摘要:針對煤礦管(guan)道瓦斯計量現狀(zhuang)通過對V 錐流量計(ji) 的特點分析并結(jie)合管道瓦斯自身(shen)特點,得出V錐流量(liang)🌍計🌏更适🤞合于管道(dao)瓦斯計量。重點介(jiè)紹了V錐流量計算(suan)公式✏️中的🔴系數k.差(cha)壓值△p、密度ρ本身的(de)測量誤差☁️對流量(liàng)計算結💰果的影響(xiang)并通⚽過計算不同(tóng)狀況下😘的系數h.差(chà)壓值△p、密度ρ的誤差(cha)大小變化分析其(qi)本身對測量結果(guo)的影響得出系數(shu)k影響最大引入實(shi)時密度測量更容(róng)易提高測量正确(què)率的結論。
　　瓦斯抽(chou)放是防治煤礦瓦(wa)斯災害事故的根(gēn)本措施👨‍❤️‍👨瓦斯✌️抽放(fang)監🌏控及利用是确(que)保瓦斯抽放安全(quán)、提高瓦斯抽放效(xiào)率和瓦斯利用率(lü)的重要途徑和有(yǒu)效手段。瓦斯利用(yòng)爲瓦斯抽放系統(tǒng)帶來了廣闊的市(shì)場,并對流量的測(cè)量亦有了要🏃🏻‍♂️求。流(liú)量測量裝置配備(bèi)在井下移㊙️動泵、地(dì)面抽放泵的正壓(yā)側和負壓側,目前(qian)主要使用的是孔(kǒng)闆流量計和渦街(jie)流量計調查發現(xiàn)這2款測量💞裝置本(ben)‼️身存在很大不足(zu)闆流量💞計測量精(jing)度差而且🏃‍♀️對泵的(de)抽放效率有很大(dà)影響, 渦街流量計(ji) 本身對振動非常(chang)敏感煤礦的工況(kuàng)條件很大程度上(shang)影🈲響了渦💚街測量(liàng)的正确率同時這(zhè)2種流量計的♍安裝(zhuang)需要很長的直管(guan)段很多時候工況(kuang)條件難以滿足。目(mù)前煤礦急需--種測(cè)量精度高長期穩(wěn)定性好♻️安裝維護(hù)方便的測量設備(bèi)。V錐流量計以其獨(du)特的🙇‍♀️性能非常适(shì)合于煤礦瓦斯抽(chou)放環境💚。
1.V錐流量計(jì)在瓦斯管道氣體(ti)測量方面的特點(dian)
　　通過對瓦斯管路(lù)抽放氣體和瓦斯(sī)抽放泵現場作業(yè)環境的分😍析結合(hé)V錐流量傳感器本(běn)身的特性分💞析,V錐(zhuī)流量傳感器是一(yī)款非常适合瓦斯(si)管道氣體☀️測量的(de)流量計,它的以下(xià)特點決定了它非(fēi)常适用于瓦斯管(guǎn)道氣體的測量。
(1)±0.5%的(de)測量精度(在多數(shu)标定的V錐流量計(jì)中流出系數的不(bú)确定度不超過0.4%)。這(zhe)樣高的精度是孔(kǒng)闆等傳統差壓儀(yi)表所不能相🌂比的(de);量程比10~15:1。
(2)在使用安(an)裝時,隻需要極短(duan)的直管段甚至不(bu)需要前面♍1(0)~3D後面0~1D。(在(zài)💯調節閥後安裝時(shí)需要3D的直管,D爲管(guan)路直徑)。
(3)具有極高(gao)的測量靈敏度(分(fèn)辨率)負壓端約25Pa的(de)壓力(水柱高度還(hai)不到普通玻璃闆(pan)的厚度)就可以檢(jian)測到。因而除了測(cè)量大流量外還可(ke)測量極小的流量(liàng)如煙道氣等。
(4)V錐體(tǐ)被設計成吹掃型(xíng)結構,因而具有自(zì)清潔功能,因🌈此🌈不(bu)會堆😍積截留流體(tǐ)中挾帶的任何髒(zāng)污物、凝固體、固體(tǐ)、氣液等。非常适合(hé)測量髒污的流體(ti)。
(5)流體流過具有特(tè)殊形狀結構的V錐(zhui)體時,會在其節流(liú)邊緣處形🈚成邊界(jie)層效應,因此極大(dà)地減少了磨損的(de)可能性,因此V錐型(xíng)流量計投入使用(yong).後除極特殊條件(jian)外,它的👈節流邊是(shi)不會被磨損得,也(yě)可以說是免拆卸(xie)标定的。
(6)無可動部(bù)件不含任何電器(qi)件是-個純機械體(ti)具有不怕震動、耐(nai)高溫、高壓、防腐等(děng)特點。也就是說:它(tā)既有傳統差壓式(shi)🌐儀表的結構簡單(dan)、牢固可靠之特點(diǎn)又具有傳統差壓(ya)式所不具備的各(gè)項優越性能。
(7)壓損(sǔn)小,相比于孔闆流(liu)量計和渦街流量(liàng)計有明顯的節能(néng)效果。
2V錐流量計測(ce)量結果的誤差計(jì)算
2.1測試數據及誤(wu)差處理方法
　　對3台(tái)V流量傳感器進行(háng)了測試經過實流(liu)标.定系數k:爲8690。表✉️1爲(wei)實流标定時所測(ce)得的參數。

　　結合以(yi)上标定數據分析(xī)各變量對流量計(jì)算值的影響并計(ji)算出各變量對計(ji)算值影響的大小(xiǎo)，從而可以有針對(duì)性🤩的處💔理生産和(hé)測量過程中引入(rù)的誤.差提高數據(ju)的正确率。并重點(diǎn)觀察引入甲烷濃(nóng)♈度測量對真實值(zhí)的影響。
　　首先選取(qu)測試條件在這裏(lǐ)對标準狀況及其(qí)工況簡單加以🈚說(shuō)明标準狀況通常(cháng)是指溫度爲0C(273.15K)和壓(ya)強爲101.325kPa的情況🧡;工況(kuang)是指工業現場設(shè)備在現場工作時(shi)所處的環境狀況(kuàng)需現場測量。爲了(le)更‼️貼近實際使用(yòng)環境選取工況狀(zhuàng)♈況進行計算在溫(wēn)度爲20C大氣壓💯力爲(wèi)101.325.kPa狀況下空氣的密(mì)度爲1.2041kg/m',甲烷密度0.6669kg/m'狀(zhuang)況,工況下體積流(liú)量Qv的計算式')如下(xia):

式中
k---系數;
C---流出系(xì)數;.
ε---壓縮系數液體(tǐ)ε=1;
β---直徑比;
D---管道内徑(jing),mm;
d---錐體最大處直徑(jìng).mm。
　　Qv是一個含有多元(yuán)變量的計算公式(shi)其中系數k、差壓值(zhí)△p、密度p都是其中的(de)變量,而系數k又受(shou)到多種因素的影(ying)響在🌐這裏💁把系數(shu)k當做單獨的變量(liàng)處理這樣更有利(lì)于誤差分析。因此(cǐ)式(1)是一個含💃🏻有3個(gè)自變量的函數。
的(de)估算計算出k、Op和p所(suo)産生的誤差對真(zhēn)實值的影響。
　　在實(shí)際的生産和測量(liang)過程中k、△p和ρ3個數都(dōu)會産生不同程度(dù)的誤差,由于測量(liàng)手段及工具的有(yǒu)限不可能得到真(zhen)實值,因此隻能⛱️估(gu)算出測量值與真(zhēn)實值的誤差在這(zhe)裏🌏将系數k所産生(sheng)的誤差估算爲10%,△p所(suǒ)産生的誤差估算(suàn)爲5%密度ρ産生的影(yǐng)響是計算的重點(dian)瓦斯抽放管路作(zuo)業時密度本身随(sui)着瓦斯抽放進度(dù)不斷變化‼️,因此設(she)置2種情況,一種情(qíng)況是在🐉測量過程(cheng)中不斷對甲烷的(de)測量調整密💰度參(cān)數提高其正确率(lǜ),綜合測量工🔞具等(děng)方面的影響将誤(wu)差擴大⛹🏻‍♀️,相對誤差(cha)🔞限爲2%;另-種情況是(shì)不進行密度計算(suàn)和修💚正這樣産生(sheng)的誤差相對較大(dà)。
　　例如:工況下空氣(qi)的密度爲1.2041kg/m3,甲烷密(mi)度0.6669kg/m3,甲烷含量是💔20%時(shi)☁️,瓦斯🙇‍♀️氣⛱️體密度爲(wei)1.09666kg/m3;
　　甲烷含量是40%時瓦(wǎ)斯氣體密度爲0.98922kg/m3;甲(jia)烷含量接近于0時(shí)，瓦斯氣⚽體👅密度爲(wèi)1.2041kg/m3則:甲烷含量40%的甲(jiǎ)烷密度與甲🈲烷含(hán)量20%的甲烷🧡密度所(suǒ)産生的誤差爲0.10744;甲(jiǎ)烷含量0%的甲烷密(mì)🈲度與甲烷含量20%的(de)甲烷密度所産生(sheng)的誤差爲0.10744。
相對誤(wu)差限爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利用公式(shi)計算誤差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同理(lǐ)可以進行系數k、差(cha)壓△p、密度ρ誤差均爲(wèi)10%時的誤差計算;系(xì)數k誤差10%、密度ρ誤差(chà)2%時的誤差計算;系(xì)數k誤差5%、密度♉ρ誤2%時(shi)的誤差計算結果(guǒ)見表2。
2.3誤差結果統(tǒng)計分析

　　從表2中可(kě)以看出。在系數k差(chà)壓△ρ、密度ρ本身存在(zai)10%誤差的情況下,相(xiàng)對誤差限達到了(le)23.90%;而在估算的系數(shu)k誤差10%、差壓△ρ誤差5%、密(mì)度ρ誤差9.8%的誤差情(qíng)況下相對誤差限(xiàn)是21.29%;在提高技術及(jí)其工藝的情況下(xià)系🙇🏻數k:誤差5%、差壓🈚△ρ誤(wu)差2%、密度🌐ρ誤差2%時相(xiàng)對誤差限爲8.83%。可以(yǐ)得出如下結論:
(1)在(zai)k、△p、ρ誤差均爲10%時hs系數(shù)産生的誤差對最(zui)終計算結果影響(xiang)最大🐉其次爲密度(du)ρ差壓△p最小。
(2)利用估(gu)算的密度計算工(gong)況流量時隻考慮(lü)甲烷氣體濃度變(bian)化20%的情況下,誤差(chà)依舊非常大相對(duì)誤差限可以達到(dao)21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤差分别爲5%、2%、2%時(shi)即利用密度的調(diao)整來進一步提高(gao)數值正⭐确率的情(qíng)況下相對誤差限(xiàn)可以達到8.83%。
(4)系數k減(jian)小誤差是最爲有(you)效的提高數據正(zhèng)确率的㊙️方💁式通💚過(guo)系數k從10%的誤差提(ti)高到5%的誤差,可将(jiang)相對誤差限從15.58%提(tí)高到8.83%。
(5)通過引入甲(jia)烷濃度測量修正(zhèng)密度數據是行之(zhī)有👈效的提⭐高🐕數據(ju)正确率的方法,甲(jiǎ)烷濃度的測量使(shǐ)得誤差可以從9.8%減(jiǎn)小爲2%以内測量結(jie)果的相對誤差限(xian)可以從21.29%提高🏃‍♂️到1558%。
(6)從(cóng)生産和技術的可(ke)操作性方面進行(hang)對比,引入甲烷🔴濃(nóng)度修正密度數據(ju)是易于實現且非(fei)常有效的提高數(shù)據正确率的方式(shi)。
3結語
　　針對V錐流量(liàng)計在煤礦管道瓦(wǎ)斯計量方面的應(yīng)用現狀,重點介紹(shào)了V錐流量計算公(gōng)式中系數k、差壓值(zhí)△p、密度ρ本身的測量(liàng)誤差對流量計算(suan)結果的影響并🔞通(tōng)過計算不同狀況(kuàng)下的系數k、差壓值(zhi);△p、密度p的誤差大小(xiǎo)變化分析其本身(shēn)對測量結果的影(yǐng)響得出k系💛數影響(xiang)最大✂️引入實時密(mi)度測量更容‼️易提(ti)高測量正确率的(de)結論。并通過對生(shēng)産㊙️加工V錐體的工(gong)藝改進以及通過(guò)引入瓦斯濃度測(ce)量校正密度值進(jìn)而使得流量測量(liàng)的正确率大大的(de)提高🏃‍♂️。
　　V錐流量計現(xian)已在山西遼甯、黑(hei)龍江等地開始使(shi)用💘其測量🛀的正🛀确(què)率和穩定性較之(zhi)前流量計有明顯(xian)提高節能效果㊙️顯(xiǎn)著。與此同時随着(zhe)測量數據的進一(yi)步豐富将進一步(bu)提高V錐流量計的(de)🌈性能,使.得其測量(liàng)正确❌率進一步提(tí)高推進V錐流量計(jì)的國家标💔準化進(jìn)程。

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