摘要:針對(duì)煤礦(kuàng)管道(dào)瓦斯計量(liàng)現狀通(tōng)過(guò)對v 錐(zhuī)流量(liàng)計 的特點(diǎn)分析并結合管(guǎn)道瓦(wǎ)斯(sī)自(zì)身特(tè)點,得出v錐流量(liàng)計更(gèng)适(shì)合于管道瓦斯(sī)計量。重(zhòng)點介紹(shào)了v錐流(liú)量計(jì)算公式中的系(xì)數k.差壓值(zhí)△p、密度ρ本身的測(cè)量誤(wù)差對流量(liàng)計算結果的影(yǐng)響并通(tōng)過(guò)計算(suàn)不同狀況(kuàng)下的系數h.差壓(yā)值△p、密(mì)度ρ的誤差(chà)大小變化(huà)分(fèn)析其本(běn)身對測量(liàng)結(jié)果的影(yǐng)響得出系(xì)數k影響最大引(yǐn)入實(shí)時密度測(cè)量更容易提高(gāo)測量正(zhèng)确(què)率的(de)結論。
　　瓦斯抽放是防(fáng)治煤礦瓦(wǎ)斯災害事(shì)故的(de)根本措施瓦斯(sī)抽放監控(kòng)及利(lì)用是确保瓦斯(sī)抽放安全(quán)、提高(gāo)瓦斯(sī)抽放效率(lǜ)和瓦斯利(lì)用率(lǜ)的重要途徑(jìng)和(hé)有效(xiào)手段(duàn)。瓦斯(sī)利用(yòng)爲(wèi)瓦斯抽(chōu)放系(xì)統帶來了(le)廣(guǎng)闊的(de)市場,并(bìng)對流量的測量亦有了要求。流(liú)量測量裝置配(pèi)備在(zài)井下移動(dòng)泵、地面抽放泵(bèng)的正壓(yā)側(cè)和負(fù)壓側,目前(qián)主要使用的是孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)和渦街(jiē)流量計調(diào)查發(fā)現這2款測(cè)量裝(zhuāng)置本身存在很大不足闆流量計測(cè)量(liàng)精度差(chà)而且對泵(bèng)的抽(chōu)放效率(lǜ)有很大(dà)影響, 渦街(jiē)流量計 本身(shēn)對振動(dòng)非常敏感(gǎn)煤礦(kuàng)的工況條件很(hěn)大程度上影響(xiǎng)了渦(wō)街測(cè)量的正确率同(tóng)時這2種流(liú)量計的安裝需(xū)要很長的直管段很多(duō)時(shí)候工況(kuàng)條(tiáo)件難(nán)以滿(mǎn)足。目(mù)前煤(méi)礦急(jí)需--種(zhǒng)測量(liàng)精度高長(zhǎng)期穩(wěn)定性好(hǎo)安裝維(wéi)護方(fāng)便的測量(liàng)設備(bèi)。v錐流量計以其獨特的性(xìng)能非常(cháng)适(shì)合于煤礦瓦斯抽(chōu)放環境(jìng)。
1.v錐(zhuī)流量計(jì)在瓦斯管道氣體測量方(fāng)面的(de)特點
　　通過對瓦(wǎ)斯管路(lù)抽放(fàng)氣(qì)體和瓦斯抽放(fàng)泵現場作業環(huán)境的(de)分(fèn)析(xī)結合v錐流量傳(chuán)感器(qì)本身的特性分(fèn)析,v錐(zhuī)流量(liàng)傳感(gǎn)器是一款非常(cháng)适合瓦斯管道氣(qì)體測量的流(liú)量計,它(tā)的以下特點(diǎn)決定了它(tā)非常适(shì)用(yòng)于瓦(wǎ)斯管道氣體的(de)測量。
(1)±0.5%的(de)測量精度(在(zài)多數(shù)标定(dìng)的v錐(zhuī)流量計中流出系(xì)數(shù)的不(bú)确定度不超過0.4%)。這樣高的精度(dù)是孔闆(pǎn)等傳(chuán)統差壓儀表(biǎo)所不(bú)能相比(bǐ)的(de);量程(chéng)比10~15:1。
(2)在使用安裝(zhuāng)時,隻需要極短(duǎn)的直(zhí)管(guǎn)段甚至(zhì)不需(xū)要前面1(0)~3d後面0~1d。(在(zài)調節閥後(hòu)安裝時(shí)需要3d的直管,d爲管路直(zhí)徑)。
(3)具有極(jí)高的(de)測量靈敏(mǐn)度(分辨率)負(fù)壓(yā)端約(yuē)25pa的壓(yā)力(水柱高(gāo)度還不到普通玻璃闆的厚度(dù))就可(kě)以檢(jiǎn)測到(dào)。因而除(chú)了(le)測量大流(liú)量(liàng)外還可測(cè)量極小的流(liú)量如煙(yān)道(dào)氣(qì)等(děng)。
(4)v錐體(tǐ)被(bèi)設(shè)計成(chéng)吹掃型結構,因而具(jù)有自清潔(jié)功(gōng)能,因(yīn)此(cǐ)不會(huì)堆積截(jié)留流體(tǐ)中挾帶的(de)任何(hé)髒污物、凝固體(tǐ)、固體(tǐ)、氣液等。非(fēi)常适(shì)合測量髒(zāng)污的(de)流(liú)體(tǐ)。
(5)流體(tǐ)流過具(jù)有(yǒu)特殊形狀結構(gòu)的v錐體時(shí),會(huì)在其節(jiē)流邊緣處形成邊界(jiè)層效(xiào)應,因(yīn)此極大地(dì)減少(shǎo)了磨(mó)損的可能(néng)性,因(yīn)此v錐型流(liú)量計投(tóu)入(rù)使用(yòng).後除(chú)極(jí)特殊條(tiáo)件外(wài),它的(de)節流邊是不(bú)會(huì)被磨損得(dé),也可以說(shuō)是免拆(chāi)卸标定(dìng)的。
(6)無(wú)可動部件(jiàn)不含任何(hé)電器件是(shì)-個純機械(xiè)體具(jù)有(yǒu)不怕震(zhèn)動、耐高溫、高壓(yā)、防腐等特(tè)點。也就是說:它既有(yǒu)傳統差(chà)壓式儀表的(de)結構簡單、牢固可靠之特(tè)點又(yòu)具(jù)有(yǒu)傳統(tǒng)差壓(yā)式(shì)所(suǒ)不具(jù)備的(de)各(gè)項優越(yuè)性能(néng)。
(7)壓損小,相(xiàng)比于孔闆流量(liàng)計和渦街(jiē)流量(liàng)計有(yǒu)明(míng)顯(xiǎn)的節(jiē)能效果(guǒ)。
2v錐流量計測量(liàng)結果的(de)誤差計算(suàn)
2.1測試(shì)數據(jù)及誤差處理方法(fǎ)
　　對3台v流(liú)量傳(chuán)感(gǎn)器進行(háng)了測試經過實(shí)流标.定系數k:爲(wèi)8690。表1爲實流标定時所(suǒ)測得的參數。

　　結(jié)合(hé)以(yǐ)上标定數(shù)據(jù)分析各(gè)變量對流(liú)量計算值(zhí)的影響并(bìng)計算出各(gè)變量(liàng)對計(jì)算值影響(xiǎng)的大小，從(cóng)而可(kě)以有(yǒu)針對性的(de)處理生(shēng)産和測(cè)量過(guò)程中引入(rù)的誤.差提高數(shù)據的正(zhèng)确率。并(bìng)重點(diǎn)觀察引入(rù)甲烷(wán)濃度測量(liàng)對真實值的影(yǐng)響。
　　首(shǒu)先(xiān)選取測(cè)試條件(jiàn)在(zài)這裏(lǐ)對标準狀況及(jí)其工況簡(jiǎn)單加(jiā)以說(shuō)明标準狀(zhuàng)況通常(cháng)是指溫度爲0c(273.15k)和壓強爲(wèi)101.325kpa的(de)情況;工況是指工(gōng)業(yè)現場設(shè)備在現場工作(zuò)時所處(chù)的環境(jìng)狀況需現場測(cè)量。爲(wèi)了更貼近(jìn)實際使用(yòng)環境選取工況狀況(kuàng)進行計算在溫(wēn)度爲(wèi)20c大氣壓力(lì)爲101.325.kpa狀(zhuàng)況下(xià)空氣(qì)的密(mì)度爲1.2041kg/m',甲烷(wán)密度0.6669kg/m'狀況(kuàng),工況(kuàng)下體積流量qv的(de)計算(suàn)式')如下:

式中
k---系數;
c---流出系(xì)數;.
ε---壓(yā)縮系數液(yè)體ε=1;
β---直徑比;
d---管道(dào)内徑,mm;
d---錐體(tǐ)最大處直徑.mm。
　　qv是(shì)一個(gè)含有多元(yuán)變量(liàng)的計算(suàn)公式其中系數k、差壓值△p、密度p都是(shì)其中(zhōng)的變(biàn)量(liàng),而系數(shù)k又受到(dào)多種因(yīn)素的影響在這(zhè)裏把系(xì)數k當做(zuò)單獨的(de)變量處理這(zhè)樣更有利(lì)于誤差分析。因此式(1)是一個含(hán)有3個自(zì)變量的函數(shù)。
的估算計算出(chū)k、op和(hé)p所産生的(de)誤(wù)差對真實(shí)值的(de)影響(xiǎng)。
　　在(zài)實(shí)際的生産和測(cè)量過(guò)程(chéng)中(zhōng)k、△p和ρ3個數都(dōu)會産生不(bú)同程度的誤差(chà),由于(yú)測量手段(duàn)及工具的(de)有限(xiàn)不可(kě)能得到真實值,因此(cǐ)隻能(néng)估算(suàn)出測量值(zhí)與真實值的誤(wù)差在(zài)這裏将系(xì)數k所産生(shēng)的誤(wù)差估(gū)算爲10%,△p所産(chǎn)生的誤差(chà)估算(suàn)爲5%密度ρ産生的(de)影響是計算的(de)重點瓦斯抽放(fàng)管路作業時密度(dù)本(běn)身随着瓦(wǎ)斯抽放(fàng)進(jìn)度不斷變化,因此設(shè)置2種情況(kuàng),一種(zhǒng)情況(kuàng)是在測量過程中不(bú)斷對(duì)甲烷的測量調(diào)整密度參(cān)數提(tí)高其(qí)正确率,綜(zōng)合測量工(gōng)具等方面的(de)影響将(jiāng)誤差擴大(dà),相對(duì)誤差限爲(wèi)2%;另-種(zhǒng)情況是(shì)不進行(háng)密度計算(suàn)和修正(zhèng)這樣産生的(de)誤差(chà)相對較大(dà)。
　　例如:工況(kuàng)下空(kōng)氣的密(mì)度爲1.2041kg/m3,甲(jiǎ)烷密度0.6669kg/m3,甲烷含量是20%時(shí),瓦(wǎ)斯氣(qì)體密度爲1.09666kg/m3;
　　甲(jiǎ)烷含量(liàng)是(shì)40%時瓦斯(sī)氣體密(mì)度爲0.98922kg/m3;甲烷含(hán)量接近于0時，瓦斯氣(qì)體密(mì)度爲1.2041kg/m3則:甲烷含(hán)量40%的(de)甲烷(wán)密度(dù)與甲烷含量20%的(de)甲烷密度(dù)所産生的(de)誤(wù)差(chà)爲0.10744;甲(jiǎ)烷含量0%的(de)甲(jiǎ)烷(wán)密度與(yǔ)甲(jiǎ)烷含量20%的甲(jiǎ)烷密度(dù)所産(chǎn)生的誤差(chà)爲0.10744。
相對(duì)誤(wù)差限(xiàn)爲:0.10744+1.09666=9.8%。
利(lì)用公式計(jì)算誤(wù)差e(a*)爲(wèi):

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同理(lǐ)可以(yǐ)進行(háng)系數k、差壓(yā)△p、密度ρ誤差均(jun1)爲10%時的(de)誤差(chà)計算;系數(shù)k誤差(chà)10%、密度ρ誤差2%時的(de)誤差計(jì)算;系數(shù)k誤差(chà)5%、密度ρ誤2%時(shí)的誤(wù)差計算結(jié)果見表2。
2.3誤差結(jié)果統計分析

　　從表2中可以看出。在系(xì)數(shù)k差(chà)壓△ρ、密度ρ本(běn)身存在10%誤(wù)差的(de)情(qíng)況下,相(xiàng)對誤(wù)差限達到(dào)了23.90%;而在(zài)估算的系數(shù)k誤差10%、差壓(yā)△ρ誤差(chà)5%、密度ρ誤差9.8%的誤差情況下(xià)相對誤差(chà)限是21.29%;在提(tí)高技術及(jí)其工藝的(de)情況(kuàng)下系數k:誤差5%、差(chà)壓△ρ誤(wù)差2%、密度ρ誤(wù)差2%時相對誤差(chà)限爲8.83%。可以(yǐ)得出如下(xià)結論:
(1)在k、△p、ρ誤差均爲10%時hs系數(shù)産生(shēng)的誤差對(duì)最終計算(suàn)結果影響最大其次(cì)爲密(mì)度ρ差(chà)壓△p最小。
(2)利(lì)用(yòng)估算的(de)密度計算(suàn)工況流量時(shí)隻考慮甲烷氣體濃度(dù)變化(huà)20%的情(qíng)況下(xià),誤差依舊非常大相對誤(wù)差限可以(yǐ)達到(dào)21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤差分(fèn)别爲5%、2%、2%時即(jí)利用(yòng)密度(dù)的調(diào)整來(lái)進(jìn)一步提(tí)高數值正(zhèng)确(què)率(lǜ)的情況下相對(duì)誤差(chà)限可以達到8.83%。
(4)系(xì)數k減小誤差(chà)是(shì)最爲(wèi)有效(xiào)的提(tí)高數據正(zhèng)确率的方式通(tōng)過系數(shù)k從10%的誤(wù)差提(tí)高到5%的誤(wù)差,可将(jiāng)相對誤(wù)差限(xiàn)從15.58%提(tí)高到(dào)8.83%。
(5)通過引入甲烷(wán)濃度測量修正密度(dù)數據是行(háng)之有效(xiào)的(de)提高(gāo)數據(jù)正确率的方法(fǎ),甲(jiǎ)烷濃度(dù)的測(cè)量使得誤(wù)差可以從9.8%減小(xiǎo)爲2%以内測量結(jié)果的(de)相對誤(wù)差(chà)限可(kě)以從21.29%提高(gāo)到1558%。
(6)從(cóng)生(shēng)産和技(jì)術的(de)可操作性(xìng)方面進(jìn)行對比(bǐ),引入(rù)甲烷濃度(dù)修正密度數據(jù)是易于實現且(qiě)非常(cháng)有(yǒu)效的提(tí)高數(shù)據正确率(lǜ)的方式。
3結(jié)語
　　針(zhēn)對v錐流量計在(zài)煤礦管道瓦斯(sī)計量方面(miàn)的應(yīng)用現狀,重點介(jiè)紹了v錐流量計(jì)算公式(shì)中(zhōng)系數(shù)k、差壓值△p、密度ρ本(běn)身的測(cè)量(liàng)誤差對流(liú)量(liàng)計(jì)算結(jié)果的(de)影響(xiǎng)并通(tōng)過計算不(bú)同狀(zhuàng)況下(xià)的系(xì)數k、差(chà)壓值;△p、密度p的誤(wù)差大小變化分(fèn)析其本身對測量結果的(de)影響得出(chū)k系數影響(xiǎng)最大(dà)引入(rù)實時(shí)密度測量更容(róng)易提高(gāo)測量正确率(lǜ)的(de)結論。并通過對生(shēng)産加工v錐(zhuī)體的工藝(yì)改(gǎi)進以及通過(guò)引入瓦(wǎ)斯(sī)濃(nóng)度(dù)測量校(xiào)正(zhèng)密度(dù)值進(jìn)而(ér)使得流(liú)量測(cè)量的正确率大大(dà)的提高(gāo)。
　　v錐流(liú)量計(jì)現已(yǐ)在山西遼(liáo)甯、黑(hēi)龍江等地開始使用(yòng)其測量的(de)正确率和穩定(dìng)性較(jiào)之前(qián)流量(liàng)計有明顯提高節能效(xiào)果顯著(zhe)。與此同時随着(zhe)測量數據的進(jìn)一步豐富(fù)将(jiāng)進一步(bù)提(tí)高v錐流(liú)量計(jì)的性(xìng)能,使.得其(qí)測量正确率進(jìn)一步提高推進(jìn)v錐流(liú)量計的國家标(biāo)準化(huà)進程(chéng)。

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