[发明专利]一种煤矿膏体管道输送流量测量方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿膏体充填管道输送流量的测量技术领域。

背景技术

目前正在应用的煤矿膏体充填管道输送流量测量方法有α射线测量法。该方法通过检测置入煤矿膏体输送管道内的放射性粒子从而获得管道输送流量。该方法测试结果相对准确，但放射性粒子应用受到限制，测试装置结构复杂，成本过高，操作困难，并不适合普遍的工业应用。

发明内容

现有技术中的测量管道输送流量的方法对检测现场的条件要求较高；测定仪器仪表有时难以按照规范和标准进行装设，从而使煤矿膏体充填管路输送流量测定准确度降低，不能满足检测的精确度要求；同时，它们的使用都具有局限性，通用性较差。

本方法在流量计法的基础上对测管道压力进行改进，具有很好的通用性，测量精度高，安装方便，易于操作。在应用流量计法测煤矿膏体充填管道输送流量时，所得的管道输送流量精确度较低，本方法通过应用应变片测输送管道的压力差，再根据压力差与流量的关系式，继而得到管道输送流量，使所得结果更为精确。

本方法中采用电阻式应变片，该电阻式应变片当金属电阻丝受拉或受压时，电阻丝的长度和横截面积将发生变化，且电阻丝的电阻率也发生变化，因此导线的电阻值发生变化，电阻值的计算公式为：

R＝ρ×L÷S(1)

式中，ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m)

S——导体的截面积(cm²)

L——导体的长度(m)

本方法中采用的电阻式应变片也可以选择为膜片式应变片，对于膜片式应变片，其中，膜片中心最大径向应变等于最大轴向应变，如下式所示：

膜片边缘最小径向应变和最大轴向应变如下式所示：

在如公式(4)所示位置处，径向应变为0。

处：ε_r＝0(4)

式中：p——被测压力；

h——膜片厚度；

E——弹性模量；

μ——泊松比；

r₀——膜片半径。

应变片的温度补偿，温度变化引起应变片本身电阻的变化，计算公式如式(5)所示。

ΔR_T＝Rγ_fΔT (5)

式中：ΔR_T——温度变化引起的电阻变化值；

γ_f——金属应变片的电阻温度系数；

ΔT——温度变化度数。

由该电阻值的变化折算成应变值为：

金属丝与衬底材料的线性膨胀系数不同，从而在温度变化时引起附加的应变。金属丝因温度变化引起的应变：

ε_g＝α_gΔT(7)

衬底材料因温度变化而引起的应变：

ε_s＝α_sΔT(8)

式中：α_g——金属丝的线膨胀系数；

α_s——衬底材料的线膨胀系数。

当α_g≠α_s时，ε_g和ε_s不等，从而造成应变误差

Δε＝ε_g-ε_s＝(α_g-α_s)ΔT (9)

因此这两个温度因素造成的总附加应变为

此外，应变片的灵敏度系数S_g也随温度变化而变化，可能也引起应变值的变化。但一般情况下S_g变化甚小，由这一因素引起的应变值的变化可以予以忽略。

对于温度效应采取如下方式进行补偿。其中采用一补偿应变片，它与工作应变片一起被配置在一电桥的两相邻壁上，两应变片为完全一样的应变片，且使他们感受相同的温度。这样由电阻的温度系数和差动热膨胀而引起的阻值变化将对电桥的输出电压无影响，而因正常的输入载荷引起的阻值变化仍将使电桥失去平衡，从而产生输出。

煤矿膏体充填管道输送流量计算，煤矿膏体在管路中运动时，压降与流量之间的关系为：

式中：Q——管道流量；

d——管道内径；

ρ——流体密度；

A——管道横截面积；

Δp——压降；

l——管道测量段长度；