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基于压差法的膏体充填管道流量检测技术研究

褚涛  
【摘要】:目前,膏体充填系统的压力及流量计量技术尚未成熟,不仅严重制约了充填系统闭环控制的实现,且充填现场采用粗放的流量计量方式,造成了充填物料的浪费。此外,由于膏体浓度很高且含有大粒径的煤矸石,使接触式传感器极易磨损,输送管道易发生堵管事故,给煤矿企业造成巨大的经济损失。鉴于此,本文针对非接触式膏体压力及流量计量技术开展研究。本文通过对比分析胡克模型、牛顿模型、圣维南模型三种流变模型及其流变方程,确定了充填膏体的流变模型,其属于非牛顿体似宾汉姆体。通过研究充填膏体的流动特性,得出充填膏体管道流速与管道压差的近似线性关系,提出了基于压差法的充填管道流量检测方法,使用薄壁圆筒模型对充填管道进行了静力学变形量分析,验证了压差法充填管道流量检测的可行性。通过分析电阻式压差流量传感器的测量误差,提出了周期性测量误差和非周期性测量误差分别建模的思想,运用傅里叶级数建立周期性测量误差模型,运用支持向量机建立非周期性测量误差模型,采用粒子群算法对支持向量机参数求解过程进行了优化,提高了测量精度。在上述研究的基础上完成了电阻式压差流量传感器设计。论文开发了基于LabVIEW的上位机监控界面,实现了充填管道压力和流量的非接触在线检测。分析电阻式压差流量传感器的测量曲线表明,本文基于压差法膏体充填管道流量计量技术研发的电阻式压差流量传感器能够很好地实现充填管道流量的非接触测量。


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