摘(zhai)要：管道(dao)瓦斯流(liu)量計 量(liang)是對瓦(wa)斯抽采(cai)是否達(da)标的重(zhong)要監測(ce)手段。煤(mei)層抽放(fang)管✊道中(zhong)的混合(he)氣體，具(ju)有顆粒(li)雜質多(duo)、濕度大(da)🙇🏻、現場條(tiao)件惡劣(lie)🈲等特點(dian)，要求計(ji)量設備(bei)須無可(ke)轉動部(bu)件、耐髒(zang)污介質(zhi)能力強(qiang)、成本低(di)、精度高(gao)、安裝方(fang)便。通過(guo)分析 渦(wo)街流量(liang)計 、V錐流(liu)量計等(deng)煤礦管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)量發展(zhan)現狀，并(bing)根據在(zai)🍓北皂煤(mei)礦應用(yong)情況，從(cong)技術特(te)點、調校(xiao)維護、數(shu)據傳輸(shu)與分析(xi)方🌈面，重(zhong)點研究(jiu)如何保(bao)證管道(dao)瓦斯計(ji)量結果(guo)既準确(que)又适合(he)煤礦現(xian)場工況(kuang)條件，真(zhen)實地反(fan)映實際(ji)瓦斯抽(chou)采情況(kuang)。
　　北皂煤(mei)礦海下(xia)采煤填(tian)補國内(nei)空白，但(dan)具體實(shi)施過程(cheng)❌中，在海(hai)域的掘(jue)進和回(hui)采過程(cheng)中遇到(dao)了瓦斯(si)濃度上(shang)升的問(wen)題⛹🏻‍♀️，海域(yu)區域也(ye)劃爲了(le)瓦斯異(yi)常區，所(suo)💃以需要(yao)對工作(zuo)🍓面的煤(mei)層瓦斯(si)進行抽(chou)放。在煤(mei)層瓦斯(si)抽放進(jin)程中，需(xu)要對抽(chou)放管路(lu)中抽出(chu)🚶‍♀️氣體累(lei)計量、瓦(wa)斯量等(deng)🎯進行計(ji)算，從而(er)對抽放(fang)效果進(jin)行評估(gu)🈲，具體是(shi)通過對(dui)抽放管(guan)道内混(hun)合氣體(ti)的流量(liang)、管道内(nei)溫度、管(guan)道内壓(ya)力、混合(he)氣體中(zhong)的甲烷(wan)濃度、一(yi)氧化碳(tan)濃度等(deng)進行連(lian)🔆續監測(ce)。并且充(chong)分利用(yong)本礦現(xian)有的KJ95N安(an)全監控(kong)系統，實(shi)現全礦(kuang)井瓦斯(si)數據的(de)統一采(cai)集和分(fen)析，因此(ci)對管道(dao)瓦斯抽(chou)放監測(ce)技術進(jin)行了研(yan)究和應(ying)用。
1管道(dao)瓦斯計(ji)量現狀(zhuang)
　　煤層氣(qi)管道瓦(wa)斯氣具(ju)有雜質(zhi)多、粉塵(chen)大、濕度(du)大、濃🈲度(du)變化範(fan)圍大、監(jian)測傳感(gan)器不易(yi)維護和(he)調校的(de)特點，而(er)目前在(zai)用的安(an)㊙️全監❤️控(kong)瓦斯、流(liu)量等傳(chuan)感器由(you)☀️于結構(gou)的不适(shi)應，不能(neng)直接應(ying)用于管(guan)道瓦斯(si)抽放監(jian)測。必須(xu)解決氣(qi)體采樣(yang)、去濕♌、防(fang)污的問(wen)題，要求(qiu)具🍓有量(liang)程寬、結(jie)構無可(ke)轉動🏃🏻‍♂️部(bu)件、滿足(zu)多種參(can)數測量(liang)、不易堵(du)塞磨損(sun)和自清(qing)潔的特(te)征。
2幾種(zhong)可用的(de)管道瓦(wa)斯流量(liang)計分析(xi)對比
　　當(dang)前适用(yong)于煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liang)監測的(de)幾種可(ke)用的管(guan)道瓦斯(si)流量計(ji)有 孔闆(pan)流量計(ji) 、渦街流(liu)量計、皮(pi)托管流(liu)量計、V錐(zhui)流量計(ji)等。
（1）孔闆(pan)流量計(ji)屬于 差(cha)壓式流(liu)量計 中(zhong)的一種(zhong)。是利用(yong)流體通(tong)過孔闆(pan)時在孔(kong)闆前後(hou)産生的(de)❌差壓來(lai)測量流(liu)量的一(yi)種方法(fa)，主要由(you)孔闆、取(qu)壓裝置(zhi)、信🈲号管(guan)路、 差壓(ya)變送器(qi) 及顯示(shi)儀表組(zu)成。其原(yuan)理是将(jiang)一個孔(kong)闆節流(liu)件固定(ding)在🔱管道(dao)内部，節(jie)流件的(de)孔徑小(xiao)，對流過(guo)的流體(ti)有約束(shu)作用，流(liu)體的流(liu)💜束截面(mian)突然收(shou)縮，流速(su)随之加(jia)快，由于(yu)節流件(jian)🐉前後的(de)流速突(tu)然變化(hua)，使得在(zai)節流件(jian)前後産(chan)生靜壓(ya)力差，流(liu)體通過(guo)節流件(jian)的流量(liang)越⭐大，産(chan)生的靜(jing)壓力差(cha)越大，通(tong)過測量(liang)節流件(jian)前後的(de)⭐差壓，進(jin)而實現(xian)🎯對流量(liang)的測量(liang)。孔闆流(liu)量計是(shi)較早用(yong)于測量(liang)🤞氣體流(liu)量的流(liu)量計，它(ta)的優點(dian)是便于(yu)安裝、成(cheng)本低、無(wu)可轉動(dong)☔部件。孔(kong)闆流量(liang)計👈的缺(que)點是穩(wen)定性差(cha)，流動性(xing)差，流速(su)範圍小(xiao)，節流件(jian)前段容(rong)易堆積(ji)雜質，測(ce)量精度(du)💃🏻差等。
（2）渦(wo)街流量(liang)計類似(si)于目前(qian)煤礦廣(guang)泛使用(yong)的渦街(jie)風速傳(chuan)感器，也(ye)是根據(ju)卡曼渦(wo)街原理(li)，是在一(yi)穩定的(de)流體🥵中(zhong)安放一(yi)根非流(liu)線型阻(zu)流體，流(liu)體受阻(zu)流體㊙️的(de)影響，動(dong)能和壓(ya)能相互(hu)轉換，外(wai)部流體(ti)壓強大(da)于内部(bu)流體，迫(po)使内部(bu)流體向(xiang)相反方(fang)向移🧡動(dong)，從而在(zai)阻流體(ti)兩側交(jiao)替地形(xing)成兩串(chuan)規則的(de)旋渦，而(er)産生📱的(de)旋渦周(zhou)期頻率(lü)與管道(dao)内的流(liu)體流速(su)之間有(you)确定的(de)數值關(guan)系，通💞過(guo)超聲、熱(re)敏、應力(li)、應變、電(dian)容、電磁(ci)、光電、光(guang)纖等其(qi)他形式(shi)的檢測(ce)方式測(ce)出旋渦(wo)的分💃離(li)頻率變(bian)化就可(ke)以換算(suan)出流體(ti)的流量(liang)。渦街流(liu)量⚽計的(de)優點是(shi)結構簡(jian)單，無可(ke)轉動部(bu)件，耐髒(zang)污介質(zhi)能力強(qiang)，測量量(liang)程比寬(kuan)，永久性(xing)壓損小(xiao)。渦街流(liu)量計的(de)缺點是(shi)在高粘(zhan)度、低流(liu)速流❗體(ti)精度差(cha)，不适用(yong)于♊低雷(lei)諾數🧡測(ce)量，隻适(shi)用于高(gao)流速流(liu)體的測(ce)量，對測(ce)量管道(dao)前後的(de)直管段(duan)長度要(yao)求長，方(fang)能保證(zheng)穩定🌂的(de)測量。
（3）皮(pi)托管流(liu)量計又(you)名“空速(su)管”，“風速(su)管”，是通(tong)過測量(liang)管道内(nei)某點流(liu)體的動(dong)壓與靜(jing)壓之差(cha)來測量(liang)流量的(de)，原理是(shi)在皮托(tuo)管頭部(bu)迎流方(fang)向開有(you)一個小(xiao)孔稱爲(wei)總壓孔(kong)，在該💁處(chu)形成“駐(zhu)點”，在🌈距(ju)頭部一(yi)定距離(li)處開有(you)若幹🈲垂(chui)直于流(liu)體流向(xiang)的靜壓(ya)孔．各靜(jing)壓孔所(suo)測靜壓(ya)在均✏️壓(ya)室均壓(ya)後輸出(chu)，由于流(liu)體的總(zong)壓和🈲靜(jing)壓之差(cha)與被測(ce)流體的(de)流速⭐有(you)确定的(de)數值關(guan)系，因此(ci)可以用(yong)皮托管(guan)測得流(liu)體流速(su)從而計(ji)算出被(bei)👅測流體(ti)的流量(liang)。皮托管(guan)流量計(ji)在飛機(ji)上廣泛(fan)應用🐇，其(qi)優點是(shi)🈚測量範(fan)圍寬，使(shi)用制造(zao)方便，點(dian)流速✨測(ce)量🚩準确(que)度高。缺(que)點是💋低(di)流速性(xing)差，受流(liu)速分布(bu)影響大(da)，容易堵(du)塞。
（4） V 錐流(liu)量計 也(ye)是一種(zhong)差壓式(shi)流量計(ji)，同樣是(shi)基于密(mi)閉管道(dao)中能量(liang)相互轉(zhuan)化的伯(bo)努利定(ding)律，利用(yong)節流效(xiao)應來測(ce)量流🛀體(ti)流量。它(ta)📧是在管(guan)道中心(xin)安裝一(yi)個錐形(xing)體來對(dui)流體進(jin)行節流(liu)，使管道(dao)中心♊的(de)流體繞(rao)錐形體(ti)流動，并(bing)将流體(ti)收縮到(dao)🔞管壁。與(yu)孔闆流(liu)量計的(de)中心孔(kong)節流不(bu)同，V錐流(liu)量計是(shi)管道外(wai)圍的環(huan)狀節流(liu)。管道🏃‍♀️内(nei)的流體(ti)流過V錐(zhui)體時，被(bei)收縮㊙️到(dao)管壁，使(shi)管壁流(liu)體的流(liu)速加快(kuai)，在V錐💃體(ti)的前🚶‍♀️後(hou)産生差(cha)壓，流體(ti)的流速(su)與差壓(ya)的平方(fang)有确定(ding)的數值(zhi)關系。并(bing)且錐體(ti)與管道(dao)同軸，錐(zhui)體前部(bu)直接作(zuo)用于流(liu)體中心(xin)部分，迫(po)使高速(su)的中心(xin)與接近(jin)管壁💔的(de)低速流(liu)體均勻(yun)化，從而(er)産生正(zheng)确的🤩壓(ya)差。V錐流(liu)量計具(ju)有量程(cheng)下限低(di)，量程比(bi)寬，适用(yong)磨損小(xiao)，流場自(zi)動調整(zheng)，自清掃(sao)等特點(dian)。

表1幾(ji)種管道(dao)流量計(ji)參數對(dui)比

名稱(cheng)	精度 等(deng)級	長期(qi)穩 定性(xing)	量程比(bi)	可動 部(bu)件	耐髒(zang)防堵	高(gao)流 速性(xing)	低流 速(su)性	直管(guan)段 要求(qiu)
孔闆	1.5級(ji)	差	1:3	無	差(cha)	差	差	10D 後(hou)5D
勻速管(guan)	1.5級	一般(ban)	1:10	無	一般(ban)	好	差	前(qian)20D 後10D
渦街(jie)	2.0級	一般(ban)	1:7	無	一般(ban)	好	差	前(qian)25D 後15D
V錐	0.5級(ji)	好	1:10	無	好(hao)	好	好前(qian)	前3D 後1D

綜(zong)上比較(jiao)，最适合(he)管道瓦(wa)斯抽放(fang)監測的(de)是V錐流(liu)量計。
3V錐(zhui)管道流(liu)量計在(zai)北皂煤(mei)礦的應(ying)用
3.1相關(guan)技術指(zhi)标要求(qiu)
（1）量程比(bi)：1:10；
（2）公稱直(zhi)徑DN:DN150；
（3）公稱(cheng)壓力PN:1MPa；
（4）介(jie)質溫度(du)：20~25℃；
（5）負壓範(fan)圍：-10~-40kPa；
（6）流量(liang)範圍：6~42m3/min；
（7）測(ce)量精度(du)：0.5級；
（8）錐體(ti)材質：不(bu)鏽鋼；
（9）管(guan)道外殼(ke)材質：碳(tan)鋼或不(bu)鏽鋼；
（10）RS485通(tong)信方式(shi)：可運行(hang)KJ95N以及其(qi)他基于(yu)RS485接口的(de)通訊協(xie)議，波特(te)率1200~115200bps可調(diao)；
（11）通信距(ju)離：傳感(gan)器到抽(chou)放顯示(shi)控制裝(zhuang)置最大(da)距離🚩不(bu)小于🈲2km；
（12）工(gong)業以太(tai)環網平(ping)台：10/100/1000Mbit/s。
3.2主要(yao)設備
　　主(zhu)要設備(bei)包括V錐(zhui)管件、GD3多(duo)參數傳(chuan)感器、GJG100H紅(hong)外甲烷(wan)傳☁️感器(qi)、GTH1000一氧🏃‍♂️化(hua)碳傳感(gan)器、KPPI汽水(shui)分離器(qi)。
(1)V錐管件(jian)。直管段(duan)滿足前(qian)3D後1D(D指管(guan)道的直(zhi)徑)，安裝(zhuang)前直管(guan)段要求(qiu)🔴不低于(yu)0.6m。在V錐測(ce)壓孔上(shang)安裝三(san)閥組，通(tong)過穩壓(ya)組件連(lian)接🔴到傳(chuan)感器😘；把(ba)汽水分(fen)離裝置(zhi)、管道紅(hong)外瓦斯(si)👌傳感器(qi)☀️和管道(dao)一氧化(hua)碳傳感(gan)器分别(bie)用螺絲(si)緊固于(yu)🌍V錐支架(jia)上，汽水(shui)分離裝(zhuang)置導氣(qi)管低進(jin)高出，後(hou)連到兩(liang)個傳感(gan)器上👨‍❤️‍👨。在(zai)北皂煤(mei)礦應用(yong)時曾經(jing)出現瓦(wa)斯和一(yi)氧化碳(tan)傳感器(qi)數值顯(xian)示爲零(ling)💋、流量低(di)的問題(ti)，原因是(shi)導氣管(guan)将流量(liang)、瓦🔞斯和(he)一氧化(hua)碳傳感(gan)器串聯(lian)，導緻氣(qi)💛阻過大(da)，将流量(liang)與瓦斯(si)、一氧化(hua)碳傳感(gan)器♈氣路(lu)分離後(hou)正常。
（2）GD3多(duo)參數傳(chuan)感器。用(yong)于監測(ce)管道瓦(wa)斯氣體(ti)，實時顯(xian)示✉️管道(dao)内瓦斯(si)氣體多(duo)種參數(shu)值（差壓(ya)、絕壓、負(fu)壓、溫度(du)、流量、累(lei)積流量(liang)等值），在(zai)此🍓處用(yong)于采集(ji)管道流(liu)量、負壓(ya)和溫度(du)，并由GD3将(jiang)數據統(tong)一傳輸(shu)到監測(ce)分站。
（3）GJG100H紅(hong)外甲烷(wan)傳感器(qi)。用于監(jian)測管道(dao)甲烷濃(nong)度。甲烷(wan)檢測範(fan)圍：0~100%；甲🏒烷(wan)基本誤(wu)差：甲烷(wan)濃度≤1%：真(zhen)值±0.07%；甲烷(wan)濃度＞1%：±7%（真(zhen)值）。爲❌避(bi)免管道(dao)🔱瓦斯氣(qi)體内的(de)水分對(dui)紅外甲(jia)烷測量(liang)造成影(ying)響，在進(jin)氣端安(an)裝汽水(shui)分離器(qi)。監測數(shu)據單獨(du)傳輸到(dao)監測分(fen)站。
（4）GTH1000一氧(yang)化碳傳(chuan)感器。對(dui)管道内(nei)的CO進行(hang)測量及(ji)顯示測(ce)量範圍(wei)：0~1000×10-6CO；監🌏測數(shu)據單獨(du)傳輸到(dao)監測分(fen)站。
（5）與KJ95N系(xi)統的聯(lian)接。瓦斯(si)抽放監(jian)測系統(tong)所采用(yong)的設備(bei)🌐均是KJ95N系(xi)統的聯(lian)檢設備(bei)。在接入(ru)方式上(shang)有兩種(zhong)模式，一(yi)是㊙️接入(ru)專用監(jian)測分站(zhan)，通過環(huan)網進行(hang)數據傳(chuan)輸；另一(yi)種是接(jie)入通用(yong)監測分(fen)站，通過(guo)電纜實(shi)現數據(ju)🤟上傳。而(er)無論哪(na)兩種☂️方(fang)法，由于(yu)管道氣(qi)體監測(ce)傳感器(qi)的測量(liang)範圍與(yu)環境氣(qi)體監測(ce)傳感器(qi)測量範(fan)圍大不(bu)相同，需(xu)♉要🔆在系(xi)統主機(ji)上對傳(chuan)感器進(jin)行定義(yi)後方可(ke)正常使(shi)用，否則(ze)會增大(da)數據傳(chuan)輸誤差(cha)。
4應用效(xiao)果

　　在北(bei)皂煤礦(kuang)海域H2302工(gong)作面應(ying)用V錐管(guan)道瓦斯(si)抽放監(jian)測，并将(jiang)瓦🥰斯抽(chou)放監測(ce)系統接(jie)入到KJ95N安(an)全監控(kong)系統中(zhong)，實現了(le)數據🌈上(shang)傳💰和統(tong)一監控(kong)。自2025年11月(yue)至2025年11月(yue)，累計抽(chou)放瓦斯(si)32.84萬m3。
5結束(shu)語
　　通過(guo)管道瓦(wa)斯流量(liang)計在北(bei)皂煤礦(kuang)的應用(yong)，在現場(chang)對比了(le)渦街流(liu)量計和(he)V錐流量(liang)計，V錐流(liu)量計的(de)量程下(xia)限低，低(di)流速測(ce)量性能(neng)好，安裝(zhuang)簡單的(de)特點比(bi)較突出(chu)，而且利(li)用V錐産(chan)生的氣(qi)壓将氣(qi)樣導出(chu)抽放管(guan)✂️道的方(fang)式，大大(da)減少了(le)管道氣(qi)内的粉(fen)塵、水分(fen)對瓦斯(si)、一氧化(hua)碳傳感(gan)器敏感(gan)元件的(de)影響🔞。爲(wei)北皂煤(mei)礦📞工作(zuo)面的瓦(wa)🚶‍♀️斯抽放(fang)工作提(ti)供🏃🏻‍♂️了準(zhun)确的監(jian)測數據(ju)保障。

以(yi)上内容(rong)來源于(yu)網絡，如(ru)有侵權(quan)請聯系(xi)即删除(chu)!