摘要:闡(chǎn)述了煤(méi)礦管道(dao)瓦斯流(liu)量計 量(liàng)的發展(zhǎn)現狀,分(fèn)析了孔(kong)闆流量(liang)計、渦街(jiē)流量計(jì)、皮托管(guǎn)流‼️量計(ji)、旋進漩(xuan)渦流量(liang)計、V錐流(liu)量計的(de)優缺點(diǎn);針對瓦(wǎ)斯流量(liàng)🏃測量♌精(jīng)度受氣(qi)體中的(de)雜質和(he)瓦斯體(ti)積分數(shu)變化影(ying)響的問(wèn)題,提出(chu)了解決(jue)辦法;建(jian)議🔴煤礦(kuàng)瓦斯抽(chōu)放管網(wang)中的主(zhǔ)管、幹管(guǎn)、支管采(cǎi)用V錐流(liú)量計,彙(huì)流管以(yǐ)及各評(ping)價單元(yuan)采用多(duō)點采樣(yang)的插入(rù)式流量(liang)計;指出(chū)煤礦管(guan)道瓦🔞斯(sī)流量計(jì)量應根(gen)據不同(tóng)的現場(chang)狀況、工(gong)況條件(jiàn)及測量(liàng)需求選(xuǎn)擇相應(yīng)的流量(liang)計。
0引言(yan)
　　《2012年煤礦(kuàng)安全工(gōng)作要點(dian)》第三條(tiao)強調:強(qiang)力.推進(jìn)先抽⛷️後(hou)采、綜☔合(hé)治🏃‍♀️理的(de)治本措(cuo)施,深化(huà)煤礦瓦(wa)斯防治(zhi)。特🔴别強(qiáng)☀️調“強力(lì)推進瓦(wǎ)🍓斯抽采(cai)達标”的(de)實施措(cuo)施。督促(cù)煤礦企(qi)業嚴格(ge)執行《煤(méi)礦瓦斯(sī)抽采達(dá)标暫行(hang)規定》,建(jiàn)立瓦斯(sī)抽采達(da)标👉自評(ping)估制🤟度(dù),把瓦斯(sī)抽采達(da)标能力(li)作爲礦(kuang)井能力(lì)核定的(de)重要約(yue)束♉性指(zhǐ)标,組織(zhi)開展瓦(wa)斯抽采(cai)☁️達标監(jian)督.檢查(chá),切實做(zuò)到先抽(chōu)後采、抽(chou)采達标(biāo),實現抽(chōu)、掘、采平(ping)衡以。作(zuò)爲保證(zheng)瓦斯抽(chou)采達标(biāo)的重要(yao)手段一(yi)㊙️管道瓦(wǎ)斯流量(liang)計量将(jiang)在整個(gè)考核過(guò)程中起(qǐ)到一定(ding)🏃‍♂️作用。本(ben)文分析(xī)如何保(bǎo)證管🚩道(dao)瓦斯計(jì)量結果(guo)📧既準确(què)👄又适合(hé)煤礦現(xiàn)場工況(kuang)條🈲件。
1管(guǎn)道瓦斯(sī)流量計(jì)量發展(zhǎn)現狀
　　到(dào)目前爲(wei)止,煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liang)計量經(jing)曆了從(cóng)無到有(you)👈、從人工(gōng)計量到(dao)儀器自(zì)動計量(liàng)、從簡易(yì)粗放計(ji)量到正(zheng)确結算(suan)🐆計量的(de)過🈚程。由(yóu)于管道(dào)瓦斯氣(qì)體的特(te)殊性,目(mu)前在👣瓦(wa)斯抽放(fàng)計量🐆領(ling)域使✏️用(yong)較爲廣(guǎng)泛的仍(reng)然是㊙️孔(kǒng)闆流量(liàng)計、渦街(jiē)流量計(ji)、皮托管(guǎn)流量計(ji)㊙️、旋進漩(xuan)渦流量(liàng)計、V錐流(liu)量計等(děng)。
　　孔闆流(liú)量計 起(qi)源早,曆(li)史悠久(jiu),機構簡(jian)單,成本(běn)低且無(wu)可轉動(dòng)部件,取(qǔ)壓孔不(bu)易被髒(zāng)污介質(zhì)堵塞,能(néng)夠保持(chi)取壓的(de)長期穩(wěn)定可靠(kào),故孔闆(pǎn)流✉️量計(jì)在管道(dào)瓦斯抽(chou)放現場(chang)的适應(ying)性好。在(zài)前期抽(chou)放計量(liang)儀器少(shǎo)的時候(hòu),孔闆流(liu)量計幾(jǐ)乎占據(jù)⛹🏻‍♀️了整個(gè)應用領(lǐng)域,可以(yǐ)說其市(shì)場占有(yǒu)率是最(zuì)大的。
　　渦(wo)街流量(liang)計 産生(shēng)于20世紀(jì)50年代,其(qi)相對孔(kǒng)闆流量(liang)計來說(shuo)具有量(liàng)程比寬(kuan)、壓損小(xiǎo)等優點(diǎn)。在隻有(you)孔闆流(liu)量計的(de)時代,渦(wo)街流量(liàng)計的出(chū)現體現(xiàn)了其應(ying)有的價(jia)值,并在(zai)瓦斯抽(chou)放計量(liang)市場上(shàng)占有一(yī)定的份(fèn)額。
　　皮托(tuō)管流量(liang)計由一(yī)個直徑(jìng)較細的(de)圓管構(gou)成,主要(yào)采用人(ren)工測量(liàng)方式。在(zai)輸氣管(guǎn)道上開(kāi)一個小(xiao)孔，将皮(pí)托管插(chā)人管🎯道(dao)内，皮托(tuō)管即可(kě)測量出(chū)管道内(nèi)測量點(dian)氣體的(de)動壓,進(jìn)而可以(yǐ)推算出(chu)該點的(de)流速及(jí)流量。該(gāi)種🛀🏻流量(liang)計主要(yào)用于管(guǎn)道氣體(ti)流量摸(mō)底與現(xiàn)場流量(liàng)比對,在(zài)煤礦管(guan)道瓦斯(sī)流量計(jì)量領域(yù)的☁️使用(yong)普遍。
　　旋(xuán)進漩渦(wo)流量計(ji) 是縮小(xiao)了内徑(jing)的渦街(jiē)流量計(jì)，其與渦(wo)街流量(liang)計都🍉屬(shǔ)于流體(tǐ)振動型(xíng)流量計(ji)。因旋進(jìn)漩渦流(liú)量計内(nei)部流通(tong)面類似(sì)标⭐準節(jie)流裝置(zhì)一文丘(qiū)利管,也(yě)有人稱(cheng)其爲“文(wen)丘利渦(wo)街”。該儀(yí)表解決(jué)🐇了渦街(jie)流量計(jì)直管段(duàn)要求高(gao)和下限(xian)流速高(gao)的問題(tí)。
　　V錐流量(liang)計 出現(xian)于20世紀(jì)80年代,其(qí)在保持(chi)孔闆流(liu)量計測(ce)量精度(dù)高、穩定(dìng)性高、可(kě)測量多(duo)相流等(děng)優點的(de)基礎上(shang),針對孔(kǒng)闆流量(liang)計的主(zhu)要缺點(diǎn)進行了(le)改進,因(yīn)此還具(jù)有測量(liàng)量程比(bi)寬👌、自整(zhěng)流、自清(qīng)潔、壓損(sǔn)小、穩定(dìng)性高等(děng)孔闆流(liú)量計所(suo)沒有的(de)優點。V錐(zhuī)💃流量計(jì)早在石(shí)化、熱能(neng)、供水等(deng)領域得(de)到廣泛(fan)應用,2007年(nian)被用于(yu)瓦斯抽(chou)放流量(liang)計量領(ling)🍓域,并迅(xùn)速表現(xian)出其在(zai)管道瓦(wǎ)斯流量(liang)計量方(fang)面的優(yōu)勢:可測(ce)量多相(xiàng)流，能🚶‍♀️夠(gou)适應管(guan)道瓦斯(sī)這種高(gao)濕、高髒(zāng)的🔱氣體(tǐ)環境，現(xian)場适應(yīng)性較好(hǎo);測量量(liang)程比寬(kuan),測量下(xià)限更低(dī)，能夠适(shi)應抽放(fàng)管道瓦(wa)斯氣體(ti)流速低(dī)的特點(diǎn);具💞有自(zi)
　　整流特(te)點，使得(dé)現場所(suǒ)需的直(zhí)管段長(zhǎng)度大大(dà)縮短，能(néng)夠适👄應(yīng)煤礦現(xian)場安裝(zhuāng)空間狹(xia)窄的實(shi)際情況(kuang);具有自(zi)清潔功(gong)能,節流(liu)件不🔴會(huì)被氣體(ti)中的污(wū)垢腐蝕(shi)、磨損，能(neng)夠保持(chi)節流裝(zhuāng)🎯置流量(liang)🧡系數的(de)長期穩(wěn)定性,增(zēng)大校準(zhǔn)周期;壓(ya)損🍓小,适(shi)用于低(di)負壓抽(chou)放管道(dào)的♌流量(liàng)計量而(ér)不影響(xiǎng)其抽放(fang)效果;穩(wen)定性高(gao),使得現(xian)場維護(hu)成本下(xia)降。
2管道(dào)瓦斯流(liú)量計量(liàng)存在的(de)問題及(ji)解決方(fāng)案
2.1管道(dao)瓦斯流(liú)量計量(liang)存在的(de)問題
　　管(guǎn)道瓦斯(sī)氣體存(cún)在濕度(dù)大、雜質(zhi)多、氣液(yè)固混合(he)、壓力低(dī)、流♌量變(biàn)化範圍(wei)寬、流速(sù)下限低(di)、現場安(an)裝.環境(jìng)局限🍓性(xìng)大等特(te)點,這就(jiù)要求測(ce)量其流(liú)量的流(liú)量計具(ju)有如下(xia)特征:無(wú)可轉動(dong)部件㊙️，測(cè)量量💯程(cheng)比寬，可(kě)測量多(duō)項流♊,不(bu)易堵塞(sai)磨損,永(yong)久性壓(yā)損小，測(cè)量下限(xiàn)低,直管(guan)段要求(qiú)短。雖然(ran)氣🚶體流(liú)量計種(zhong)類很多(duo),但适用(yòng)于管道(dào)瓦斯流(liú)量測量(liàng)的流⛹🏻‍♀️量(liàng)計并不(bú)是很多(duō)。當前應(ying)用最🌈爲(wei)廣泛的(de)孔闆🏒流(liú)量計、渦(wō)💜街流量(liang)計、皮托(tuō)管流量(liang)計.V錐流(liú)量計㊙️等(deng)在測量(liàng)管道瓦(wa)斯時也(ye)存在相(xiàng)應的問(wen)題。
　　孔闆(pan)流量計(jì)存在的(de)問題:(1)測(ce)量量程(cheng)比窄,約(yue)爲1:3,相對(duì)煤💘礦流(liu)量變化(hua)範圍來(lái)說,測量(liàng)範圍窄(zhai);(2)采用邊(biān)緣截🌈止(zhi)、中間流(liu)通的銳(ruì)角節流(liú)方式，使(shi)管道瓦(wǎ)斯氣體(tǐ)中的液(ye)體或固(gù)體雜質(zhi)無法順(shun)利流過(guò),造成孔(kong)闆前方(fāng)液體和(hé)固體雜(zá)質堆積(ji)的現象(xiang),需要經(jing)常清洗(xi)管道🎯;(3)對(dui)流場的(de)分布要(yào)求較高(gāo),直管段(duàn)要求長(zhǎng)，現場安(an)裝㊙️局限(xiàn)性大;(4)對(dui)管🎯道介(jiè)質造成(chéng)的永久(jiǔ)性壓損(sǔn)大,特别(bie)♌是負壓(ya)端會影(yǐng)響井下(xia)抽放壓(yā)力,同一(yi)條管道(dào)上不🌈适(shì)💁宜串聯(lian)使用多(duo)台孔闆(pǎn)。
　　渦街流(liú)量計存(cún)在的問(wen)題:(1)對環(huan)境振動(dòng)較爲敏(min)感,現場(chang)長期運(yun)🌈行🌈穩定(ding)性較差(cha);(2)測量下(xia)限較高(gāo),特别是(shi)對于低(di)🛀🏻密度介(jiè)質,如氣(qì)🙇🏻體介質(zhì),特别是(shi)負壓狀(zhuang)态下的(de)氣體介(jie)質,測量(liàng)下限一(yī)般不低(di)于5m/s;(3)采用(yòng)插人式(shì)點測量(liang)方式,插(chā)人的深(shen)度不同(tong),測量的(de)流量結(jié)果也不(bú)相同,無(wú)法保證(zheng)現場與(yǔ)實驗💘室(shi)的測量(liàng)精度一(yi)緻;(4)直管(guan)段要求(qiu)長,現場(chǎng)安裝局(ju)限性大(dà)。
皮托管(guǎn)流量計(ji)由于插(chā)人杆較(jiào)細,取壓(ya)孔較小(xiao),容易堵(dǔ)塞,不适(shì)宜長期(qī)在線測(ce)量瓦斯(si)流量。
　　 旋(xuan)進漩渦(wō)流量計(ji)存在的(de)問題:(1)适(shì)用管徑(jìng)範圍小(xiao),一👄般最(zui)大隻能(neng)測量300mm管(guǎn)徑,适用(yòng)面窄;(2)給(gei)管道帶(dai)來的永(yong)久性壓(ya)力損失(shī)大，影響(xiang)瓦🔞斯抽(chou)放效果(guǒ),主要應(ying)用于油(yóu)田井口(kǒu)平台高(gāo)中壓♈油(you)、氣的流(liú)量測量(liang);(3)現場适(shì)應性差(chà),同一管(guan)徑的每(mei)🔞一台儀(yí)表都具(jù)有相同(tong)的流速(su)🔞測量範(fan)圍,且不(bu)可更改(gǎi),隻能通(tōng)過現場(chǎng)管道的(de)擴管☂️或(huo)縮管來(lai)滿⁉️足流(liú)量計的(de)流速測(ce)量要求(qiu)，即以現(xian)場工況(kuàng)條件來(lai)适應并(bing)滿足流(liú)量計的(de).需要;(4)易(yi)受被測(cè)介質影(ying)響,特别(bié)在介質(zhi)髒污的(de)情況下(xià),其⭕導流(liú)器(旋轉(zhuan)導流槽(cáo)、在人口(kou)處的螺(luó)旋漿形(xíng)葉片)容(róng)易結垢(gòu),嚴♉重時(shí)可能封(feng)閉葉片(pian)面積,需(xu)要經常(chang)清理♍。
　　V錐(zhuī)流量計(ji)主要是(shi)爲了解(jie)決孔闆(pan)流量計(ji)和渦街(jiē)流量計(ji)存在🤞的(de)㊙️問題而(er)引入的(de),具有測(ce)量量程(cheng)比寬、自(zi).整流等(deng)優♻️點,但(dan)✍️它整體(tǐ)結構較(jiao)爲複雜(zá),運輸、安(ān)裝較爲(wei)不便。
2.2提(tí)高管道(dao)瓦斯流(liu)量計量(liang)準确度(dù)的方法(fa)
　　瓦斯流(liú)量的測(ce)量精度(du)是管道(dào)瓦斯流(liú)量測量(liang)過程中(zhong)存🍓在的(de)一個主(zhǔ)要問題(tí)。瓦斯氣(qi)體裏含(hán)有大量(liàng)的⛹🏻‍♀️液态(tai)水以及(jí)固✏️體雜(zá)質,并且(qie)瓦斯體(ti)積分數(shù)會實時(shí)🔞變化,這(zhe)些因素(su)會嚴重(zhong)影響氣(qì)體的物(wu)理性質(zhì),如密度(dù)、黏度等(deng),特别是(shi)對氣體(tǐ)密度影(ying)響較大(dà)🌈。
　　解決該(gai)問題可(kě)采用以(yi)下辦法(fa):(1)對瓦斯(si)體積分(fen)數進行(hang)實🥰時檢(jiǎn)測并最(zui)終轉換(huàn)爲對瓦(wǎ)斯氣體(ti)密度的(de)實♈時修(xiu)正,從而(ér)解決瓦(wa)斯體積(jī)分數變(biàn)化帶來(lái)的密度(du)誤差;(2)在(zai)管道上(shàng)多加放(fang)水器，使(shi)氣體中(zhōng)的液态(tai)水和固(gu)體雜質(zhì)能夠在(zài)經過一(yī)段距離(lí)的輸送(sòng)之後,最(zui)終⛱️排除(chu)到管道(dao)🥰之外,從(cong)而盡可(kě)能保證(zhèng)到達流(liu)量計的(de)氣體爲(wei)較爲潔(jie)🔞淨和幹(gàn)燥的瓦(wa)斯氣體(tǐ),減小液(yè)态水和(he)固體雜(za)質對氣(qi)體密度(du)的影響(xiǎng);(3)注✔️意現(xiàn)場的輸(shu)氣管道(dao)布置,應(yīng)保證靠(kao)💋近水源(yuán)端的管(guǎn)道處于(yú)低處,使(shi)得液态(tài)水不能(néng)夠流入(ru)後端管(guan)道内，同(tong)時流量(liàng)計應遠(yuǎn)離水源(yuan)端;(4)采取(qǔ)措施使(shǐ)輸氣管(guan)道的溫(wēn)度變化(hua)保持在(zai)一定範(fan)圍内,從(cong)而減🧑🏽‍🤝‍🧑🏻少(shao)瓦斯氣(qi)體中的(de)水分在(zai)🆚流量❗計(ji)處冷凝(ning)的情況(kuang);(5)在有條(tiao)件的地(dì)方增加(jia)氣體預(yu)處理裝(zhuang)❗置,直接(jiē)濾除氣(qì)體中的(de)液态水(shui)和固體(ti)雜質。
3管(guǎn)道瓦斯(si)流計量(liàng)t發展方(fāng)向
　　《煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)采達标(biao)暫行規(guī)定》第十(shi)四條規(gui)定:煤與(yǔ)瓦斯突(tū)出礦井(jing)和高瓦(wa)斯礦井(jing)必須建(jian)立地面(miàn)固定抽(chōu)采瓦斯(si)系統,其(qí)他應當(dang)抽采瓦(wǎ)斯的礦(kuàng)井可以(yi)建立井(jing)下臨時(shí)抽采瓦(wǎ)斯系統(tǒng);同時具(ju)有🏃‍♀️煤層(ceng)瓦斯預(yù)抽和采(cai)空區瓦(wǎ)斯抽采(cai)方式的(de)礦井,根(gen)據需要(yao)分别建(jiàn)立高、低(dī)負壓抽(chou)采瓦斯(sī)💁系統[2]。從(cóng)這些信(xin)息可以(yǐ)看⁉️出,瓦(wǎ)斯抽放(fàng)流📐量計(jì)量将是(shì)未🐇來國(guo)家相關(guan)部♍門考(kao)核煤礦(kuàng)瓦🈲斯抽(chou)放達标(biāo)的一個(ge)重要❓手(shǒu)段,如何(he)保證抽(chou)放效果(guo)良好并(bing)達✂️到要(yao)求将是(shi)煤礦⭕瓦(wa)🈲斯抽放(fang)領域必(bi)須考❓慮(lǜ)的問題(ti)。
　　瓦斯抽(chōu)采礦井(jing)應當配(pei)備瓦斯(si)抽采監(jian)控系統(tǒng),實時🌈監(jian)控管網(wǎng)瓦斯濃(nóng)度、壓力(lì)或壓差(cha)、流量、溫(wen)度參數(shu)及🔞設備(bei)的開停(ting)狀态等(děng);抽采瓦(wǎ)斯計量(liàng)儀器應(ying)當符合(he)相關計(ji)👅量标準(zhun)要求;計(jì)量測點(diǎn)布置應(yīng)當滿足(zú)瓦斯抽(chou)采達标(biao)評價的(de)需要,在(zài)泵站、主(zhu)管、幹管(guan)、支管及(ji)需🌂要單(dan)獨評價(jià)的區域(yù)分支✂️、鑽(zuàn)場等布(bù)置‼️測點(diǎn)幻。從上(shàng)述規定(ding)可以🏃🏻‍♂️看(kàn)出,在瓦(wa)斯抽放(fàng)管網系(xi)統中的(de)各階段(duàn)均要設(she)♉置監測(ce)點,作爲(wèi)☎️考察抽(chou)采達标(biāo)的一個(ge)重要指(zhi)标,各階(jiē)段的瓦(wa)🐇斯流量(liang)監測也(ye)将是重(zhòng)點考察(chá)對象。
煤(mei)礦瓦斯(sī)抽放管(guǎn)網一般(bān)由總管(guǎn)、幹管、支(zhī)管、彙流(liu)管以及(jí)鑽孔等(deng)🈲構成,如(rú)圖1所示(shì)。
 
　　考慮到(dào)主管、幹(gàn)管、支管(guǎn)不經常(chang)移動,且(qiě)要求測(ce)量儀器(qì)穩定性(xing)高、測量(liang)精度高(gāo),建議采(cǎi)用V錐流(liu)量計。彙(hui)流管以(yi)及各評(píng)價單元(yuan)建議采(cǎi)用插人(rén)式流量(liang)計,但當(dāng)前插人(ren)式流量(liang)計多采(cai)用點式(shì)測量方(fāng)式,以測(cè)量一點(dian)的流量(liàng)來代替(tì)整❤️個管(guǎn)道截面(miàn)的流量(liang),而一個(gè)管道界(jiè)面上每(měi)🏃🏻‍♂️一點的(de)流速🐅是(shì)不相同(tóng)的。理想(xiǎng)狀态(紊(wen)流狀态(tài))下的流(liu)速分布(bù)爲一個(ge)抛物面(mian)形式，即(ji)越靠近(jin)管壁位(wèi)置流速(su)越低，而(er)越靠近(jin)管🛀🏻道中(zhōng)央位置(zhì)流速越(yue)高,因此(cǐ)以點帶(dài)❤️面的插(chā)人式測(cè)量🚩方式(shi)的測量(liàng)精度相(xiàng)對較低(dī)。這種情(qing)🔱況宜在(zai)一個界(jiè)面下采(cai)⭐用多點(dian)測量的(de)方式來(lai)改善,但(dàn)這樣做(zuò)無疑又(yòu)會增加(jiā)成🔱本和(he)安裝維(wei)護複雜(za)度,故推(tui)😘薦采用(yong)多點采(cǎi)樣的插(cha)人式流(liú)量計作(zuò)爲在線(xian)式流量(liang)測✉️量設(shè)備,如勻(yun)速管流(liú)量計。
　　不(bu)同階段(duan)的輸氣(qì)管可能(néng)有不同(tong)的現場(chang)狀況，如(ru)管徑不(bú)同💚、是否(fou)經常移(yi)動、周圍(wéi)空間大(da)小不同(tóng)、直管段(duan)長度不(bu)同等。不(bú)✉️同階段(duan)的瓦斯(si)氣體也(yě)可能有(you)不同的(de)工況條(tiao)件，如♍含(hán)水量大(da)小不⚽同(tong)、髒污介(jie)質多少(shao)不同、氣(qi)體壓✏️力(li)大小不(bú)同等。考(kǎo)察不同(tong)階段管(guǎn)道瓦斯(sī)流量的(de)目的🍓不(bú)同,對每(měi)個♌階段(duan)管道瓦(wǎ)👌斯流量(liàng)測量的(de)準确度(du)要求也(ye)不相同(tong)。故煤礦(kuàng)管道瓦(wǎ)斯流⭐量(liàng)計量應(yīng)根據不(bú)同的現(xiàn)場狀況(kuang)、工況條(tiáo)件及測(cè)量需求(qiu)選擇相(xiàng)應的流(liu)量計🌈。
4結(jie)語
　　闡述(shu)了煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liàng)計量發(fā)展現狀(zhuang),分析了(le)各種存(cun)在的問(wen)題并提(tí)出了解(jiě)決辦法(fa);建議煤(mei)礦瓦斯(sī)抽放管(guǎn)網中的(de)主管、幹(gan)管、支管(guan)采用V錐(zhui)流量計(jì),彙流管(guan)以及各(gè)評價單(dān)元采用(yòng)多點采(cai)樣👅的插(chā)人式流(liú)量計;指(zhǐ)出煤礦(kuàng)管道瓦(wǎ)斯流量(liàng)計量應(yīng)根據不(bú)同的💔現(xian)場狀況(kuang).工況條(tiáo)件及測(ce)量需求(qiu)選擇相(xiàng)應的流(liú)量⁉️計。

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