摘(zhāi)要:針對煤礦(kuang)管道瓦斯計(jì)量現狀通過(guò)對V
錐流量計(jì)
的特點分析(xī)并結合管道(dào)瓦斯自身特(te)點,得出V錐流(liú)量計更适合(hé)于管道瓦斯(sī)計量。重點介(jie)紹了V錐流量(liàng)計算公式中(zhong)的系數k.差壓(ya)值△p、密度ρ本身(shēn)的測量誤差(cha)對流量計算(suàn)結果的影響(xiǎng)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(shen)對測量結果(guǒ)的影響得出(chū)🌈系數k影響最(zui)大引入實時(shi)密度測量更(geng)容易提高測(cè)量正确率的(de)結論。
瓦斯抽(chōu)放是防治煤(méi)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(wa)斯利用爲瓦(wa)斯抽放系🔆統(tong)帶來了廣闊(kuo)的市場,并對(dui)流🔴量的測量(liàng)亦有了要求(qiú)。流量測量裝(zhuang)置配備在井(jǐng)下移🔆動泵、地(di)面抽放泵的(de)正壓側和負(fu)壓側,目前主(zhu)要使用的是(shi)孔闆流量計(ji)和渦街流量(liang)計調查發現(xiàn)這2款測量㊙️裝(zhuang)置本身存在(zai)很大不足闆(pǎn)流量計測量(liàng)精度差而且(qie)🧡對泵的抽放(fang)效率有🌏很大(da)影響,
渦街流(liú)量計
本身對(duì)振動非常敏(mǐn)感煤礦的工(gōng)況條件很大(da)程度上影響(xiang)💯了渦街測量(liàng)的正确率同(tong)時這2種流量(liàng)計的安裝需(xū)要很長的直(zhí)管段很多時(shi)候工況條件(jiàn)難以㊙️滿足。目(mù)🏃🏻前煤礦急需(xu)--種測量精度(dù)高長期穩定(dìng)性好🔴安裝維(wéi)護方便的測(cè)量設備。V錐流(liú)量計以其獨(du)特的性能非(fei)常适合于煤(mei)礦瓦斯抽放(fang)環境。
1.V錐流量(liàng)計在瓦斯管(guan)道氣體測量(liang)方面的特點(diǎn)
通過對瓦斯(si)管路抽放氣(qi)體和瓦斯抽(chōu)放泵現場作(zuo)業✊環境的分(fèn)析結合V錐流(liú)量傳感器本(ben)身的特性分(fèn)析,V錐流量傳(chuán)感㊙️器是一款(kuǎn)非常适合瓦(wa)斯管道氣體(ti)測量的👉流量(liàng)計,它的以下(xia)特點決定了(le)✔️它非常适用(yòng)于瓦斯管道(dào)氣體的測量(liàng)。
(1)±0.5%的測量精度(du)(在多數标定(dìng)的V錐流量計(jì)中流出系數(shù)的不确定🌈度(du)不超過0.4%)。這樣(yàng)高的精度是(shì)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(shi)用安裝時,隻(zhi)需要極短的(de)直管段甚至(zhì)不需要前面(mian)♌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(li)(水柱高度還(hai)不到普通玻(bo)璃闆的厚度(du))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(jie)構,因而具有(yǒu)自清潔功能(néng),因此不會堆(dui)積截留流體(ti)中挾帶的任(rèn)何髒污物、凝(ning)固體㊙️、固體、氣(qì)液等。非🛀🏻常适(shì)合測量髒污(wu)的流體。
(5)流體(ti)流過具有特(te)殊形狀結構(gou)的V錐體時,會(huì)在其節流邊(bian)緣💘處形成邊(bian)界層效應,因(yīn)此極大地減(jiǎn)少了磨🌈損的(de)可能性,因🌈此(ci)V錐⭕型流量計(jì)投入使用.後(hou)除極特殊條(tiáo)件🐅外,它的節(jie)流邊是不會(hui)被磨損得,也(ye)可以說是免(mian)拆卸标定的(de)。
(6)無可動部件(jian)不含任何電(dian)器件是-個純(chun)機械體具有(yǒu)不怕震動、耐(nài)高溫、高壓、防(fang)腐等特點。也(ye)就是說:它既(jì)有傳♉統差✊壓(ya)式儀表的結(jie)構簡單、牢固(gu)可靠之特點(diǎn)又具有傳統(tǒng)差✨壓式所不(bu)具備的各項(xiàng)優越性能。
(7)壓(ya)損小,相比于(yu)孔闆流量計(ji)和渦街流量(liang)計有明顯👨❤️👨的(de)節能📞效果。
2V錐(zhuī)流量計測量(liàng)結果的誤差(chà)計算
2.1測試數(shù)據及誤差處(chù)理方法
對3台(tái)V流量傳感器(qi)進行了測試(shì)經過實流标(biāo).定系數k:爲8690。表(biao)1爲實流标定(ding)時所測得的(de)參數。
結合以(yǐ)上标定數據(jù)分析各變量(liang)對流量計算(suàn)值的影響并(bing)計算出各變(biàn)量對計算值(zhi)影響的大小(xiǎo)，從而⛷️可以有(you)針對性的處(chù)📧理生産和測(ce)量過程中引(yǐn)入的💞誤.差提(ti)⚽高數據的正(zhèng)确率。并重點(dian)觀察引入甲(jia)烷濃度測量(liang)對真實值的(de)影響。
首先選(xuan)取測試條件(jiàn)在這裏對标(biao)準狀況及其(qi)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(zhǐ)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(wèi)了更貼近實(shí)際使用環境(jìng)選🏃♀️取工況狀(zhuàng)況進行計算(suan)在溫度爲20C大(dà)氣壓力爲101.325.kPa狀(zhuàng)況下空氣的(de)密度爲1.2041kg/m',甲烷(wán)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(shù);.
ε---壓縮系數液(yè)體ε=1;
β---直徑比;
D---管(guǎn)道内徑,mm;
d---錐體(tǐ)最大處直徑(jìng).mm。
Qv是一個含有(you)多元變量的(de)計算公式其(qí)中系數k、差壓(yā)值△p、密度p都🔅是(shì)其中的變量(liang),而系數k又受(shòu)到多種因素(su)的影響在這(zhè)裏把系數k當(dang)做單獨的變(biàn)量處理這樣(yàng)更有利于誤(wu)差分析。因此(ci)式(1)是一個含(hán)有3個自變量(liang)的函數。
的估(gū)算計算出k、Op和(hé)p所産生的誤(wù)差對真實值(zhí)的影響。
在實(shi)際的生産和(he)測量過程中(zhong)k、△p和ρ3個數都會(huì)産生不同程(cheng)度的誤差,由(yóu)于測量手段(duan)及工具的有(yǒu)限不可能得(de)到真實值,因(yīn)此隻能估算(suan)出測量值與(yǔ)真實值的誤(wu)差在這裏将(jiāng)系數k所産生(shēng)的誤差估算(suan)爲10%,△p所産生的(de)誤差估算爲(wei)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(ben)身随着瓦斯(si)抽放進度不(bú)斷變化,因此(ci)設置2種情況(kuàng),一種情況是(shi)在測量💯過程(chéng)中不斷對甲(jiǎ)烷的測量調(diào)整密度參數(shù)提高其正确(que)率,綜合測量(liàng)工‼️具等方面(miàn)的影響将誤(wù)差擴大,相對(duì)誤差限爲2%;另(ling)-種情況是不(bú)進行密度計(jì)算👅和修🐅正這(zhè)樣産生的誤(wu)差相對較大(da)。
例如:工況下(xià)空氣的密度(dù)爲1.2041kg/m3,甲烷密度(du)0.6669kg/m3,甲烷含量是(shì)20%時,瓦斯💰氣體(tǐ)密度爲1.09666kg/m3;
甲烷(wan)含量是40%時瓦(wa)斯氣體密度(du)爲0.98922kg/m3;甲烷含量(liàng)接近于0時🔴，瓦(wǎ)斯🏃🏻氣體密度(dù)爲1.2041kg/m3則:甲烷含(hán)量40%的甲烷密(mi)度與甲烷含(han)量20%的甲烷✊密(mì)度所産☁️生的(de)誤差爲0.10744;甲烷(wan)含量0%的甲烷(wán)密度與甲烷(wán)含量20%的甲烷(wan)🐕密度所産生(shēng)的誤差爲0.10744。
相(xiang)對誤差限爲(wèi):0.10744+1.09666=9.8%。
利用公式計(jì)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(mì)度ρ誤差均爲(wèi)10%時的誤差計(jì)算;系🈚數k誤差(chà)10%、密度ρ誤差2%時(shí)的誤差計算(suan);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(běn)身存在10%誤差(cha)的❤️情💚況下,相(xiàng)對誤差限達(da)到了23.90%;而在估(gu)算的系數k誤(wu)差10%、差壓△ρ誤💁差(chà)5%、密度ρ誤🈚差9.8%的(de)誤差情況下(xià)相對誤差限(xiàn)是21.29%;在提高技(ji)術及其工藝(yi)的情況下系(xì)數k:誤差5%、差壓(ya)△ρ誤差2%、密度ρ誤(wu)差2%時相對誤(wu)差限⁉️爲8.83%。可以(yǐ)得出如下結(jié)論:
(1)在k、△p、ρ誤差均(jun)爲10%時hs系數産(chǎn)生的誤差對(dui)最終計算結(jie)果影響最大(dà)其次爲密度(du)ρ差壓△p最小。
(2)利(li)用估算的密(mi)度計算工況(kuàng)流量時隻考(kao)慮甲烷氣體(ti)濃度變化❌20%的(de)情況下,誤差(cha)依舊非常大(da)相對誤差限(xian)可以達到21.29%。
(3)在(zai)k、△p、ρ誤差分别爲(wei)5%、2%、2%時即利用密(mì)度的調整來(lai)進一步提高(gāo)數值正确率(lü)的情況下相(xiang)對誤差限可(kě)以達到8.83%。
(4)系數(shù)k減小誤差是(shì)最爲有效的(de)提高數據正(zheng)确率的🌈方式(shì)🥵通過系數k從(cong)10%的誤差提高(gao)到5%的誤差,可(ke)将相對誤差(chà)限從15.58%提高到(dào)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(shu)💋據正确率的(de)方法,甲烷濃(nóng)度的測量使(shi)得誤差可💘以(yi)從9.8%減小爲2%以(yǐ)🙇🏻内測量結果(guo)的相對誤差(chà)限可以從21.29%提(ti)高到1558%。
(6)從生産(chǎn)和技術的可(ke)操作性方面(mian)進行對比,引(yin)入甲烷濃度(du)🈲修正✏️密度數(shù)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(zhen)對V錐流量計(ji)在煤礦管道(dào)瓦斯計量方(fang)面的應用❌現(xiàn)狀,重點介紹(shao)了V錐流量計(jì)算公式中系(xi)數k、差壓值△p、密(mì)度ρ本身的測(cè)㊙️量誤差對流(liu)量計算結果(guǒ)的影響并通(tong)過計算不同(tong)狀況下的系(xì)數k、差壓值;△p、密(mì)度p的誤差大(dà)小變化分析(xi)其本身對測(ce)量結果的影(ying)響得出k系💛數(shu)影響最大引(yǐn)入實時密🌈度(dù)測量更容易(yi)提高測量正(zhèng)确率的結論(lùn)。并通過對生(sheng)産加工V錐體(tǐ)的工藝改進(jìn)以及通過引(yin)入瓦斯濃度(du)測量校正密(mì)度值進而使(shi)得流量測量(liang)的正确率大(dà)大的提高♌。
V錐(zhui)流量計現已(yi)在山西遼甯(níng)、黑龍江等地(dì)開始使用其(qí)測量的正确(què)率和穩定性(xing)較之前流量(liàng)計有明顯提(tí)高節能效果(guo)顯著。與此同(tóng)時随着測量(liàng)數據的進一(yi)步豐富将進(jin)一步提高V錐(zhuī)流量計的‼️性(xing)能,使.得其測(cè)量正确率進(jin)一步提高推(tui)進V錐流量計(ji)的國家标準(zhǔn)化進程。
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