高压水表的改造

　　0　概述

　　水力化技术在煤矿瓦斯治理及粉尘防治工程实践中运用广泛，如水力冲孔、水力压挤、水力疏松、水力致裂及煤层注水等。在这些技术运用的过程中，高压防爆水表是计量水力工艺参数不可缺少的仪表。

　　目前广泛使用的高压防爆水表为SGS型双功能高压水表，该水表能够同时测定流量和压力，流量量程为5 m3/h，压力量程为16 MPa;在应用中发现其流量量程达不到工程需要，造成水力化技术参数无法测定及高压水表机械性损伤。

　　鉴于此，有必要增大高压防爆水表流量的量程。本文运用流体力学并联分流的理论作为基础，通过在水表管路上添加并联分支的方法，对原有的高压水表进行改造，扩大水表量程，并通过多级控制节流阀的调节作用使得改造后的水表量程挡位可以有多种选择，即双功能多量程高压防爆水表。

　　1　改造的基本原理

　　1.1　扩程原理

　　如图1所示，在B、C两点间并联分支1和2，流量分别用Q1、Q2表示，压力分别用h1、h2表示，总流量、总压力用Q、h表示;根据流体力学并联管路的特点，从B点开始，不论从哪一条支管流到C点，单位重量流体的水头损失是相等的，总流量是各分支的流量之和，即:

　　1.2　多级量程控制原理

　　如图2所示，在支流管路2上并联节流控制阀，通过调节控制阀开闭合的程度，可以改变分支2管路的阻力系数，从而改变分支2管路的分流系数，使得改造后的水表有多个量程范围选择。

　　多级控制节流阀在不同挡位时，其对应一个总管路与管路1的流量比例系数kn(n=1，2，3，…，n)，则改造后水表的量程即为5kn，管路的总流量即为knQ1。

　　2　水表的改造

　　双功能多量程高压防爆水表的结构如图3所示，主要由表座、小量程高压水表、节流阀、高压水管及矿用快速接头组成。整套装置内部设计为2条并联流通的高压管路，一条管路串联现有小量程高压水表，另一条管路串联节流阀门。表座用铸铁制造，主要起到保护及稳定整个内部装置的作用;小量程高压水表即采用量程为5 m3/h的SGS型高压防爆水表;高压水管使用准13的高压无缝钢管;节流阀上装有刻度盘，以确定多级量程控制挡位;两端设计为矿井普遍使用的快速接头，方便管路的连接。

　　(2)　实验方案

　　本实验的主要目的是标定改造后总管路流量与分支管路1的流量比例系数，主要步骤有：

　　①关闭T2，打开水泵，调节T1使得流量在K2量程范围内，读取K1、K2值，对K2进行校正，使得两流量表读数相等;