[发明专利]膏体矿浆管道沿程输送阻力动态修正方法

说明书

本发明公开了一种膏体矿浆管道沿程输送阻力动态修正方法，首先对沿程阻力进行理论计算，得到理论计算值；然后在现场选择具有代表性的一段水平输送管段和竖直输送管段，测定计算上述两个输送管段的输送阻力，根据输送阻力分别计算水平输送管段和竖直输送管段的沿程阻力；将沿程阻力的理论计算值与测定值进行比较，得到输送动态修正系数；利用动态修正系数对沿程阻力理论计算值进行动态修正，得到整个系统的实际输送阻力。本发明根据实时监测得到的参数进行计算，随时修正程阻力理论值，从而得到实时的沿程阻力值，根据实时的沿程阻力不同，利用控制器自动调整输送泵适宜的输送压力，从而保证最大程度的节约能源并延长输送泵及配套电机的寿命。

技术领域

本发明涉及矿山膏体输送技术。

背景技术

在矿山中，为防止采空区地表沉降，有的采取膏体矿浆充填开采方式。在膏体矿浆充填过程中，膏体状高浓度矿浆的输送是充填过程中的重要一环，其中输送阻力是非常关键的参数。该参数既影响管道、输送泵的选型，也会影响生产过程中的能耗，若处理不当甚至会影响正常的生产秩序。

目前，关于膏体输送沿程阻力损失的确定方法，通常是采用仪器测试矿浆流变参数，然后再利用理论公式进行计算。研究表明，高浓度矿料浆可近似地视为宾汉(Bingham)黏塑性体，其管道输送的流变方程可用布金汉方程描述。料浆管道输送的流体阻力损失计算公式为：

式中：i_cal——由理论计算得到的沿程阻力损失，Pa/m；

τ₀——料浆屈服应力，Pa；

v——料浆流速，m/s；

μ——料浆黏度，Pa·s；

D——管径，m。

通过公式(1)可以看出，膏体料浆的流体阻力损失取决于料浆本身的性质参数，即料浆屈服应力τ₀、料浆黏度μ，以及料浆流速v和管道的直径D。通过测量τ₀和μ就能够确定管流沿程阻力，在相同输送管径D和速度v下，料浆的屈服应力τ₀和粘度μ越大，料浆的阻力损失i_cal就越大。在实际应用中，由于仪器精度、实验操作以及公式本身的局限性等问题，公式(1)计算的i_cal值会存在一定的误差。

除了上述方法，还有管道输送试验测定法。管道输送试验测定法是直接通过测定水平直管段的压差，进而计算沿程阻力损失，试验结果相对准确，但仍存在不足；这是由于在高浓度矿浆输送过程中既存在水平管道输送，也存在竖直管道输送过程，对于竖直管道输送，通常是将竖直压差与水平沿程阻力相加，但是与水平管道相比，竖管的输送条件会发生变化，主要体现在矿浆中固体颗粒与矿浆中水的相对速度发生了改变。因此沿程阻力与实际数值并不一致。

事实上，高浓度矿浆输送过程中，矿浆的流变性质会受多种因素影响，如温度、剪切速率、压力等。上述几方法得到的i_cal值都是固定的输送阻力值或者相关参数值，并未考虑实际生产中各参数会发生变化这一情况。综上可以看出，实际生产中的沿程阻力值是动态变化的，并且水平管段与竖直管段的沿程阻力并不一致。除此之外，管道材质也是影响输送阻力的因素之一。所以，必须通过实际测量和动态反馈修正相结合才能够获得较为准确的i_cal值。

发明内容

为了能够获得较为准确的确定膏体矿浆管道沿程输送阻力，需要对料浆管道输送的流体阻力损失理论计算i_cal值进行修正，本发明提出了i_cal值的动态修正方法。

一种膏体矿浆管道沿程输送阻力动态修正方法，其特征在于：具体步骤如下：