摘要(yao):針對煤礦(kuàng)管道瓦斯(si)計量現狀(zhuang)通過對V 錐(zhuī)流量計 的(de)特點分析(xi)并結合管(guǎn)道瓦斯自(zi)身特點,得(dé)出V錐流量(liàng)計👣更适合(he)于管道瓦(wa)斯計量。重(zhong)點介紹了(le)V錐流量計(jì)算公式中(zhōng)的👄系數k.差(cha)壓值△p、密度(dù)ρ本身的測(ce)量誤差對(dui)流量⁉️計算(suàn)結果的影(yǐng)響并通過(guo)計算不同(tóng)狀況下的(de)系數h.差壓(ya)值△p、密度ρ的(de)誤差大小(xiao)變化分析(xī)其本身對(duì)測量結果(guo)的影響得(de)出系數k影(yǐng)響最大引(yin)入實時密(mi)度測量更(gèng)容易提高(gāo)測量正确(que)率的結論(lùn)。
　　瓦斯抽放(fang)是防治煤(mei)礦瓦斯災(zai)害事故的(de)根本措施(shi)瓦斯抽🔴放(fàng)監控及利(li)用是确保(bao)瓦斯抽放(fàng)安全、提高(gāo)瓦斯抽放(fàng)效率👅和瓦(wa)斯利用率(lü)的重要途(tu)徑和有效(xiao)手段。瓦斯(si)利用爲瓦(wa)斯抽放系(xì)統帶來了(le)廣闊的市(shì)場,并對流(liú)量的測量(liàng)亦有了要(yao)求。流量測(ce)量裝置配(pei)備在井下(xià)移動泵、地(di)面抽放泵(beng)的正壓側(ce)和負壓側(ce)📞,目前主要(yào)使用💋的是(shi)孔闆流量(liang)計和渦街(jiē)流量計調(diao)查發現這(zhè)2款測量裝(zhuang)置本身存(cún)在很大不(bú)足闆流量(liang)計測量精(jing)度差而且(qie)對泵的抽(chōu)放效率有(yǒu)很大影響(xiang), 渦街流量(liàng)計 本身對(dui)振動非常(chang)敏感煤礦(kuang)的工況條(tiao)件很大程(cheng)度上影響(xiang)了☀️渦街測(cè)量的正确(què)率同時這(zhè)2種流量計(jì)的安裝需(xū)要很長的(de)直管段很(hen)多時候工(gong)況條件難(nan)以⛷️滿足。目(mù)前煤礦急(ji)需--種測量(liang)精度高長(zhǎng)期穩定性(xing)好安裝維(wei)護方便的(de)測量設備(bèi)。V錐流量計(jì)以其獨特(te)的🍓性能非(fēi)常适💃🏻合于(yu)煤礦瓦斯(sī)抽放環境(jìng)。
1.V錐流量計(ji)在瓦斯管(guǎn)道氣體測(cè)量方面的(de)特點
　　通過(guo)對瓦斯管(guǎn)路抽放氣(qì)體和瓦斯(sī)抽放泵現(xiàn)場作業🌈環(huán)境⁉️的分析(xi)結合V錐流(liú)量傳感器(qi)本身的特(tè)性分析,V錐(zhui)流量👅傳感(gan)器是一款(kuan)🌈非常适合(hé)瓦斯管道(dao)氣體測量(liàng)的流量計(jì),它的以下(xia)特點決定(ding)了它非常(chang)适用于瓦(wǎ)斯管道氣(qì)體的測量(liàng)。
(1)±0.5%的測量精(jīng)度(在多數(shu)标定的V錐(zhuī)流量計中(zhong)流出系數(shù)的不确定(dìng)度⛱️不超過(guo)0.4%)。這樣高的(de)精度是孔(kong)闆等傳統(tǒng)差壓儀表(biǎo)所不能相(xiang)比的;量程(cheng)比10~15:1。
(2)在使用(yòng)安裝時,隻(zhī)需要極短(duan)的直管段(duàn)甚至不需(xu)要前面1(0)~3D後(hou)💃面0~1D。(在🌈調節(jie)閥後安裝(zhuang)時需要3D的(de)直管,D爲管(guan)路直徑)。
(3)具(jù)有極高的(de)測量靈敏(mǐn)度(分辨率(lü))負壓端約(yue)25Pa的壓力(水(shui)🥰柱高度💚還(hai)不到普通(tong)玻璃闆的(de)厚度)就可(kě)以檢測到(dào)。因而除了(le)測量大流(liu)量㊙️外還可(kě)測量極小(xiao)的流量如(ru)煙道氣等(děng)。
(4)V錐體被設(she)計成吹掃(sǎo)型結構,因(yin)而具有自(zi)清潔功能(néng)🐇,因此不會(huì)堆🌈積截留(liu)流體中挾(jia)帶的任何(he)髒污物、凝(níng)💃🏻固體、固體(ti)🔅、氣液等。非(fēi)常适合測(cè)量髒污的(de)流體。
(5)流體(tǐ)流過具有(yǒu)特殊形狀(zhuàng)結構的V錐(zhui)體時,會在(zài)其節流邊(bian)緣處形成(chéng)邊界層效(xiào)應,因此極(ji)大地減少(shǎo)了磨損的(de)可能性,因(yīn)㊙️此V錐型流(liu)量計投入(ru)使用.後除(chú)極特殊條(tiao)件🥵外,它的(de)節流邊是(shi)不會被磨(mo)損得,也可(ke)以說是免(mian)拆卸标定(ding)的。
(6)無可動(dong)部件不含(hán)任何電器(qì)件是-個純(chún)機械體具(jù)有不怕震(zhèn)動、耐高溫(wen)、高壓、防腐(fu)等特點。也(ye)就是說:它(ta)既有傳🌍統(tong)差壓式儀(yí)表的結構(gou)簡單、牢固(gù)可靠之特(tè)點💛又具有(you)傳統差壓(yā)式所不具(ju)備的各項(xiang)優越性能(néng)。
(7)壓損小,相(xiàng)比于孔闆(pan)流量計和(hé)渦街流量(liang)計有明顯(xiǎn)🐪的節👅能👉效(xiào)果💃。
2V錐流量(liàng)計測量結(jie)果的誤差(chà)計算
2.1測試(shì)數據及誤(wù)差處理方(fāng)法
　　對3台V流(liu)量傳感器(qi)進行了測(cè)試經過實(shí)流标.定系(xì)數k:爲8690。表1爲(wèi)實流标定(dìng)時所測得(de)的參數。

　　結(jie)合以上标(biāo)定數據分(fen)析各變量(liàng)對流量計(ji)算值的🌂影(yǐng)響并計算(suàn)出各變量(liàng)對計算值(zhí)影響的大(da)小，從而可(kě)以♍有針對(duì)性🤩的處👅理(li)生産和測(ce)量過程中(zhōng)引入的🈚誤(wù).差提高數(shu)據的正确(que)🐅率。并重點(dian)觀察✉️引入(ru)甲烷濃💃度(dù)測量對真(zhen)實值的影(yǐng)響。
　　首先選(xuan)取測試條(tiáo)件在這裏(li)對标準狀(zhuàng)況及其工(gōng)況簡單加(jia)以說✨明标(biao)準狀況通(tōng)常是指溫(wēn)度爲0C(273.15K)和壓(yā)強爲101.325kPa的情(qíng)況;工況是(shi)指🚶‍♀️工業現(xiàn)場設備在(zài)現場工作(zuo)時所處的(de)環境狀況(kuàng)需現場測(ce)量。爲了更(gèng)貼近實際(ji)使用環境(jìng)選取工況(kuàng)狀況進行(hang)計算在溫(wen)度爲20C大氣(qì)壓🙇🏻力爲101.325.kPa狀(zhuang)況下空氣(qì)的密度🙇🏻爲(wèi)1.2041kg/m',甲烷密度(du)0.6669kg/m'狀況,工況(kuàng)下體積流(liu)量Qv的計算(suàn)式')如下:

式(shì)中
k---系數;
C---流(liu)出系數;.
ε---壓(yā)縮系數液(ye)體ε=1;
β---直徑比(bǐ);
D---管道内徑(jìng),mm;
d---錐體最大(da)處直徑.mm。
　　Qv是(shì)一個含有(yǒu)多元變量(liàng)的計算公(gōng)式其中系(xi)數k、差壓值(zhí)△p、密度p都是(shi)其中的變(bian)量,而系數(shu)k又受到多(duō)種因素的(de)影響在這(zhè)裏把系數(shù)k當‼️做單獨(du)的變量處(chu)理這樣更(gèng)有利于誤(wu)差❓分析。因(yin)此式(1)是一(yī)個含有3個(ge)自變量💋的(de)函數。
的估(gū)算計算出(chū)k、Op和p所産生(sheng)的誤差對(dui)真實值的(de)影響。
　　在實(shi)際的生産(chan)和測量過(guò)程中k、△p和ρ3個(gè)數都會産(chan)生不同程(cheng)度的誤差(cha),由于測量(liàng)手段及工(gong)具的有限(xiàn)不可能得(dé)♈到真實值(zhí),因此隻能(neng)估算出測(cè)量值與真(zhen)實值的誤(wù)差在這裏(li)㊙️将系數k所(suo)産生的誤(wu)差估算爲(wèi)10%,△p所産生的(de)誤差估算(suàn)爲5%密度ρ産(chan)生的影響(xiang)是計算的(de)重點瓦斯(si)抽放管路(lù)作業時密(mi)度本身随(sui)着瓦斯抽(chōu)放進度不(bu)斷變化,因(yīn)此設置2種(zhong)情況💔,一種(zhǒng)情況是在(zai)測量過程(cheng)中不斷對(duì)甲烷的測(ce)量調整密(mì)度參數提(tí)高其正确(què)率,綜合測(cè)量工具等(deng)方面的影(ying)響将💰誤差(cha)擴大,相對(duì)誤差限爲(wèi)2%;另-種情況(kuàng)是不進行(hang)密度計算(suan)和修正這(zhè)樣産生的(de)誤👅差相對(dui)較大。
　　例如(ru):工況下空(kong)氣的密度(dù)爲1.2041kg/m3,甲烷密(mi)度0.6669kg/m3,甲烷含(hán)量是🌈20%時,瓦(wa)⁉️斯氣體密(mì)度爲1.09666kg/m3;
　　甲烷(wán)含量是40%時(shi)瓦斯氣體(tǐ)密度爲0.98922kg/m3;甲(jiǎ)烷含量接(jie)近于0時，瓦(wa)斯🛀🏻氣體🤞密(mì)度爲1.2041kg/m3則:甲(jiǎ)烷含量40%的(de)甲烷密度(dù)與甲烷含(hán)量20%的甲烷(wan)密度所産(chan)🏒生的誤差(chà)爲0.10744;甲烷含(hán)量0%的甲烷(wán)密度與甲(jia)🥵烷含量20%的(de)甲烷🔴密度(du)所産生的(de)誤差🌐爲0.10744。
相(xiang)對誤差限(xiàn)爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利用公(gong)式計算誤(wù)差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同理(lǐ)可以進行(háng)系數k、差壓(yā)△p、密度ρ誤差(cha)均爲10%時的(de)誤差計算(suàn);系數k誤差(chà)10%、密度ρ誤差(chà)2%時的誤差(cha)計算;系數(shu)k誤差5%、密度(dù)🔅ρ誤2%時的誤(wu)差計算結(jie)果見表2。
2.3誤(wu)差結果統(tong)計分析

　　從(cóng)表2中可以(yi)看出。在系(xi)數k差壓△ρ、密(mì)度ρ本身存(cún)在10%誤差☀️的(de)情況下,相(xiang)對誤差限(xian)達到了23.90%;而(ér)在估算的(de)系數k誤差(chà)10%、差🍓壓△ρ誤差(cha)5%、密度ρ誤差(chà)9.8%的誤差情(qing)況下相對(duì)誤差限是(shi)21.29%;在提高技(ji)術🆚及其工(gong)藝的情況(kuàng)下系數k:誤(wu)差5%、差壓△ρ誤(wu)差2%、密度ρ誤(wù)差2%時相對(duì)誤差限🌈爲(wèi)8.83%。可以得出(chu)如下結論(lun):
(1)在k、△p、ρ誤差均(jun1)爲10%時hs系數(shu)産生的誤(wù)差對最終(zhong)計算結果(guo)影響最大(dà)其次爲密(mì)度ρ差壓△p最(zuì)小。
(2)利用估(gu)算的密度(du)計算工況(kuàng)流量時隻(zhī)考慮甲烷(wán)氣體濃度(dù)變化20%的情(qíng)況下,誤差(chà)依舊非常(chang)大相對誤(wu)差限可以(yǐ)達到21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤(wu)差分别爲(wei)5%、2%、2%時即利用(yòng)密度的調(diào)整來進一(yī)步提高♉數(shù)🏃🏻值正确率(lü)的情況下(xià)相對誤差(cha)限可以達(dá)到8.83%。
(4)系數k減(jian)小誤差是(shì)最爲有效(xiào)的提高數(shù)據正确率(lü)的方式通(tong)過系數k從(cong)10%的誤差提(tí)高到5%的誤(wù)差,可将相(xiang)對誤差限(xian)從15.58%提高到(dao)8.83%。
(5)通過引入(rù)甲烷濃度(du)測量修正(zhèng)密度數據(ju)是行之有(you)🚩效的提📧高(gāo)數據正确(que)率的方法(fǎ),甲烷濃度(du)的測量使(shi)🏃🏻‍♂️得誤差可(kě)以從9.8%減小(xiǎo)爲2%以内測(cè)量結果的(de)相對誤差(cha)限可以🌂從(cóng)21.29%提高🌏到1558%。
(6)從(cóng)生産和技(jì)術的可操(cāo)作性方面(mian)進行對比(bi),引入甲烷(wan)濃‼️度修正(zheng)🔞密度數據(jù)是易于實(shí)現且非常(chang)有效的提(tí)高數據正(zheng)确♈率的方(fang)式⛷️。
3結語
　　針(zhēn)對V錐流量(liàng)計在煤礦(kuang)管道瓦斯(si)計量方面(miàn)的應用現(xiàn)狀,重點介(jiè)紹了V錐流(liu)量計算公(gōng)式中系數(shù)k、差壓值❓△p、密(mì)度ρ本身的(de)測量誤差(chà)對流量計(jì)算結果的(de)影響并通(tong)過計算不(bu)同🤞狀況下(xià)🚩的系數k、差(cha)壓值;△p、密度(dù)p的誤差大(dà)小變化分(fèn)析其本身(shen)對測量結(jie)果的影響(xiang)得出k系數(shu)影響最大(dà)🔞引入實時(shi)密度測量(liang)更容易提(tí)高測量💘正(zhèng)确率的結(jie)論。并通過(guo)對生産🐉加(jiā)工V錐體的(de)工藝改進(jìn)以及通過(guo)引入瓦斯(sī)濃度測量(liang)校正密度(dù)值進而使(shi)得流量測(ce)量的正确(què)率大大的(de)提高👣。
　　V錐流(liú)量計現已(yǐ)在山西遼(liáo)甯、黑龍江(jiang)等地開始(shǐ)使用其測(cè)量的正确(que)率和穩定(ding)性較之前(qian)流量計有(you)明顯提高(gao)節能效果(guǒ)顯著。與此(ci)同時随着(zhe)測量數據(ju)的進一步(bù)豐富将進(jìn)一步提高(gao)V錐流🌈量計(jì)的🈲性能,使(shi).得其測量(liang)正确率進(jin)一步提高(gao)推進V錐流(liu)量計的國(guo)家标💃準化(hua)進程。

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