摘要：管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji) 量是對(duì)瓦斯抽(chōu)采是否(fǒu)達标的(de)重要監(jian)測手段(duan)。煤層🌈抽(chou)㊙️放管道(dào)中的混(hùn)合氣體(tǐ)，具有顆(ke)粒雜質(zhì)多、濕度(dù)大、現場(chǎng)條件惡(è)劣等特(tè)✌️點，要求(qiú)計量設(shè)備須無(wú)可轉動(dong)部件、耐(nài)髒污介(jie)📐質能力(li)強、成本(běn)低、精度(dù)高、安裝(zhuāng)方便。通(tōng)過分析(xi) 渦街流(liú)量計 、V錐(zhui)流量計(jì)等煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liàng)計量發(fa)展現狀(zhuang)，并根據(jù)在北皂(zào)煤礦應(ying)用情況(kuang)，從技術(shù)特點、調(diào)校維護(hù)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、數據傳(chuan)輸與分(fen)析方📱面(mian)，重🚩點研(yan)究如何(he)保證管(guǎn)道瓦斯(si)計量結(jie)果既準(zhǔn)确又适(shi)合煤礦(kuang)現場工(gong)況條件(jian)，真實地(dì)反映實(shí)際瓦斯(si)抽采情(qíng)況。
　　北皂(zao)煤礦海(hai)下采煤(méi)填補國(guo)内空白(bai)，但具體(tǐ)實施過(guò)✌️程中，在(zài)海域的(de)掘進和(hé)回采過(guò)程中遇(yù)到了瓦(wa)斯濃度(du)上升的(de)問題，海(hǎi)域區域(yu)💋也劃爲(wèi)了瓦斯(si)異常區(qu)，所以需(xu)要對工(gong)作❄️面的(de)煤🔅層瓦(wa)斯進行(hang)抽放。在(zai)煤層瓦(wa)斯抽放(fang)進🔞程中(zhong)，需要對(dui)抽放管(guǎn)📧路中抽(chōu)出氣體(tǐ)累計量(liang)、瓦斯量(liang)等進行(háng)計算，從(cóng)而對抽(chou)放效果(guo)進行評(ping)估☔，具體(tǐ)是通過(guò)對抽放(fàng)管道内(nei)混合氣(qi)體的流(liú)量、管道(dao)内溫度(du)、管道内(nei)壓㊙️力、混(hun)合氣體(ti)中的甲(jia)烷濃度(du)、一氧化(hua)碳濃度(dù)等進行(hang)連續監(jiān)測。并且(qie)充分👣利(li)用本礦(kuàng)現有的(de)KJ95N安全監(jiān)控系統(tong)，實現全(quán)礦井瓦(wa)斯數據(jù)的🚶‍♀️統一(yi)采集和(hé)分析，因(yin)此對管(guan)道🐆瓦斯(si)抽放監(jiān)測技術(shù)進行了(le)研究和(hé)應用。
1管(guǎn)道瓦斯(si)計量現(xiàn)狀
　　煤層(céng)氣管道(dào)瓦斯氣(qi)具有雜(zá)質多、粉(fěn)塵大、濕(shī)度大、濃(nong)度變化(huà)範圍大(dà)、監測傳(chuán)感器不(bu)易維護(hu)和調校(xiào)的特點(diǎn)，而💯目前(qian)在用的(de)安全監(jian)控瓦斯(si)、流量等(děng)傳感器(qì)由于結(jié)構的不(bu)适應，不(bú)能直接(jiē)應😄用于(yu)管🔴道瓦(wǎ)斯抽放(fàng)監測。必(bì)須解決(jué)氣體采(cai)樣、去濕(shi)、防污的(de)問題，要(yào)求具💔有(you)量程寬(kuān)、結構無(wú)可轉動(dong)部件、滿(mǎn)足多種(zhong)參數測(ce)量🔞、不易(yi)堵塞磨(mó)損和自(zì)清潔的(de)特征。
2幾(ji)種可用(yong)的管道(dào)瓦斯流(liu)量計分(fèn)析對比(bi)
　　當前适(shì)用于煤(mei)礦管道(dào)瓦斯流(liú)量監測(cè)的幾種(zhǒng)可用的(de)管道瓦(wǎ)斯流量(liang)計有 孔(kong)闆流量(liàng)計 、渦街(jiē)流量計(jì)、皮托管(guǎn)流量計(jì)、V錐流量(liàng)計等。
（1）孔(kong)闆流量(liang)計屬于(yu) 差壓式(shì)流量計(jì) 中的一(yi)種。是利(li)用流體(tǐ)通過孔(kǒng)闆時在(zài)孔闆前(qian)後産生(sheng)的差壓(yā)來測量(liàng)流量的(de)一種方(fang)法，主要(yào)由孔闆(pǎn)、取壓裝(zhuāng)置、信号(hao)管路、 差(chà)壓變送(song)器 及顯(xiǎn)示儀表(biao)組成。其(qí)原理是(shi)将一個(ge)孔闆節(jiē)流件固(gu)定✌️在管(guan)道内部(bu)，節流件(jiàn)的孔徑(jing)小，對流(liú)過的流(liu)體有🔞約(yuē)束作用(yong)，流體的(de)流束截(jié)面突然(ran)收縮，流(liu)速随之(zhī)加快，由(you)于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻節流(liu)件前後(hou)的流速(su)突然變(biàn)化，使得(de)在節流(liu)🔆件前後(hòu)産生靜(jing)壓力差(chà)，流體通(tong)過節流(liú)件的流(liú)量越大(da)，産生的(de)靜🙇🏻壓力(li)差越大(da)，通過測(cè)量節流(liú)件前後(hòu)的差壓(yā)，進而實(shí)現對流(liú)量的測(ce)量。孔闆(pǎn)流量計(ji)是較早(zao)☂️用于測(cè)量氣體(tǐ)流量的(de)流量計(jì)，它的優(you)點是便(biàn)于安裝(zhuāng)⚽、成本低(dī)、無可轉(zhuan)動部件(jian)。孔闆流(liú)量計的(de)缺點是(shi)穩定性(xing)差，流⛹🏻‍♀️動(dòng)性差，流(liú)速📧範圍(wéi)小‼️，節流(liu)件前段(duan)容易堆(duī)積雜質(zhi)，測量精(jing)度🚶差等(děng)。
（2）渦街流(liú)量計類(lèi)似于目(mu)前煤礦(kuàng)廣泛使(shǐ)用的渦(wo)街風💞速(su)傳感器(qì)，也是根(gen)據卡曼(man)渦街原(yuán)理，是在(zai)一穩定(ding)的流體(tǐ)中安放(fang)一根非(fei)流線型(xíng)阻流體(tǐ)，流體受(shou)阻流體(ti)📱的影響(xiǎng)，動能和(hé)壓能相(xiang)互轉換(huàn)，外部流(liu)🌏體壓強(qiang)大于内(nei)部流體(ti)，迫使内(nèi)部流體(ti)向相反(fan)方向移(yí)動，從而(ér)在阻流(liu)體兩側(ce)交替地(dì)形成✏️兩(liang)串規則(ze)的旋渦(wō)，而産生(shēng)的旋渦(wō)周期㊙️頻(pin)率與管(guǎn)道内的(de)流體流(liu)速之間(jiān)有确定(ding)的數值(zhi)關系，通(tong)過超聲(sheng)🤩、熱敏、應(yīng)力、應變(bian)、電容、電(dian)磁、光電(diàn)、光纖等(děng)其他形(xíng)式的檢(jiǎn)測方式(shi)測🏃‍♂️出旋(xuan)渦的分(fen)離頻率(lǜ)變化就(jiu)可以換(huàn)算出流(liú)體的流(liú)量。渦街(jiē)流量計(jì)的優點(dian)是結構(gòu)⭕簡單，無(wu)⚽可轉動(dong)部件，耐(nai)💯髒污介(jie)質能力(li)強，測量(liàng)量程比(bi)寬，永久(jiu)性壓損(sǔn)小。渦街(jiē)流量計(ji)的缺點(dian)是在高(gāo)粘度、低(di)流❓速流(liú)體🈲精度(dù)差，不适(shì)用于低(di)雷諾數(shu)測量，隻(zhi)适用于(yu)高流速(su)流體的(de)測量，對(dui)測🔞量管(guǎn)道前後(hòu)的直管(guan)段長度(dù)要求長(zhang)，方能保(bao)證穩定(ding)的測量(liàng)。
（3）皮托管(guǎn)流量計(ji)又名“空(kong)速管”，“風(fēng)速管”，是(shì)通過測(cè)量管道(dao)内某㊙️點(dian)👈流體的(de)動壓與(yu)靜壓之(zhi)差來測(cè)量流量(liang)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，原理(lǐ)是在皮(pi)托管頭(tou)部迎流(liu)方向開(kai)有一個(gè)小孔稱(chēng)爲總壓(yā)孔，在該(gāi)處形成(chéng)“駐點”，在(zài)距頭部(bu)一定距(jù)離處開(kāi)有若幹(gan)垂直于(yú)流體流(liú)向的靜(jìng)壓孔．各(gè)靜壓孔(kong)所測靜(jìng)壓在均(jun1)壓室均(jun)壓後輸(shū)出，由于(yú)流體的(de)總壓和(he)㊙️靜壓之(zhī)差與被(bei)💋測流體(tǐ)的流速(su)有确定(dìng)的數值(zhi)關系♉，因(yin)此可以(yǐ)用皮托(tuō)管測得(dé)流體流(liú)速從而(er)計算出(chu)被🆚測流(liú)體的流(liú)量。皮托(tuo)🆚管流量(liàng)計在飛(fēi)機上廣(guang)泛應用(yòng)，其優點(diǎn)是測量(liàng)範圍寬(kuān)，使用制(zhi)造方便(biàn)，點流速(su)💛測量準(zhǔn)确度高(gao)。缺點是(shì)低流速(sù)性差，受(shou)流速分(fen)布影響(xiǎng)大，容易(yì)堵塞。
（4） V 錐(zhuī)流量計(jì) 也是一(yi)種差壓(yā)式流量(liang)計，同樣(yàng)是基于(yú)密閉管(guan)道中能(néng)量相互(hu)轉化的(de)伯努利(li)定律，利(li)用節流(liu)效應來(lái)測量流(liu)🏃體流量(liàng)。它是在(zài)管道中(zhong)心安裝(zhuāng)一個錐(zhui)形體來(lái)對流體(ti)進行節(jie)流，使管(guǎn)道中心(xīn)的流體(tǐ)繞錐形(xing)體流動(dòng)，并将流(liú)體收縮(suō)到管壁(bi)。與孔🤟闆(pan)流量計(jì)的中心(xīn)孔🥰節流(liú)不同，V錐(zhuī)流量計(jì)是管道(dào)外圍的(de)環狀節(jiē)流。管道(dào)内的流(liu)體流過(guò)V錐體時(shi)，被收縮(suō)👄到管壁(bì)，使管壁(bi)♋流體的(de)流速加(jiā)💃🏻快，在V錐(zhui)體的前(qian)後産生(shēng)差壓，流(liú)體的流(liú)速與差(cha)壓的平(ping)方有确(que)📞定的數(shu)值關系(xì)。并且錐(zhui)體與管(guǎn)道同軸(zhou)，錐體前(qian)部直接(jie)作用于(yú)流體中(zhong)心部分(fèn)🐪，迫使💋高(gāo)速的中(zhōng)心與接(jiē)🥵近管壁(bì)的低速(su)流體均(jun1)勻化，從(cóng)而産生(sheng)正确的(de)壓差。V錐(zhuī)流量計(jì)具有量(liang)程下限(xiàn)低，量程(chéng)💔比寬，适(shi)用磨損(sǔn)小，流場(chang)自動調(diào)整，自清(qing)掃等特(te)點。

表(biǎo)1幾種管(guan)道流量(liàng)計參數(shu)對比

名(ming)稱	精度(du) 等級	長(zhang)期穩 定(ding)性	量程(chéng)比	可動(dong) 部件	耐(nai)髒防堵(dǔ)	高流 速(sù)性	低流(liu) 速性	直(zhi)管段 要(yào)求
孔闆(pan)	1.5級	差	1:3	無(wú)	差	差	差(cha)	10D 後5D
勻速(su)管	1.5級	一(yi)般	1:10	無	一(yi)般	好	差(cha)	前20D 後10D
渦(wō)街	2.0級	一(yī)般	1:7	無	一(yi)般	好	差(cha)	前25D 後15D
V錐(zhui)	0.5級	好	1:10	無(wú)	好	好	好(hǎo)前	前3D 後(hòu)1D

綜上比(bǐ)較，最适(shì)合管道(dao)瓦斯抽(chōu)放監測(ce)的是V錐(zhuī)流量計(ji)。
3V錐管道(dao)流量計(jì)在北皂(zao)煤礦的(de)應用
3.1相(xiàng)關技術(shù)指标要(yao)求
（1）量程(chéng)比：1:10；
（2）公稱(chēng)直徑DN:DN150；
（3）公(gōng)稱壓力(lì)PN:1MPa；
（4）介質溫(wēn)度：20~25℃；
（5）負壓(yā)範圍：-10~-40kPa；
（6）流(liu)量範圍(wei)：6~42m3/min；
（7）測量精(jīng)度：0.5級；
（8）錐(zhuī)體材質(zhì)：不鏽鋼(gāng)；
（9）管道外(wài)殼材質(zhì)：碳鋼或(huo)不鏽鋼(gang)；
（10）RS485通信方(fang)式：可運(yùn)行KJ95N以及(ji)其他基(ji)于RS485接口(kou)的通訊(xun)協議，波(bo)特率🔴1200~115200bps可(kě)調；
（11）通信(xin)距離：傳(chuan)感器到(dào)抽放顯(xian)示控制(zhi)裝置最(zuì)大距離(lí)💛不小于(yu)2km；
（12）工業以(yi)太環網(wang)平台：10/100/1000Mbit/s。
3.2主(zhu)要設備(bèi)
　　主要設(she)備包括(kuò)V錐管件(jiàn)、GD3多參數(shu)傳感器(qì)、GJG100H紅外甲(jia)烷傳感(gan)器、GTH1000一氧(yang)化碳傳(chuán)感器、KPPI汽(qì)水分離(li)器。
(1)V錐管(guan)件。直管(guǎn)段滿足(zú)前3D後1D(D指(zhǐ)管道的(de)直徑)，安(an)裝前直(zhi)管段要(yao)求♉不低(dī)于0.6m。在V錐(zhui)測壓孔(kong)上安裝(zhuāng)三閥組(zu)，通過穩(wen)壓組件(jian)連接到(dao)傳感器(qi)；把汽水(shuǐ)分離裝(zhuāng)置、管道(dào)紅❄️外瓦(wǎ)斯傳感(gǎn)器和管(guan)道🔅一氧(yǎng)化碳傳(chuan)感器分(fen)别用螺(luo)絲緊固(gu)于V錐支(zhī)架上，汽(qi)水分離(li)裝置導(dao)氣管低(di)進高出(chu)，後連到(dào)兩個傳(chuan)感器上(shang)。在北皂(zào)煤礦應(yīng)用時曾(ceng)經出現(xian)瓦斯和(he)一氧化(hua)碳傳感(gan)器數值(zhí)顯示爲(wei)零、流量(liang)低的問(wen)題🐇，原因(yīn)是♻️導氣(qì)管将流(liú)量、瓦🔅斯(sī)和一氧(yǎng)化碳傳(chuan)感器串(chuan)聯，導緻(zhi)氣阻過(guò)大，将流(liu)量與瓦(wa)斯、一氧(yang)化碳傳(chuan)感器氣(qi)路分離(li)後♈正常(chang)。
（2）GD3多參數(shù)傳感器(qì)。用于監(jian)測管道(dào)瓦斯氣(qi)體，實時(shí)顯示管(guǎn)💚道🐕内瓦(wǎ)斯氣體(tǐ)多種參(can)數值（差(cha)壓、絕壓(ya)、負壓、溫(wēn)度🔱、流量(liang)、累積流(liu)量等值(zhí)），在此處(chù)用于采(cai)集管道(dao)流量、負(fu)壓和溫(wen)度，并由(yóu)GD3将數據(jù)統一傳(chuán)輸到監(jian)❗測分站(zhàn)。
（3）GJG100H紅外甲(jiǎ)烷傳感(gǎn)器。用于(yú)監測管(guan)道甲烷(wan)濃度。甲(jia)烷檢🐇測(cè)範圍：0~100%；甲(jiǎ)烷💘基本(ben)誤差：甲(jiǎ)烷濃度(dù)≤1%：真值±0.07%；甲(jiǎ)烷濃度(dù)＞1%：±7%（真值）。爲(wèi)避免管(guan)道😄瓦斯(si)氣體内(nèi)的水分(fen)對紅外(wài)甲烷測(cè)量造成(chéng)影響，在(zai)進氣端(duān)安裝汽(qi)水分離(lí)⛹🏻‍♀️器。監測(ce)數據單(dān)獨傳輸(shū)✂️到監測(cè)分站。
（4）GTH1000一(yi)氧化碳(tan)傳感器(qì)。對管道(dào)内的CO進(jin)行測量(liàng)及顯示(shì)測量範(fan)⭐圍：0~1000×10-6CO；監測(cè)數據單(dan)獨傳輸(shu)到監測(ce)分站。
（5）與(yu)KJ95N系統的(de)聯接。瓦(wa)斯抽放(fang)監測系(xì)統所采(cai)用的設(she)備均📞是(shì)KJ95N系🌍統✏️的(de)聯檢設(she)備。在接(jie)入方式(shì)上有兩(liang)種模式(shi)，一是接(jie)入專用(yòng)監測分(fèn)站，通過(guo)環網進(jin)行數據(jù)傳輸；另(lìng)一種🚩是(shì)接入通(tōng)用監㊙️測(cè)分站，通(tong)過電纜(lan)實現數(shu)據上傳(chuan)。而無論(lun)哪兩種(zhong)方法，由(yóu)于管道(dào)氣體監(jiān)測傳感(gǎn)🐪器的測(cè)量範圍(wéi)與環境(jing)氣體監(jian)測傳感(gan)器測量(liang)範圍大(da)不相同(tong)，需要在(zai)系統主(zhu)機上對(dui)傳感器(qi)進行定(ding)義後方(fāng)可正常(chang)使用，否(fǒu)則會增(zēng)大數據(ju)傳輸誤(wù)差。
4應用(yong)效果

　　在(zài)北皂煤(méi)礦海域(yu)H2302工作面(miàn)應用V錐(zhuī)管道瓦(wǎ)斯抽放(fàng)監測，并(bìng)将瓦斯(si)抽放監(jiān)測系統(tǒng)接入到(dào)KJ95N安全監(jiān)控系統(tong)‼️中，實現(xiàn)了數據(jù)上傳和(he)統一監(jian)控。自2025年(nian)12月至2025年(nián)12月，累⚽計(ji)抽放瓦(wǎ)斯32.84萬m3。
5結(jie)束語
　　通(tong)過管道(dao)瓦斯流(liú)量計在(zai)北皂煤(mei)礦的應(ying)用，在現(xian)場對🔞比(bi)了渦街(jiē)流量計(jì)和V錐流(liu)量計，V錐(zhui)流量計(ji)的量程(chéng)下限低(di)，低流速(su)測量性(xing)能好，安(an)裝簡單(dan)的特點(dian)比較突(tu)出，而🏃🏻且(qiě)利用V錐(zhui)産生🌐的(de)氣壓将(jiang)氣樣導(dǎo)出抽放(fang)管☂️道的(de)方式，大(dà)大減少(shǎo)了管道(dào)氣内的(de)粉塵😘、水(shuǐ)分對瓦(wa)斯、一氧(yang)化碳傳(chuán)感器敏(min)感元件(jiàn)的影響(xiǎng)。爲北皂(zao)煤礦工(gong)作面的(de)瓦💃斯抽(chōu)放工作(zuo)提供了(le)準确的(de)監測數(shu)據⁉️保障(zhàng)。

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