段。瓦(wa)斯利用(yong)😄爲瓦斯(si)抽放系(xi)統帶來(lai)了廣闊(kuo)的市場(chang),并對流(liu)量的測(ce)量亦有(you)了要🤟求(qiu)。流量測(ce)量裝置(zhi)配備在(zai)井下移(yi)動泵、地(di)面抽放(fang)泵的正(zheng)壓側和(he)負壓側(ce)🔴,目前主(zhu)要使用(yong)的是孔(kong)闆流量(liang)計和渦(wo)街流量(liang)計調查(cha)發現這(zhe)2款測量(liang)裝置本(ben)身存在(zai)很🏃🏻‍♂️大不(bu)足闆流(liu)量計🔴測(ce)量精度(du)差而且(qie)對泵的(de)抽放效(xiao)率有很(hen)大影響(xiang), 渦街流(liu)量計 本(ben)身對振(zhen)動非常(chang)敏感煤(mei)礦的工(gong)況條件(jian)很大程(cheng)度上影(ying)響了🤟渦(wo)街測量(liang)的正确(que)率同時(shi)這2種流(liu)量計的(de)😘安裝需(xu)要很長(zhang)的直管(guan)段很多(duo)時候工(gong)況條件(jian)難以滿(man)足。目前(qian)煤礦☁️急(ji)需--種測(ce)量精度(du)高長期(qi)穩定性(xing)好安裝(zhuang)維護方(fang)便的測(ce)❤️量設備(bei)。V錐⭐流量(liang)計以其(qi)獨特的(de)💋性能非(fei)常适合(he)于煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)放環境(jing)。
1.V錐流量(liang)計在瓦(wa)斯管道(dao)氣體測(ce)量方面(mian)的特點(dian)
　　通過對(dui)瓦斯管(guan)路抽放(fang)氣體和(he)瓦斯抽(chou)放泵現(xian)場作業(ye)環境的(de)分析結(jie)合V錐流(liu)量傳感(gan)器本身(shen)的特性(xing)分🥰析,V錐(zhui)流量傳(chuan)感器是(shi)一款非(fei)常适合(he)瓦斯管(guan)道氣體(ti)測量的(de)流量計(ji),它的以(yi)💛下特點(dian)決定了(le)它非常(chang)适用于(yu)瓦斯管(guan)道氣體(ti)的測量(liang)。
(1)±0.5%的測量(liang)精度(在(zai)多數标(biao)定的V錐(zhui)流量計(ji)中流出(chu)系數的(de)不🏃确💞定(ding)㊙️度不超(chao)過0.4%)。這樣(yang)高的精(jing)度是孔(kong)闆等傳(chuan)統差壓(ya)儀表所(suo)不能相(xiang)比的;量(liang)程比10~15:1。
(2)在(zai)使用安(an)裝時,隻(zhi)需要極(ji)短的直(zhi)管段甚(shen)至不需(xu)要前♌面(mian)1(0)~3D後面0~1D。(在(zai)調節閥(fa)後安裝(zhuang)時需要(yao)3D的直管(guan),D爲管路(lu)直徑)。
(3)具(ju)有極高(gao)的測量(liang)靈敏度(du)(分辨率(lü))負壓端(duan)約25Pa的壓(ya)力(水柱(zhu)💯高度還(hai)♌不到普(pu)通玻璃(li)闆的厚(hou)度)就可(ke)以檢測(ce)⭐到。因而(er)除了測(ce)量大🌈流(liu)量外還(hai)可測量(liang)極小的(de)流量♌如(ru)煙道👈氣(qi)等。
(4)V錐體(ti)被設計(ji)成吹掃(sao)型結構(gou),因而具(ju)有自清(qing)潔功能(neng),因㊙️此不(bu)會堆積(ji)截留流(liu)體中挾(jia)帶的任(ren)何髒污(wu)物、凝固(gu)體、固體(ti)、氣液等(deng)。非常适(shi)📞合測量(liang)髒污的(de)流體。
(5)流(liu)體流過(guo)具有特(te)殊形狀(zhuang)結構的(de)V錐體時(shi),會在其(qi)節流邊(bian)緣處形(xing)成邊界(jie)層效應(ying),因此極(ji)大地減(jian)少了磨(mo)損的可(ke)能性,因(yin)👅此V錐🚶型(xing)流量計(ji)投入使(shi)用.後除(chu)極特殊(shu)條件外(wai),它的節(jie)流邊是(shi)不會被(bei)磨損得(de),也可以(yi)說是免(mian)拆卸标(biao)定的。
(6)無(wu)可動部(bu)件不含(han)任何電(dian)器件是(shi)-個純機(ji)械體具(ju)有不怕(pa)震動💋、耐(nai)高溫、高(gao)壓、防腐(fu)等特點(dian)。也就是(shi)說:它既(ji)有傳統(tong)差壓式(shi)儀表的(de)結構簡(jian)單、牢固(gu)可靠之(zhi)特點又(you)具有傳(chuan)統差壓(ya)式所不(bu)具備的(de)各項優(you)越性能(neng)。
(7)壓損小(xiao),相比于(yu)孔闆流(liu)量計和(he)渦街流(liu)量計有(you)明顯的(de)節能效(xiao)果。
2V錐流(liu)量計測(ce)量結果(guo)的誤差(cha)計算
2.1測(ce)試數據(ju)及誤差(cha)處理方(fang)法
　　對3台(tai)V流量傳(chuan)感器進(jin)行了測(ce)試經過(guo)實流标(biao).定系數(shu)k:爲8690。表1爲(wei)實流标(biao)定時所(suo)測得的(de)參數。

　　結(jie)合以上(shang)标定數(shu)據分析(xi)各變量(liang)對流量(liang)計算值(zhi)的影響(xiang)并計算(suan)出各變(bian)量對計(ji)算值影(ying)響的大(da)小，從而(er)可以有(you)針對性(xing)的處理(li)生産和(he)測量過(guo)程中引(yin)入的💃🏻誤(wu).差提高(gao)數據的(de)正确率(lü)。并重點(dian)觀察引(yin)入甲烷(wan)濃度測(ce)量對真(zhen)實值的(de)影響。
　　首(shou)先選取(qu)測試條(tiao)件在這(zhe)裏對标(biao)準狀況(kuang)及其工(gong)況簡單(dan)加以說(shuo)明标準(zhun)狀況通(tong)常是指(zhi)溫度爲(wei)0C(273.15K)和壓強(qiang)爲101.325kPa的情(qing)況;工況(kuang)是指工(gong)業現場(chang)設備在(zai)現場工(gong)作時所(suo)處的環(huan)境狀況(kuang)需現場(chang)測量。爲(wei)了更貼(tie)近實際(ji)使🏃‍♂️用環(huan)境選🌐取(qu)工況狀(zhuang)況進行(hang)計算在(zai)溫度爲(wei)20C大氣壓(ya)❗力爲101.325.kPa狀(zhuang)況下空(kong)氣的密(mi)度爲1.2041kg/m',甲(jia)烷密度(du)🐉0.6669kg/m'狀況,工(gong)況下🤩體(ti)積流量(liang)Qv的計算(suan)式')如下(xia):

式中
k---系(xi)數;
C---流出(chu)系數;.
ε---壓(ya)縮系數(shu)液體ε=1;
β---直(zhi)徑比;
D---管(guan)道内徑(jing),mm;
d---錐體最(zui)大處直(zhi)徑.mm。
　　Qv是一(yi)個含有(you)多元變(bian)量的計(ji)算公式(shi)其中系(xi)數k、差壓(ya)值△p、密度(du)p都🚩是其(qi)中的變(bian)量,而系(xi)數k又受(shou)到多種(zhong)因素的(de)影響在(zai)這裏把(ba)系⛷️數k當(dang)做單獨(du)的變量(liang)處理這(zhe)樣更有(you)利于誤(wu)差分析(xi)。因此式(shi)(1)是一個(ge)含有3個(ge)自變量(liang)的函數(shu)。
的估算(suan)計算出(chu)k、Op和p所産(chan)生的誤(wu)差對真(zhen)實值的(de)影響🚶‍♀️。
　　在(zai)實際的(de)生産和(he)測量過(guo)程中k、△p和(he)ρ3個數都(dou)會産生(sheng)不同程(cheng)度的㊙️誤(wu)差,由于(yu)測量手(shou)段及工(gong)具的有(you)限不可(ke)能得到(dao)真🌈實值(zhi),因此隻(zhi)能估算(suan)出測量(liang)值與真(zhen)實值的(de)誤差在(zai)這裏🌈将(jiang)系數k所(suo)産生的(de)誤差估(gu)算爲10%,△p所(suo)産生的(de)誤差估(gu)算爲5%密(mi)度ρ産生(sheng)的影響(xiang)是計🙇‍♀️算(suan)的重點(dian)瓦斯抽(chou)放管路(lu)作業時(shi)密度本(ben)身随着(zhe)瓦斯抽(chou)放進度(du)不斷變(bian)化,因✔️此(ci)設置2種(zhong)情況,一(yi)種情況(kuang)是在測(ce)量過程(cheng)中不🐅斷(duan)對甲烷(wan)的測量(liang)調整密(mi)度參數(shu)提高其(qi)正🈲确率(lü),綜合測(ce)量工具(ju)等方面(mian)的影響(xiang)将誤差(cha)擴大🐉,相(xiang)對誤差(cha)限爲2%;另(ling)-種情況(kuang)是不🧑🏾‍🤝‍🧑🏼進(jin)行密度(du)計算和(he)修正這(zhe)樣産生(sheng)的誤差(cha)相對較(jiao)大。
　　例如(ru):工況下(xia)空氣的(de)密度爲(wei)1.2041kg/m3,甲烷密(mi)度0.6669kg/m3,甲烷(wan)含量是(shi)20%時,瓦斯(si)⚽氣體密(mi)度爲1.09666kg/m3;
　　甲(jia)烷含量(liang)是40%時瓦(wa)斯氣體(ti)密度爲(wei)0.98922kg/m3;甲烷含(han)量接近(jin)于0時，瓦(wa)斯氣體(ti)🛀🏻密度爲(wei)1.2041kg/m3則:甲烷(wan)含量40%的(de)甲烷密(mi)度與甲(jia)🥵烷含量(liang)20%的甲烷(wan)密度💰所(suo)産生的(de)誤差爲(wei)0.10744;甲烷含(han)量0%的甲(jia)烷密度(du)與甲烷(wan)含量🌍20%的(de)甲烷密(mi)度所産(chan)生的誤(wu)差爲0.10744。
相(xiang)對誤差(cha)限爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利(li)用公式(shi)計算誤(wu)差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同(tong)理可以(yi)進行系(xi)數k、差壓(ya)△p、密度ρ誤(wu)差均爲(wei)10%時的誤(wu)差計算(suan);系數✉️k誤(wu)差10%、密度(du)ρ誤差2%時(shi)的誤差(cha)計算;系(xi)數k誤差(cha)🏃5%、密度ρ誤(wu)2%時的誤(wu)差計算(suan)結果見(jian)表2。
2.3誤差(cha)結果統(tong)計分析(xi)

　　從表2中(zhong)可以看(kan)出。在系(xi)數k差壓(ya)△ρ、密度ρ本(ben)身存在(zai)10%誤差的(de)🌈情況下(xia)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,相🔴對誤(wu)差限達(da)到了23.90%;而(er)在估算(suan)的系數(shu)k誤💯差10%、差(cha)壓△ρ誤差(cha)5%、密度ρ誤(wu)差9.8%的誤(wu)差情況(kuang)下相對(dui)誤差限(xian)是21.29%;在提(ti)高技術(shu)及其工(gong)藝的情(qing)況下系(xi)數k:誤差(cha)5%、差壓△ρ誤(wu)差2%、密度(du)ρ誤差2%時(shi)相對誤(wu)差限爲(wei)8.83%。可以得(de)出如下(xia)結論:
(1)在(zai)k、△p、ρ誤差均(jun)爲10%時hs系(xi)數産生(sheng)的誤差(cha)對最終(zhong)計算結(jie)果影響(xiang)🏒最大其(qi)次爲密(mi)度ρ差壓(ya)△p最小。
(2)利(li)用估算(suan)的密度(du)計算工(gong)況流量(liang)時隻考(kao)慮甲烷(wan)氣體濃(nong)度變化(hua)20%的情況(kuang)下,誤差(cha)依舊非(fei)常大相(xiang)對誤差(cha)限可以(yi)達到21.29%。
(3)在(zai)k、△p、ρ誤差分(fen)别爲5%、2%、2%時(shi)即利用(yong)密度的(de)調整來(lai)進一步(bu)提高✍️數(shu)值正🙇🏻确(que)率的情(qing)況下相(xiang)對誤差(cha)限可以(yi)達到8.83%。
(4)系(xi)數k減小(xiao)誤差是(shi)最爲有(you)效的提(ti)高數據(ju)正确率(lü)的方🧡式(shi)🐆通過系(xi)數k從10%的(de)誤差提(ti)高到5%的(de)誤差,可(ke)将相對(dui)💃誤差限(xian)從15.58%提高(gao)❓到8.83%。
(5)通過(guo)引入甲(jia)烷濃度(du)測量修(xiu)正密度(du)數據是(shi)行之有(you)💯效的提(ti)高🚶‍♀️數📧據(ju)正确率(lü)的方法(fa),甲烷濃(nong)度的測(ce)量使得(de)誤差可(ke)以從9.8%減(jian)小爲2%以(yi)内測量(liang)結果的(de)相對誤(wu)差限可(ke)以從21.29%提(ti)高到1558%。
(6)從(cong)生産和(he)技術的(de)可操作(zuo)性方面(mian)進行對(dui)比,引入(ru)甲烷濃(nong)度修正(zheng)密度數(shu)據是易(yi)于實現(xian)且非常(chang)有效的(de)提高🔆數(shu)據正确(que)率的方(fang)式。
3結語(yu)
　　針對V錐(zhui)流量計(ji)在煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯計量(liang)方面的(de)應用現(xian)狀,重點(dian)介紹了(le)V錐流量(liang)計算公(gong)式中系(xi)數k、差壓(ya)值△p、密度(du)💰ρ本身🚩的(de)測量誤(wu)🈲差對🥰流(liu)量計算(suan)結果的(de)影響并(bing)通過計(ji)算不同(tong)狀況下(xia)的系數(shu)k、差壓值(zhi);△p、密度p的(de)誤差大(da)小變化(hua)❤️分析其(qi)本身對(dui)測量結(jie)果的影(ying)響得出(chu)k系數影(ying)響最大(da)引入實(shi)時密度(du)測量更(geng)容易提(ti)高測量(liang)㊙️正确率(lü)的結論(lun)。并通過(guo)對生産(chan)加工V錐(zhui)體的工(gong)🍉藝改進(jin)以及通(tong)過引入(ru)瓦斯濃(nong)🔞度測量(liang)校正密(mi)度值進(jin)而使得(de)流量測(ce)量的正(zheng)确率大(da)大的提(ti)高。
　　V錐流(liu)量計現(xian)已在山(shan)西遼甯(ning)、黑龍江(jiang)等地開(kai)始使用(yong)其🤟測量(liang)的⛱️正确(que)率和穩(wen)定性較(jiao)之前流(liu)量計有(you)明顯提(ti)高節能(neng)效果顯(xian)著。與此(ci)👈同時随(sui)着測量(liang)數據的(de)進🚶‍♀️一步(bu)豐富将(jiang)進一步(bu)提高V錐(zhui)流量計(ji)的性能(neng),使.得其(qi)測量正(zheng)确率進(jin)一步提(ti)高推進(jin)V錐流量(liang)計的國(guo)家标準(zhun)化進程(cheng)。

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