摘(zhai)要:闡述了(le)煤礦管道(dao)瓦斯流量(liang)計 量的發(fa)展現狀,分(fen)析了孔闆(pan)流量計、渦(wo)街流量計(ji)、皮托♍管⚽流(liu)♋量⭐計、旋進(jin)漩渦流量(liang)計、V錐流量(liang)計的優缺(que)點;針對瓦(wa)斯流量測(ce)量精度受(shou)氣體中的(de)雜質和瓦(wa)斯體積分(fen)數變化影(ying)響的問題(ti),提出了解(jie)決辦法;建(jian)議煤礦瓦(wa)斯抽放管(guan)網⁉️中的主(zhu)管、幹管、支(zhi)管🌈采用V錐(zhui)流量計,彙(hui)流管以及(ji)各評價單(dan)元采用多(duo)點采樣的(de)插入式流(liu)量計⛷️;指出(chu)煤礦管道(dao)瓦斯流量(liang)計量應根(gen)據不同的(de)現場狀況(kuang)💃🏻、工況條🌂件(jian)及測量✔️需(xu)求選擇相(xiang)應的流量(liang)計。
0引言
　　《2012年(nian)煤礦安全(quan)工作要點(dian)》第三條強(qiang)調:強力.推(tui)進先抽後(hou)采、綜合治(zhi)理的治本(ben)措施,深化(hua)煤礦瓦斯(si)防治。特别(bie)強調“強力(li)推進瓦斯(si)抽采達标(biao)”的實施措(cuo)施。督促🌈煤(mei)礦企業嚴(yan)格執行《煤(mei)礦瓦斯抽(chou)采達标暫(zan)行規定》,建(jian)立瓦斯🧡抽(chou)采達标自(zi)評估制度(du),把瓦斯抽(chou)采達标🌈能(neng)力作爲礦(kuang)📐井能力核(he)定的重要(yao)約束性指(zhi)标,組織🥵開(kai)展瓦斯抽(chou)👄采達标監(jian)督.檢查,切(qie)實做到先(xian)抽後采、抽(chou)采達标,實(shi)現抽、掘、采(cai)平衡以。作(zuo)爲保證瓦(wa)斯抽采達(da)标的重要(yao)手段一管(guan)道瓦斯流(liu)量計👨‍❤️‍👨量将(jiang)在整個考(kao)核過程中(zhong)起到一定(ding)作用。本文(wen)分析如何(he)保證管道(dao)瓦斯計量(liang)結果既準(zhun)确又适合(he)煤礦現場(chang)工況條件(jian)。
1管道瓦斯(si)流量計量(liang)發展現狀(zhuang)
　　到目前爲(wei)止,煤礦管(guan)道瓦斯流(liu)量計量經(jing)曆了從無(wu)到有、從🌂人(ren)工⚽計量到(dao)儀器自動(dong)計量、從簡(jian)易粗放計(ji)量到正确(que)結算👌計量(liang)的過程。由(you)于管道瓦(wa)斯氣體的(de)🍉特殊性,目(mu)前在瓦斯(si)抽放計量(liang)☎️領域使用(yong)較爲廣泛(fan)的仍然是(shi)孔闆流量(liang)計、渦街流(liu)量計、皮托(tuo)管流量計(ji)、旋進漩渦(wo)流量計、V錐(zhui)流量🚶‍♀️計等(deng)。
　　孔闆流量(liang)計 起源早(zao),曆史悠久(jiu),機構簡單(dan),成本低且(qie)無可轉動(dong)部件,取壓(ya)孔不易被(bei)髒污介質(zhi)堵塞,能夠(gou)保持取壓(ya)的長期穩(wen)定可靠🏃🏻,故(gu)孔闆流量(liang)計在管道(dao)瓦斯抽放(fang)現場的适(shi)應性好。在(zai)前期❌抽放(fang)計量儀器(qi)少的時候(hou),孔⁉️闆流量(liang)計⛷️幾乎占(zhan)據了整個(ge)應用領域(yu),可以說其(qi)市場占有(you)率是🧡最大(da)的。
　　渦街流(liu)量計 産生(sheng)于20世紀50年(nian)代,其相對(dui)孔闆流量(liang)計來說具(ju)有量程比(bi)寬、壓損小(xiao)等優點。在(zai)隻有孔闆(pan)流量計的(de)時代,渦街(jie)流量計的(de)出現體現(xian)了其應有(you)的價值,并(bing)在瓦斯抽(chou)放計量市(shi)場上占有(you)一定的份(fen)額。
　　皮托管(guan)流量計由(you)一個直徑(jing)較細的圓(yuan)管構成,主(zhu)要采✉️用人(ren)工測量方(fang)式。在輸氣(qi)管道上開(kai)一個小孔(kong)，将皮托管(guan)插人管道(dao)内，皮托管(guan)即可測量(liang)出管道内(nei)測量點氣(qi)體的動壓(ya),進而可以(yi)推算出該(gai)點的流速(su)及流量。該(gai)種❗流量計(ji)主要用于(yu)管道氣體(ti)流量摸底(di)與現場流(liu)量比對,在(zai)煤礦管道(dao)瓦斯流量(liang)計量領域(yu)的使用普(pu)遍。
　　旋進漩(xuan)渦流量計(ji) 是縮小了(le)内徑的渦(wo)街流量計(ji)，其與渦街(jie)流量計都(dou)屬于🥵流體(ti)振動型流(liu)量計。因旋(xuan)進漩渦流(liu)量計内部(bu)流通🆚面類(lei)似标準節(jie)流裝置一(yi)文丘利管(guan),也有人稱(cheng)其爲“文丘(qiu)利渦街”。該(gai)儀表解決(jue)了渦街♋流(liu)量計直管(guan)段要求高(gao)和下限流(liu)速高的問(wen)題。
　　V錐流量(liang)計 出現于(yu)20世紀80年代(dai),其在保持(chi)孔闆流量(liang)計測量精(jing)度高⭐、穩定(ding)性高、可測(ce)量多相流(liu)等優點的(de)基礎上,針(zhen)對孔闆⭕流(liu)量計的主(zhu)要缺點進(jin)行了改進(jin),因此還具(ju)有測量量(liang)程比寬、自(zi)整流、自清(qing)潔、壓損小(xiao)、穩定性高(gao)等孔闆流(liu)量計所沒(mei)有的優點(dian)。V錐🌏流量計(ji)早👣在石化(hua)、熱能、供水(shui)等領域得(de)到廣泛🧑🏾‍🤝‍🧑🏼應(ying)用,2007年被用(yong)于瓦斯抽(chou)放流量計(ji)量領域,并(bing)迅速表現(xian)出其在管(guan)道瓦斯✏️流(liu)量❗計量方(fang)面的優勢(shi):可測量多(duo)相流，能夠(gou)适應管道(dao)瓦🏒斯這種(zhong)高濕、高髒(zang)的氣體環(huan)境，現場适(shi)應性較好(hao);測量量程(cheng)比寬,測量(liang)下限更低(di)，能夠适應(ying)抽放管道(dao)瓦斯氣體(ti)流速低的(de)㊙️特點;具💁有(you)自
　　整流特(te)點，使得現(xian)場所需的(de)直管段長(zhang)度大大縮(suo)短，能夠适(shi)應煤礦現(xian)場安裝空(kong)間狹窄的(de)實際情況(kuang);具有自清(qing)潔功能,節(jie)流件不會(hui)被氣體中(zhong)的污垢腐(fu)蝕、磨損，能(neng)夠保持節(jie)流裝置流(liu)量🏃系數的(de)長期穩定(ding)性,增大校(xiao)準周期;壓(ya)損小,适用(yong)于🔞低負壓(ya)抽放管道(dao)的流量計(ji)量而不影(ying)響其抽放(fang)效果;穩定(ding)🌈性高,使得(de)現場維護(hu)成本下降(jiang)。
2管道瓦斯(si)流量計量(liang)存在的問(wen)題及解決(jue)方案
2.1管道(dao)瓦斯流量(liang)計量存在(zai)的問題
　　管(guan)道瓦斯氣(qi)體存在濕(shi)度大、雜質(zhi)多、氣液固(gu)混合、壓力(li)低💞、流量變(bian)化範圍寬(kuan)、流速下限(xian)低、現場安(an)裝.環境局(ju)限性大等(deng)特📞點,這就(jiu)要求測量(liang)其流量的(de)流量計具(ju)有如下特(te)征:無可轉(zhuan)動部件，測(ce)量量程比(bi)寬，可測量(liang)多項流💁,不(bu)易堵塞磨(mo)損,永久性(xing)壓損小⛷️，測(ce)量下限低(di),直管段要(yao)求短。雖然(ran)氣體流量(liang)計種類很(hen)多,但适用(yong)于管道瓦(wa)🏃‍♂️斯流量測(ce)量的流量(liang)計并不是(shi)很❓多。當前(qian)應用最爲(wei)廣泛的孔(kong)闆流量計(ji)、渦❄️街流量(liang)計、皮托管(guan)流量計.V錐(zhui)流量計✍️等(deng)在測量管(guan)道瓦斯時(shi)也存在相(xiang)應的問題(ti)。
　　孔闆流量(liang)計存在的(de)問題:(1)測量(liang)量程比窄(zhai),約爲1:3,相對(dui)煤礦流量(liang)變化範圍(wei)來說,測量(liang)範圍窄;(2)采(cai)用邊緣截(jie)止、中📐間流(liu)🈲通的銳角(jiao)節流方式(shi)，使管道瓦(wa)斯氣體中(zhong)的液體或(huo)固體雜質(zhi)無法順利(li)🐉流過,造成(cheng)孔闆前方(fang)液體和固(gu)體雜質堆(dui)積的現象(xiang),需要經常(chang)清洗管道(dao);(3)對流場的(de)分布要求(qiu)較高,直管(guan)段要求🤩長(zhang)，現場安裝(zhuang)局限性大(da);(4)對管道介(jie)質造成的(de)永久性壓(ya)損大,特别(bie)是負壓端(duan)㊙️會影響井(jing)下抽放壓(ya)力,同一條(tiao)管道上不(bu)适宜串聯(lian)使用多台(tai)💁孔闆。
　　渦街(jie)流量計存(cun)在的問題(ti):(1)對環境振(zhen)動較爲敏(min)感,現場長(zhang)🌐期運行🈲穩(wen)定性較差(cha);(2)測量下限(xian)較高,特别(bie)是對于低(di)密度介質(zhi),如氣體介(jie)🏃‍♀️質,特别是(shi)負壓狀态(tai)下的氣體(ti)介質,測量(liang)下限一般(ban)不低于5m/s;(3)采(cai)用🐇插人式(shi)點測量方(fang)式,插人的(de)深度不同(tong),測量的流(liu)量結果也(ye)不相👉同,無(wu)法保證現(xian)場與實驗(yan)室的測量(liang)精度一緻(zhi);(4)直管段要(yao)求長,現場(chang)安裝局限(xian)性大。
皮托(tuo)管流量計(ji)由于插人(ren)杆較細,取(qu)壓孔較小(xiao),容易⛷️堵😘塞(sai)👨‍❤️‍👨,不适宜🧑🏽‍🤝‍🧑🏻長(zhang)期在線測(ce)量瓦斯流(liu)量。
　　 旋進漩(xuan)渦流量計(ji)存在的問(wen)題:(1)适用管(guan)徑範圍小(xiao),一般最🐪大(da)隻能測量(liang)300mm管徑,适用(yong)面窄;(2)給管(guan)道帶來的(de)永😘久性壓(ya)力損失大(da)，影響瓦斯(si)抽放效果(guo),主要應用(yong)于油田井(jing)口平台高(gao)中壓油、氣(qi)的🔆流量測(ce)量;(3)現場适(shi)應🈚性差,同(tong)一管徑的(de)每一台儀(yi)表都具有(you)相同的流(liu)速🔱測量範(fan)圍,且不可(ke)更改,隻能(neng)通過現場(chang)管道的擴(kuo)管🍓或縮管(guan)來滿🌐足流(liu)量計的流(liu)速💯測量要(yao)求，即以現(xian)場工況條(tiao)件來适應(ying)并滿足流(liu)量計的.需(xu)要;(4)易受被(bei)測🏃‍♂️介質影(ying)響,特别在(zai)介質髒污(wu)的情況下(xia),其導流器(qi)(旋轉導流(liu)槽、在人口(kou)處的螺旋(xuan)漿形葉片(pian))容易結垢(gou),嚴重時可(ke)能封閉葉(ye)片面積,需(xu)要經常清(qing)理。
　　V錐流量(liang)計主要是(shi)爲了解決(jue)孔闆流量(liang)計和渦街(jie)流量計🛀🏻存(cun)在的問題(ti)而引入的(de),具有測量(liang)量程比寬(kuan)、自.整流等(deng)優點,但它(ta)整體結構(gou)較爲複雜(za),運輸、安裝(zhuang)較爲不便(bian)。
2.2提高管道(dao)瓦斯流量(liang)計量準确(que)度的方法(fa)
　　瓦斯流量(liang)的測量精(jing)度是管道(dao)瓦斯流量(liang)測量過程(cheng)中存在的(de)🔞一個主要(yao)問題。瓦斯(si)氣體裏含(han)有大量的(de)👨‍❤️‍👨液态👄水以(yi)及固✂️體雜(za)質,并且瓦(wa)斯體積分(fen)數會實時(shi)變化,這些(xie)因素會嚴(yan)重影響氣(qi)體的物理(li)性質,如密(mi)度、黏度等(deng),特别是對(dui)氣體密度(du)♌影響較大(da)。
　　解決該問(wen)題可采用(yong)以下辦法(fa):(1)對瓦斯體(ti)積分數進(jin)行實時檢(jian)測并最終(zhong)轉換爲對(dui)瓦斯氣體(ti)密度的實(shi)☔時修正,從(cong)而解決瓦(wa)💚斯體積分(fen)數變化帶(dai)來的密度(du)誤差;(2)在管(guan)道上多加(jia)放水器，使(shi)氣體中的(de)液态水和(he)固體雜質(zhi)🐕能夠在經(jing)過一段距(ju)離的輸送(song)之後,最終(zhong)排除到管(guan)道之外,從(cong)而盡可能(neng)保證到達(da)流量計的(de)氣體爲較(jiao)爲潔淨和(he)幹燥的瓦(wa)斯氣體,減(jian)小液态水(shui)和固體雜(za)質對氣體(ti)密度✏️的影(ying)響;(3)注💃意現(xian)場的輸氣(qi)管道布置(zhi),應保證靠(kao)🥵近水源端(duan)的管道📐處(chu)于低處,使(shi)得液态水(shui)不能夠流(liu)入後端管(guan)🛀道内，同時(shi)流量計應(ying)遠離水源(yuan)端;(4)采取措(cuo)施使輸氣(qi)管道的溫(wen)度變化保(bao)持在一定(ding)範圍内,從(cong)而減少瓦(wa)斯氣體中(zhong)的水分在(zai)💋流量計處(chu)冷凝的情(qing)況;(5)在有條(tiao)件的地方(fang)增加氣體(ti)預處理裝(zhuang)置,直接濾(lü)除氣體中(zhong)的液态水(shui)和固體雜(za)質。
3管道瓦(wa)斯流計量(liang)t發展方向(xiang)
　　《煤礦瓦斯(si)抽采達标(biao)暫行規定(ding)》第十四條(tiao)規定:煤與(yu)瓦斯突出(chu)礦井和高(gao)瓦斯礦井(jing)必須建立(li)地面固定(ding)抽采瓦斯(si)系統,其他(ta)應當抽采(cai)瓦斯的礦(kuang)井可以建(jian)立井下臨(lin)時抽🐇采瓦(wa)斯系統;同(tong)時具有煤(mei)層瓦斯預(yu)抽和采空(kong)區瓦斯抽(chou)🤟采方式的(de)礦井,根據(ju)需要分别(bie)建立高、低(di)負壓抽采(cai)瓦斯系統(tong)[2]。從這些😄信(xin)息可以看(kan)出,瓦斯抽(chou)放流量計(ji)量将是未(wei)來國家相(xiang)關部門考(kao)核煤礦瓦(wa)斯抽放達(da)标的一個(ge)重要手段(duan),如何保證(zheng)抽放效果(guo)良好并達(da)到要求将(jiang)是煤礦⛷️瓦(wa)斯抽放領(ling)域必須考(kao)慮的問題(ti)。
　　瓦斯抽采(cai)礦井應當(dang)配備瓦斯(si)抽采監控(kong)系統,實時(shi)監控管網(wang)瓦斯濃度(du)、壓力或壓(ya)差、流量、溫(wen)度參數及(ji)設備的開(kai)停狀态等(deng)🛀🏻;抽采瓦斯(si)計量儀器(qi)應當符合(he)相關計量(liang)标準要求(qiu);計量測點(dian)布置應當(dang)滿足瓦斯(si)抽采達标(biao)評價的需(xu)要,在泵站(zhan)㊙️、主管、幹管(guan)、支管及需(xu)要單獨評(ping)價🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的區域(yu)分支、鑽場(chang)等布置測(ce)點幻。從上(shang)☁️述規定可(ke)以看👈出,在(zai)瓦斯抽放(fang)管網系統(tong)中的各階(jie)段均要設(she)🐉置監測點(dian),作爲☀️考察(cha)抽采達标(biao)的一個重(zhong)要指标,各(ge)階段的瓦(wa)👨‍❤️‍👨斯流量監(jian)測也将是(shi)重點考察(cha)對象。
煤礦(kuang)瓦斯抽放(fang)管網一般(ban)由總管、幹(gan)管、支管、彙(hui)流管以🙇‍♀️及(ji)鑽孔等構(gou)成,如圖1所(suo)示。
 
　　考慮到(dao)主管、幹管(guan)、支管不經(jing)常移動,且(qie)要求測量(liang)儀器穩定(ding)性高、測量(liang)精度高,建(jian)議采用V錐(zhui)流量計。彙(hui)流管以及(ji)各評價單(dan)元建議采(cai)用插人式(shi)流量計,但(dan)當前插人(ren)式流量計(ji)多采用點(dian)式測量方(fang)👣式,以測量(liang)一點的流(liu)量來代替(ti)整個管道(dao)截💜面的流(liu)量,而一個(ge)管道界面(mian)上每一點(dian)的流速是(shi)不相同的(de)。理想狀态(tai)(紊🚶流狀态(tai))下的流速(su)分布爲一(yi)個抛物面(mian)形式，即❤️越(yue)靠近管壁(bi)位置流速(su)越低，而越(yue)靠近管道(dao)中央位置(zhi)流速越高(gao),因此以點(dian)帶面的插(cha)人式測量(liang)方🔞式的測(ce)量精度相(xiang)對🚶較低。這(zhe)種情♌況宜(yi)在☀️一個界(jie)面下采用(yong)多點測量(liang)的方式來(lai)改善,但這(zhe)樣做無疑(yi)又會增加(jia)成👌本和安(an)裝維護複(fu)雜度,故推(tui)薦采用多(duo)點采樣的(de)插人式流(liu)量計作爲(wei)在線式流(liu)量測量設(she)備,如勻速(su)管流量計(ji)。
　　不同階段(duan)的輸氣管(guan)可能有不(bu)同的現場(chang)狀況，如管(guan)徑不同、是(shi)否🌂經常移(yi)動、周圍空(kong)間大小不(bu)同、直管段(duan)長度不同(tong)等。不同階(jie)段的瓦斯(si)氣體也可(ke)能有不同(tong)的工況條(tiao)件，如含水(shui)量大小不(bu)同、髒污介(jie)質多少不(bu)同、氣體壓(ya)力大小不(bu)👨‍❤️‍👨同等。考察(cha)🙇‍♀️不同階段(duan)管道瓦斯(si)流量的目(mu)的😍不同,對(dui)每個階段(duan)管道瓦斯(si)流量測量(liang)💁的準确度(du)要求也不(bu)相同。故煤(mei)礦管道瓦(wa)斯流量計(ji)量應根據(ju)不同的現(xian)場狀況、工(gong)況條件及(ji)測量需求(qiu)選擇相應(ying)的流量計(ji)。
4結語
　　闡述(shu)了煤礦管(guan)道瓦斯流(liu)量計量發(fa)展現狀,分(fen)析了各種(zhong)🏃‍♀️存🏃‍♀️在的問(wen)題并提出(chu)了解決辦(ban)法;建議煤(mei)礦瓦斯抽(chou)放管網中(zhong)的主管、幹(gan)管、支管采(cai)用V錐流量(liang)計,彙⭕流管(guan)以⛹🏻‍♀️及各評(ping)價單元采(cai)用多點采(cai)樣的插人(ren)式流量計(ji);指出煤礦(kuang)管道瓦斯(si)流量計量(liang)應根據不(bu)同的🐆現場(chang)狀況.工👣況(kuang)條件及測(ce)量需求選(xuan)擇相應的(de)流量計。

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