摘要(yao)：
管道(dao)瓦斯(si)流量(liang)計
量(liang)是對(dui)瓦斯(si)抽采(cai)是否(fou)達标(biao)的重(zhong)要監(jian)測手(shou)段。煤(mei)層抽(chou)放管(guan)道中(zhong)🍉的混(hun)合氣(qi)體，具(ju)有顆(ke)粒雜(za)質多(duo)、濕度(du)大、現(xian)場條(tiao)件惡(e)劣等(deng)特🍉點(dian)，要求(qiu)計量(liang)設備(bei)須無(wu)可轉(zhuan)動部(bu)件、耐(nai)髒污(wu)介🔴質(zhi)能力(li)強、成(cheng)本低(di)、精度(du)高、安(an)裝方(fang)便。通(tong)過分(fen)析
渦(wo)街流(liu)量計(ji)
、V錐流(liu)量計(ji)等煤(mei)礦管(guan)道瓦(wa)斯流(liu)量計(ji)量發(fa)展現(xian)狀，并(bing)根據(ju)在💜北(bei)🔞皂煤(mei)礦應(ying)用情(qing)況，從(cong)技術(shu)特點(dian)、調校(xiao)維護(hu)、數據(ju)傳輸(shu)與分(fen)析方(fang)🔴面，重(zhong)點研(yan)究如(ru)何保(bao)證管(guan)道瓦(wa)斯計(ji)量結(jie)果既(ji)準确(que)又适(shi)合煤(mei)礦現(xian)場✨工(gong)況條(tiao)件，真(zhen)實地(di)反映(ying)實際(ji)瓦斯(si)抽采(cai)情況(kuang)。
北皂(zao)煤礦(kuang)海下(xia)采煤(mei)填補(bu)國内(nei)空白(bai)，但具(ju)體實(shi)施過(guo)程⛷️中(zhong)，在海(hai)♋域的(de)掘進(jin)和回(hui)采過(guo)程中(zhong)遇到(dao)了瓦(wa)斯濃(nong)度上(shang)升的(de)問題(ti)，海域(yu)區域(yu)🥰也劃(hua)爲了(le)瓦斯(si)異常(chang)區，所(suo)以需(xu)要🍉對(dui)工作(zuo)☁️面的(de)煤層(ceng)瓦斯(si)進行(hang)抽放(fang)。在煤(mei)層瓦(wa)斯抽(chou)放進(jin)🏃♀️程中(zhong)，需要(yao)對抽(chou)放管(guan)路中(zhong)抽出(chu)🐪氣體(ti)累計(ji)量、瓦(wa)斯量(liang)等進(jin)行計(ji)算，從(cong)而對(dui)抽放(fang)效果(guo)進行(hang)評估(gu)，具體(ti)是通(tong)過對(dui)抽放(fang)管道(dao)内混(hun)合氣(qi)體的(de)流量(liang)、管道(dao)内溫(wen)度、管(guan)道内(nei)壓力(li)、混合(he)氣體(ti)中的(de)🏃🏻♂️甲烷(wan)濃度(du)、一氧(yang)化💃🏻碳(tan)濃度(du)等進(jin)行連(lian)續監(jian)測。并(bing)且充(chong)分利(li)用本(ben)礦現(xian)有的(de)KJ95N安全(quan)監控(kong)系統(tong)，實現(xian)全礦(kuang)💚井瓦(wa)斯數(shu)據的(de)統一(yi)采集(ji)和分(fen)析，因(yin)此對(dui)管道(dao)瓦斯(si)抽放(fang)監測(ce)技術(shu)進行(hang)了研(yan)究和(he)應用(yong)。
1管道(dao)瓦斯(si)計量(liang)現狀(zhuang)
煤層(ceng)氣管(guan)道瓦(wa)斯氣(qi)具有(you)雜質(zhi)多、粉(fen)塵大(da)、濕度(du)大、濃(nong)度變(bian)化範(fan)圍大(da)、監測(ce)傳感(gan)器不(bu)易維(wei)護和(he)調校(xiao)的特(te)⚽點，而(er)目前(qian)在用(yong)的安(an)🧡全監(jian)🔱控瓦(wa)斯、流(liu)量等(deng)傳感(gan)器由(you)于結(jie)構的(de)不适(shi)🔆應，不(bu)能直(zhi)接應(ying)用于(yu)管道(dao)瓦斯(si)抽放(fang)😍監測(ce)。必須(xu)解決(jue)氣體(ti)🏒采樣(yang)、去濕(shi)、防污(wu)的問(wen)🧑🏽🤝🧑🏻題，要(yao)求具(ju)有量(liang)程寬(kuan)、結構(gou)無可(ke)轉動(dong)部件(jian)、滿足(zu)多👅種(zhong)參數(shu)測量(liang)、不易(yi)堵塞(sai)磨✉️損(sun)和自(zi)清潔(jie)的特(te)🌐征。
2幾(ji)種可(ke)用的(de)管道(dao)瓦斯(si)流量(liang)計分(fen)析對(dui)比
當(dang)前适(shi)用于(yu)煤礦(kuang)管道(dao)瓦斯(si)流量(liang)監測(ce)的幾(ji)種可(ke)用的(de)管♊道(dao)瓦斯(si)流量(liang)計有(you)
孔闆(pan)流量(liang)計
、渦(wo)街流(liu)量計(ji)、皮托(tuo)管流(liu)量計(ji)、V錐流(liu)量計(ji)等。
（1）孔(kong)闆流(liu)量計(ji)屬于(yu)
差壓(ya)式流(liu)量計(ji)
中的(de)一種(zhong)。是利(li)用流(liu)體通(tong)過孔(kong)闆時(shi)在孔(kong)闆前(qian)後産(chan)生的(de)差壓(ya)來測(ce)量流(liu)量的(de)一種(zhong)方法(fa)，主要(yao)由孔(kong)闆、取(qu)壓裝(zhuang)置、信(xin)✨号管(guan)路、
差(cha)壓變(bian)送器(qi)
及顯(xian)示儀(yi)表組(zu)成。其(qi)原理(li)是将(jiang)一個(ge)孔闆(pan)節流(liu)件固(gu)定在(zai)管🏃道(dao)内部(bu)，節流(liu)件的(de)孔徑(jing)小，對(dui)流過(guo)的流(liu)體有(you)約束(shu)作用(yong)，流體(ti)的流(liu)束截(jie)⭕面突(tu)然收(shou)縮，流(liu)速随(sui)之加(jia)快，由(you)于節(jie)流件(jian)前後(hou)的流(liu)速突(tu)然變(bian)化，使(shi)得在(zai)節流(liu)件前(qian)後産(chan)生靜(jing)壓力(li)差，流(liu)體通(tong)過節(jie)流件(jian)的流(liu)量越(yue)大，産(chan)生的(de)靜壓(ya)力差(cha)越大(da)，通過(guo)測量(liang)節流(liu)件前(qian)後的(de)🌈差壓(ya)，進而(er)實現(xian)對流(liu)量的(de)測量(liang)。孔闆(pan)流量(liang)計是(shi)較早(zao)用于(yu)測量(liang)🏒氣體(ti)流量(liang)的流(liu)量計(ji)，它的(de)優點(dian)是便(bian)于安(an)🚶♀️裝🛀、成(cheng)本低(di)、無可(ke)轉動(dong)部件(jian)。孔闆(pan)流量(liang)計的(de)缺點(dian)是穩(wen)定性(xing)差，流(liu)動性(xing)差，流(liu)速範(fan)圍小(xiao)，節流(liu)件前(qian)段容(rong)易堆(dui)積雜(za)質，測(ce)量精(jing)度差(cha)等。
（2）渦(wo)街流(liu)量計(ji)類似(si)于目(mu)前煤(mei)礦廣(guang)泛使(shi)用的(de)渦街(jie)風速(su)傳感(gan)器，也(ye)是根(gen)據卡(ka)曼渦(wo)街原(yuan)理，是(shi)在一(yi)穩定(ding)的🐆流(liu)體中(zhong)安放(fang)一根(gen)非流(liu)線⚽型(xing)阻流(liu)體，流(liu)體受(shou)阻流(liu)體的(de)影響(xiang)，動能(neng)和壓(ya)能相(xiang)互轉(zhuan)換，外(wai)部流(liu)體壓(ya)強大(da)于内(nei)部流(liu)體，迫(po)使内(nei)部☎️流(liu)體向(xiang)相反(fan)方向(xiang)移動(dong)，從而(er)在阻(zu)流體(ti)兩側(ce)交替(ti)地形(xing)成兩(liang)串規(gui)則的(de)旋渦(wo)，而産(chan)生✉️的(de)旋渦(wo)周期(qi)🛀🏻頻😍率(lü)與管(guan)道内(nei)的流(liu)體流(liu)速之(zhi)間有(you)确定(ding)的數(shu)值關(guan)系，通(tong)過超(chao)聲、熱(re)敏、應(ying)力、應(ying)變、電(dian)容、電(dian)磁🔴、光(guang)電、光(guang)纖等(deng)其他(ta)形式(shi)的檢(jian)測方(fang)式測(ce)出旋(xuan)渦的(de)分離(li)頻率(lü)變化(hua)就可(ke)以換(huan)♉算出(chu)流體(ti)的流(liu)量。渦(wo)街流(liu)量計(ji)的優(you)點是(shi)結構(gou)簡單(dan)，無🔴可(ke)轉動(dong)部件(jian)，耐髒(zang)污介(jie)質💰能(neng)力強(qiang)，測量(liang)量程(cheng)比寬(kuan)，永久(jiu)性壓(ya)損小(xiao)。渦街(jie)流量(liang)計的(de)缺點(dian)是在(zai)高粘(zhan)度、低(di)流🧑🏾🤝🧑🏼速(su)流體(ti)💃🏻精度(du)差，不(bu)适用(yong)于低(di)雷諾(nuo)數🐇測(ce)量，隻(zhi)适用(yong)于高(gao)流速(su)🧑🏾🤝🧑🏼流體(ti)💛的測(ce)量，對(dui)測量(liang)管道(dao)前後(hou)的直(zhi)管👅段(duan)長度(du)要求(qiu)長，方(fang)能保(bao)證穩(wen)定的(de)測量(liang)。
（3）皮托(tuo)管流(liu)量計(ji)又名(ming)“空速(su)管”，“風(feng)速管(guan)”，是通(tong)過測(ce)量管(guan)道内(nei)某點(dian)🤟流體(ti)的動(dong)壓與(yu)靜壓(ya)之差(cha)來測(ce)量流(liu)量的(de)，原理(li)是在(zai)皮托(tuo)🆚管頭(tou)部迎(ying)流方(fang)向開(kai)有一(yi)個小(xiao)孔稱(cheng)爲總(zong)壓孔(kong)，在該(gai)處形(xing)成“駐(zhu)點”，在(zai)距頭(tou)部一(yi)定距(ju)離處(chu)開有(you)若幹(gan)垂直(zhi)于流(liu)體流(liu)向的(de)靜壓(ya)孔．各(ge)靜壓(ya)孔所(suo)測靜(jing)壓在(zai)均壓(ya)室均(jun)壓後(hou)輸出(chu)，由于(yu)流體(ti)的總(zong)壓和(he)靜壓(ya)之差(cha)與被(bei)測流(liu)體的(de)流速(su)有确(que)定的(de)數值(zhi)關系(xi)，因此(ci)可以(yi)用皮(pi)托管(guan)測得(de)流體(ti)流速(su)從而(er)計算(suan)出被(bei)測流(liu)體的(de)流量(liang)。皮托(tuo)🧑🏽🤝🧑🏻管流(liu)量計(ji)在飛(fei)機上(shang)廣泛(fan)應用(yong)，其優(you)點是(shi)💜測量(liang)範圍(wei)寬，使(shi)用制(zhi)🌂造方(fang)便，點(dian)流速(su)💞測量(liang)🔴準确(que)度高(gao)。缺點(dian)是低(di)流速(su)🔱性差(cha)，受流(liu)速分(fen)✊布影(ying)響大(da)，容易(yi)堵塞(sai)。
（4）
V
錐流(liu)量計(ji)
也是(shi)一種(zhong)差壓(ya)式流(liu)量計(ji)，同樣(yang)是基(ji)于密(mi)閉管(guan)道中(zhong)能量(liang)👣相互(hu)轉化(hua)的伯(bo)努利(li)定律(lü)，利用(yong)節流(liu)效應(ying)來測(ce)量流(liu)體流(liu)量。它(ta)是在(zai)管道(dao)中心(xin)安裝(zhuang)一個(ge)錐形(xing)體來(lai)🈲對流(liu)體進(jin)行節(jie)流，使(shi)管道(dao)中心(xin)的流(liu)體繞(rao)錐形(xing)體流(liu)動，并(bing)将流(liu)體收(shou)縮到(dao)管壁(bi)。與孔(kong)闆流(liu)量計(ji)的中(zhong)心孔(kong)📱節流(liu)不同(tong)，V錐流(liu)量計(ji)是管(guan)道外(wai)圍的(de)環狀(zhuang)節流(liu)。管道(dao)内的(de)流體(ti)流✍️過(guo)V錐體(ti)時，被(bei)收縮(suo)到管(guan)壁，使(shi)管壁(bi)流體(ti)的流(liu)速加(jia)快，在(zai)V錐📐體(ti)的前(qian)⛹🏻♀️後産(chan)生差(cha)壓，流(liu)體的(de)流速(su)與差(cha)壓的(de)平方(fang)有确(que)定的(de)數值(zhi)關系(xi)。并且(qie)錐體(ti)與管(guan)道同(tong)軸，錐(zhui)體前(qian)部直(zhi)接作(zuo)用于(yu)流體(ti)中心(xin)部分(fen)✨，迫使(shi)高速(su)的中(zhong)心與(yu)接近(jin)管壁(bi)的低(di)速流(liu)體均(jun)勻化(hua)，從而(er)🌂産生(sheng)正确(que)的👄壓(ya)差。V錐(zhui)流量(liang)計具(ju)有量(liang)程下(xia)限低(di)，量程(cheng)比寬(kuan)，适用(yong)磨損(sun)小，流(liu)場自(zi)動調(diao)💁整，自(zi)清掃(sao)等特(te)點。
表1幾(ji)種管(guan)道流(liu)量計(ji)參數(shu)對比(bi)
綜(zong)上比(bi)較，最(zui)适合(he)管道(dao)瓦斯(si)抽放(fang)監測(ce)的是(shi)V錐流(liu)量🔱計(ji)。
3V錐管(guan)道流(liu)量計(ji)在北(bei)皂煤(mei)礦的(de)應用(yong)
3.1相關(guan)技術(shu)指标(biao)要求(qiu)
（1）量程(cheng)比：1:10；
（2）公(gong)稱直(zhi)徑DN:DN150；
（3）公(gong)稱壓(ya)力PN:1MPa；
（4）介(jie)質溫(wen)度：20~25℃；
（5）負(fu)壓範(fan)圍：-10~-40kPa；
（6）流(liu)量範(fan)圍：6~42m3/min；
（7）測(ce)量精(jing)度：0.5級(ji)；
（8）錐體(ti)材質(zhi)：不鏽(xiu)鋼；
（9）管(guan)道外(wai)殼材(cai)質：碳(tan)鋼或(huo)不鏽(xiu)鋼；
（10）RS485通(tong)信方(fang)式：可(ke)運行(hang)KJ95N以及(ji)其他(ta)基于(yu)RS485接口(kou)的通(tong)訊協(xie)議，波(bo)特率(lü)1200~115200bps可調(diao)；
（11）通信(xin)距離(li)：傳感(gan)器到(dao)抽放(fang)顯示(shi)控制(zhi)裝置(zhi)最大(da)距離(li)不小(xiao)🏃于2km；
（12）工(gong)業以(yi)太環(huan)網平(ping)台：10/100/1000Mbit/s。
3.2主(zhu)要設(she)備
主(zhu)要設(she)備包(bao)括V錐(zhui)管件(jian)、GD3多參(can)數傳(chuan)感器(qi)、GJG100H紅外(wai)甲烷(wan)傳感(gan)器♈、GTH1000一(yi)氧化(hua)碳傳(chuan)感器(qi)、KPPI汽水(shui)分離(li)器。
(1)V錐(zhui)管件(jian)。直管(guan)段滿(man)足前(qian)3D後1D(D指(zhi)管道(dao)的直(zhi)徑)，安(an)裝前(qian)直❓管(guan)段要(yao)求💋不(bu)低于(yu)0.6m。在V錐(zhui)測壓(ya)孔上(shang)安裝(zhuang)三閥(fa)組，通(tong)過穩(wen)壓組(zu)件㊙️連(lian)接到(dao)傳感(gan)器；把(ba)汽水(shui)分離(li)裝置(zhi)、管道(dao)紅外(wai)瓦斯(si)傳感(gan)器✉️和(he)管道(dao)一氧(yang)化❌碳(tan)傳感(gan)器分(fen)别用(yong)螺絲(si)緊固(gu)于V錐(zhui)支架(jia)上，汽(qi)水分(fen)離✊裝(zhuang)置導(dao)氣管(guan)低進(jin)高☔出(chu)，後連(lian)到兩(liang)個傳(chuan)感器(qi)上。在(zai)北皂(zao)煤礦(kuang)應用(yong)時曾(ceng)經出(chu)現瓦(wa)斯和(he)一氧(yang)化碳(tan)傳感(gan)器數(shu)值顯(xian)示爲(wei)零、流(liu)量低(di)的問(wen)題，原(yuan)因是(shi)導氣(qi)管🌐将(jiang)流量(liang)、瓦斯(si)和一(yi)氧化(hua)碳傳(chuan)感器(qi)串聯(lian)，導緻(zhi)氣🌈阻(zu)過大(da)，将流(liu)量與(yu)👅瓦斯(si)、一氧(yang)化碳(tan)傳感(gan)器氣(qi)路分(fen)離後(hou)正常(chang)。
（2）GD3多參(can)數傳(chuan)感器(qi)。用于(yu)監測(ce)管道(dao)瓦斯(si)氣體(ti)，實時(shi)顯示(shi)管道(dao)内瓦(wa)斯氣(qi)體多(duo)種參(can)數值(zhi)（差壓(ya)、絕壓(ya)、負壓(ya)、溫度(du)、流量(liang)、累積(ji)♻️流量(liang)❗等值(zhi)），在此(ci)🈚處用(yong)于采(cai)集管(guan)道流(liu)量、負(fu)壓和(he)溫⁉️度(du)，并由(you)👄GD3将數(shu)據統(tong)一傳(chuan)輸到(dao)監🛀測(ce)分站(zhan)。
（3）GJG100H紅外(wai)甲烷(wan)傳感(gan)器。用(yong)于監(jian)測管(guan)道甲(jia)烷濃(nong)度。甲(jia)烷檢(jian)測範(fan)圍：0~100%；甲(jia)烷基(ji)本誤(wu)差：甲(jia)烷濃(nong)度≤1%：真(zhen)值±0.07%；甲(jia)烷濃(nong)度＞1%：±7%（真(zhen)值）。爲(wei)避免(mian)🛀管道(dao)🔱瓦斯(si)氣體(ti)内的(de)水分(fen)對紅(hong)外甲(jia)烷測(ce)量造(zao)成影(ying)響，在(zai)進氣(qi)端🔞安(an)裝汽(qi)水分(fen)離器(qi)。監測(ce)數據(ju)單獨(du)傳輸(shu)到監(jian)測分(fen)✨站。
（4）GTH1000一(yi)氧化(hua)碳傳(chuan)感器(qi)。對管(guan)道内(nei)的CO進(jin)行測(ce)量及(ji)顯示(shi)測量(liang)範圍(wei)✍️：0~1000×10-6CO；監測(ce)數據(ju)單獨(du)傳輸(shu)到監(jian)測分(fen)站。
（5）與(yu)KJ95N系統(tong)的聯(lian)接。瓦(wa)斯抽(chou)放監(jian)測系(xi)統所(suo)采用(yong)的設(she)備均(jun)是KJ95N系(xi)統的(de)聯檢(jian)設備(bei)。在接(jie)入方(fang)式上(shang)有兩(liang)種模(mo)式📐，一(yi)是接(jie)入專(zhuan)用監(jian)測分(fen)站，通(tong)過環(huan)網進(jin)行數(shu)據傳(chuan)輸☔；另(ling)一種(zhong)是接(jie)入通(tong)用監(jian)測分(fen)站，通(tong)過電(dian)纜實(shi)現數(shu)據上(shang)傳。而(er)無論(lun)哪兩(liang)種💛方(fang)法，由(you)于管(guan)道氣(qi)體監(jian)測傳(chuan)感器(qi)的測(ce)量範(fan)圍與(yu)環境(jing)氣體(ti)監測(ce)傳感(gan)器測(ce)量範(fan)圍大(da)不相(xiang)同，需(xu)要在(zai)系統(tong)主機(ji)上對(dui)傳感(gan)器進(jin)行定(ding)義後(hou)方可(ke)正常(chang)使用(yong)，否則(ze)會增(zeng)大數(shu)據傳(chuan)輸誤(wu)差。
4應(ying)用效(xiao)果
在北(bei)皂煤(mei)礦海(hai)域H2302工(gong)作面(mian)應用(yong)V錐管(guan)道瓦(wa)斯抽(chou)放監(jian)測，并(bing)将瓦(wa)斯🈲抽(chou)放監(jian)測系(xi)統接(jie)入到(dao)KJ95N安全(quan)監控(kong)系統(tong)中，實(shi)現了(le)數據(ju)上傳(chuan)和統(tong)一監(jian)控。自(zi)2025年11月(yue)至2025年(nian)11月，累(lei)計抽(chou)放瓦(wa)斯32.84萬(wan)㊙️m3。
5結束(shu)語
通(tong)過管(guan)道瓦(wa)斯流(liu)量計(ji)在北(bei)皂煤(mei)礦的(de)應用(yong)，在現(xian)場對(dui)比⭐了(le)渦街(jie)流量(liang)計和(he)V錐流(liu)量計(ji)，V錐流(liu)量計(ji)的量(liang)程下(xia)限低(di)，低流(liu)速測(ce)量性(xing)能好(hao)，安裝(zhuang)簡單(dan)的特(te)點比(bi)較突(tu)出，而(er)且利(li)用V錐(zhui)産生(sheng)的氣(qi)壓将(jiang)氣樣(yang)導出(chu)抽放(fang)管道(dao)的方(fang)式，大(da)大減(jian)少了(le)管道(dao)氣内(nei)的粉(fen)塵😍、水(shui)分對(dui)瓦斯(si)、一氧(yang)化碳(tan)傳感(gan)器敏(min)感🔞元(yuan)件的(de)影響(xiang)👅。爲北(bei)皂煤(mei)礦工(gong)作面(mian)的瓦(wa)㊙️斯抽(chou)放工(gong)作提(ti)供了(le)準确(que)的監(jian)測⛱️數(shu)據保(bao)障。
以(yi)上内(nei)容來(lai)源于(yu)網絡(luo)，如有(you)侵權(quan)請聯(lian)系即(ji)删除(chu)!
