[發(fā)明專利]一種管道泥漿密度的測量模型和測量應(yīng)用方法

有效

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• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112730150B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王費新;邢津;程書鳳;張晴波;洪國軍;江帥;尹紀(jì)富;張忱;劉功勛;周忠瑋;冒小丹;孫奕映
• 申請（專利權(quán)）人: 中交疏浚技術(shù)裝備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01N9/26
• 分類號: G01N9/26;G01N9/32
• 代理公司: 上海科律專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

一種測量管道泥漿密度的模型，其特征在于，其數(shù)學(xué)物理原理為：垂直管段管道泥漿壓差等于泥漿自重、沿程摩阻損失和局部擾動損失之和；其中泥漿自重G_m、沿程摩阻損失I_m和局部摩阻損失Δ_m這三項均為泥漿密度的函數(shù)，通過對該三項的求解以及壓差的測量，可以建立管道泥漿密度的計算模型公式。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及疏浚與吹填工程泥漿密度的測量模型和測量應(yīng)用方法。

背景技術(shù)

疏浚作業(yè)在碼頭建設(shè)、航道維護、海洋開發(fā)、水環(huán)境治理等方面有著重要的作用。管道輸送是疏浚吹填的一個關(guān)鍵、核心手段，而管道泥漿密度又是管道輸送的一個核心參數(shù)，對管道泥漿密度進行快速、準(zhǔn)確的測量是一項十分重要的工作，同時需要考慮測量方法的可實施性與便捷性。目前常用的管道泥漿密度測量方法有光電法、超聲波法、放射線法和壓差法。光電法的測量原理是使用光源強度不變的光源，照射被檢測混合物，然后檢測透過介質(zhì)之后的透射光的強度，根據(jù)密度和光源通過介質(zhì)的損耗來確定混合物的濃度。受光強、距離、泥漿密度等方面的限制，該方法無法適用于直徑太大的管道測量或密度太高的測量過程。超聲波法的測量原理為通過超聲波在泥漿中的衰減程度來測量泥漿密度。不同種類的泥漿對超聲波的衰減程度不同，所以對不同種類的泥漿進行密度測量時，需選擇特定的傳感器頻率和間距，也即是針對特定的工況，超聲波密度計使用前需先標(biāo)定。放射線法的基本原理與光電法相近，即利用測量射線穿透介質(zhì)的衰減程度來求得混合物的濃度。放射線法精度較高，而且不受管徑的限制，但由于放射物質(zhì)的衰減的影響，該濃度計一般需定期標(biāo)定。同時，由于放射線物質(zhì)的核輻射，致使其使用存在環(huán)境、職業(yè)健康、安裝運輸、政府監(jiān)管、維修維護等方面的不便。傳統(tǒng)壓差濃度計采用壓差原理對泥漿密度進行測量，即ΔP＝ρgh，其特點在于簡單實用，經(jīng)濟方便。但為了避免擾動的干擾，其必須安裝在流動穩(wěn)定的管段，這就要求被測管段有很大的垂直空間，應(yīng)用受空間限制；另一方面忽略摩阻損失也影響了其測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種新的壓差法測量管道泥漿密度；安全可靠，垂向空間要求較傳統(tǒng)壓差濃度計低。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

技術(shù)方案一

一種測量管道泥漿密度的模型，其特征在于，其數(shù)學(xué)物理原理為：垂直管段管道泥漿壓差等于泥漿自重、沿程摩阻損失和局部擾動損失之和；其中泥漿自重G_m、沿程摩阻損失I_m和局部摩阻損失Δ_m這三項均為泥漿密度的函數(shù)，通過對該三項的求解以及壓差的測量，可以建立管道泥漿密度的計算模型公式，該模型公式的求解步驟如下：

步驟一：確立基本原理公式：

其中ΔP為垂直管段壓差計測量段壓差，可由壓差計測得，G_m為泥漿自重，I_m為泥漿沿程摩阻損失，Δ_m為泥漿局部摩阻損失，g為重力加速度。

步驟二：泥漿自重G_m的測量求解

G_m＝ρ_m×l_V (2)

其中：ρ_m為泥漿密度，g為重力加速度，l_V為垂直管段壓差計的安裝距離，l_V可直接測得。

步驟三沿程摩阻損失I_m的測量求解

根據(jù)大量試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，推斷泥漿密度對沿程摩阻系數(shù)無影響，本模型中泥漿沿程摩阻損失計算如下：

其中λ為沿程摩阻系數(shù)，可由下式計算求得