摘要(yào):針對煤礦(kuang)管道瓦斯(si)計量現狀(zhuàng)通過對V 錐(zhuī)流量計 的(de)特點分析(xi)并結合管(guan)道瓦斯自(zi)身特點,得(de)出V錐流量(liang)計更适合(hé)✉️于管道瓦(wa)斯計量。重(zhong)點介紹了(le)V錐流量計(ji)算公式中(zhōng)的系數k.差(chà)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(guò)計算不同(tong)狀況下的(de)系數h.差壓(yā)值△p、密度ρ的(de)誤差大小(xiǎo)變化分析(xī)其本身🧑🏾‍🤝‍🧑🏼對(dui)測量結果(guǒ)的影響得(de)出系數k影(yǐng)響最大引(yin)入實時💞密(mì)度測量更(gèng)容易提高(gāo)測量正确(què)率的結論(lùn)。
　　瓦斯抽放(fàng)是防治煤(méi)礦瓦斯災(zāi)害事故的(de)根本措施(shī)瓦斯抽💞放(fang)監控及利(li)用是确保(bǎo)瓦斯抽放(fàng)安全、提高(gāo)⭐瓦斯👣抽放(fàng)效率和瓦(wǎ)斯利💚用率(lü)的重要途(tu)徑和有效(xiao)手段。瓦斯(sī)利用☂️爲瓦(wǎ)斯🤟抽放系(xi)統帶來了(le)廣闊的市(shì)場,并對流(liu)量的測量(liàng)亦有了要(yao)求。流量測(cè)量裝置配(pèi)☁️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(liàng)計和渦街(jie)流量😘計調(diao)查發現這(zhe)2款測量⛷️裝(zhuang)置本身存(cún)在很大不(bu)足闆流量(liàng)計測量精(jīng)度差而且(qiě)🔱對泵的抽(chōu)放效率有(you)很大影響(xiǎng), 渦街流量(liang)計 本身對(dui)振動非常(cháng)敏感煤礦(kuàng)的工況條(tiao)件很大程(cheng)度上影✍️響(xiǎng)了渦街測(cè)量的正确(que)率同時這(zhe)2種流量計(ji)的📞安裝需(xū)要很長的(de)直管段很(hen)多時候工(gōng)況條件難(nan)以🥰滿足。目(mu)前煤礦👌急(ji)需--種😘測量(liàng)精度高長(zhǎng)期穩定性(xìng)好安裝維(wéi)護方便的(de)測量設備(bèi)。V錐流量計(jì)以其獨特(tè)的性能非(fēi)常适合于(yu)煤礦瓦斯(si)抽放環境(jìng)。
1.V錐流量計(ji)在瓦斯管(guan)道氣體測(ce)量方面的(de)特點
　　通過(guò)對瓦斯管(guǎn)路抽放氣(qi)體和瓦斯(sī)抽放泵現(xiàn)場作業環(huán)境的💃分析(xī)結合V錐流(liu)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(he)瓦斯管道(dào)氣體測量(liang)的流量計(ji),它的以下(xià)特點決定(ding)了它非常(chang)适用于瓦(wa)斯管道氣(qì)體的測量(liàng)。
(1)±0.5%的測量精(jing)度(在多數(shu)标定的V錐(zhui)流量計中(zhong)流出系數(shu)的不确👄定(ding)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻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(chéng)比10~15:1。
(2)在使用(yong)安裝時,隻(zhi)需要極短(duǎn)的直管段(duàn)甚至不需(xu)要前面1(0)~3D後(hou)面0~1D。(在調節(jiē)閥後安裝(zhuāng)時需要3D的(de)直管,D爲管(guan)路直徑)。
(3)具(ju)有極高的(de)測量靈敏(min)度(分辨率(lü))負壓端約(yuē)25Pa的壓力(水(shuǐ)🈲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(liú)量外還可(ke)測量極小(xiǎo)的流量如(ru)煙道🏃🏻‍♂️氣等(deng)。
(4)V錐體被設(she)計成吹掃(sǎo)型結構,因(yīn)而具有自(zi)清潔功能(néng),因此🔞不會(hui)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(fei)常适合測(ce)量髒污的(de)流體。
(5)流體(ti)流過具有(you)特殊形狀(zhuang)結構的V錐(zhuī)體時,會在(zài)其節流邊(biān)緣處形🈲成(cheng)邊界層效(xiào)應,因此極(jí)大地減少(shao)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(mó)損得,也可(kě)以說是免(mian)拆卸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻标定(ding)的。
(6)無可動(dòng)部件不含(hán)任何電器(qì)件是-個純(chun)機械體具(ju)有不怕震(zhen)動、耐高溫(wēn)、高壓、防腐(fǔ)等特點。也(yě)就是說:它(tā)既有傳統(tǒng)差壓式🈲儀(yi)表的結構(gou)簡單、牢固(gù)可靠之特(tè)點又具有(you)傳統差壓(ya)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(pǎn)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(liang)計測量結(jie)果的誤差(chà)計算
2.1測試(shi)數據及誤(wù)差處理方(fang)法
　　對3台V流(liú)量傳感器(qì)進行了測(cè)試經過實(shí)流标.定系(xi)數k:爲8690。表🌏1爲(wei)實流标定(dìng)時所測得(de)的參數。

　　結(jié)合以上标(biāo)定數據分(fèn)析各變量(liàng)對流量計(jì)算值的影(yǐng)響并計✊算(suan)出各變量(liàng)對計算值(zhí)影響的大(da)小，從而可(ke)以有針對(dui)性的處理(li)生産和測(cè)量過程中(zhong)引入的⭐誤(wu).差提高數(shù)據的正确(què)率。并重♊點(diǎn)觀察引入(rù)甲烷濃🏃度(dù)測量對真(zhēn)實值的影(yǐng)響。
　　首先選(xuan)取測試條(tiao)件在這裏(li)對标準狀(zhuàng)況及其工(gong)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(qing)況;工況是(shì)指工業🧡現(xiàn)場設備在(zài)現場工作(zuo)時🌍所處的(de)環境狀🈲況(kuang)需現場測(cè)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(wēn)度☁️爲20C大氣(qì)壓😘力爲101.325.kPa狀(zhuàng)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(kuang)下體積流(liú)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(yè)體ε=1;
β---直徑比(bi);
D---管道内徑(jing),mm;
d---錐體最大(da)處直徑.mm。
　　Qv是(shi)一個含有(yǒu)多元變量(liang)的計算公(gōng)式其中系(xi)數k、差壓值(zhi)△p、密度p都是(shi)其中的變(biàn)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(dú)的變量處(chu)理這樣更(geng)有利于誤(wù)差分析。因(yīn)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(shēng)的誤差對(dui)真實值的(de)影響。
　　在實(shi)際的生産(chan)和測量過(guo)程中k、△p和ρ3個(ge)數都會産(chǎn)生不同程(chéng)度的誤差(cha),由于測量(liang)手段及工(gong)具的有限(xiàn)不可能得(dé)🛀🏻到真實值(zhi),因此隻能(neng)估算出測(ce)量值與真(zhēn)實值的誤(wù)差在這裏(li)将系數🏃🏻‍♂️k所(suǒ)産生的誤(wu)差估算爲(wei)10%,△p所産生的(de)誤差估算(suan)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(lu)作業時密(mì)度本身随(suí)着瓦斯抽(chōu)放進度不(bú)斷變化,因(yīn)㊙️此設置2種(zhǒng)情況,一種(zhǒng)情況是在(zài)測量過程(chéng)中不斷對(duì)甲烷的測(cè)量調整密(mì)度參數提(ti)高其正确(que)率,綜合測(cè)量工具等(deng)方面的影(ying)響⭐将誤差(chà)擴大,相對(dui)誤差限爲(wèi)2%;另-種情況(kuang)是不進行(háng)密度計算(suan)和修✨正這(zhe)樣産生的(de)誤差相對(dui)較大。
　　例如(ru):工況下空(kōng)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(wǎ)斯氣🧡體密(mì)度爲1.09666kg/m3;
　　甲烷(wan)含量是40%時(shi)瓦斯氣體(tǐ)密度爲0.98922kg/m3;甲(jia)烷含量接(jiē)近于0時🈲，瓦(wǎ)斯氣體密(mi)度爲1.2041kg/m3則:甲(jia)烷含量40%的(de)甲烷密度(du)與甲烷含(han)🤞量20%的甲烷(wán)密度所産(chan)生的誤差(cha)爲0.10744;甲烷含(han)量0%的甲烷(wan)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(xiàng)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(li)可以進行(háng)系數k、差壓(ya)△p、密度ρ誤差(cha)均爲10%時的(de)誤差計算(suàn)🛀🏻;系數k誤差(cha)10%、密度ρ誤差(chà)2%時的誤差(chà)計算;系數(shu)k誤差5%、密度(du)🐅ρ誤2%時的誤(wu)差計算結(jie)果見表2。
2.3誤(wù)差結果統(tong)計分析

　　從(cong)表2中可以(yi)看出。在系(xì)數k差壓△ρ、密(mi)度ρ本身存(cun)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(dui)誤差限是(shi)21.29%;在提高技(jì)術及其工(gōng)藝的情況(kuang)下系數k:誤(wù)差5%、差壓△ρ誤(wu)差2%、密度ρ誤(wu)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(jun)爲10%時hs系數(shù)産生的誤(wù)差對最終(zhong)計算結果(guo)影響最大(da)其次爲密(mì)度ρ差壓△p最(zui)小。
(2)利用估(gū)算的密度(du)計算工況(kuàng)流量時隻(zhī)考慮甲烷(wan)氣體濃度(dù)❌變化20%的情(qing)況下,誤差(chà)依舊非常(chang)大相對誤(wù)差❗限可以(yǐ)達到21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤(wù)差分别爲(wèi)5%、2%、2%時即利用(yong)密度的調(diao)整來進一(yi)步提♍高數(shu)值正确率(lǜ)的情況下(xia)相對誤差(cha)限可以達(da)到8.83%。
(4)系數k減(jian)小誤差是(shi)最爲有效(xiao)的提高數(shu)據正确率(lü)的方式通(tōng)過系數k從(cong)10%的誤差提(tí)高到5%的誤(wù)差,可将相(xiàng)對誤差限(xiàn)從15.58%提高到(dao)8.83%。
(5)通過引入(rù)甲烷濃度(dù)測量修正(zheng)密度數據(ju)是行之有(yǒu)🐉效🤟的提高(gāo)數❓據正确(que)率的方法(fa),甲烷濃度(du)的測量使(shǐ)得誤差可(kě)以從9.8%減小(xiǎo)爲2%以内測(ce)量結果的(de)相對誤差(chà)限可以從(cong)21.29%提高到1558%。
(6)從(cóng)生産和技(ji)術的可操(cāo)作性方面(miàn)進行對比(bi),引入甲🥵烷(wán)✌️濃度🐅修正(zheng)密度數據(ju)是易于實(shí)現且非常(cháng)有效的提(ti)高數據正(zheng)确🐆率的方(fang)式。
3結語
　　針(zhen)對V錐流量(liang)計在煤礦(kuàng)管道瓦斯(sī)計量方面(mian)的應用💯現(xiàn)狀,重點介(jiè)❤️紹了V錐流(liú)量計算公(gong)式中系數(shu)k、差壓值△p、密(mi)度👨‍❤️‍👨ρ本身的(de)測量誤差(chà)對流量計(ji)算結果的(de)影響并通(tōng)過計算不(bu)同狀況下(xia)的系數k、差(cha)壓值;△p、密度(du)p的誤差大(dà)小變化分(fen)析其本♌身(shen)對測量結(jié)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(liàng)更容易提(tí)高測量正(zheng)确率的結(jié)論。并通過(guo)對生産加(jia)工V錐體的(de)工藝改🈲進(jìn)以及通過(guò)引入瓦斯(sī)濃🤞度測量(liàng)校正密度(dù)值進而使(shǐ)得流量測(cè)量的正🐇确(que)率大大的(de)提高。
　　V錐流(liú)量計現已(yi)在山西遼(liao)甯、黑龍江(jiang)等地開始(shi)使用其測(cè)量💞的正确(què)率和穩定(ding)性較之前(qián)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(jù)的進一步(bu)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(liàng)正确🍓率進(jìn)一步提高(gao)推進🛀🏻V錐流(liu)量計💋的國(guó)家标準化(huà)進程。

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