摘要:針對煤礦管道瓦斯計(jì)量現(xiàn)狀通過對V錐流量計(jì)的特點(diǎn)分析并結(jié)合管道瓦斯自身特點(diǎn),得出V錐流量計(jì)更適合于管道瓦斯計(jì)量。重點(diǎn)介紹了V錐流量計(jì)算公式中的系數(shù)k.差壓值△p、密度ρ本身的測量誤差對流量計(jì)算結(jié)果的影響并通過計(jì)算不同狀況下的系數(shù)h.差壓值△p、密度ρ的誤差大小變化分析其本身對測量結(jié)果的影響得出系數(shù)k影響最大引入實(shí)時(shí)密度測量更容易提高測量正確率的結(jié)論。
　　瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本措施瓦斯抽放監(jiān)控及利用是確保瓦斯抽放安全、提高瓦斯抽放效率和瓦斯利用率的重要途徑和有效手段。瓦斯利用為瓦斯抽放系統(tǒng)帶來了廣闊的市場,并對流量的測量亦有了要求。流量測量裝置配備在井下移動(dòng)泵、地面抽放泵的正壓側(cè)和負(fù)壓側(cè),目前主要使用的是孔板流量計(jì)和渦街流量計(jì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)這2款測量裝置本身存在很大不足板流量計(jì)測量精度差而且對泵的抽放效率有很大影響,渦街流量計(jì)本身對振動(dòng)非常敏感煤礦的工況條件很大程度上影響了渦街測量的正確率同時(shí)這2種流量計(jì)的安裝需要很長的直管段很多時(shí)候工況條件難以滿足。目前煤礦急需--種測量精度高長期穩(wěn)定性好安裝維護(hù)方便的測量設(shè)備。V錐流量計(jì)以其獨(dú)特的性能非常適合于煤礦瓦斯抽放環(huán)境。
1.V錐流量計(jì)在瓦斯管道氣體測量方面的特點(diǎn)
　　通過對瓦斯管路抽放氣體和瓦斯抽放泵現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境的分析結(jié)合V錐流量傳感器本身的特性分析,V錐流量傳感器是一款非常適合瓦斯管道氣體測量的流量計(jì),它的以下特點(diǎn)決定了它非常適用于瓦斯管道氣體的測量。
(1)±0.5%的測量精度(在多數(shù)標(biāo)定的V錐流量計(jì)中流出系數(shù)的不確定度不超過0.4%)。這樣高的精度是孔板等傳統(tǒng)差壓儀表所不能相比的;量程比10~15:1。
(2)在使用安裝時(shí),只需要極短的直管段甚至不需要前面1(0)~3D后面0~1D。(在調(diào)節(jié)閥后安裝時(shí)需要3D的直管,D為管路直徑)。
(3)具有極高的測量靈敏度(分辨率)負(fù)壓端約25Pa的壓力(水柱高度還不到普通玻璃板的厚度)就可以檢測到。因而除了測量大流量外還可測量極小的流量如煙道氣等。
(4)V錐體被設(shè)計(jì)成吹掃型結(jié)構(gòu),因而具有自清潔功能,因此不會堆積截留流體中挾帶的任何臟污物、凝固體、固體、氣液等。非常適合測量臟污的流體。
(5)流體流過具有特殊形狀結(jié)構(gòu)的V錐體時(shí),會在其節(jié)流邊緣處形成邊界層效應(yīng),因此極大地減少了磨損的可能性,因此V錐型流量計(jì)投入使用.后除極特殊條件外,它的節(jié)流邊是不會被磨損得,也可以說是免拆卸標(biāo)定的。
(6)無可動(dòng)部件不含任何電器件是-個(gè)純機(jī)械體具有不怕震動(dòng)、耐高溫、高壓、防腐等特點(diǎn)。也就是說:它既有傳統(tǒng)差壓式儀表的結(jié)構(gòu)簡單、牢固可靠之特點(diǎn)又具有傳統(tǒng)差壓式所不具備的各項(xiàng)優(yōu)越性能。
(7)壓損小,相比于孔板流量計(jì)和渦街流量計(jì)有明顯的節(jié)能效果。
2V錐流量計(jì)測量結(jié)果的誤差計(jì)算
2.1測試數(shù)據(jù)及誤差處理方法
　　對3臺V流量傳感器進(jìn)行了測試經(jīng)過實(shí)流標(biāo).定系數(shù)k:為8690。表1為實(shí)流標(biāo)定時(shí)所測得的參數(shù)。

　　結(jié)合以上標(biāo)定數(shù)據(jù)分析各變量對流量計(jì)算值的影響并計(jì)算出各變量對計(jì)算值影響的大小，從而可以有針對性的處理生產(chǎn)和測量過程中引入的誤.差提高數(shù)據(jù)的正確率。并重點(diǎn)觀察引入甲烷濃度測量對真實(shí)值的影響。
　　首先選取測試條件在這里對標(biāo)準(zhǔn)狀況及其工況簡單加以說明標(biāo)準(zhǔn)狀況通常是指溫度為0C(273.15K)和壓強(qiáng)為101.325kPa的情況;工況是指工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備在現(xiàn)場工作時(shí)所處的環(huán)境狀況需現(xiàn)場測量。為了更貼近實(shí)際使用環(huán)境選取工況狀況進(jìn)行計(jì)算在溫度為20C大氣壓力為101.325.kPa狀況下空氣的密度為1.2041kg/m',甲烷密度0.6669kg/m'狀況,工況下體積流量Qv的計(jì)算式')如下:

式中
k---系數(shù);
C---流出系數(shù);.
ε---壓縮系數(shù)液體ε=1;
β---直徑比;
D---管道內(nèi)徑,mm;
d---錐體最大處直徑.mm。
　　Qv是一個(gè)含有多元變量的計(jì)算公式其中系數(shù)k、差壓值△p、密度p都是其中的變量,而系數(shù)k又受到多種因素的影響在這里把系數(shù)k當(dāng)做單獨(dú)的變量處理這樣更有利于誤差分析。因此式(1)是一個(gè)含有3個(gè)自變量的函數(shù)。
的估算計(jì)算出k、Op和p所產(chǎn)生的誤差對真實(shí)值的影響。
　　在實(shí)際的生產(chǎn)和測量過程中k、△p和ρ3個(gè)數(shù)都會產(chǎn)生不同程度的誤差,由于測量手段及工具的有限不可能得到真實(shí)值,因此只能估算出測量值與真實(shí)值的誤差在這里將系數(shù)k所產(chǎn)生的誤差估算為10%,△p所產(chǎn)生的誤差估算為5%密度ρ產(chǎn)生的影響是計(jì)算的重點(diǎn)瓦斯抽放管路作業(yè)時(shí)密度本身隨著瓦斯抽放進(jìn)度不斷變化,因此設(shè)置2種情況,一種情況是在測量過程中不斷對甲烷的測量調(diào)整密度參數(shù)提高其正確率,綜合測量工具等方面的影響將誤差擴(kuò)大,相對誤差限為2%;另-種情況是不進(jìn)行密度計(jì)算和修正這樣產(chǎn)生的誤差相對較大。
　　例如:工況下空氣的密度為1.2041kg/m3,甲烷密度0.6669kg/m3,甲烷含量是20%時(shí),瓦斯氣體密度為1.09666kg/m3;
　　甲烷含量是40%時(shí)瓦斯氣體密度為0.98922kg/m3;甲烷含量接近于0時(shí)，瓦斯氣體密度為1.2041kg/m3則:甲烷含量40%的甲烷密度與甲烷含量20%的甲烷密度所產(chǎn)生的誤差為0.10744;甲烷含量0%的甲烷密度與甲烷含量20%的甲烷密度所產(chǎn)生的誤差為0.10744。
相對誤差限為:0.10744+1.09666=9.8%。
利用公式計(jì)算誤差e(A*)為:

≈2499.005+11735.424=21.29%
　　同理可以進(jìn)行系數(shù)k、差壓△p、密度ρ誤差均為10%時(shí)的誤差計(jì)算;系數(shù)k誤差10%、密度ρ誤差2%時(shí)的誤差計(jì)算;系數(shù)k誤差5%、密度ρ誤2%時(shí)的誤差計(jì)算結(jié)果見表2。
2.3誤差結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

　　從表2中可以看出。在系數(shù)k差壓△ρ、密度ρ本身存在10%誤差的情況下,相對誤差限達(dá)到了23.90%;而在估算的系數(shù)k誤差10%、差壓△ρ誤差5%、密度ρ誤差9.8%的誤差情況下相對誤差限是21.29%;在提高技術(shù)及其工藝的情況下系數(shù)k:誤差5%、差壓△ρ誤差2%、密度ρ誤差2%時(shí)相對誤差限為8.83%�？梢缘贸鋈缦陆Y(jié)論:
(1)在k、△p、ρ誤差均為10%時(shí)hs系數(shù)產(chǎn)生的誤差對最終計(jì)算結(jié)果影響最大其次為密度ρ差壓△p最小。
(2)利用估算的密度計(jì)算工況流量時(shí)只考慮甲烷氣體濃度變化20%的情況下,誤差依舊非常大相對誤差限可以達(dá)到21.29%。
(3)在k、△p、ρ誤差分別為5%、2%、2%時(shí)即利用密度的調(diào)整來進(jìn)一步提高數(shù)值正確率的情況下相對誤差限可以達(dá)到8.83%。
(4)系數(shù)k減小誤差是最為有效的提高數(shù)據(jù)正確率的方式通過系數(shù)k從10%的誤差提高到5%的誤差,可將相對誤差限從15.58%提高到8.83%。
(5)通過引入甲烷濃度測量修正密度數(shù)據(jù)是行之有效的提高數(shù)據(jù)正確率的方法,甲烷濃度的測量使得誤差可以從9.8%減小為2%以內(nèi)測量結(jié)果的相對誤差限可以從21.29%提高到1558%。
(6)從生產(chǎn)和技術(shù)的可操作性方面進(jìn)行對比,引入甲烷濃度修正密度數(shù)據(jù)是易于實(shí)現(xiàn)且非常有效的提高數(shù)據(jù)正確率的方式。
3結(jié)語
　　針對V錐流量計(jì)在煤礦管道瓦斯計(jì)量方面的應(yīng)用現(xiàn)狀,重點(diǎn)介紹了V錐流量計(jì)算公式中系數(shù)k、差壓值△p、密度ρ本身的測量誤差對流量計(jì)算結(jié)果的影響并通過計(jì)算不同狀況下的系數(shù)k、差壓值;△p、密度p的誤差大小變化分析其本身對測量結(jié)果的影響得出k系數(shù)影響最大引入實(shí)時(shí)密度測量更容易提高測量正確率的結(jié)論。并通過對生產(chǎn)加工V錐體的工藝改進(jìn)以及通過引入瓦斯?jié)舛葴y量校正密度值進(jìn)而使得流量測量的正確率大大的提高。
　　V錐流量計(jì)現(xiàn)已在山西遼寧、黑龍江等地開始使用其測量的正確率和穩(wěn)定性較之前流量計(jì)有明顯提高節(jié)能效果顯著。與此同時(shí)隨著測量數(shù)據(jù)的進(jìn)一步豐富將進(jìn)一步提高V錐流量計(jì)的性能,使.得其測量正確率進(jìn)一步提高推進(jìn)V錐流量計(jì)的國家標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

以上內(nèi)容源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系即刪除!