摘要：管道瓦斯(sī)流量計 量是對瓦(wa)斯抽采是否達标(biao)的重要監測手段(duan)。煤層抽放管道中(zhong)🥵的混合氣體，具有(you)顆粒雜質多、濕度(du)大🔞、現場📞條件惡劣(liè)等特點，要求計量(liàng)設備須無可轉動(dòng)部件、耐髒污介⚽質(zhi)能力強、成本低、精(jīng)度❓高、安裝方便。通(tong)過分析 渦街流量(liang)計 、V錐流量計等煤(mei)礦管道瓦斯流量(liang)計量發展現狀，并(bìng)根據在北皂煤礦(kuàng)應用情況，從技術(shu)特點、調校維護、數(shu)據🈲傳輸與分析方(fang)面，重點研究如何(hé)保證管道瓦斯計(ji)量結果既♍準确又(you)适合煤礦現場工(gōng)況條件，真實地反(fǎn)映🛀實際瓦斯抽采(cai)情況。
　　北皂煤礦海(hai)下采煤填補國内(nèi)空白，但具體實施(shi)過程中，在海域🐉的(de)掘進和回采過程(cheng)中遇到了瓦斯濃(nóng)度上升的問題，海(hǎi)域區域🧑🏽‍🤝‍🧑🏻也劃爲了(le)瓦斯異常區，所以(yǐ)需要對工作面的(de)煤層瓦斯㊙️進行抽(chōu)放。在煤層瓦斯抽(chōu)放進程中，需要對(duì)抽放管♈路中抽出(chu)氣體累計☔量、瓦斯(si)量等🔱進行計算，從(cóng)👉而對抽放效果進(jin)行評估，具體是通(tong)過對抽放管道内(nèi)混合氣體的流量(liàng)、管道内溫度、管道(dào)内壓力、混合氣體(ti)中的🚶甲烷濃度、一(yi)氧化碳濃度等進(jìn)行連續監測。并且(qie)充分💜利用本礦現(xiàn)有的KJ95N安全監控系(xì)統，實現全礦井瓦(wǎ)斯數據的統一采(cǎi)集和分析，因此對(duì)管道瓦斯抽放監(jian)測技術進行了研(yán)究和應用。
1管道瓦(wǎ)斯計量現狀
　　煤層(ceng)氣管道瓦斯氣具(jù)有雜質多、粉塵大(dà)、濕度大、濃度變💃🏻化(huà)範圍大、監測傳感(gǎn)器不易維護和調(diào)校的特點，而目前(qián)在用🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的安♻️全監控(kong)瓦斯、流量等傳感(gan)器由♌于結構✍️的不(bú)适應，不能直接應(ying)用于管道瓦斯抽(chōu)放監測。必須解決(jué)氣體😍采樣、去濕、防(fáng)污的問題，要求具(jù)💋有量程寬、結構無(wu)可轉動部件、滿足(zu)多種參數測量🙇‍♀️、不(bú)易堵塞磨損和自(zì)清潔的特征。
2幾種(zhong)可用的管道瓦斯(sī)流量計分析對比(bi)
　　當前适用于煤礦(kuàng)管道瓦斯流量監(jiān)測的幾種可用的(de)🍓管道瓦斯流量計(jì)有 孔闆流量計 、渦(wō)街流量計、皮托管(guǎn)流量計、V錐流量計(jì)等。
（1）孔闆流量計屬(shǔ)于 差壓式流量計(jì) 中的一種。是利用(yòng)流體通過孔闆時(shí)在孔闆前後産生(shēng)的差壓來測量流(liú)量的一種方法，主(zhu)要由孔闆、取壓裝(zhuāng)置、信号管路、 差壓(ya)變送器 及顯示儀(yi)表組成。其原理是(shi)将一個孔闆節流(liú)件固定🌐在管道内(nei)⁉️部，節流件的孔徑(jing)小，對流過的流體(ti)有約束🧡作用🈲，流體(ti)的流束截面突然(rán)收縮，流速随之加(jiā)✍️快，由于☀️節流件前(qian)後的流速突然變(bian)化✨，使得在節流件(jiàn)前後産生靜壓力(lì)差，流體通過節流(liú)件的流量越🚶大，産(chan)生的靜🏃壓力差越(yue)大♈，通過測量節流(liú)件前後的🔴差壓，進(jin)而實現對流量的(de)測量。孔闆流量計(ji)是較早用于測量(liang)氣體流量的流✌️量(liàng)計，它的優點是便(bian)于安裝👌、成本低、無(wú)可轉動部件。孔闆(pan)流量計的缺點是(shi)穩☎️定性差，流‼️動性(xing)差，流速🏃🏻‍♂️範圍小，節(jie)流件前段容易堆(duī)積雜質，測量精度(dù)差等。
（2）渦街流量計(ji)類似于目前煤礦(kuàng)廣泛使用的渦街(jie)風🛀速傳感🏃‍♂️器，也是(shì)根據卡曼渦街原(yuan)理，是在一穩定的(de)流體中安放一根(gen)非流線型阻流體(tǐ)，流體受阻流體的(de)影響，動能和🌈壓能(néng)相互轉換，外部流(liú)☔體壓強大于内部(bu)流體，迫使内部流(liú)體向相🌏反方向移(yí)動，從而在阻流體(ti)兩側交替地形成(cheng)兩串規則的🌈旋渦(wō)，而産生❄️的旋渦周(zhōu)期頻率與管道内(nèi)的流體流速之間(jiān)有确定的數值關(guan)系，通過超聲💋、熱敏(mǐn)、應力、應變、電容、電(dian)磁、光電、光纖等其(qi)他形式的檢測方(fang)式測出旋渦的分(fen)離頻率變化就可(ke)以換算出流體的(de)流量。渦街流量計(jì)的優點是結構簡(jiǎn)單，無可轉動部件(jiàn)，耐髒污介質😄能力(lì)強，測量💋量程比寬(kuān)，永久性壓損小。渦(wo)街流量計🔞的缺點(dian)是在高粘度、低流(liú)速流體精度差，不(bu)适用于低雷諾數(shu)測量，隻适用于高(gāo)流速流體🌐的測量(liàng)，對測📞量管道前後(hòu)的直管段長度要(yao)求長，方能保證穩(wěn)定的測量。
（3）皮托管(guǎn)流量計又名“空速(sù)管”，“風速管”，是通過(guò)測量管道内某點(dian)流體的動壓與靜(jing)壓之差來測量流(liú)量的，原理✉️是在💔皮(pí)托❌管頭部迎流方(fāng)向開有一個小孔(kong)稱爲總壓孔，在該(gai)處形成“駐點”，在距(jù)頭部一定距離處(chu)❤️開有若幹垂直于(yu)流體流向的靜壓(yā)孔．各靜壓孔所🏒測(cè)靜壓在均壓室均(jun)壓後輸出，由于流(liú)體的總壓和👉靜壓(yā)之差與被測流體(tǐ)的流速有确定的(de)數值關系，因此可(ke)以用皮托管測得(de)流體流速從而計(ji)算出被測🏃‍♂️流體的(de)流量。皮托🤞管流量(liang)計在飛機上☂️廣泛(fàn)應用，其優點是測(ce)量範圍寬，使用制(zhi)🏃🏻‍♂️造方便，點流速♋測(cè)量準确度高。缺點(dian)是低流速性差，受(shou)流速分布影響大(da)，容易堵塞。
（4） V 錐流量(liàng)計 也是一種差壓(yā)式流量計，同樣是(shi)基于密閉管道中(zhōng)能✔️量相互轉化的(de)伯努利定律，利用(yong)節流效應來測量(liang)流🌈體流量。它是在(zài)管道中心安裝一(yi)個錐形體來對流(liú)體進行節流，使管(guǎn)道中心🈲的流體繞(rao)錐形體流🍉動，并将(jiāng)流體收縮到管壁(bi)。與孔闆流量計的(de)中心孔🧑🏾‍🤝‍🧑🏼節流不同(tong)，V錐流量計是管道(dao)外圍的環🍉狀節流(liu)。管道✊内的流體流(liu)過☎️V錐體時，被收縮(suo)到管壁，使管壁流(liú)體的流速加快，在(zài)V錐體的前後産生(shēng)差壓，流體的流速(sù)與差壓的平方有(yǒu)确定的數值關系(xi)。并且錐體與管道(dào)同軸，錐體前部直(zhi)接作用于流體中(zhōng)心部分，迫使高速(sù)的中心與接近管(guan)壁的低速流體均(jun1)勻化，從而産生正(zheng)确的壓差。V錐流量(liàng)計具有量程下限(xiàn)低，量程☂️比寬，适用(yong)磨損小，流場自動(dòng)調🐇整，自清掃等特(te)點。

表1幾種管道流(liú)量計參數對比

名(ming)稱	精度 等級	長期(qi)穩 定性	量程比	可(kě)動 部件	耐髒防堵(du)	高流 速性	低流 速(sù)性	直管段 要求
孔(kǒng)闆	1.5級	差	1:3	無	差	差	差(cha)	10D 後5D
勻速管	1.5級	一般(ban)	1:10	無	一般	好	差	前20D 後(hòu)10D
渦街	2.0級	一般	1:7	無	一(yi)般	好	差	前25D 後15D
V錐	0.5級(jí)	好	1:10	無	好	好	好前	前(qián)3D 後1D

綜上比較，最适(shi)合管道瓦斯抽放(fang)監測的是V錐流量(liang)計。
3V錐管道流量計(ji)在北皂煤礦的應(ying)用
3.1相關技術指标(biao)要求
（1）量程比：1:10；
（2）公稱(chēng)直徑DN:DN150；
（3）公稱壓力PN:1MPa；
（4）介(jiè)質溫度：20~25℃；
（5）負壓範圍(wei)：-10~-40kPa；
（6）流量範圍：6~42m3/min；
（7）測量精(jīng)度：0.5級；
（8）錐體材質：不(bu)鏽鋼；
（9）管道外殼材(cái)質：碳鋼或不鏽鋼(gāng)；
（10）RS485通信方式：可運行(háng)KJ95N以及其他基于RS485接(jiē)口的通訊協議，波(bo)特率1200~115200bps可調；
（11）通信距(ju)離：傳感器到抽放(fàng)顯示控制裝置最(zui)大距離❓不小于2km；
（12）工(gōng)業以太環網平台(tai)：10/100/1000Mbit/s。
3.2主要設備
　　主要設(she)備包括V錐管件、GD3多(duo)參數傳感器、GJG100H紅外(wai)甲烷傳🆚感器、GTH1000一氧(yang)化碳傳感器、KPPI汽水(shuǐ)分離器。
(1)V錐管件。直(zhí)管段滿足前3D後1D(D指(zhi)管道的直徑)，安裝(zhuāng)前直管段要🐕求😘不(bú)🌈低于0.6m。在V錐測壓孔(kǒng)上安裝三閥組，通(tōng)過穩壓組件連接(jie)到傳感器🔞；把汽水(shui)分離裝置、管道紅(hóng)外瓦斯傳感器和(he)管道一氧化碳傳(chuán)感器分别用螺絲(si)緊固于V錐支架上(shang)，汽水分離裝置導(dǎo)氣管低進高✌️出，後(hòu)連到兩個傳感器(qì)上。在北皂煤礦應(ying)用時曾經㊙️出現瓦(wa)斯和一🌂氧化碳傳(chuán)感器🙇🏻數值顯示爲(wei)零、流量低的問題(ti)，原因是導氣管将(jiang)流量、瓦斯和一氧(yǎng)化碳傳感器串聯(lian)，導緻氣阻過大，将(jiāng)流量與瓦斯、一氧(yang)化碳傳感器氣路(lu)分離後正常。
（2）GD3多參(cān)數傳感器。用于監(jian)測管道瓦斯氣體(ti)，實時顯示管道👈内(nèi)瓦🈲斯氣體多種參(can)數值（差壓、絕壓、負(fù)壓、溫度、流量、累積(jī)流量㊙️等值），在此處(chù)用于采集管道流(liu)量、負壓和溫🐅度，并(bing)由GD3将數據統一傳(chuan)輸到監測分站。
（3）GJG100H紅(hong)外甲烷傳感器。用(yong)于監測管道甲烷(wan)濃度。甲烷檢測範(fàn)圍❄️：0~100%；甲烷基本誤差(cha)：甲烷濃度≤1%：真值±0.07%；甲(jiǎ)烷濃度＞1%：±7%（真值）。爲避(bì)免管道💯瓦斯氣體(ti)内的水分對紅外(wai)甲烷測量造成影(yǐng)響，在進氣端安裝(zhuāng)汽水分離器。監測(cè)數據單獨傳輸到(dao)監測分站。
（4）GTH1000一氧化(hua)碳傳感器。對管道(dao)内的CO進行測量及(ji)顯示測🚩量範圍：0~1000×10-6CO；監(jian)測數據單獨傳輸(shū)到監測分站。
（5）與KJ95N系(xì)統的聯接。瓦斯抽(chou)放監測系統所采(cǎi)用的設備均💋是💋KJ95N系(xì)統的聯檢設備。在(zài)接入方式上有兩(liǎng)種模式，一是接入(ru)專用監測分站，通(tōng)過環網進行數據(jù)傳輸；另一種是接(jiē)入通用監測分站(zhàn)，通過電纜實現數(shu)據🌈上傳。而無論哪(na)兩種方法，由于管(guan)道氣體監測傳感(gan)🐅器的測量範圍與(yǔ)環境氣🌐體監測傳(chuan)感器測量範圍😄大(da)不相同，需要⛷️在系(xì)統主機上🙇‍♀️對傳感(gan)器進行💜定義後方(fāng)可正常使用，否則(ze)會增大數據傳輸(shu)誤差。
4應用效果

　　在北皂煤礦海(hǎi)域H2302工作面應用V錐(zhuī)管道瓦斯抽放監(jiān)測，并将瓦斯抽放(fang)監測系統接入到(dao)KJ95N安全監控系統中(zhōng)，實現了數據上傳(chuán)和統一監控。自2025年(nian)12月至2025年12月，累🚶‍♀️計抽(chou)放瓦斯32.84萬m3。
5結束語(yu)
　　通過管道瓦斯流(liú)量計在北皂煤礦(kuang)的應用，在現場對(duì)比😄了渦☁️街流量計(jì)和V錐流量計，V錐流(liu)量計的量程❤️下限(xiàn)低，低流速測量🔴性(xing)能💔好，安裝簡單的(de)特點比較突出，而(er)且利用V錐産生的(de)氣壓将氣樣💃導出(chu)抽放管道的方式(shì)，大大減少了管道(dao)氣内的粉塵、水分(fen)對瓦斯、一氧化碳(tan)🙇🏻傳感器敏感元件(jiàn)的影響。爲北皂煤(méi)礦⛱️工作面的瓦斯(si)抽放工作提供了(le)準确的監測數據(jù)保障。

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