摘(zhai)要:闡述(shu)了煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liang)計 量的(de)發展現(xian)狀,分析(xi)了孔闆(pan)流量計(ji)、渦街流(liu)量計、皮(pi)托管流(liu)量計、旋(xuan)進漩渦(wo)流量計(ji)、V錐流量(liang)計的優(you)缺點❄️;針(zhen)對瓦斯(si)流量測(ce)量精度(du)受氣體(ti)中的雜(za)質和瓦(wa)斯體積(ji)分數變(bian)化⁉️影響(xiang)的問題(ti),提出了(le)解決辦(ban)法;建議(yi)煤礦瓦(wa)斯抽放(fang)管網中(zhong)的主管(guan)、幹管、支(zhi)管采用(yong)V錐流量(liang)計,彙流(liu)管以及(ji)各評價(jia)單元采(cai)用多點(dian)采樣的(de)插入式(shi)流量計(ji);指出煤(mei)礦管道(dao)瓦❌斯流(liu)量計量(liang)應根據(ju)不同的(de)現場狀(zhuang)況、工況(kuang)條🌂件及(ji)測量需(xu)求選擇(ze)相應的(de)流量計(ji)。
0引言
　　《2012年(nian)煤礦安(an)全工作(zuo)要點》第(di)三條強(qiang)調:強力(li).推進先(xian)抽後采(cai)、綜合治(zhi)理的治(zhi)本措施(shi),深化煤(mei)礦瓦斯(si)防治。特(te)别強✊調(diao)“強力推(tui)進瓦斯(si)抽采達(da)标”的實(shi)施措施(shi)。督促煤(mei)礦企業(ye)嚴格✌️執(zhi)行《煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)采達标(biao)暫行規(gui)定》,建立(li)瓦斯抽(chou)采達标(biao)自評估(gu)制度,把(ba)瓦斯抽(chou)采達标(biao)能力作(zuo)爲礦井(jing)能力核(he)定的重(zhong)要約束(shu)性指标(biao),組織開(kai)展瓦斯(si)抽采達(da)标監督(du).檢查,切(qie)實做到(dao)先抽後(hou)采🔞、抽采(cai)達标,實(shi)現抽、掘(jue)、采平☀️衡(heng)以。作爲(wei)☁️保證瓦(wa)斯抽采(cai)達标的(de)重要手(shou)段一管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量将在(zai)整個考(kao)核過程(cheng)📧中起到(dao)一定作(zuo)用。本文(wen)分析如(ru)何保證(zheng)管🤩道瓦(wa)斯計量(liang)結果🌈既(ji)準确又(you)适合煤(mei)礦現☁️場(chang)工況條(tiao)件。
1管道(dao)瓦斯流(liu)量計量(liang)發展現(xian)狀
　　到目(mu)前爲止(zhi),煤礦管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量經曆(li)了從無(wu)到有、從(cong)人工計(ji)量到儀(yi)器自動(dong)計量、從(cong)簡易粗(cu)放計量(liang)到正确(que)✉️結算計(ji)量的過(guo)程。由于(yu)管道瓦(wa)斯氣體(ti)的特殊(shu)性,目前(qian)在瓦斯(si)抽🏃‍♀️放計(ji)量領域(yu)使用較(jiao)爲廣泛(fan)的仍然(ran)是⭐孔闆(pan)流量計(ji)、渦街流(liu)量計、皮(pi)托管流(liu)量計、旋(xuan)進漩渦(wo)流量計(ji)、V錐流量(liang)計等。
　　孔(kong)闆流量(liang)計 起源(yuan)早,曆史(shi)悠久,機(ji)構簡單(dan),成本低(di)且無可(ke)轉動部(bu)件,取壓(ya)孔不🐆易(yi)被髒污(wu)介質堵(du)塞,能夠(gou)保持取(qu)壓的長(zhang)期穩定(ding)可靠,故(gu)孔闆流(liu)量計在(zai)管道瓦(wa)斯抽放(fang)現💰場的(de)适☂️應性(xing)好。在前(qian)期抽放(fang)計量儀(yi)器少的(de)時候,孔(kong)闆流量(liang)計幾乎(hu)占據🌍了(le)整個應(ying)用領域(yu),可💋以說(shuo)其市場(chang)占有率(lü)是💯最大(da)的。
　　渦街(jie)流量計(ji) 産生于(yu)20世紀50年(nian)代,其相(xiang)對孔闆(pan)流量計(ji)來說具(ju)有量💋程(cheng)比📧寬、壓(ya)👨‍❤️‍👨損小等(deng)優點。在(zai)隻有孔(kong)闆流量(liang)計的時(shi)代,渦街(jie)流量💛計(ji)的出現(xian)體現了(le)其應有(you)的價值(zhi),并在瓦(wa)斯抽放(fang)計量市(shi)場上占(zhan)有一定(ding)的份額(e)✂️。
　　皮托管(guan)流量計(ji)由一個(ge)直徑較(jiao)細的圓(yuan)管構成(cheng),主要采(cai)用人工(gong)測量方(fang)式。在輸(shu)氣管道(dao)上開一(yi)個小孔(kong)，将皮托(tuo)管插人(ren)管道内(nei)🚶，皮托管(guan)即可測(ce)量出管(guan)道内測(ce)📞量點氣(qi)體的動(dong)⛹🏻‍♀️壓,進而(er)可以推(tui)算出該(gai)點的流(liu)速及流(liu)量。該種(zhong)流量計(ji)主要用(yong)于管🔴道(dao)氣體流(liu)量摸底(di)與🐕現場(chang)流量比(bi)對,在煤(mei)礦管👈道(dao)瓦斯流(liu)量🈲計量(liang)領域的(de)使用普(pu)遍。
　　旋進(jin)漩渦流(liu)量計 是(shi)縮小了(le)内徑的(de)渦街流(liu)量計，其(qi)與渦街(jie)流量計(ji)都屬于(yu)📧流體振(zhen)動型流(liu)量計。因(yin)旋進漩(xuan)渦流量(liang)計内部(bu)流通面(mian)類✂️似标(biao)準節流(liu)裝置一(yi)文丘利(li)管,也有(you)人稱其(qi)爲“文丘(qiu)利渦街(jie)”。該儀表(biao)解決了(le)渦街流(liu)量計直(zhi)管段要(yao)求高和(he)下限流(liu)速高的(de)問題。
　　V錐(zhui)流量計(ji) 出現于(yu)20世紀80年(nian)代,其在(zai)保持孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)精度高(gao)♋、穩定🌈性(xing)高、可測(ce)量多相(xiang)流等優(you)點的基(ji)礎上,針(zhen)對💋孔闆(pan)流量計(ji)的主要(yao)⛷️缺點進(jin)行了改(gai)進,因此(ci)還具有(you)🔞測量量(liang)程比寬(kuan)、自整流(liu)、自清潔(jie)⭕、壓損小(xiao)、穩定性(xing)高等☀️孔(kong)闆流量(liang)計所沒(mei)有🤩的優(you)點。V錐流(liu)量計早(zao)在石化(hua)、熱🐪能、供(gong)水等領(ling)域得到(dao)廣泛應(ying)用,2007年被(bei)用于瓦(wa)斯抽放(fang)🏃‍♂️流量計(ji)量領域(yu),并迅速(su)表現出(chu)其在管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量方面(mian)的優勢(shi):可測量(liang)多相流(liu)，能夠适(shi)應管道(dao)瓦斯🐅這(zhe)種高濕(shi)、高髒的(de)👉氣體環(huan)境，現場(chang)适應🤟性(xing)較好;測(ce)量量程(cheng)比寬,測(ce)量下限(xian)更低，能(neng)夠适應(ying)抽放管(guan)道瓦斯(si)氣體流(liu)速低的(de)🌏特點;具(ju)有自
　　整(zheng)流特點(dian)，使得現(xian)場所需(xu)的直管(guan)段長度(du)大大縮(suo)短，能夠(gou)🌈适應煤(mei)礦現場(chang)安裝空(kong)間狹窄(zhai)的實際(ji)情況;具(ju)有自清(qing)潔功能(neng),節流件(jian)不會被(bei)氣體中(zhong)的污垢(gou)腐蝕♋、磨(mo)損，能夠(gou)保持🔅節(jie)流裝置(zhi)流量🈚系(xi)數的長(zhang)期穩定(ding)性,增大(da)校準周(zhou)期;壓損(sun)小,适用(yong)于低負(fu)壓抽✌️放(fang)管道的(de)流量計(ji)量而👅不(bu)影響其(qi)抽放效(xiao)果;穩定(ding)性高,使(shi)得現場(chang)維護成(cheng)本㊙️下降(jiang)。
2管道瓦(wa)斯流量(liang)計量存(cun)在的問(wen)題及解(jie)決方案(an)
2.1管道瓦(wa)斯流量(liang)計量存(cun)在的問(wen)題
　　管道(dao)瓦斯氣(qi)體存在(zai)濕度大(da)、雜質多(duo)、氣液固(gu)混合、壓(ya)力低、流(liu)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變化(hua)範圍寬(kuan)、流速下(xia)限低、現(xian)場安裝(zhuang).環境局(ju)限💋性大(da)等特點(dian),這就要(yao)求測量(liang)其流量(liang)的流量(liang)計具有(you)如下特(te)征:無可(ke)轉動部(bu)件，測量(liang)量程比(bi)寬，可測(ce)量多項(xiang)流☔,不易(yi)堵塞磨(mo)損,永久(jiu)性壓損(sun)小，測量(liang)下限低(di),直管段(duan)要求短(duan)。雖然氣(qi)體流量(liang)計種類(lei)很多,但(dan)适用于(yu)管道瓦(wa)斯流量(liang)測量的(de)流量計(ji)并不是(shi)很多。當(dang)前應用(yong)最爲廣(guang)泛的孔(kong)闆流量(liang)計、渦💋街(jie)流量計(ji)、皮托管(guan)流量計(ji).V錐流量(liang)計🔅等在(zai)測量管(guan)道瓦斯(si)🛀🏻時也存(cun)在相應(ying)的問題(ti)。
　　孔闆流(liu)量計存(cun)在的問(wen)題:(1)測量(liang)量程比(bi)窄,約爲(wei)1:3,相對煤(mei)🌈礦流量(liang)變化範(fan)圍來說(shuo),測量範(fan)圍窄;(2)采(cai)用邊緣(yuan)截止、中(zhong)間流通(tong)的銳角(jiao)節流方(fang)式，使管(guan)道瓦斯(si)氣體中(zhong)的液體(ti)或固體(ti)🙇🏻雜質無(wu)法順利(li)流過,造(zao)成孔闆(pan)前方液(ye)體和固(gu)☔體雜質(zhi)堆積的(de)現象,需(xu)要經常(chang)清洗管(guan)道;(3)對流(liu)場的分(fen)布要求(qiu)較高,直(zhi)管段要(yao)求長，現(xian)場安裝(zhuang)🙇‍♀️局限性(xing)大;(4)對管(guan)道介質(zhi)造成的(de)永久性(xing)壓損大(da),特别是(shi)負壓端(duan)會影響(xiang)井下抽(chou)🛀放壓力(li),同一條(tiao)管道上(shang)不适宜(yi)串聯使(shi)用多台(tai)☀️孔闆。
　　渦(wo)街流量(liang)計存在(zai)的問題(ti):(1)對環境(jing)振動較(jiao)爲敏感(gan),現場長(zhang)期運行(hang)穩定性(xing)較差;(2)測(ce)量下限(xian)較高,特(te)别是對(dui)于低密(mi)度介質(zhi),如氣體(ti)介🌐質,特(te)别是負(fu)壓狀态(tai)下的氣(qi)體介質(zhi),測量下(xia)限一般(ban)不低于(yu)5m/s;(3)采用插(cha)人式點(dian)測量方(fang)式,插人(ren)的深度(du)不同,測(ce)量的流(liu)量結果(guo)也不相(xiang)🌍同,無法(fa)保證現(xian)場與實(shi)驗🚶室的(de)測量精(jing)度一緻(zhi);(4)直管段(duan)要求長(zhang),現場安(an)裝局限(xian)性大。
皮(pi)托管流(liu)量計由(you)于插人(ren)杆較細(xi),取壓孔(kong)較小,容(rong)易堵塞(sai),不适宜(yi)長期在(zai)線測量(liang)瓦斯流(liu)量。
　　 旋進(jin)漩渦流(liu)量計存(cun)在的問(wen)題:(1)适用(yong)管徑範(fan)圍小,一(yi)般最大(da)隻能測(ce)量300mm管徑(jing),适用面(mian)窄;(2)給管(guan)道帶來(lai)的永久(jiu)性壓力(li)損失🌈大(da)，影響瓦(wa)斯抽放(fang)效果,主(zhu)要應用(yong)于😍油田(tian)井口平(ping)台高中(zhong)壓✍️油、氣(qi)的流量(liang)測量;(3)現(xian)場适應(ying)性差,同(tong)一💜管徑(jing)的每一(yi)台儀表(biao)都具有(you)相⛹🏻‍♀️同的(de)流速測(ce)量範圍(wei),且不可(ke)更改,隻(zhi)能通過(guo)現場管(guan)道的擴(kuo)管或縮(suo)管來滿(man)足流量(liang)計的流(liu)速測量(liang)要求，即(ji)以現場(chang)工況條(tiao)件來适(shi)應并滿(man)足流量(liang)計的.需(xu)要;(4)易受(shou)被測介(jie)質影響(xiang),特别在(zai)介質髒(zang)污的情(qing)況下👈,其(qi)導流器(qi)(旋轉導(dao)流槽、在(zai)人口處(chu)的🤩螺旋(xuan)漿形葉(ye)片)容易(yi)結垢,嚴(yan)👌重時可(ke)能封閉(bi)葉片面(mian)積,需要(yao)經常清(qing)理☎️。
　　V錐流(liu)量計主(zhu)要是爲(wei)了解決(jue)孔闆流(liu)量計和(he)渦街流(liu)量計存(cun)在💯的問(wen)題而引(yin)入的,具(ju)有測量(liang)量程比(bi)寬、自.整(zheng)流等優(you)點,但它(ta)整體結(jie)構較爲(wei)複雜,運(yun)輸、安裝(zhuang)較爲不(bu)便。
2.2提高(gao)管道瓦(wa)斯流量(liang)計量準(zhun)确度的(de)方法
　　瓦(wa)斯流量(liang)的測量(liang)精度是(shi)管道瓦(wa)斯流量(liang)測量過(guo)程中存(cun)在⛹🏻‍♀️的☎️一(yi)🌈個主要(yao)問題。瓦(wa)斯氣體(ti)裏含有(you)大量的(de)液态❄️水(shui)以及固(gu)🚩體雜質(zhi),并且瓦(wa)斯體積(ji)分數會(hui)實時變(bian)化,這🈲些(xie)因素會(hui)嚴重影(ying)響氣體(ti)的物理(li)性質,如(ru)密度、黏(nian)度等,特(te)别是對(dui)氣體密(mi)度影響(xiang)較大🍓。
　　解(jie)決該問(wen)題可采(cai)用以下(xia)辦法:(1)對(dui)瓦斯體(ti)積分數(shu)進行實(shi)時🔞檢測(ce)并最終(zhong)轉換爲(wei)對瓦斯(si)氣體密(mi)度的實(shi)時修🧡正(zheng),從而解(jie)決瓦斯(si)體🔞積分(fen)數變化(hua)帶來的(de)密度誤(wu)差;(2)在管(guan)道上多(duo)加放水(shui)器，使氣(qi)體中❓的(de)液态水(shui)和👄固體(ti)雜質能(neng)夠在經(jing)過一段(duan)距🏃🏻‍♂️離的(de)輸送之(zhi)後,最終(zhong)排除到(dao)管道之(zhi)外,從而(er)盡可能(neng)保證到(dao)達流量(liang)計的♌氣(qi)體爲較(jiao)爲潔淨(jing)和幹燥(zao)的瓦斯(si)氣體,減(jian)小液态(tai)水和固(gu)體雜質(zhi)對氣體(ti)密度的(de)影響;(3)注(zhu)意現場(chang)的輸氣(qi)管道布(bu)置,應保(bao)證靠🌍近(jin)水源端(duan)的管道(dao)處于低(di)處,使得(de)液态水(shui)不能夠(gou)流入後(hou)端管道(dao)内，同時(shi)流量計(ji)應遠離(li)水源端(duan);(4)采取措(cuo)施使輸(shu)氣管道(dao)的溫度(du)變化保(bao)☁️持在一(yi)定範圍(wei)内,從而(er)減少瓦(wa)斯氣體(ti)中的水(shui)分在流(liu)量計處(chu)冷凝的(de)情況;(5)在(zai)有條件(jian)的地方(fang)增加氣(qi)體預處(chu)理裝置(zhi),直接濾(lü)除氣體(ti)中的液(ye)态水🛀和(he)固體雜(za)📞質。
3管道(dao)瓦斯流(liu)計量t發(fa)展方向(xiang)
　　《煤礦瓦(wa)斯抽采(cai)達标暫(zan)行規定(ding)》第十四(si)條規定(ding):煤與✊瓦(wa)斯🌏突🏃🏻出(chu)🈚礦井和(he)高瓦斯(si)礦井必(bi)須建立(li)地面固(gu)定抽采(cai)瓦斯系(xi)統,其他(ta)應當抽(chou)采瓦斯(si)的礦井(jing)可以建(jian)立井下(xia)☎️臨時抽(chou)🐆采瓦斯(si)🔞系統;同(tong)時具有(you)🔞煤層瓦(wa)斯預抽(chou)和采空(kong)區瓦斯(si)抽采方(fang)式的礦(kuang)井,根據(ju)需要分(fen)别建立(li)高、低負(fu)壓抽采(cai)瓦斯系(xi)統[2]。從這(zhe)些信息(xi)可以看(kan)出,瓦斯(si)抽放🈲流(liu)量計量(liang)将是未(wei)來國家(jia)相關部(bu)門考✊核(he)煤礦瓦(wa)斯抽放(fang)✍️達标的(de)一個重(zhong)要手段(duan),如何保(bao)證抽放(fang)效果良(liang)好并達(da)🔴到要求(qiu)将是煤(mei)礦瓦🔆斯(si)抽放領(ling)域必須(xu)考慮的(de)問題。
　　瓦(wa)斯抽采(cai)礦井應(ying)當配備(bei)瓦斯抽(chou)采監控(kong)系統,實(shi)時監♻️控(kong)管網瓦(wa)斯濃度(du)、壓力或(huo)壓差、流(liu)量、溫度(du)參數及(ji)🧡設備的(de)開停狀(zhuang)态等;抽(chou)采瓦斯(si)計量儀(yi)器應當(dang)符合相(xiang)關計❄️量(liang)标準🎯要(yao)求;計量(liang)測點👌布(bu)置應當(dang)滿足瓦(wa)斯抽采(cai)達标評(ping)價的需(xu)要,在泵(beng)站、主管(guan)、幹管、支(zhi)管及需(xu)💛要單獨(du)評價的(de)區域分(fen)支😘、鑽場(chang)等布置(zhi)測點幻(huan)。從上述(shu)規定可(ke)以看出(chu),在瓦斯(si)抽放管(guan)網系統(tong)中的☎️各(ge)階段均(jun)要設㊙️置(zhi)監測🤩點(dian),作爲🌈考(kao)察抽采(cai)達标的(de)一個重(zhong)☀️要⁉️指标(biao),各階段(duan)的瓦斯(si)流量監(jian)測也将(jiang)是重點(dian)考察對(dui)象。
煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)放管網(wang)一般由(you)總管、幹(gan)管、支管(guan)、彙流管(guan)以及鑽(zuan)孔🈲等構(gou)成,如圖(tu)1所示。
 
　　考(kao)慮到主(zhu)管、幹管(guan)、支管不(bu)經常移(yi)動,且要(yao)求測量(liang)儀器穩(wen)定性高(gao)、測量精(jing)度高,建(jian)議采用(yong)V錐流量(liang)計。彙流(liu)管以及(ji)各🤞評價(jia)單元建(jian)議🏃‍♀️采用(yong)插人式(shi)流量計(ji),但當前(qian)插人式(shi)流量計(ji)多采用(yong)點式測(ce)量方式(shi),以測量(liang)一點的(de)流量來(lai)代替整(zheng)個管道(dao)截面的(de)流量,而(er)一個管(guan)‼️道界面(mian)上每一(yi)點的流(liu)速是不(bu)相同的(de)。理想狀(zhuang)态(紊流(liu)狀态)下(xia)的流速(su)分布爲(wei)一個抛(pao)物面形(xing)式，即越(yue)靠近管(guan)壁位置(zhi)流速越(yue)低，而越(yue)靠近管(guan)道中央(yang)位置流(liu)速💋越高(gao),因此以(yi)點帶面(mian)的插人(ren)式測量(liang)方🌈式的(de)測量精(jing)度相對(dui)較低。這(zhe)種情況(kuang)宜在一(yi)個界面(mian)下采用(yong)多點測(ce)量的方(fang)式來改(gai)善,但☂️這(zhe)樣做無(wu)疑又會(hui)增加成(cheng)🥰本和安(an)裝維護(hu)複雜度(du),故推薦(jian)采用多(duo)點采樣(yang)的插💞人(ren)式流量(liang)計作爲(wei)在線式(shi)流量測(ce)🌍量設備(bei),如勻速(su)管流量(liang)計。
　　不同(tong)階段的(de)輸氣管(guan)可能有(you)不同的(de)現場狀(zhuang)況，如管(guan)徑不同(tong)、是否經(jing)常移動(dong)、周圍空(kong)間大小(xiao)不同、直(zhi)管段長(zhang)度不同(tong)等。不同(tong)階段的(de)瓦斯氣(qi)體也可(ke)能有不(bu)同的工(gong)況條件(jian)，如含水(shui)量大小(xiao)不同、髒(zang)污👈介質(zhi)多少不(bu)同、氣體(ti)壓力大(da)小不同(tong)等。考察(cha)不同階(jie)段管道(dao)瓦斯流(liu)量的目(mu)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不同(tong),對每個(ge)階段管(guan)道瓦斯(si)流量測(ce)量的準(zhun)确度要(yao)❓求也不(bu)相同。故(gu)煤礦管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量應根(gen)據不同(tong)的現場(chang)狀況、工(gong)況條件(jian)及測量(liang)需求選(xuan)♈擇相應(ying)的流量(liang)計。
4結語(yu)
　　闡述了(le)煤礦管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量發展(zhan)現狀,分(fen)析了各(ge)種存在(zai)的問題(ti)并提出(chu)了解決(jue)辦法;建(jian)議煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)🐉放管網(wang)中的主(zhu)🍓管、幹管(guan)、支管采(cai)用V錐流(liu)量計,彙(hui)👣流管以(yi)及各評(ping)價單元(yuan)采用多(duo)🈲點采樣(yang)的插人(ren)式流量(liang)計;指出(chu)煤礦管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量應根(gen)據不同(tong)的現場(chang)狀況.工(gong)💯況條件(jian)及測量(liang)需求選(xuan)擇相應(ying)的流量(liang)計。

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