[发明专利]一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计

说明书

本发明公开了一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，包括管体，管体在轴向上分为前整流段、测量段、后整流段，测量段两对称侧分别各自安装有超声波发射探头、超声波接收探头；还包括控制器，控制器分别与超声波发射探头控制连接，控制器还分别超声波接收探头信号传递连接，由控制器计算得到校正后煤层气通过管体时的流量。本发明能够提高流量计工作可靠性，减少故障问题，进一步提高测量结果的准确性。

技术领域

本发明涉及煤矿用流量计领域，具体是一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计。

背景技术

抽采管道流量测量是瓦斯抽采监测系统的重要组成部分，同时可为预抽效果检验提供基础数据。在利用涡街流量计测量煤矿井下瓦斯抽采管道气体流量时，由于含有大量的粉尘、水、煤浆等杂质，容易堵塞、粘连传感器关键部位而造成故障，且易受环境震动的影响。

超声波几乎可以在所有物质中传播，它的传播不受空间、物质的限制。相对于光，超声波的传播速度较慢，因而传播相同距离的条件下，超声波的传播时间远小于光，这降低了捕捉超声波传播时间差的难度，同时也为实现高精度监测带来了便利。因此，有必要考虑基于超声波进行煤矿中抽采管道煤层气流量测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，以解决现有技术煤矿管道用煤层气流量传感器存在易故障、测量结果由于受干扰而误差较大的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种高精度自校正超声波煤层气抽采管网流量计，包括用于通过煤层气的管体，管体在轴向上依次分为前整流段、测量段、后整流段，其中测量段两对称侧分别各自安装有超声波发射探头、超声波接收探头，每侧的超声波发射探头、超声波接收探头沿管体轴向分布，两侧的超声波发射探头位置对应，两侧的超声波接收探头位置对应，每侧的超声波发射探头分别与对侧的超声波接收探头工作配合构成发射接收组合；

还包括控制器，所述控制器的信号输出端分别与两侧的超声波发射探头控制电连接，控制器的信号输入端分别与两侧的超声波接收探头信号传递电连接，所述控制器控制两侧超声波发射探头分别向对应发射接收组合中的超声波接收探头发出超声波，由控制器获取每个发射接收组合中超声波接收探头接收超声波时产生的信号；

所述控制器根据两个发射接收组合中超声波发射探头和对应配合的超声波接收探头之间连线的夹角，以及每个发射接收组合中超声波发射探头、超声波接收探头之间间距，以及每个发射接收组合中超声波发射探头发射超声波与超声波接收探头接收超声波之间的时间差，结合计算得到的校正系数，进一步计算得到校正后煤层气通过管体时的流量。

进一步的，所述管体前整流段的轴向长度大于或等于3倍的管体内径。

进一步的，所述管体后整流段的轴向长度大于或等于1.5倍的管体内径。

进一步的，所述管体测量段的轴向长度小于管体后整流段的轴向长度。

进一步的，设一侧的发射接收组合中超声波发射探头为A1、超声波接收探头为B1，另一侧的发射接收组合中超声波发射探头为A2、超声波接收探头为B2，所述控制器中根据公式(1)计算得到通过校正前管体的煤层气的流量，公式(1)如下：

公式(1)中：υ为煤层气流量；

为直线A1-B2和直线B1-A2之间夹角；

L1为A1与B2之间的距离，L2为B1与A2之间的距离，理想情况下L1＝L2，并设理想情况下L1＝L2＝L0；

t_A1-B2为从A1发射超声波开始计时，B2接收到超声波信号时所需的时间；

t_B1-A2为从A2发射超声波开始计时，B1接收到超声波信号时所需的时间。