德尔塔巴流量计在矿用风筒通风性能测试中的应用.pdf

第4 6 卷第9 期2023年9 月机电与自动化德尔塔巴流量计在矿用风筒通风性能测试中的应用煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.9Sep.2023高姗12，郑鑫1.2，赵欢欢1.2（1.河北煤炭科学研究院有限公司，河北邢台0 5 4 0 0 0；2.河北迈安检测服务有限公司，河北邢台0 5 4 0 0 0）摘要：矿用风筒检测中最常用的流量计为差压流量计。本文介绍了一种用于测量风筒通风性能的德尔塔巴流量计，简述了德尔塔巴流量计的测量原理及基本结构，并对不同流量计在风筒测量中的能力进行对比和分析，同时结合德尔塔巴流量计在实际风筒检测中的应用情况，表明该流量计在风筒测量中的优势。关键词：德尔塔巴流量计；风筒通风性能；流量计算中图分类号：TD72文献标识码：B文章编号：2 0 9 5-5 9 7 9（2 0 2 3）0 9-0 0 8 6-0 3Application of Delta flowmeter in ventilationperformance test of mine air ductGao Shan 1-2,Zheng Xin 12,Zhao Huanhuan I,?(1.Hebei Coal Research Institute Co.,Ltd.,Xingtai 054000;2.Hebei Mai an Testing Service Co.,Ltd.,Xingtai 054000,China)Abstract:The most commonly used flowmeter in mine air duct detection is differential pressure flowmeter.This paperintroduces a del Taba flowmeter for measuring the ventilation performance of the air duct,briefly describes the measurementprinciple and basic structure of the del Taba flowmeter,and compares and analyzes the ability of different flowmeters in theair duct measurement.At the same time,combined with the application of the del Taba flowmeter in the actual air ductdetection,it shows the advantages of the flowmeter in the air duct measurement.Key words:Delta flowmeter;ventilation performance of air duct;flow calculation的关键，测量装置的正确选型及安装也是测量数据1概况准确可靠的保障。风筒通风性能主要指漏风率和风阻，是风筒通2德德尔塔巴流量计风质量的基础数据，也是判定产品质量好坏的依据。以正压风筒通风阻力测试为例，依据国家标准，测量断面A和测量断面B之间的风阻h计算公式为：h=P A B+12PA（A2pB（A式中：APAB为测量断面A、B之间的静压差；PA、PB为测量断面的空气密度；9 mA、9 mB为测量断面的质量流量；AA、A B为测量断面的截面积。故测量断面处压差测量是通风阻力测量过程中责任编辑：张彤DOI：10.19 2 8 6/j.c n k i.c c i.2 0 2 3.0 9.0 2 2基金项目：冀中能源2 0 2 2 年度科技创新项目(2 2 JZ0810)作者简介：高姗（19 8 7 一），女，河北南宫人，高级工程师。引用格式：高姗，郑鑫，赵欢欢.德尔塔巴流量计在矿用风筒通风性能测试中的应用 J1煤炭与化工，2 0 2 3，4 6（9）：8 6-8 8，9 2.862.1结构德尔塔巴流量计有特殊的检测探头，该探头前后段有分布不均匀的取压口，检测探头的长度能够2横穿管道内部且与管道垂直，本文针对德尔塔巴流qmA1qmB(1)量计的探头画出简易图，并对该图进行仿真处理，模拟实际中探头前后段的速度云图，如图1所示。从图中可以看出，德尔塔巴流量计探头截面形状大约为四边形，该四边形横截面能使高低压区的分界更明显，从而产生了前后段不同的差压值。高姗等：德尔塔巴流量计在矿用风筒通风性能测试中的应用2023年第9 期算平均值，得到探头前后端之间的差压值，带入式(1）得到相应流量值。流速分布引压孔引压孔(一)4个相等的面积平均流速探头图2 德尔塔巴流量计的工作原理图1德尔塔巴流量计探头横截面流速图Fig.1 Cross-sectional velocity diagram of Delta flowmeter probe2.23工作原理德尔塔巴流量计是基于差压式流量计的工作原理，通过特殊探头插入管道内，该探头前后两段有分布不均匀的取压孔，并通过二次仪表对两端的取压孔进行测量并计算得到前后段的压力平均值，根据流体的流量特性，在管道内流体的速度分布是接近于管道外径流速越慢，接近于管道中心流速越快，基于此情况形成差压，并通过二次仪表显示，直接计算管道内流体的流量。德尔塔巴流量计检测探头长度等于管道内径，探头前后两段分布着一排不均匀的孔，分别是高压孔和低压孔，迎流面的取压孔为高压，背流面的取压孔为低压，高压孔对应的引压孔（+）和低压孔对应的引压孔（-）如图2 所示。通过差压变送器分别测量两段高压孔和低压孔的压力值，并分别计特性测量原理管径范围安装方式直管段要求精度等级压力损失耐脏防堵性性价比具有高精度，低直明显优缺点管段的要求，安装方便，但对差压变能实现在线检修，送器要求高压力损失大，寿命短，价格低结合应用实例，风筒通风性能检测装置测量断孔板流量计和文丘里流量计体积大，在大管径面A和测量断面B的测量位置如图3 所示。图中应用场合使用具有一定局限性，对于这些直径大于标号2 为测试风筒，风筒直径3 0 0 16 0 0 mm，根800mm以上的管径，孔板本身、文丘里喷嘴以及据国家标准要求，测量断面A和B串接在测试风两边加持的法兰造价就会上升，价格昂贵的同时也筒中间，并且两断面间距不少于5 0 m，所以测量不便于拆装，无论从造价、安装还是维护工作量都断面A和B的直径也需要随风筒直径进行变换。无法满足实际要求。德尔塔巴流量计作为插人式流87Fig.2 Working principle of Delta flowmeter3行德尔塔巴流量计在风筒测量中的应用差压流量计凭借其性价比高、安装和维修方便、使用寿命长等优点，在矿用风筒检测中广泛应用。差压流量计主要包含用于测量管道内差压信号的一次装置（检测件）和用于显示和转换的差压信号的二次仪表。随着科技的发展，差压式流量计的外观、尺寸、精度和出入口参数等方面一直在不断更新。对不同流量计在风筒测量中的能力进行对比和分析，并表明德尔塔巴流量计在风筒测量中的优势。3.1流量计性能对比目前煤矿企业广泛使用的差压流量计大概为德尔塔巴流量计、孔板流量计、文丘里流量计和皮托管流量计，在矿用风筒检测实验平台中对这几种流量计的性能进行对比，结果见表1。表1流量计在风筒检测中性能对比Table 1 Performance comparison of flowmeter in air duct detection德尔塔巴流量计差压DN38-9 000 mm插人式前 4 D后5 D0.5%2%小好低孔板流量计差压DN400-1 400 mm法兰前10 D后 5 D1%2%大差很低对大口径的管道安装不方便，不文丘里流量计差压DN400-1 400mm法兰前 10 D 后 5 D1%2%大差高安装不方便，压抗尘性好，耐高温，力损失大，对检测量范围广，但是测环境有较高的在微小流速下测量要求，价格高精度低皮托管流量计差压DN6-10 mm插人式前10 D后5 D0.5%小一般中2023年第9 期量计，结构简单，安装方便而且便于拆装、存放，对直管段前后要求较低，因此选择德尔塔巴流量计作为测量断面A和B位置的流量测量装置。125m3德尔塔巴流量德尔塔巴流量计安装位置计安装位置2.5 A 测量断面10 0 mB 测量断面21、5-变径管道；2-测试风筒；3、4-测量断面图3 风筒通风性能测量装置示意图Fig.3 Schematic diagram of ventilation performancemeasuring device for air duct3.2得德尔塔巴流量计安装位置经过调研发现德尔塔巴流量计的前后直管段的长度不同对测量结果的精度有影响，表2 中给出了管道定义前后为单弯管道前后为双弯管道前后有管道收缩/放大前后有管道放大/收缩前后有双弯管道不在同一平面前后有调节阀门注：表中X为上游直管段长度；Y为下游直管段长度；D为圆管内径3.3实验注意事项（1）风筒测量时，风筒检测管道占地面积较大，接触外界环境足够大，不能保证测试实验室是无尘实验室，成本较高，空气中有直径较小的颗粒能够直接进入德尔塔巴流量计的取压孔内，因此随着实验次数的增加，德尔塔巴流量计中探头中取压孔容易堵住。（2）当管道处于停止检测时，由于空气中粉尘分子的布朗运动，管道内部取压孔有可能堵住。（3）随着实验使用次数增加，风筒测量系统88煤炭与化工不同精度下，德尔塔巴流量计安装位置处前后直管段的要求，依据标准要求测量精度应不低于1.0%，所以在安装位置选择时按照1.0%精度进行选择。50m425m52.54表2 德尔塔巴流量计安装位置要求Table 2 Installation position requirements of Delta flowmeter安装位置开机频繁次数增加时，在德尔塔巴流量计高压区形成的瞬间，管道内直径较小颗粒大概率进人取压孔，可能会导致德尔塔巴流量计探头的堵塞。针对以上3 种情况，解决方法是随着时间的增加，应定期清理德尔塔巴流量计的取压孔。4结语本文通过不同差压流量计的性能对比，结合风筒通风性能测试需求，选取德尔塔巴流量计作为测(下转第9 2 页）第4 6 卷由于每次试验风筒直径不同，需要根据不同风筒直径，更换变径管道（图3 中序号1位置），对于前后有管道放大收缩和收缩放大的流量计位置对直管段要求相同，若要达到1%测量精度，德尔塔巴流量计安装位置处前直管段长度至少为6.4m（按照最大风筒直径16 0 0 mm计算），后直管段长度至少为4.8 m。在此次实际安装中，测量断面A处德尔塔巴流量计前直管段长度为2 5 m，后直管段长度为5 0m，测量断面B处德尔塔巴流量计前直管段长度为50m，后直管段长度为2 5 m，充分保证了测量精度1%要求下直管段要求。精度1%X0.57D1.04D2.02D0.57D1.04D2.02D0.57D1.04D2.01D0.58D1.04D2.02D0.512D1.07D2.02D0.536D1.024D2.012DY3D3D1D3D3D1D3D3D1D3D3D1D3D3D2D6D4D3D2023年第9 期4工业性试验选择五阳煤矿7 5 0 9 回风巷掘进巷道为试验地点。7 5 0 9 回风巷（包括7 5 0 9 回风巷出煤巷、7 5 0 9回风巷车场、7 5 0 9 回风巷回风通道、7 5 0 9 回风巷联络巷，7 5 0 9 回风巷外段和7 5 0 9 回风巷里段）位于+6 0 0 水平7 5 采区。试验巷道选择为7 5 0 9 回风巷里段。5 0 9 综采工作面回风巷里段为矩形断面，巷道宽5.0 m，高3.5 m，原支护方案设计采用树脂加长锚固强力锚杆锚索组合支护系统。可回收锚杆安装在巷道内靠近工作面侧巷帮，第一周每天记录1次数据，后续每周记录1次。7509回风巷试验段共布置2 0 0 根可回收锚杆，按照5%的抽检比，共进行了10 组拉拔试验，平均拉拔力为 14 0.2 kN。根据7 5 0 9 回风巷里段3 号测站对帮锚杆的受力监测记录（图6）数据分析，锚杆受力稳定在107.8kN（14 MP a），小于可回收锚杆拉拔力检测平均值14 0.2 kN，同时小于实验室测得的最大抵抗拉力破坏能力19 4.0 kN，证明可回收锚杆的锚固力能够满足回采巷道支护的要求。1201008060402002月2 1日3 月2 1日4 月2 1日5 月2 1日6 月2 1日7 月2 1日图6 7 5 0 9 回风巷里段帮锚杆受力监测记录Fig.6 Monitoring record of bolt stress in the innersection of 7509 return airway当帮部锚杆施工完毕后，通过定扭矩扳手和反力臂施加锚杆预紧力矩（档位为1，设定值为3 0 0Nm），然后，用扭力扳手实测试验锚杆的预紧力矩值，共测定5 组数据，记录结果见表3。经过计算，通过定扭矩扳手施加锚杆预紧力矩的实测平均值为2 9 7 Nm，与设定值之间的误差小于5%，说明定扭矩扳手达到了设计要求，能够解决现场锚杆预紧力矩“超拧紧”或“欠拧紧”的问（上接第8 8 页）量断面A和测量断面B处的流量测量仪器。经过分析确定德尔塔巴流量计在风筒测试线中安装位置既能满足流量计对于前后直管段长度要求又能满足标准对于测量精度的要求，表明该流量计在风筒测量中的优势。92煤炭与化工题，使得锚杆预紧力矩在合理范围内，提高锚杆锚固质量。表3 试验锚杆的预紧力矩Table 3 Pre-tightening torque of test bolt预紧力矩/(Nm)试验锚杆编号设定值实测值130023003300430053005结语研制的新型可回收树脂金属锚杆的连接套保证了螺纹联接段具有足够的承载力，并且具有拆卸和安装简单方便、连接紧固可靠、能量传递效率高等特点。工业性试验研究结果表明，项目提出的可回收锚杆锚固力性能稳定，承载性能可靠，可回收2/3以上的杆体，满足巷道围岩控制的要求，具有较好的推广价值。参考文献：1 吴强.可回收预应力锚杆（索）作用机理及适用性研究D.兰州：兰州理工大学，2 0 2 1.2郭彦朋，李世民，李洪鑫.可回收锚索的发展现状及展望J.四川建筑科学研究，2 0 15，4 1（2：13 6-14 0.3钟晓晖，邵孟新，罗振平.可回收锚索技术介绍与分析 J.建筑监督检测与造价，2 0 15，8（2）：2 8-3 4.监测日期4王立明，施鸣升，徐雷云，等.回转型可回收扩大头锚杆J.岩土工程学报，2 0 10，3 2（S2）：4 7 1-4 7 4.5陆观宏，倪光乐，莫海鸿.一种新型的可回收锚索技术 J岩土工程界，2 0 0 6（5）：3 8-3 9.6李保国，宁锐，林建平，等.直列无级调压式速卸锚索施工技术 J.施工技术，2 0 0 7（9）：3 7-3 9.7赵红玲.可回收式预应力锚索（杆）的试验研究 D西安：西安建筑科技大学，2 0 0 9.8王建.可回收式预应力锚索作用机理及施工力学分析 D北京：北京交通大学，2 0 0 9.9张为.新型预应力锚索技术研究及应用 D.重庆：重庆交通大学，2 0 16.10盛宏光，聂德新，傅荣华.可回收式锚索试验研究 J.地质灾害与环境保护，2 0 0 3（4）：6 8-7 2.参考文献：1 GB/T15335-2019，风筒漏风率和风阻的测定方法 S2柳玉松，索海伦，周仲虎.德尔塔巴流量计在干法脱硫中的应用 J贵州工业大学学报（自然科学版），2 0 0 8，3 7（5）：59-61.第4 6 卷误差/%292.52.5292.52.53000292.52.5307.52.5