[发明专利]一种环管试验系统基准零点的确定方法

说明书

本发明提供一种环管试验系统基准零点的确定方法，属于矿山充填技术领域。该发明基于环管试验系统，采用水作为标准输送介质进行标准水曲线测试，绘制流量Q与水力坡度J之间的关系曲线，与标准管道粗糙度下的流量Q_标与水力坡度J_标之间的关系曲线进行对比，通过带值法确定管道粗糙度，并与管道材料的绝对粗糙度进行对比，来确定环管系统的基准零点，该发明大大降低了环管试验系统的系统误差，实现了环管系统对阻力损失的精准测量。

技术领域

本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种环管试验系统基准零点的确定方法。

背景技术

全尾砂膏体料浆浓度高，且细粒级物料含量高，导致屈服应力高，粘度大，给管道输送带来巨大的困难，易发生堵管、爆管事故，甚至导致整个充填系统瘫痪，大大限制了膏体充填技术的应用。而解决上述问题的关键在于对充填料浆管道输送阻力的精确测定，合理设计输送参数。国内外学者通过研究认为料浆在环管试验测试其输送阻力更为符合工程实际，但是由于系统建设规格、管道材质不同，同一种料浆在不同环管系统中测出的阻力损失不尽相同，归根结底是环管试验系统的基准零点未校核准确。因此，发明一种环管试验系统基准零点的确定方法显得尤为必要，以提高环管试验系统的试验精度。

发明内容

本发明针对现有的环管试验系统无法实现膏体输送阻力的精准测试、可重复性差等问题，提供一种环管试验系统基准零点的确定方法。

该方法首先测试不同流量Q下的管道压力并绘制流量Q与水力坡度J的曲线，然后计算环管系统的粗糙程度并与标准管道绝对粗糙程度进行对比，如果环管系统的粗糙度大于绝对粗糙度，则继续打磨环管系统，当二者一致时，则确定为环管系统的基准零点。

具体包括步骤如下：

(1)将清水(自来水即可)加入环管系统，对管道系统进行清洗，然后开展清水环管试验，测试不同流量Q下的水力坡度J；从低流量到高流量，然后在从高流量到低流量，每个流量稳定运行2分钟；

(2)对流量Q、管道上水平段一处的压力值P₁、水平段另一处的压力值 P₂进行数据采集，数据采集每秒记录一次，并测量两个压力表之间的距离L；

(3)计算水力坡度J，绘制流量Q与水力坡度J之间的关系曲线，与标准管道粗糙度下的流量Q_标与水力坡度J_标之间的关系曲线进行对比，通过带值法确定管道粗糙度；

(4)将步骤(3)计算出的管道粗糙度与标准管道绝对粗糙度进行对比，若粗糙度大于标准管道绝对粗糙度，则在水中加入-8mm粗砂对管道进行打磨，重复步骤(3)；若粗糙度与标准管道绝对粗糙度一致，则此时即为环管系统的基准零点。

其中，步骤(3)中水力坡度J的计算方法如下：

步骤(3)中标准管道粗糙度下的流量Q与水力坡度J之间的关系曲线计算方程如下：

此方程是通过colebrook-white方程、Darcy-Weisbach方程联立推导得出，其中：Q为流量、J为水力坡度、d为管道直径、g为重力加速度、v为水的运动粘性系数、ε为标准管道绝对粗糙度。

根据colebrook-white方程计算沿程水头损失系数λ公式如下：

根据Darcy-Weisbach方程计算水力坡度公式如下：

其中，λ为沿程水头损失系数，L为两压力表之间管道长度，V为水的流速。

水的运动粘性系数计算方法如下：