膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法

1.本发明涉及矿山充填技术领域，特别是指一种膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法。


背景技术：

2.近年来，膏体充填已经成为绿色矿山建设的重要途径，并已广泛应用于国内外多个矿山。但是随着充填的长时间运行，容易导致水平管道磨损破坏，进而容易发生管道泄漏，如若发现不及时，膏体料浆将会大量涌入巷道，严重影响生产。因此，发明一种膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法显得尤为必要，实现长距离水平输送管道泄漏位置的快速、准确计算，方便管道维修与更换，同时可减少膏体充填工作中的巡管人员，降低充填运营成本。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是提供一种膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法。
4.该方法包括步骤如下：
5.s1：在长距离水平输送管道的两端均安装压力表和流量计；
6.s2：计算基于流量的阻力损失修正系数；
7.s3：建立阻力损失计算模型；
8.s4：建立管道泄漏位置的计算模型；
9.s5：管道泄漏时，根据监测的流量与压力数据，结合管道的直径和长度、膏体的屈服应力和黏度以及计算的修正系数，快速计算出管道泄漏位置。
10.其中，s2中具体为：
11.通过调整正常充填时的流量，监测管道内的阻力损失，再与应用白金汉公式计算所得的阻力损失进行对比，计算基于流量的阻力损失修正系数：
[0012][0013]
其中，k(q0)为修正系数；p
i
和p
e
分别为正常充填时，管道入口和出口处的压力；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度，q0为膏体的流量。
[0014]
s3中阻力损失为水平输送管入口处与出口处压力之差，即阻力损失为p1‑
p2，其中，p1和p2分别为实际监测的管道入口和出口处的压力；则阻力损失计算模型为：
[0015][0016]
其中，k(q0)为修正系数；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度，q0为膏体的流量。
[0017]
s4中具体为：
[0018]
假设水平管道上距离入口l1处发生泄漏，此时入口处的压力和流量分别为p1'和q1、出口处的压力和流量分别为p2'和q2，假设管道泄漏点的压力为p3，则有：
[0019]
入口处到泄漏点的阻力损失为：
[0020]
泄漏点到出口处的阻力损失为：
[0021]
则入口到出口的阻力损失为：
[0022][0023]
得到管道泄漏位置l1与p1'、q1、p2'、q2的关系为：
[0024][0025]
即为管道泄漏位置的计算模型，其中，k(q0)为修正系数；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度。
[0026]
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0027]
上述方案中，利用正常充填时监测的流量、阻力损失，建立基于流量的阻力损失修正系数模型，进而建立符合矿山实际的管道输送阻力损失计算模型，使得阻力损失计算精度更高；应用本方法，可以实现长距离水平输送管道泄漏位置的快速、准确计算，方便管道维修与更换，同时可减少膏体充填工作中的巡管人员，降低充填运营成本。基于本发明，对于实现膏体充填的精准控制、实现充填运营的少人甚至无人，具有重要价值。适用于金属非金属等矿山企业。
附图说明
[0028]
图1为本发明的膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法流程图；
[0029]
图2为本发明的膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法中长距离水平管道的压力表、流量计安装位置示意图。
[0030]
其中：1
‑
水平管道入口、2
‑
水平管道出口、3
‑
泄漏位置、4
‑
压力表一、5
‑
流量计一、6
‑
流量计二、7
‑
压力表二。
具体实施方式
[0031]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0032]
本发明提供一种膏体充填长距离水平输送管道泄漏位置的快速计算方法。
[0033]
如图1所示，该方法包括步骤如下：
[0034]
s1：在长距离水平输送管道的两端均安装压力表和流量计；
[0035]
s2：计算基于流量的阻力损失修正系数；
[0036]
s3：建立阻力损失计算模型；
[0037]
s4：建立管道泄漏位置的计算模型；
[0038]
s5：管道泄漏时，根据监测的流量与压力数据，结合管道的直径和长度、膏体的屈服应力和黏度以及计算的修正系数，快速计算出管道泄漏位置。
[0039]
其中，s2中具体为：
[0040]
通过调整正常充填时的流量，监测管道内的阻力损失，再与应用白金汉公式计算所得的阻力损失进行对比，计算基于流量的阻力损失修正系数：
[0041][0042]
其中，k(q0)为修正系数；p
i
和p
e
分别为正常充填时，管道入口和出口处的压力；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度，q0为膏体的流量。
[0043]
s3中阻力损失为水平输送管入口处与出口处压力之差，即阻力损失为p1‑
p2，其中，p1和p2分别为实际监测的管道入口和出口处的压力；则阻力损失计算模型为：
[0044][0045]
其中，k(q0)为修正系数；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度，q0为膏体的流量。
[0046]
s4中具体为：
[0047]
假设水平管道上距离入口l1处发生泄漏，此时入口处的压力和流量分别为p1'和q1、出口处的压力和流量分别为p2'和q2，假设管道泄漏点的压力为p3，则有：
[0048]
入口处到泄漏点的阻力损失为：
[0049]
泄漏点到出口处的阻力损失为：
[0050]
则入口到出口的阻力损失为：
[0051][0052]
得到管道泄漏位置l1与p1'、q1、p2'、q2的关系为：
[0053][0054]
即为管道泄漏位置的计算模型，其中，k(q0)为修正系数；τ0和η分别为膏体的屈服应力和黏度，d和l分别为管道的直径和长度。
[0055]
下面结合具体实施例予以说明。
[0056]
针对某铜矿的膏体充填水平管道，在水平管道入口1处安装压力表一4和流量计一5，在水平管道出口2处安装压力表二7和流量计二6，管道内膏体的屈服应力τ0为194.84pa、黏度η为0.3246pa
·
s，设计充填流量q0是90m3/h，水平管道长度l为1394m、管径d为178mm，通过调整q0在60～100m3/h范围内波动，得到基于流量的阻力损失修正系数模型：
[0057][0058]
因此，阻力损失计算模型：
[0059][0060]
某次管道泄漏时，p1'为8.66mpa、q1为90m3/h、p2'为0.74mpa、q2为75m3/h，则可计算出管道泄漏位置l1为626.74m，即泄漏点位置3距离水平管道入口处的距离为626.74m。
[0061]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。