摘要：礦井管道流量及風(fēng)速傳感器在使用過程中出現(xiàn)失準(zhǔn)現(xiàn)象，無法在煤礦企業(yè)自身進(jìn)行標(biāo)校操作。我們自行研發(fā)的礦用管 道流量及風(fēng)速傳感器標(biāo)校裝置是根據(jù)風(fēng)硐原理來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，具體由內(nèi)徑為 250mm標(biāo)準(zhǔn)管件、穩(wěn)壓電源、變頻器、調(diào)速風(fēng)機(jī)、 支架等幾部分組成。該裝置實(shí)現(xiàn)了對管道流量及風(fēng)速傳感器的標(biāo)校工作，并且標(biāo)校后的傳感器測量誤差滿足井下現(xiàn)場測量需 要。

關(guān)鍵詞：管道流量；風(fēng)速傳感器；研發(fā)

中圖分類號：TD72 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0029-01

目前，礦井管道流量及風(fēng)速傳感器在使用過程中出現(xiàn)失準(zhǔn)現(xiàn)象，

無法在煤礦企業(yè)自身進(jìn)行標(biāo)校操作，只能進(jìn)行返廠重新維修、標(biāo)校，

整個(gè)過程時(shí)間較長，造成傳感器備用量緊張而且產(chǎn)生相當(dāng)大的維修

費(fèi)用。而我們研發(fā)的礦用管道流量及風(fēng)速傳感器標(biāo)校裝置在地面試

驗(yàn)車間模擬出簡易風(fēng)硐環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了對管道流量及風(fēng)速傳感器的標(biāo)

校工作，并且標(biāo)校后的傳感器測量誤差滿足井下現(xiàn)場測量需要。

1 實(shí)施方案

1.1結(jié)構(gòu)組成

標(biāo)校裝置由內(nèi)徑為 250mm 標(biāo)準(zhǔn)管件、穩(wěn)壓電源、變頻器、調(diào)速

風(fēng)機(jī)、支架等幾部分組成，如下圖1 所示。

在進(jìn)行標(biāo)校時(shí)，需配用畢托管、精密氣壓表、風(fēng)扇濕度計(jì)等儀

器。按照設(shè)計(jì)圖連接好管件和設(shè)備。 1.2設(shè)計(jì)原理

標(biāo)校裝置的設(shè)計(jì)是根據(jù)風(fēng)硐原理來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)風(fēng)機(jī)在一定 的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，管道中測試段將產(chǎn)生穩(wěn)定的速壓，測點(diǎn)速壓 值通過安設(shè)在管道中的畢托管接受全壓和靜壓，傳遞給補(bǔ)償式微壓 計(jì)后進(jìn)行讀數(shù)獲得（H 速=H 全—H 靜），而速壓與風(fēng)速成正比

，通過變頻器控制，改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 以實(shí)現(xiàn)測試段速壓、風(fēng)速值大小的變化。

1.3空氣密度

因空氣密度主要與當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?、溫度及濕度有關(guān)，只有在夏

天或冬天季節(jié)變化較大時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)很小波動(dòng)，一般情況下是比較 穩(wěn)定。根據(jù)我們的推算，標(biāo)校裝置測量點(diǎn)在夏季空氣密度是 1.18 kg/ m3，冬季空氣密度是1.22kg/ m3 。

1.4 風(fēng)速經(jīng)驗(yàn)公式

根據(jù)管道中空氣流動(dòng)動(dòng)力學(xué)原理，將空氣密度及補(bǔ)償式微壓計(jì)

測量讀值代入風(fēng)速計(jì)算公式即可得到標(biāo) 校點(diǎn)的風(fēng)速經(jīng)驗(yàn)公式： （式中：V—流速，m/s ；H 速—速壓（補(bǔ)償式微壓計(jì)測量讀值）， Pa；C—畢托管系數(shù)， NPL 標(biāo)準(zhǔn)畢托管，C=0.998；ρ—標(biāo)校點(diǎn)氣體 密度，kg/m3；補(bǔ)償式微壓計(jì)測量讀數(shù)時(shí) H 速的單位是 mmH2O，代入 公式前要進(jìn)行單位轉(zhuǎn)變（1mmH2O=9.8Pa）。）

1.5 管道流量

代入流量計(jì)算公式：Q=60KVS，能夠計(jì)算出管道的平均流量。 式中：Q—測點(diǎn)對應(yīng)的流量，m3/min；K—流場分布系數(shù)（取

K=0.95）；V—流速，m/s ；S—管道斷面積，m2；本裝置測量段斷面 積是0.049 m2 。

2 實(shí)際運(yùn)用

2.1 將標(biāo)校裝置的風(fēng)速測值與新出廠風(fēng)速傳感器的測值進(jìn)行實(shí)

際比較

將風(fēng)速傳感器受壓部分由傳感器插孔置入管道中；將畢托管由畢托管插孔垂直插入管道中，其插入深度與傳感器插入深度相同， 并保證畢托管壓力接受頭與管道軸線平行且正迎風(fēng)流方向，畢托管 的（“+”、“—”）兩個(gè)管角通過兩根連接膠管分別與已調(diào)校好的補(bǔ)償 微壓計(jì)的（“+”、“—”）兩個(gè)接口相連接。

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，穩(wěn)定后，管道中產(chǎn)生穩(wěn)定的風(fēng)流，當(dāng)補(bǔ)償式計(jì)受壓 穩(wěn)定后，進(jìn)行讀值，記錄在表格中，依次將變頻器旋轉(zhuǎn)到各頻率值， 記錄標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速傳感器顯示值與補(bǔ)償式微壓計(jì)測量讀數(shù)

通過數(shù)據(jù)對比，可以得出標(biāo)校裝置測量出的風(fēng)速值與新風(fēng)速傳 感器的顯示值誤差在5%左右，符合行業(yè)技術(shù)要求。

2.2 將標(biāo)校裝置的流量測值與新光力管道流量傳感器的測值進(jìn) 行實(shí)際比較

與測量風(fēng)速傳感器一樣，將光力管道流量傳感器插孔置入管道 中；畢托管垂直插入畢托管插孔管道中，其插入深度與傳感器插入 深度相同。

啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，穩(wěn)定后，管道中產(chǎn)生穩(wěn)定的風(fēng)流，當(dāng)補(bǔ)償式計(jì)受壓 穩(wěn)定后，進(jìn)行讀值，記錄在表格中，依次將變頻器旋轉(zhuǎn)到各頻率值， 記錄標(biāo)準(zhǔn)管道流量傳感器顯示值與補(bǔ)償式微壓計(jì)測量讀數(shù)。

通過數(shù)據(jù)對比，可以得出標(biāo)校裝置測量出的管道流量值與新光 力管道流量傳感器顯示值誤差在5%左右，符合行業(yè)技術(shù)要求。并且， 綜合表 1 和標(biāo)數(shù)據(jù)，可以看出變頻器數(shù)值、風(fēng)速、流量符合線性關(guān) 系，如圖2 所示。

2.3 對待檢的管道流量、風(fēng)速傳感器進(jìn)行實(shí)際標(biāo)校

2.3.1 風(fēng)速傳感器的標(biāo)校

將風(fēng)速傳感器安置于管道中測點(diǎn)位，接通傳感器電源，待其顯

示值穩(wěn)定后，啟動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)，當(dāng)管道中風(fēng)流穩(wěn)定，補(bǔ)償式微壓計(jì)讀 值穩(wěn)定，觀察傳感器的風(fēng)速的顯示值，以表 1 中流速值為標(biāo)值，用 傳感器遙控器操作，使傳感器進(jìn)入標(biāo)校狀態(tài)，在標(biāo)校頁面中，以修 正傳感器的顯示值。按上述方法，依次將調(diào)速風(fēng)機(jī)開關(guān)旋轉(zhuǎn)到各檔 位，完成不同風(fēng)速值時(shí)，傳感器的顯示值的修正，完成后，退出傳 感器標(biāo)校頁面，關(guān)閉傳感器電源，從裝置中取出傳感器，關(guān)閉裝置 風(fēng)機(jī)電源。

2.3.2 管道流量傳感器的標(biāo)校

壓差式管道流量傳感器、循環(huán)自激式管道流量傳感器的標(biāo)校方

法與風(fēng)速傳感器標(biāo)校方法相同，用裝置測得的標(biāo)準(zhǔn)流量值，修正傳 感器測量顯示值，即可完成管道流量傳感器的標(biāo)校，分別演示了標(biāo) 校壓差式管道流量傳感器以及光力循環(huán)自激式管道流量傳感器的情 形。對于旋進(jìn)旋渦滿管式流量計(jì)標(biāo)校時(shí)，在應(yīng)用公式④式時(shí)，取 K=0.95，計(jì)算得到管路中的平均流量，以平均流量為標(biāo)值，修正流 量計(jì)顯示值，即可完成旋進(jìn)旋渦滿管式流量計(jì)標(biāo)校。

3 分析總結(jié)

此次研發(fā)的管道流量、風(fēng)速傳感器標(biāo)校裝置利用平常的材料自

制加工，充分利用風(fēng)硐原理，實(shí)現(xiàn)了煤礦現(xiàn)場獨(dú)立標(biāo)校多類型風(fēng)速 及管道流量傳感器的需求，節(jié)省了原標(biāo)校所需用的時(shí)間和資金。同 時(shí)，通過自主創(chuàng)新也為礦井的降本增效工作作出積極貢獻(xiàn)。

個(gè)人簡介：楊傳清（1983.5--），男，山東德州市人，畢業(yè)院校 于黑龍江科技學(xué)院，研究方向?yàn)榘踩O(jiān)測監(jiān)控。