摘(zhai)要:針對煤(mei)礦管道瓦(wa)斯計量現(xian)狀通過對(dui)V 錐流量計(ji) 的特點分(fen)析并結合(he)管道瓦斯(si)自身特點(dian),得出V錐流(liu)量計☔更适(shi)合于管道(dao)瓦斯計量(liang)。重點介紹(shao)了V錐流量(liang)計算公式(shi)中的系數(shu)k.差壓值△p、密(mi)度ρ本身的(de)測量誤差(cha)對流量計(ji)算結📞果的(de)影響并通(tong)✏️過計算🌂不(bu)同狀況下(xia)的系數h.差(cha)壓值△p、密度(du)ρ的誤差大(da)小變化分(fen)🛀析其本身(shen)對測量結(jie)果的影響(xiang)得出系數(shu)k影響最大(da)引入實時(shi)🥰密度測量(liang)更容易提(ti)高測量正(zheng)确率的結(jie)論。
　　瓦斯抽(chou)放是防治(zhi)煤礦瓦斯(si)災害事故(gu)的根本措(cuo)施瓦斯抽(chou)放監控及(ji)利用是确(que)保瓦斯抽(chou)放安全、提(ti)高瓦斯抽(chou)放效率和(he)瓦斯利用(yong)率的重要(yao)途徑和有(you)效手段。瓦(wa)🌈斯利用🔞爲(wei)瓦斯抽放(fang)系😍統帶來(lai)了廣闊的(de)市場,并對(dui)流量的測(ce)量亦有了(le)要求。流量(liang)測量裝置(zhi)配備在井(jing)下移動泵(beng)、地面抽放(fang)泵的正壓(ya)側和負壓(ya)側,目前主(zhu)要使用的(de)是孔闆流(liu)量計和渦(wo)街流量計(ji)調♊查發現(xian)這2款測量(liang)裝置本❤️身(shen)存在很♋大(da)不足闆流(liu)量計測量(liang)精度差而(er)且😘對泵的(de)抽放效率(lü)⁉️有很大影(ying)響, 渦街流(liu)量計 本身(shen)對振動非(fei)常敏感煤(mei)礦的工況(kuang)條件很大(da)程度上影(ying)響了渦街(jie)測量的正(zheng)确率同時(shi)這2種流量(liang)計的安裝(zhuang)需要👨‍❤️‍👨很長(zhang)的直管段(duan)☎️很多時候(hou)工況條件(jian)難以滿足(zu)。目前煤礦(kuang)急需--種測(ce)量精度高(gao)長🈲期穩定(ding)性好安裝(zhuang)維護方便(bian)的測量設(she)備。V錐流量(liang)計以其獨(du)特的⛷️性能(neng)非常适合(he)于煤礦瓦(wa)斯抽放環(huan)境。
1.V錐流量(liang)計在瓦斯(si)管道氣體(ti)測量方面(mian)的特點
　　通(tong)過對瓦斯(si)管路抽放(fang)氣體和瓦(wa)斯抽放泵(beng)現場作業(ye)環境的分(fen)💯析結合V錐(zhui)流量傳感(gan)器本身的(de)特性分析(xi),V錐流量傳(chuan)感🏃器是一(yi)款非常适(shi)合瓦斯管(guan)道氣體測(ce)量的流量(liang)計,它的以(yi)⭐下特點決(jue)定了它非(fei)常适用于(yu)瓦斯管道(dao)氣體的測(ce)量。
(1)±0.5%的測量(liang)精度(在多(duo)數标定的(de)V錐流量計(ji)中流出系(xi)數的不确(que)定度不超(chao)過0.4%)。這樣高(gao)的精度是(shi)孔闆等傳(chuan)統差壓儀(yi)表所不能(neng)相比的❄️;量(liang)程比10~15:1。
(2)在使(shi)用安裝時(shi),隻需要極(ji)短的直管(guan)段甚至不(bu)需要前面(mian)1(0)~3D後面0~1D。(在調(diao)節閥後安(an)裝時需要(yao)3D的直管,D爲(wei)管路直徑(jing))。
(3)具有極高(gao)的測量靈(ling)敏度(分辨(bian)率)負壓端(duan)約25Pa的壓力(li)☀️(水柱📞高度(du)♊還不到普(pu)通玻璃闆(pan)的厚度)就(jiu)可以檢測(ce)到。因🈲而除(chu)了測量大(da)🐆流量外還(hai)可測量極(ji)小的流量(liang)⭕如煙道氣(qi)等。
(4)V錐體被(bei)設計成吹(chui)掃型結構(gou),因而具有(you)自清潔功(gong)能,因此不(bu)會堆💁積截(jie)留流體中(zhong)挾帶的任(ren)何髒污物(wu)、凝🙇🏻固體、固(gu)體、氣液等(deng)。非常适合(he)測量髒污(wu)的流體。
(5)流(liu)體流過具(ju)有特殊形(xing)狀結構的(de)V錐體時,會(hui)在其節流(liu)✔️邊緣處🐉形(xing)成邊界層(ceng)效應,因此(ci)極大地減(jian)少了磨損(sun)的可能性(xing),因🈲此V錐型(xing)流⁉️量計投(tou)入使用.後(hou)除極特殊(shu)條件外,它(ta)的節流邊(bian)是不會被(bei)磨損得,也(ye)可以說是(shi)免拆卸✂️标(biao)定的。
(6)無可(ke)動部件不(bu)含任何電(dian)器件是-個(ge)純機械體(ti)具有不怕(pa)震動🔴、耐🌏高(gao)溫、高壓、防(fang)腐等特點(dian)。也就是說(shuo):它既有傳(chuan)統差壓式(shi)儀表的結(jie)❓構簡單、牢(lao)固可靠之(zhi)特點又具(ju)有傳統差(cha)壓式所不(bu)具備的各(ge)項優越性(xing)能。
(7)壓損小(xiao),相比于孔(kong)闆流量計(ji)和渦街流(liu)量計有明(ming)顯的節🏃‍♂️能(neng)🎯效果。
2V錐流(liu)量計測量(liang)結果的誤(wu)差計算
2.1測(ce)試數據及(ji)誤差處理(li)方法
　　對3台(tai)V流量傳感(gan)器進行了(le)測試經過(guo)實流标.定(ding)系數k:爲8690。表(biao)1爲🙇🏻實流标(biao)定時所測(ce)得的參數(shu)。

　　結合以上(shang)标定數據(ju)分析各變(bian)量對流量(liang)計算值的(de)影響㊙️并計(ji)🆚算出各變(bian)量對計算(suan)值影響的(de)大小，從而(er)可以有針(zhen)對性的處(chu)⁉️理生産和(he)測量過程(cheng)中引入的(de)誤.差提高(gao)數據的正(zheng)确率。并重(zhong)點觀察😍引(yin)入甲烷濃(nong)度測量對(dui)真實值的(de)影響。
　　首先(xian)選取測試(shi)條件在這(zhe)裏對标準(zhun)狀況及其(qi)工況簡單(dan)加以說明(ming)标準狀況(kuang)通常是指(zhi)溫度爲0C(273.15K)和(he)壓強爲101.325kPa的(de)情況;工況(kuang)是指工業(ye)現場設備(bei)在現場工(gong)作時所處(chu)的環境狀(zhuang)👣況需現場(chang)測量❤️。爲了(le)更貼近實(shi)際使用環(huan)境選取工(gong)況狀況進(jin)行計算在(zai)溫度爲20C大(da)氣壓力爲(wei)101.325.kPa狀況下空(kong)氣的密度(du)爲1.2041kg/m',甲烷密(mi)度0.6669kg/m'狀況,工(gong)況下✉️體積(ji)流量Qv的計(ji)算式')如下(xia):

式中
k---系數(shu);
C---流出系數(shu);.
ε---壓縮系數(shu)液體ε=1;
β---直徑(jing)比;
D---管道内(nei)徑,mm;
d---錐體最(zui)大處直徑(jing).mm。
　　Qv是一個含(han)有多元變(bian)量的計算(suan)公式其中(zhong)系數k、差壓(ya)值△p、密度p都(dou)是😘其中的(de)變量,而系(xi)數k又受到(dao)多種因素(su)的影響在(zai)🈲這裏把系(xi)數k當做單(dan)獨的變量(liang)處理這樣(yang)✊更有利于(yu)誤差分析(xi)。因此式(1)是(shi)一個含有(you)3個自變量(liang)的函數。
的(de)估算計算(suan)出k、Op和p所産(chan)生的誤差(cha)對真實值(zhi)的影響。
　　在(zai)實際的生(sheng)産和測量(liang)過程中k、△p和(he)ρ3個數都會(hui)産生不同(tong)程度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的誤(wu)差,由于測(ce)量手段及(ji)工具的有(you)限不可📧能(neng)得到真🈲實(shi)值,因此隻(zhi)能估算出(chu)測量值與(yu)真實值的(de)誤差在這(zhe)裏将系數(shu)k所産生㊙️的(de)誤差估算(suan)爲10%,△p所産生(sheng)的誤差估(gu)算爲5%密度(du)ρ産生的影(ying)響是計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻算(suan)的重點瓦(wa)斯抽放管(guan)路作業時(shi)密度本身(shen)随着瓦斯(si)抽放進度(du)不斷變化(hua),因此設置(zhi)2種情況,一(yi)種情況是(shi)在測量過(guo)程中不斷(duan)對甲烷的(de)測量調整(zheng)密度參數(shu)提高其♈正(zheng)确率,綜合(he)測量工㊙️具(ju)等方面的(de)影響将誤(wu)差擴大,相(xiang)對誤差限(xian)爲2%;另-種情(qing)況是不進(jin)行密度計(ji)算和修正(zheng)這樣産生(sheng)的誤差相(xiang)對較大。
　　例(li)如:工況下(xia)空氣的密(mi)度爲1.2041kg/m3,甲烷(wan)密度0.6669kg/m3,甲烷(wan)含量是🤞20%時(shi)❌,瓦斯氣🈲體(ti)密度爲1.09666kg/m3;
　　甲(jia)烷含量是(shi)40%時瓦斯氣(qi)體密度爲(wei)0.98922kg/m3;甲烷含量(liang)接近于0時(shi)，瓦斯氣體(ti)密度爲1.2041kg/m3則(ze):甲烷含量(liang)40%的甲烷密(mi)度與甲♈烷(wan)含量20%的甲(jia)烷密度所(suo)産生的誤(wu)差爲0.10744;甲烷(wan)含量0%的甲(jia)烷密度與(yu)甲烷含量(liang)20%的甲烷密(mi)度所🌈産生(sheng)的誤差爲(wei)0.10744。
相對誤差(cha)限爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利用(yong)公式計算(suan)誤差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同(tong)理可以進(jin)行系數k、差(cha)壓△p、密度ρ誤(wu)差均爲10%時(shi)的誤差⛱️計(ji)算;系數k誤(wu)差10%、密度ρ誤(wu)差2%時的誤(wu)差計算;系(xi)數k誤差🐇5%、密(mi)度ρ誤2%時⭕的(de)誤🍉差計算(suan)結㊙️果見表(biao)2。
2.3誤差結果(guo)統計分析(xi)

　　從表2中可(ke)以看出。在(zai)系數k差壓(ya)△ρ、密度ρ本身(shen)存在10%誤差(cha)的情況下(xia),相對誤差(cha)限達到了(le)23.90%;而在估算(suan)的系數k誤(wu)差10%、差壓△ρ誤(wu)差5%、密度ρ誤(wu)差9.8%的☀️誤差(cha)情況下相(xiang)對誤差限(xian)👅是21.29%;在提高(gao)技術及其(qi)工藝的情(qing)況下系數(shu)k:誤差5%、差壓(ya)△ρ誤差2%、密度(du)♍ρ誤差2%時相(xiang)對誤差限(xian)✏️爲8.83%。可以得(de)出如下結(jie)👨‍❤️‍👨論:
(1)在k、△p、ρ誤差(cha)均爲10%時hs系(xi)數産生的(de)誤差對最(zui)終計算結(jie)果影響最(zui)大其🈲次爲(wei)密度ρ差壓(ya)△p最小。
(2)利用(yong)估算的密(mi)度計算工(gong)況流量時(shi)隻考慮甲(jia)烷氣體💁濃(nong)度變化20%的(de)情況下,誤(wu)差依舊非(fei)常大相對(dui)誤差🈚限可(ke)以達🔴到21.29%。
(3)在(zai)k、△p、ρ誤差分别(bie)爲5%、2%、2%時即利(li)用密度的(de)調整來進(jin)一步提高(gao)✍️數值正确(que)🔴率的情況(kuang)下相對誤(wu)差限可以(yi)達到8.83%。
(4)系數(shu)k減小誤差(cha)是最爲有(you)效的提高(gao)數據正确(que)率的方式(shi)🌂通過👅系數(shu)k從10%的誤差(cha)提高到5%的(de)誤差,可将(jiang)相對誤差(cha)限從15.58%提高(gao)到8.83%。
(5)通過引(yin)入甲烷濃(nong)度測量修(xiu)正密度數(shu)據是行之(zhi)有效的提(ti)高數據正(zheng)确率的方(fang)法,甲烷濃(nong)度的測量(liang)使得誤差(cha)可以從9.8%減(jian)小爲2%以🎯内(nei)測量結果(guo)的相對誤(wu)差限可以(yi)從21.29%提高到(dao)1558%。
(6)從生産和(he)技術的可(ke)操作性方(fang)面進行對(dui)比,引入甲(jia)烷濃度⛷️修(xiu)正密度數(shu)據是易于(yu)實現且非(fei)常有效的(de)提高👈數據(ju)正确🎯率的(de)方式。
3結語(yu)
　　針對V錐流(liu)量計在煤(mei)礦管道瓦(wa)斯計量方(fang)面的應用(yong)🚶現狀,重點(dian)介紹了V錐(zhui)流量計算(suan)公式中系(xi)數k、差壓值(zhi)△p、密度ρ本身(shen)的測🚶量誤(wu)差對流量(liang)計算結果(guo)的影響并(bing)通過計算(suan)不同狀況(kuang)下的系數(shu)k、差壓值🐆;△p、密(mi)度p的誤差(cha)大小變化(hua)💋分析其本(ben)🈲身對測量(liang)💔結果的影(ying)響得出k系(xi)💛數影響最(zui)大引入實(shi)時密度測(ce)量更容易(yi)提高測量(liang)正确率的(de)結論。并通(tong)過對生産(chan)加工V錐體(ti)的工❓藝改(gai)進以及通(tong)過引入瓦(wa)斯濃🔞度測(ce)量校正密(mi)度值進而(er)使♍得流量(liang)測量的正(zheng)确率大大(da)的提高。
　　V錐(zhui)流量計現(xian)已在山西(xi)遼甯、黑龍(long)江等地開(kai)始使用其(qi)測量🔱的正(zheng)确率和穩(wen)定性較之(zhi)前流量計(ji)有明顯提(ti)高節能效(xiao)果顯著。與(yu)此同時随(sui)着測量數(shu)據的進一(yi)步豐富将(jiang)進一步提(ti)高V錐流🔅量(liang)計的性能(neng),使.得其☎️測(ce)量正确率(lü)進一步提(ti)高推進V錐(zhui)流量計的(de)國家标👈準(zhun)化進程。

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