一種膏體管道輸送流量測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于煤礦膏體充填管道輸送流量的測量技術領域。
【背景技術】
[0002]目前正在應用的煤礦膏體充填管道輸送流量測量方法有α射線測量法。該方法 通過檢測置入膏體輸送管道內的放射性粒子從而獲得管道輸送流量。該方法測試結果相對 準確，但放射性粒子應用受到限制，測試裝置結構復雜，成本過高，操作困難，并不適合普遍 的工業應用。
【發明內容】
[0003] 現有技術中的測量管道輸送流量的裝置對檢測現場的條件要求較高；測定儀器儀 表有時難以按照規范和標準進行裝設，從而使膏體充填管路輸送流量測定準確度降低，不 能滿足檢測的精確度要求；同時，它們的使用都具有局限性，通用性較差。
[0004] 本裝置在流量計法的基礎上對測管道壓力進行改進，具有很好的通用性，測量精 度高，安裝方便，易于操作。在應用流量計法測膏體充填管道輸送流量時，所得的管道輸送 流量精確度較低，本裝置通過應用應變片測輸送管道的壓力差，再根據壓力差與流量的關 系式，繼而得到管道輸送流量，使所得結果更為精確。
[0005] 本裝置中采用電阻式應變片，該電阻式應變片當金屬電阻絲受拉或受壓時，電阻 絲的長度和橫截面積將發生變化，且電阻絲的電阻率也發生變化，因此導線的電阻值發生 變化，電阻值的計算公式為：
[0006] R = P XL +S (1)
[0007] 式中，P--金屬導體的電阻率（Ω · cm2/m)
[0008] S--導體的截面積（cm2)
[0009] L--導體的長度（m)
[0010] 本裝置中采用的電阻式應變片也可以選擇為膜片式應變片，對于膜片式應變片， 其中，膜片中心最大徑向應變等于最大軸向應變，如下式所示：
[0012] 膜片邊緣最小徑向應變和最大軸向應變如下式所示：
[0014] 在如公式（4)所示位置處，徑向應變為0。 CN 204902899 U 說明書 2/3 頁
[0016] 式中：p--被測壓力；
[0017] h--膜片厚度；
[0018] E--彈性模量；
[0019] μ--泊松比；
[0020] r〇一一膜片半徑。
[0021] 應變片的溫度補償，溫度變化引起應變片本身電阻的變化，計算公式如式（5)所 不。
[0022] ARt= RyfAT (5)
[0023] 式中：Δ Rt一一溫度變化引起的電阻變化值；
[0024] Tf 一一金屬應變片的電阻溫度系數；
[0025] ΔΤ--溫度變化度數。
[0026] 由該電阻值的變化折算成應變值為：
[0028] 金屬絲與襯底材料的線性膨脹系數不同，從而在溫度變化時引起附加的應變。金 屬絲因溫度變化引起的應變：
[0029] eg=agAT (7)
[0030] 襯底材料因溫度變化而引起的應變：
[0031] ε s= a sAT (8)
[0032] 式中：a g一一金屬絲的線膨脹系數；
[0033] a s--襯底材料的線膨脹系數。
[0034] 當a# a s時，ε，ε s不等，從而造成應變誤差
[0035] Δε = ε g- ε s= (a g-a s) ΔΤ (9)
[0036] 因此這兩個溫度因素造成的總附加應變為
[0038] 此外，應變片的靈敏度系數Sg也隨溫度變化而變化，可能也引起應變值的變化。但 一般情況下S/變化甚小，由這一因素引起的應變值的變化可以予以忽略。
[0039] 對于溫度效應采取如下方式進行補償。其中采用一補償應變片，它與工作應變片 一起被配置在一電橋的兩相鄰壁上，兩應變片為完全一樣的應變片，且使他們感受相同的 溫度。這樣由電阻的溫度系數和差動熱膨脹而引起的阻值變化將對電橋的輸出電壓無影 響，而因正常的輸入載荷引起的阻值變化仍將使電橋失去平衡，從而產生輸出。
[0040] 膏體充填管道輸送流量計算，膏體在管路中運動時，壓降與流量之間的關系為： CN 204902899 U 機切 3/3 頁
[0042] 測量管路的設計，由于在應用應變片測管道壓力的過程中，對于測量管路的要求 較之正常管路要高，尤其是在膏體流經測量管路時必須保證管路擁有足夠的強度和韌性， 因此，該段管路需要應用特殊材料，使其在能夠保證較好的彈性變形和強度的情況下有著 更薄的壁厚。
[0043] 本裝置具有很好的通用性，可以應用到所有煤礦膏體充填管道輸送流量測量，測 量精度高，安裝方便，易于操作。運用應變片法測煤礦膏體充填管道輸送流量，可以得到更 為精確和穩定的流量值。
【附圖說明】
[0044] 圖1膜片式應變片
[0045] 圖2測量管道測試點位置
[0046] 圖3 Sl截面應變片位置
[0047] 圖4 S2截面應變片位置
【具體實施方式】
[0048] 隨著人類對煤礦的大量開采，地表以下大多成中空狀態，膏體充填工藝隨之而生。 而對于煤礦膏體充填管道輸送流量的測定，其測定結果的準確與否，關系到充填能否正常 運行，在保證膏體充填正常運行方面起著重要的作用。
[0049] 隨著現代科學技術的發展，企業對生產系統自動化控制程度的要求不斷提高，控 制過程要求更加安全可靠，功能更加齊全，需要對生產過程信息集中監控、實時存取、自動 分析，以便于實施最佳運行方案。
[0050] 由于需要檢測輸送管道兩個截面的壓力差，因此需要在測量管路的兩個位置分別 粘貼應變片，并且分別在這兩個位置的上下左右四個方位粘貼，得到的數據取平均值，作為 該截面的壓力值。
[0051] 當膏體正常輸送時，將應變片粘貼在指定位置，待示數穩定后讀出數據，然后根據 上述公式算出膏體運輸管路中膏體的流量。
[0052] 在測試過程中其測試點S1、S2的選取方法，即測點Sl壓力源取距管路交叉口 50m 處，測點S2取距管路交叉口 IOOm處。
[0053] 在管道測試點上下左右分別粘貼應變片，該處的壓力值取各點（Pl，P2, P3, P4， Pl'，P2'，P3'，P4')的平均壓力。
[0054] 對壓力值進行的低通數字濾波算法和程序，以消除噪聲的影響。
[0055] 本裝置具有很好的通用性，可以應用到所有煤礦膏體充填管道輸送流量測量，測 量精度高，安裝方便，易于操作。運用應變片法測煤礦膏體充填管道輸送流量，可以得到更 為精確和穩定的流量值。
【主權項】
1. 一種膏體管道輸送流量測量裝置，其特征在于，該裝置包括膏體管道測量段以及在 需要測量的膏體管道的兩個指定位置粘貼的應變片，每個指定位置粘貼四個應變片，四個 應變片分別位于管道指定位置的上下左右四個方位，兩個指定位置分別位于距管路交叉口 50m處和距管路交叉口IOOm處。2. 如權利要求1所述的膏體管道輸送流量測量裝置，其還包括低通數字濾波模塊。3. 如權利要求1所述的膏體管道輸送流量測量裝置，其中所述的應變片為膜片式應變 片。
【專利摘要】本實用新型涉及一種膏體管道輸送流量測量裝置，該裝置包括膏體管道測量段以及在需要測量的膏體管道的兩個指定位置粘貼的應變片，每個指定位置粘貼四個應變片，四個應變片分別位于管道指定位置的上下左右四個方位，兩個指定位置分別位于距管路交叉口50m處和距管路交叉口100m處。
【IPC分類】G01F1/34
【公開號】CN204902899
【申請號】CN201520245007
【發明人】王桂梅, 劉杰輝, 趙偉民, 王清強
【申請人】河北工程大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年4月21日