江蘇華云儀表有限公司
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閱讀：16發(fā)布時間：2026-8-8
1、V 錐流量計在瓦斯管道氣體測量方面的特點：
| 表 1 | 標(biāo)定參數(shù) | ||||||||||
| 型號: 001 | 管徑: 500 mm | 水溫: 25 | 水密度: 1 000． 05 kg /m3 | ||||||||
| D: 500． 00 mm | d: 433． 01 mm | § : 0． 5000 | 環(huán)境溫度: 25 | 相對濕度: 80% | |||||||
| 序號 | 流量 | 差壓 | 流出系數(shù) | 平均流出系數(shù) | 線性度 | 重復(fù)性 | 基本誤差 | ||||
| /m3 ·h － 1 | /kPa | CV | CV | /% | /% | /% | |||||
| 500． 291 3 | 6． 241 1 | 0 | ． 775 9 | ||||||||
| 1# | 495． 029 6 | 6． 112 6 | 0． 7785 | 0． 775 6 | 0． 04 | ||||||
| 499． 937 7 | 6． 241 7 | 0 | ． 775 3 | ||||||||
| 311． 771 5 | 2． 429 0 | 0 | ． 775 1 | ||||||||
| 2# | 310． 056 9 | 2． 405 5 | 0 | ． 774 5 | 0． 774 7 | ± 0． 36 | 0． 04 | 0． 36 | |||
| 310． 825 9 | 2． 418 1 | 0 | ． 774 4 | ||||||||
| 119． 523 3 | 0． 352 2 | 0 | ． 780 3 | ||||||||
| 3# | 118． 049 0 | 0． 343 5 | 0 | ． 780 4 | 0． 780 2 | 0． 03 | |||||
| 117． 711 1 | 0． 341 9 | 0 | ． 780 0 | ||||||||
| 儀表流出系數(shù): 0． 777 4 | 重復(fù)性: 0． 04% | ||||||||||
差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。并重點觀察引入甲烷濃度測量對真實值的影響。
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 0
( 273． 15 K) 和壓強為 101． 325 kPa 的情況; 工況是指工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備在現(xiàn)場工作時所處的環(huán)境狀況，需
現(xiàn)場測量。為了更貼近實際使用環(huán)境，選取工況狀況進(jìn)行計算，在溫度為 20 ，大氣壓力為 101． 325 kPa 狀況下空氣的密度為 1． 204 1 kg /m3 ，甲烷密度0． 666 9 kg /m3 狀況，工況下體積流量 QV 的計算
| ［5］ | 如下: | |||||
| 式 | ||||||
| Q | = k | △p | ( 1) | |||
| v | 槡ρ | |||||
式中 Qv ———工況體積流量，m3 /h; k———系數(shù);
△p———差壓值，kPa;
ρ———密度，kg /m3 。
系數(shù) k 與節(jié)流件形式 ( 流束收縮系數(shù)) 、直徑比、取壓方式、雷諾數(shù)及其管道粗糙度等有關(guān)，計算公式如下:
| k = 0． 126 447· | C·ε | ·( D2 | － d2 ) ， | |||||
| 槡1 － β4 | ||||||||
| β = | 槡D2 － d2 | ( 2) | ||||||
| D | ||||||||
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***大處直徑，mm。
Qv 是一個含有多元變量的計算公式，其中系數(shù)k、差壓值△p、密度 ρ 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)做單獨的變量處理，這樣更有利于誤差分析。因此式( 1) 是
一個含有 3 個自變量的函數(shù)。
從誤差處理角度進(jìn)行分析，當(dāng) f 為多元函數(shù)時，
例如，計算 A = f( x1 ，…，xn ) 。如果 x1 ，…，xn 的近似值為 x1 * ，…，xn * ，則 A 的近似值為 A* = f( x1 * ，…， xn * ) ，由泰勒展開得函數(shù)值的誤差 e( A* ) 為:
| e( A* ) = A* | － A | ||||||||||||||||||||||
| = f( x1 * ，…，xn * ) － f( x1 ，…，xn ) | |||||||||||||||||||||||
| ≈ ( f( x1 | * | * | ) ( xk * | － xk ) | |||||||||||||||||||
| ，…，xn | |||||||||||||||||||||||
| n | |||||||||||||||||||||||
| k = 1 | xk | ||||||||||||||||||||||
| n | f | ||||||||||||||||||||||
| = ( | ) * ek * | ( 3) | |||||||||||||||||||||
| k = 1 | xk | ||||||||||||||||||||||
| n | f | ||||||||||||||||||||||
| 誤差限 ε( A* ) ≈ | ( | ) * | | ε( | xk * ) | ( 4) | |||||||||||||||||||
| k = 1 | xk | ||||||||||||||||||||||
| 而 A* 的相對誤差限為: | |||||||||||||||||||||||
| ε( | * | ) | n | f * | ε( xk | * | ) | ||||||||||||||||
| * | * | A | |||||||||||||||||||||
| εr = εr ( A ) = | | ( | ) | | |||||||||||||||||||||
| ≈ | |||||||||||||||||||||||
| | A | * | | | | A | * | | | ||||||||||||||||||
| k = 1 | xk | ||||||||||||||||||||||
( 5)
2． 2、系數(shù) k 誤差 10% 且無密度修正時的誤差計算據(jù)誤差處理公式，可得: f ( k，ρ，△p) = Qv = k
△p
槡 ，根據(jù)表 1 所給出的數(shù)據(jù)，對誤差值進(jìn)行簡單
ρ
的估算，計算出 k、△p 和 ρ 所產(chǎn)生的誤差對真實值的影響。
在實際的生產(chǎn)和測量過程中，k、△p 和 ρ 3 個數(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，不可能得到真實值，因此只能估算出測量值與真實值的誤差，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)生的影響是計算的重點，瓦斯抽放管路作業(yè)時，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)，提高其準(zhǔn)確性，綜合測量工具等方面的影響，將誤差擴大，相對誤差限為 2% ; 另一種情況是不進(jìn)行密度計算和修正，這樣產(chǎn)生的誤差相對較大。
例如: 工況下空氣的密度為 1． 204 1 kg /m3 ，甲
烷密度 0． 666 9 kg /m3 ，甲烷含量是 20% 時，瓦斯氣體密度為 1． 096 66 kg /m3 ; 甲烷含量是 40% 時，瓦斯氣體密度為 0． 989 22 kg /m3 ; 甲烷含量接近于 0 時，瓦斯氣體密度為 1． 204 1 kg /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． 107 44; 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． 107 | 44。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相對誤差限為: 0． 107 44 ÷ 1． 096 | 66 = 9． 8% 。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 利用公式計算誤差 e( A* ) 為: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| e( | A* ) = A* | － A | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| = f( k* ，ρ* ，△p* ) － f( k，ρ，△p) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ≈( | f( x1 * ，…，xn * ) | ( xk * － xk ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| xk | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| = | f | ( k* | － k) + | f | ( △p* － △p) | + | f | ( | ρ* － | ||||||||||||||||||||||||||||
| △p | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| k | ρ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ρ | ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| = | △p | × ( | 8 690 × 0． 1) | + | k | × | 1 | 1 | × ( 2 | ||||||||||||||||||||||||||||
| 槡ρ | 槡ρ | 2 | 槡△p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| × 0． 05) + k | 1 | ) | 1 | ( 0． 107 44) | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| △p( － | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 槡 | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 槡ρ2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| = 2 499． 005 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 于是誤差限 ε( A* ) ≈2 499． 005 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| k 系數(shù)產(chǎn)生的誤差占誤差比為: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1 584． 812 ÷ 2 499． 005 = 63． 42% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| △p 產(chǎn)生的誤差占誤差比為: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 293． 386 ÷ 2 499． 005 = 11． 74% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ρ 產(chǎn)生的誤差占誤差比為: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 620． 807 ÷ 2 499． 005 = 24． 84% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 相對誤差限: | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| εr | * | = εr | ( | A | * | ) = | ε( A* | ) | |||||||||||||||||||||||||||||
| | A | * | | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
≈2 499． 005 ÷ 11 735． 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% 時的誤差計算; 系數(shù) k 誤差 10% 、密度 ρ 誤差 2% 時的誤差計算; 系數(shù) k 誤差 5% 、密度 ρ 誤差2% 時的誤差計算，結(jié)果見表 2。
2． 3、誤差結(jié)果統(tǒng)計分析：
| 表 2 | 誤差計算表 | ||||||
| 序號 k 誤差 △p 誤 ρ 誤差 | 相對誤 | k 誤差 △p 誤差 ρ 誤差 | |||||
| /% | 差 /% | /% | 差限 /% 占比 /% 占比 /% 占比 /% | ||||
| 1# | 10 | 10 | 10 | 23． 90 | 56． 49 | 20． 92 | 22． 58 |
| 2# | 10 | 5 | 9． 8 | 21． 29 | 63． 42 | 11． 74 | 24． 84 |
| 3# | 10 | 2 | 2 | 15． 58 | 86． 65 | 6． 42 | 6． 93 |
| 4# | 5 | 2 | 2 | 8． 83 | 76． 45 | 11． 32 | 12． 23 |
從表 2 中可以看出。在系數(shù) k、差壓△p、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△p 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△p 誤差 2% 、密度 ρ 誤差 2% 時，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，k 系數(shù)產(chǎn)生的誤差對***終計算結(jié)果影響***大，其次為密度 ρ，差壓△p ***小。
( 2) 利用估算的密度計算工況流量時，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，即利用密度的調(diào)整來進(jìn)一步提高數(shù)值準(zhǔn)確性的情況下，相對誤差限可以達(dá)到 8． 83% 。
( 4) 系數(shù) k 減小誤差是***為有效的提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的方式，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)準(zhǔn)確性的方法，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 15，58% 。
( 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)是易于實現(xiàn)且非常有效的提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的方式。
3、結(jié) 語:
針對 V 錐流量計在煤礦管道瓦斯計量方面的應(yīng)用現(xiàn)狀，重點介紹了 V 錐流量計算公式中系數(shù) k、差壓值△p、密度 ρ 本身的測量誤差對流量計算結(jié)果的影響，并通過計算不同狀況下的系數(shù) k、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 k 系數(shù)影響***大，引入實時密度測量更容易提高測量準(zhǔn)確性的結(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V 錐流量計現(xiàn)已在山西、遼寧、黑龍江等地開始使用，其測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較之前流量計有明顯提高，節(jié)能。與此同時，隨著測量數(shù)據(jù)的進(jìn)一步豐富，將進(jìn)一步提高 V 錐流量計的性能，使得其測量準(zhǔn)確性進(jìn)一步提高，推進(jìn) V 錐流量計的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。
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