摘要:針對煤礦(kuang)管道瓦斯計量(liang)現狀通過對V 錐(zhui)流量計 的特點(diǎn)分析并結合管(guan)道瓦斯自身特(tè)點,得出V錐流量(liang)計☁️更🔞适合于管(guan)道瓦斯計量。重(zhong)點介紹了V錐流(liu)量🌈計算公式中(zhong)的系數k.差壓值(zhi)△p、密度ρ本身的測(cè)量誤差對流量(liàng)計算結💁果的影(ying)響并通過計算(suan)☔不同狀況下的(de)系數h.差壓值△p、密(mi)度🈲ρ的誤差大小(xiao)變化分析其本(běn)身對測量結果(guo)🌈的影響得出系(xi)數k影響最大引(yin)入實時密度測(ce)量更容易提高(gāo)測量正确率的(de)結論。
　　瓦斯抽放(fang)是防治煤礦瓦(wǎ)斯災害事故的(de)根本措施瓦斯(sī)抽放🛀🏻監控及利(lì)用是确保瓦斯(si)抽放安全、提高(gao)瓦斯👉抽放🛀效率(lǜ)和瓦斯利用率(lü)的重要途徑和(hé)有效手段。瓦斯(sī)利用爲瓦斯抽(chōu)放系✍️統帶來了(le)廣闊的市場,并(bing)對流量的測量(liang)亦有了要👅求。流(liú)量測👨‍❤️‍👨量裝置配(pei)🌂備在井下移動(dòng)泵、地面抽💚放泵(bèng)的正壓側和負(fù)壓側💯,目前主要(yào)使用的是孔闆(pan)流量計和渦街(jie)流量計調⭐查發(fā)現這2款測量裝(zhuāng)置本身存在很(hen)大不足闆流量(liang)計測量精度差(chà)而且😄對泵的抽(chou)放效率有很大(da)影響, 渦街流量(liang)計 本身對振動(dòng)非常敏感煤礦(kuang)的工況條件很(hěn)大程度上🤞影響(xiang)💃了渦街測量的(de)正确率同時這(zhe)2種流量計的安(ān)裝需要很長💯的(de)直管段很多時(shi)候工況條件難(nan)以滿足。目前煤(méi)礦急需--種測量(liàng)精度高長⭕期穩(wěn)定性好安裝維(wéi)護方便的測量(liang)設備。V錐✂️流量計(jì)以其獨特的性(xing)能非常适合于(yu)煤礦瓦斯抽放(fang)環境。
1.V錐流量計(ji)在瓦斯管道氣(qì)體測量方面的(de)特點
　　通過對瓦(wa)斯管路抽放氣(qi)體和瓦斯抽放(fang)泵現場作業環(huán)境的分💚析結合(hé)V錐流量傳感器(qì)本身的特性分(fen)析,V錐流量傳感(gǎn)器是一款非常(chang)适合瓦斯管道(dao)氣體測量的流(liú)量計,它的以🐆下(xia)特點決定了♌它(tā)非常适用于瓦(wǎ)斯管道氣體的(de)🏒測量。
(1)±0.5%的測量精(jīng)度(在多數标定(dìng)的V錐流量計中(zhong)流出系數的不(bú)确定度🏃‍♀️不超過(guò)0.4%)。這樣高的精度(du)是孔闆等傳統(tong)差壓儀表所不(bú)能相比的;量程(chéng)比10~15:1。
(2)在使用安裝(zhuāng)時,隻需要極短(duan)的直管段甚至(zhi)不需要前面1(0)~3D後(hou)㊙️面0~1D。(在調節閥後(hòu)安裝時需要3D的(de)直管,D爲管路🐕直(zhi)徑🈲)。
(3)具有極高的(de)測量靈敏度(分(fèn)辨率)負壓端約(yue)25Pa的壓力(水柱高(gao)度還不到普通(tōng)玻璃闆的厚度(du))就可以檢測到(dào)。因而除了測量(liang)大流量☁️外還可(kě)測量極小的流(liú)量如煙道氣等(děng)。
(4)V錐體被設計成(chéng)吹掃型結構,因(yin)而具有自清潔(jié)功能,因此❤️不會(huì)堆🏒積截留流體(ti)中挾帶的任何(he)髒污物、凝固體(tǐ)、固體、氣液🆚等。非(fei)常适合測量髒(zāng)污的流體。
(5)流體(tǐ)流過具有特殊(shu)形狀結構的V錐(zhui)體時,會在其節(jie)流邊♊緣處形成(chéng)邊界層效應,因(yīn)此極大地減少(shao)了磨損的可能(néng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼性,因此V錐型流(liu)量計投入使用(yòng).後除極特殊條(tiáo)件外,它的節流(liu)邊🈲是不會被磨(mo)損得,也可以說(shuo)是免拆卸♊标定(dìng)的。
(6)無可動部件(jiàn)不含任何電器(qì)件是-個純機械(xie)體具有不怕震(zhen)動、耐💘高溫、高壓(yā)、防腐等特點。也(yě)就是說:它既❄️有(yǒu)傳🌈統差壓式儀(yí)表的結♋構簡單(dan)、牢固可靠之特(tè)點又具有傳統(tǒng)差壓式所不具(ju)備的各項優越(yuè)性能。
(7)壓損小,相(xiang)比于孔闆流量(liàng)計和渦街流量(liang)計有明顯🔞的節(jiē)能效🔱果✊。
2V錐流量(liàng)計測量結果的(de)誤差計算
2.1測試(shì)數據及誤差處(chu)理方法
　　對3台V流(liu)量傳感器進行(háng)了測試經過實(shi)流标.定系數k:爲(wèi)8690。表🈲1爲實流标定(ding)時所測得的參(cān)數。

　　結合以上标(biao)定數據分析各(gè)變量對流量計(ji)算值的影響并(bing)計算出各變量(liàng)對計算值影響(xiang)的大小，從而可(kě)以有針🏃‍♂️對性的(de)處㊙️理生産和測(cè)量過程中引入(rù)的誤.差提高數(shu)據♌的正确率。并(bing)重點觀察引入(rù)甲烷濃度測量(liàng)對真實值的影(ying)響。
　　首先選取測(ce)試條件在這裏(lǐ)對标準狀況及(jí)其工況簡單加(jia)以說明标準狀(zhuang)況通常是指溫(wēn)度爲0C(273.15K)和壓強爲(wei)101.325kPa的♍情況;工況是(shi)指工業現場設(she)備在現場工作(zuò)時所處的環境(jing)狀況需現場測(cè)量✍️。爲了更貼近(jìn)實際使用環境(jing)選取工況狀況(kuàng)進行計算在溫(wēn)度爲20C大氣壓🏃‍♀️力(lì)爲101.325.kPa狀況下☂️空氣(qi)的密度爲1.2041kg/m',甲烷(wán)密度🍉0.6669kg/m'狀況,工況(kuang)下🐉體積流量Qv的(de)計算式')如下:

式(shi)中
k---系數;
C---流出系(xì)數;.
ε---壓縮系數液(ye)體ε=1;
β---直徑比;
D---管道(dao)内徑,mm;
d---錐體最大(da)處直徑.mm。
　　Qv是一個(gè)含有多元變量(liàng)的計算公式其(qí)中系數k、差壓值(zhi)△p、密度p都是🌈其中(zhōng)的變量,而系數(shu)k又受到多種因(yīn)素的影響在這(zhè)裏把系數k當🤟做(zuo)單獨的變量處(chu)理這樣更有利(lì)于誤差🏃🏻分析。因(yin)此式(1)是🆚一個含(hán)有3個自變量的(de)函數。
的估算計(ji)算出k、Op和p所産生(shēng)的誤差對真實(shí)值的影響。
　　在實(shi)際的生産和測(cè)量過程中k、△p和ρ3個(ge)數都會産生不(bú)同程度的誤差(cha),由于測量手段(duàn)及工具的有限(xian)不可能得到真(zhen)實值,因此隻能(néng)估算出測量值(zhí)與真實值的誤(wù)差在這裏将系(xì)數k所産生的誤(wù)差🔞估算爲10%,△p所産(chǎn)生的誤差估算(suan)爲5%密度ρ産生的(de)影響是計算的(de)重點瓦斯抽放(fang)管💃路作業時密(mì)度本身随着🤞瓦(wǎ)斯抽放進度不(bu)斷變化,因此設(shè)置2種情況,一種(zhong)情況是在🐪測量(liàng)過程中不斷對(dui)甲烷的測量調(diao)整密度參數提(ti)高其正确率,綜(zong)合測量工具等(deng)方面的影響将(jiang)誤差擴大,相對(dui)誤差限爲2%;另-種(zhong)情況是不進行(háng)密度計算和修(xiu)🥰正這樣産生的(de)誤差相對💚較大(da)。
　　例如:工況下空(kōng)氣的密度爲1.2041kg/m3,甲(jia)烷密度0.6669kg/m3,甲烷含(han)量是📱20%時,瓦斯氣(qì)體密度爲1.09666kg/m3;
　　甲烷(wán)含量是40%時瓦斯(si)氣體密度爲0.98922kg/m3;甲(jiǎ)烷含量接近于(yú)0時，瓦🐇斯🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣體💛密(mì)度爲1.2041kg/m3則:甲烷含(han)量40%的甲烷密度(du)與甲🌈烷含🤞量20%的(de)甲烷密度所産(chan)生的誤差爲0.10744;甲(jiǎ)烷含量0%的甲烷(wán)密度與甲💔烷含(hán)量20%的甲烷密度(du)所産生的誤差(chà)爲0.10744。
相對誤差限(xian)爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利用公式計(jì)算誤差e(A*)爲:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同理(li)可以進行系數(shù)k、差壓△p、密度ρ誤差(cha)均爲10%時的誤差(cha)計算;系數k誤差(cha)10%、密度ρ誤差2%時的(de)誤差計算;系數(shù)k誤差5%、密度ρ誤2%時(shi)👅的誤差計算結(jie)果見表2。
2.3誤差結(jie)果統計分析

　　從(cong)表2中可以看出(chū)。在系數k差壓△ρ、密(mi)度ρ本身存在10%誤(wu)差的情況下,相(xiang)🌐對誤差限達到(dào)了23.90%;而在估算的(de)系數k誤差10%、差壓(yā)△ρ誤🤩差5%、密度ρ誤差(cha)9.8%的⚽誤差情況下(xià)相對誤差限是(shi)21.29%;在提高技術及(ji)其工⁉️藝的情況(kuang)下系數k:誤差5%、差(cha)壓△ρ誤差2%、密度🔴ρ誤(wu)差2%時相對誤差(cha)限爲8.83%。可以得出(chū)如下結論:
(1)在k、△p、ρ誤(wu)差均爲10%時hs系數(shù)産生的誤差對(duì)最終計算結果(guo)影響最大其次(cì)爲密度ρ差壓△p最(zui)小。
(2)利用估算的(de)密度計算工況(kuàng)流量時隻考慮(lǜ)甲烷氣體濃度(dù)變化20%的情況下(xià),誤差依舊非常(chang)大相對誤差限(xian)可以達到21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤(wù)差分别爲5%、2%、2%時即(ji)利用密度的調(diào)整來進一步提(ti)高數🈲值正👄确率(lǜ)的情況下相對(dui)誤差限可以達(da)到8.83%。
(4)系數k減小誤(wu)差是最爲有效(xiào)的提高數據正(zhèng)确率的⚽方式通(tong)過系數k從10%的誤(wù)差提高到5%的誤(wù)差,可将相對誤(wu)差限從15.58%提高🌈到(dao)8.83%。
(5)通過引入甲烷(wan)濃度測量修正(zheng)密度數據是行(hang)之有‼️效的提高(gao)數據正确率的(de)方法,甲烷濃度(dù)的測量使得誤(wù)差可以從❤️9.8%減小(xiǎo)爲2%以内測量結(jie)果的相對誤差(chà)限可以從21.29%提高(gāo)到1558%。
(6)從生産和技(ji)術的可操作性(xìng)方面進行對比(bi),引入甲🈲烷🈲濃度(du)🈚修🌂正㊙️密度數據(jù)是易于實現且(qie)非常有效的提(tí)高數據正确率(lü)的方式。
3結語
　　針(zhēn)對V錐流量計在(zai)煤礦管道瓦斯(si)計量方面的應(yīng)用現狀,重點介(jie)紹了V錐流量計(ji)算公式中系數(shu)k、差壓值🍓△p、密度🈲ρ本(běn)身的測量誤差(cha)對流量計算結(jie)果的影響并通(tong)過計算不同🌍狀(zhuang)況下的系數k、差(chà)壓值;△p、密度p的誤(wù)差大小變化🤞分(fen)析其本身對測(cè)量❓結果的影響(xiǎng)得出k系數影響(xiǎng)最大引入實時(shi)密度測量更容(rong)易提高測量正(zheng)确率的結論👉。并(bìng)通過對生産加(jiā)工V錐體的工🍉藝(yi)改進以及通過(guo)引入瓦斯濃度(dù)測量校正密度(dù)值進而使得流(liú)量測量的正确(què)率大大的提高(gao)⭕。
　　V錐流量計現已(yi)在山西遼甯、黑(hēi)龍江等地開始(shǐ)使用其測量的(de)正确率和穩定(dìng)性較之前流量(liang)計有明顯🐪提高(gao)✔️節能效果顯著(zhe)。與此同時随着(zhe)測量數據的進(jin)一步豐富将進(jìn)一步提高V錐流(liú)量計的性能,使(shǐ).得其測量正确(que)🌂率進一步提高(gao)推進V錐流量計(ji)的國家标準化(huà)進程。

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