摘(zhāi)要:針對煤礦(kuàng)管道瓦斯計(ji)量現狀通過(guo)對V 錐流量計(ji) 的特點分析(xī)并結合管道(dào)瓦斯自身特(tè)點,得出V錐流(liu)量計更☂️适合(he)💛于管道瓦斯(sī)計量。重點介(jiè)紹了V錐流量(liàng)🔆計算公式👈中(zhōng)的系數k.差壓(yā)值△p、密度ρ本身(shen)的測量誤差(cha)對流量計算(suan)結果的影響(xiang)并通過計算(suàn)不同狀況下(xià)的系數h.差壓(yā)值△p、密度ρ的誤(wù)差大小變化(huà)分析其本身(shēn)對測量結果(guǒ)的影響得出(chū)系數k影響最(zuì)🈲大引入實時(shí)⭐密度測量更(gèng)容易提高測(cè)量正确率的(de)結論。
　　瓦斯抽(chōu)放是防治煤(mei)礦瓦斯災害(hài)事故的根本(běn)措施瓦斯抽(chōu)放監控及利(li)用是确保瓦(wǎ)斯抽放安全(quán)、提高瓦斯抽(chōu)放效率和瓦(wa)斯利✊用率的(de)重要途徑和(hé)有效手段。瓦(wǎ)斯利用🈲爲瓦(wǎ)斯抽放系統(tong)帶來了廣闊(kuo)的市場,并對(duì)流量的測量(liàng)亦有了要求(qiú)。流量測量裝(zhuāng)置配⁉️備在井(jǐng)下移💜動泵、地(dì)面抽👨‍❤️‍👨放泵的(de)正壓側和負(fu)壓側📐,目前主(zhǔ)要使用👉的是(shi)孔闆流量計(jì)和渦街流量(liàng)計調查發現(xiàn)這2款測量裝(zhuang)置本♻️身存在(zài)很大不足闆(pan)流量計測量(liang)精度差而且(qie)☎️對泵的抽放(fang)效率有㊙️很大(da)影響, 渦街流(liu)量計 本身對(duì)振動非常敏(mǐn)感煤礦的工(gōng)況條件很大(dà)程度上影響(xiǎng)了渦街測量(liang)的正确率同(tóng)時這2種流量(liàng)計的🔞安裝🌈需(xū)要很長的直(zhi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管段🌈很多時(shí)候工況條件(jiàn)難以滿足。目(mu)前煤礦👈急需(xū)--種測量精🌂度(du)高長期穩定(ding)性好安裝維(wéi)護方便的測(ce)量設備。V錐流(liu)量計以其獨(dú)特的性能非(fēi)常适合于煤(méi)礦瓦❤️斯抽放(fàng)環境。
1.V錐流量(liang)計在瓦斯管(guǎn)道氣體測量(liang)方面的特點(diǎn)
　　通過對瓦斯(sī)管路抽放氣(qi)體和瓦斯抽(chou)放泵現場作(zuo)🐅業環境的分(fen)析結合V錐流(liú)量傳感器本(ben)身的特性分(fen)析,V錐流量傳(chuan)感器是一款(kuan)❄️非常适合瓦(wǎ)斯管道氣體(tǐ)測量的流量(liang)計,它的以下(xià)特點☎️決定了(le)它非常适用(yong)于瓦斯管㊙️道(dao)氣體的測量(liang)。
(1)±0.5%的測量精度(dù)(在多數标定(dìng)的V錐流量計(jì)中流出系數(shu)的不确✨定度(du)不超過0.4%)。這樣(yang)高的精度是(shi)孔闆等傳統(tong)差壓儀表⭐所(suǒ)不能相比的(de);量程比10~15:1。
(2)在使(shǐ)用安裝時,隻(zhi)需要極短的(de)直管段甚至(zhi)不需要前面(miàn)1(0)~3D後面0~1D。(在🌏調節(jiē)閥後安裝時(shí)需要3D的直管(guan),D爲管路直徑(jìng))。
(3)具有極高的(de)測量靈敏度(du)(分辨率)負壓(yā)端約25Pa的壓力(lì)(水柱高度還(hai)不到普通玻(bo)璃闆的厚度(dù))就可以檢測(cè)到。因而除了(le)測量大流量(liàng)外還可測量(liang)極小的流量(liang)如煙道氣等(deng)。
(4)V錐體被設計(jì)成吹掃型結(jié)構,因而具有(yǒu)自清潔功能(néng),因㊙️此不會堆(dui)積截留流體(tǐ)中挾帶的任(ren)何髒污物、凝(níng)固體、固體、氣(qì)液等。非♊常适(shi)合測量髒污(wu)的流體。
(5)流體(tǐ)流過具有特(tè)殊形狀結構(gòu)的V錐體時,會(huì)在其節流♋邊(biān)緣處形成邊(biān)界層效應,因(yīn)此極大地減(jiǎn)少了磨損的(de)可能📧性,因此(cǐ)V錐🔞型流量計(jì)投入使用.後(hòu)除極特殊條(tiáo)件外,它的節(jie)流邊是不會(hui)被磨損👅得,也(yě)可以說是免(miǎn)拆卸标定的(de)。
(6)無可動部件(jian)不含任何電(dian)器件是-個純(chún)機械體具有(you)不⭐怕震動、耐(nài)高溫、高壓、防(fáng)腐等特點。也(ye)就是說:它既(ji)有傳統差壓(ya)式儀表的結(jié)構簡單、牢固(gù)可靠之特點(dian)又具有傳統(tong)差壓式所不(bu)具備的各項(xiàng)💃🏻優越性能。
(7)壓(yā)損小,相比于(yu)孔闆流量計(ji)和渦街流量(liàng)計有明顯的(de)👉節能效果。
2V錐(zhui)流量計測量(liang)結果的誤差(cha)計算
2.1測試數(shu)據及誤差處(chu)理方法
　　對3台(tái)V流量傳感器(qì)進行了測試(shi)經過實流标(biāo).定系數k:爲8690。表(biǎo)1爲實流标定(ding)時所測得的(de)參數。

　　結合以(yi)上标定數據(ju)分析各變量(liàng)對流量計算(suan)值的🤞影⛹🏻‍♀️響并(bìng)㊙️計算出各變(bian)量對計算值(zhí)影響的大小(xiao)，從而可以有(yǒu)針對性的處(chu)理生産和測(ce)量過程中引(yin)入的誤.差提(tí)高數據的正(zheng)确率。并重點(dian)觀察引入甲(jiǎ)烷濃度測量(liàng)對♊真實值的(de)影響。
　　首先選(xuǎn)取測試條件(jiàn)在這裏對标(biao)準狀況及其(qí)工況簡💜單加(jia)以🔴說☔明标準(zhun)狀況通常是(shì)指溫度爲0C(273.15K)和(he)壓強爲101.325kPa的情(qing)況;工況是指(zhi)工業現場設(she)備在現場工(gōng)作時所處的(de)環境狀況需(xū)現場測量。爲(wei)了更✉️貼近實(shi)際使用環境(jing)選❗取工況狀(zhuang)況進行計算(suan)在溫度爲20C大(da)氣壓力爲101.325.kPa狀(zhuàng)況下空氣的(de)密度爲1.2041kg/m',甲烷(wan)密度🔴0.6669kg/m'狀況,工(gong)況下體積流(liú)量Qv的計🈲算式(shì)')如下:

式中
k---系(xi)數;
C---流出系數(shu);.
ε---壓縮系數液(yè)體ε=1;
β---直徑比;
D---管(guan)道内徑,mm;
d---錐體(tǐ)最大處直徑(jing).mm。
　　Qv是一個含有(you)多元變量的(de)計算公式其(qi)中系數k、差壓(ya)值△p、密度❓p都是(shi)其中的變量(liàng),而系數k又受(shòu)到多種因素(sù)的影響在這(zhè)裏把系數k當(dang)做單獨的變(bian)量處理這樣(yàng)♉更有利于誤(wu)差分析。因此(ci)式(1)是一個含(han)有3個自變量(liang)的函數。
的估(gū)算計算出k、Op和(he)p所産生的誤(wu)差對真實值(zhí)的影響。
　　在實(shi)際的生産和(he)測量過程中(zhōng)k、△p和ρ3個數都會(huì)産生不同⛱️程(cheng)♋度的誤差,由(you)于測量手段(duàn)及工具的有(yǒu)限不可能得(dé)到真實值,因(yin)此隻能估算(suàn)出測量值與(yu)真實值的誤(wu)差在這裏将(jiang)系數k所産生(sheng)的誤差估算(suàn)爲10%,△p所産生的(de)誤差估算爲(wèi)5%密度ρ産生的(de)影響是計算(suàn)的重點瓦斯(sī)抽放管路作(zuo)業時密🤩度本(běn)身随着瓦斯(si)抽放進度不(bu)斷變化🤩,因此(cǐ)設置2種情況(kuàng),一種情況是(shì)在測量過程(cheng)中不👈斷對甲(jia)烷的測量調(diào)整密度參數(shu)提高其正确(què)率,綜合測量(liàng)工具等方面(miàn)的影響将誤(wù)差擴大,相對(dui)誤差♊限爲2%;另(lìng)-種情況是不(bú)進行密度計(ji)算和修正這(zhe)樣産生的誤(wù)差相對🏃🏻較大(dà)。
　　例如:工況下(xia)空氣的密度(du)爲1.2041kg/m3,甲烷密度(du)0.6669kg/m3,甲烷含量是(shi)20%時,瓦斯氣🔞體(ti)👉密度爲1.09666kg/m3;
　　甲烷(wan)含量是40%時瓦(wa)斯氣體密度(dù)爲0.98922kg/m3;甲烷含量(liang)接近于0時，瓦(wǎ)斯氣體密度(dù)爲1.2041kg/m3則:甲烷含(han)量40%的甲烷密(mi)度與甲烷含(han)量20%的甲烷㊙️密(mi)度所産生的(de)誤差爲0.10744;甲烷(wán)含量0%的甲烷(wán)密度與甲烷(wán)含量20%的甲烷(wán)密度所産生(shēng)的誤差爲0.10744。
相(xiang)對誤差限爲(wei):0.10744+1.09666=9.8%。
利用公式計(ji)算誤差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同(tóng)理可以進行(háng)系數k、差壓△p、密(mi)度ρ誤差均爲(wei)10%時的誤差計(jì)🈲算☀️;系數k誤差(cha)10%、密度ρ誤差2%時(shi)的誤差計算(suàn);系數k誤差5%、密(mì)度ρ誤2%時的誤(wu)差計算結果(guǒ)見表2。
2.3誤差結(jie)果統計分析(xi)

　　從表2中可以(yǐ)看出。在系數(shù)k差壓△ρ、密度ρ本(ben)身存在10%誤差(cha)的情☔況下,相(xiàng)對誤差限達(dá)到了23.90%;而在估(gū)算的系數k誤(wu)🍓差10%、差🧡壓△ρ誤差(cha)5%、密度ρ誤差9.8%的(de)誤差情況下(xià)相對誤差限(xian)是21.29%;在提高技(jì)術及其工㊙️藝(yi)的情況下系(xi)數k:誤差5%、差壓(ya)△ρ誤差2%、密度ρ誤(wù)差2%時相對誤(wù)差限👨‍❤️‍👨爲8.83%。可以(yi)得出如下結(jie)論:
(1)在k、△p、ρ誤差均(jun1)爲10%時hs系數産(chan)生的誤差對(dui)最終計算結(jié)果影響最大(da)其次爲密度(du)ρ差壓△p最小。
(2)利(li)用估算的密(mì)度計算工況(kuàng)流量時隻考(kǎo)慮甲烷氣體(ti)濃度變化20%的(de)情況下,誤差(chà)依舊非常大(dà)相對誤差限(xiàn)可☀️以達到21.29%。
(3)在(zài)k、△p、ρ誤差分别爲(wèi)5%、2%、2%時即利用密(mi)度的調整來(lái)進一步提高(gāo)數值正确率(lǜ)的情況下相(xiang)對誤差限可(ke)以達到8.83%。
(4)系數(shù)k減小誤差是(shi)最爲有效的(de)提高數據正(zhèng)确率的👈方式(shi)⚽通過系數k從(cong)10%的誤差提高(gāo)到5%的誤差,可(ke)将相對誤差(chà)限從15.58%提高到(dao)8.83%。
(5)通過引入甲(jiǎ)烷濃度測量(liàng)修正密度數(shu)據是行之有(yǒu)效的提高數(shù)據正确率的(de)方法,甲烷濃(nong)度的測量使(shǐ)得誤差可以(yǐ)從9.8%減小爲2%以(yi)❗内測量結果(guo)的相對誤差(cha)限可以從21.29%提(ti)高到1558%。
(6)從生産(chan)和技術的可(ke)操作性方面(miàn)進行對比,引(yin)入甲烷濃度(dù)修正密度數(shu)據是易于實(shi)現且非常有(you)效的提高數(shu)據🛀正确率的(de)✔️方式。
3結語
　　針(zhēn)對V錐流量計(jì)在煤礦管道(dao)瓦斯計量方(fang)面的應用現(xiàn)⛹🏻‍♀️狀,重點介紹(shào)了V錐流量計(ji)算公式中系(xi)數k、差壓值△p、密(mi)度🔴ρ本身的測(ce)量誤🆚差對流(liu)量計算結果(guo)的影響并🔞通(tong)過計算不同(tóng)狀況下的系(xì)數k、差壓值;△p、密(mi)度p的誤差大(dà)小變化🔴分析(xi)其本🈲身對測(ce)量㊙️結果的影(yǐng)響得出k系數(shu)影響最大引(yin)入實時密度(dù)測量更容易(yi)提高測量☎️正(zheng)确率的結🔴論(lun)。并通過對生(shēng)産加工V錐體(ti)的工藝改進(jìn)以及通過引(yǐn)入瓦斯濃度(du)測量校正密(mi)度值進而使(shi)得流量測量(liang)的正确率大(da)大的提高。
　　V錐(zhuī)流量計現已(yi)在山西遼甯(níng)、黑龍江等地(di)開始使用其(qí)測量的正确(que)率和穩定性(xìng)較之前流量(liàng)計有明顯💃🏻提(ti)高節能效果(guǒ)顯著。與此同(tóng)時随着測量(liang)數據的進一(yi)步豐富将進(jin)一步提㊙️高V錐(zhui)流🏃🏻‍♂️量計的性(xing)能,使.得其測(cè)量正确率進(jìn)一步🐆提高推(tuī)進V錐流量計(jì)的國家标準(zhun)化進程。

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