摘要：管(guǎn)道瓦斯(si)流量計(jì) 量是對(duì)瓦斯抽(chōu)采是否(fǒu)達标的(de)重要監(jiān)測手段(duan)。煤層抽(chōu)🚶‍♀️放管📐道(dao)中的混(hun)合氣體(tǐ)，具有顆(ke)粒雜質(zhi)多、濕度(du)大👨‍❤️‍👨、現場(chang)✊條件👨‍❤️‍👨惡(è)劣㊙️等特(tè)點，要求(qiú)計量設(shè)備須無(wú)可轉動(dòng)部件、耐(nai)髒污介(jiè)🌈質能力(lì)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(fā)展現狀(zhuang)，并根💃據(jù)在北皂(zao)煤礦應(ying)用情況(kuàng)，從技術(shù)特點、調(diao)校維護(hu)、數據傳(chuan)輸與分(fèn)🐕析方面(miàn)，重點研(yán)究如何(hé)保證管(guǎn)道瓦斯(si)計量結(jié)果既📐準(zhǔn)确又适(shì)合煤礦(kuàng)現場☀️工(gōng)況條件(jiàn)，真實地(dì)反映實(shi)際瓦斯(sī)抽采情(qíng)況。
　　北皂(zào)煤礦海(hǎi)下采煤(mei)填補國(guó)内空白(bái)，但具體(ti)實施過(guo)程中🌈，在(zai)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(yù)🙇🏻也劃爲(wei)了瓦斯(sī)異常區(qu)，所以需(xu)要對工(gōng)作面的(de)煤👨‍❤️‍👨層瓦(wa)斯進行(hang)抽放。在(zai)煤層瓦(wa)斯抽放(fàng)進程中(zhōng)，需要對(duì)抽放管(guǎn)路中抽(chou)出氣體(tǐ)累計量(liang)、瓦斯量(liàng)等進行(háng)計算，從(cong)而對抽(chōu)放效果(guo)進行評(ping)估🏃‍♂️，具體(tǐ)是通過(guo)對抽放(fàng)管道内(nèi)混合氣(qì)體的流(liú)量、管道(dao)内溫度(du)、管道内(nèi)壓力、混(hùn)合氣體(ti)中的甲(jiǎ)烷濃度(dù)、一氧化(huà)碳濃度(du)等進行(háng)連續監(jiān)測。并且(qiě)充分利(lì)用本礦(kuang)現有的(de)KJ95N安全🌏監(jian)控系統(tong)，實現全(quán)礦井瓦(wǎ)斯數據(jù)的統一(yi)采集和(hé)分析，因(yin)此對管(guan)道瓦斯(sī)抽放監(jian)測技術(shu)進行🌏了(le)研究和(he)應用。
1管(guǎn)道瓦斯(si)計量現(xian)狀
　　煤層(céng)氣管道(dào)瓦斯氣(qì)具有雜(za)質多、粉(fěn)塵大、濕(shi)度大、濃(nong)度變化(hua)👈範圍大(da)、監測傳(chuán)感器不(bu)易維護(hu)和調校(xiao)的特點(dian)，而目前(qian)在用♉的(de)安全監(jiān)控瓦斯(sī)、流量等(děng)傳感器(qi)由于結(jie)構的不(bu)适😄應，不(bu)能直接(jie)應🌐用于(yu)管道瓦(wǎ)斯抽放(fang)監測。必(bì)須解決(jué)氣體采(cai)樣、去濕(shi)、防污的(de)問題，要(yao)求具有(you)量程寬(kuān)、結構無(wú)可轉動(dong)部件、滿(man)足多種(zhǒng)參數測(ce)量、不易(yì)堵塞磨(mó)損和自(zì)清潔的(de)特征。
2幾(jǐ)種可用(yong)的管道(dào)瓦斯流(liu)量計分(fen)析對比(bi)
　　當前适(shi)用于煤(mei)礦管道(dào)瓦斯流(liu)量監測(cè)的幾種(zhong)可用的(de)㊙️管🈲道瓦(wǎ)斯流量(liàng)計有 孔(kǒng)闆流量(liang)計 、渦街(jiē)流量計(jì)、皮托管(guǎn)流量計(ji)、V錐流量(liàng)計等。
（1）孔(kong)闆流量(liàng)計屬于(yu) 差壓式(shì)流量計(ji) 中的一(yi)種。是利(li)用流體(ti)通過孔(kǒng)闆時在(zài)孔闆前(qián)後産生(shēng)👈的差壓(yā)來測量(liang)流量的(de)一種方(fang)法，主要(yao)由孔闆(pan)、取壓裝(zhuāng)🏃置、信号(hào)管路、 差(chà)壓變送(song)器 及顯(xiǎn)示儀表(biǎo)組成。其(qí)原理是(shì)将一個(ge)孔闆節(jiē)流件固(gù)定📞在管(guǎn)道内🛀🏻部(bù)，節流件(jiàn)的孔徑(jìng)小，對流(liu)過的流(liú)體有約(yuē)束作用(yong)，流體的(de)流束截(jié)面突然(ran)收縮，流(liú)速随之(zhī)加快，由(you)于節流(liú)件😍前後(hou)的流速(su)突然變(bian)化，使得(de)在節流(liu)件前後(hou)産生靜(jìng)壓力差(chà)，流體通(tōng)🏃🏻過節流(liú)件的流(liu)量越💚大(dà)，産生的(de)靜⁉️壓力(lì)差越大(dà)，通過測(ce)量節流(liú)件前後(hòu)的差壓(yā)，進而實(shi)現對流(liú)量的測(cè)量。孔闆(pan)流量計(jì)是較早(zao)用于測(cè)量氣體(tǐ)流量的(de)流量計(ji)，它的優(yōu)點是便(bian)于安裝(zhuāng)、成本低(dī)、無可轉(zhuan)動✂️部件(jiàn)。孔闆流(liu)量計的(de)缺點是(shì)穩定性(xing)差，流動(dòng)性差，流(liú)速❓範圍(wéi)小💘，節流(liú)件前段(duan)容易堆(dui)積雜質(zhi)，測量精(jing)度差等(děng)。
（2）渦街流(liú)量計類(lei)似于目(mu)前煤礦(kuang)廣泛使(shi)用的渦(wo)街風速(sù)傳感器(qi)，也是根(gēn)據卡曼(màn)渦街原(yuan)理，是在(zai)一穩定(dìng)的流體(ti)中安放(fang)一根非(fei)流線型(xíng)阻流體(ti)，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(liú)體壓強(qiáng)大于内(nèi)部流體(ti)，迫使内(nei)部流體(tǐ)向相反(fǎn)方向移(yí)動，從而(ér)在阻流(liu)體兩側(cè)交替地(di)形成兩(liǎng)串規則(ze)的旋渦(wo)，而産生(sheng)♉的旋渦(wo)周期✊頻(pín)🔆率與管(guan)道内的(de)流體流(liú)速之間(jian)有确🍉定(dìng)的數值(zhi)關系，通(tong)過超聲(shēng)🚶、熱敏、應(ying)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(xuán)渦的分(fèn)離頻率(lü)變化就(jiù)可以換(huàn)算出流(liu)體的流(liu)量。渦街(jie)流量計(jì)的優點(diǎn)是結構(gòu)簡單，無(wú)可轉動(dòng)部件，耐(nai)髒污介(jiè)質能力(li)強，測量(liàng)量程比(bi)寬，永久(jiu)性壓損(sǔn)小。渦街(jie)流量計(jì)的缺點(diǎn)是在高(gāo)粘度、低(di)流🍉速流(liu)體精度(dù)差，不适(shi)用于低(di)雷諾數(shu)測量，隻(zhi)适用于(yu)高流速(sù)流體的(de)測量，對(duì)測量管(guǎn)道前後(hou)的直管(guan)段長度(dù)要求長(zhang)，方能保(bao)證穩🛀🏻定(ding)的測量(liang)。
（3）皮托管(guǎn)流量計(jì)又名“空(kong)速管”，“風(fēng)速管”，是(shì)通過測(ce)量管道(dao)内某🔴點(diǎn)流體的(de)動壓與(yu)靜壓之(zhī)差來測(cè)量流量(liang)的，原理(lǐ)是在皮(pí)托管頭(tóu)部迎流(liu)方向開(kāi)有一個(gè)小孔稱(chēng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼爲總壓(ya)孔，在該(gai)處形成(cheng)“駐點”，在(zài)距頭部(bù)⁉️一定距(jù)離處開(kāi)有若幹(gan)垂直于(yú)流體流(liu)向的靜(jìng)壓孔．各(ge)靜壓孔(kong)所測靜(jìng)壓在均(jun)壓室均(jun)壓後輸(shū)出，由于(yu)流體的(de)總壓和(he)🌍靜壓之(zhī)差與被(bei)測流體(ti)的流速(sù)有确定(ding)的數值(zhi)關系，因(yīn)此可以(yǐ)用皮托(tuo)管測得(de)⛹🏻‍♀️流體流(liu)速從而(ér)計算出(chū)被測流(liu)體的流(liu)量。皮托(tuō)💃🏻管流量(liàng)計在飛(fei)機上廣(guǎng)泛應用(yong)，其優點(dian)是測量(liang)範圍寬(kuan)，使用制(zhì)造方便(bian)，點流速(sù)測量準(zhǔn)确度高(gao)。缺點是(shi)低流速(sù)性差，受(shou)流速分(fèn)布影響(xiang)大📱，容易(yì)堵塞。
（4） V 錐(zhuī)流量計(ji) 也是一(yī)種差壓(ya)式流量(liang)計，同樣(yàng)是基于(yú)密閉管(guǎn)道中🥵能(néng)量相互(hù)轉化的(de)伯努利(lì)定律，利(li)用節流(liu)效應來(lái)測量流(liú)體流💔量(liang)。它是在(zai)管道🈲中(zhōng)心安裝(zhuāng)一個錐(zhuī)形體來(lái)⭐對流體(tǐ)進行節(jie)🔞流，使管(guan)道中心(xīn)的流體(tǐ)繞錐形(xíng)體流🔞動(dòng)，并将流(liú)體收縮(suo)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(ji)是管道(dao)外圍的(de)環狀節(jie)流。管道(dào)🐕内的流(liú)體流過(guò)🚶‍♀️V錐體時(shí)，被收縮(suo)到管壁(bi)，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(liu)體的流(liu)速與差(cha)壓的平(ping)方有确(què)定的數(shù)值關系(xi)。并且錐(zhui)體與管(guan)道同軸(zhou)，錐體前(qián)部直接(jiē)💋作用于(yu)流體中(zhong)心部分(fèn)，迫使高(gao)速的中(zhōng)心與接(jie)近管壁(bì)的低速(sù)流體均(jun1)勻化，從(cong)而♍産生(shēng)正确的(de)☔壓差。V錐(zhui)流量計(ji)具有量(liang)程下限(xiàn)低，量程(chéng)比寬，适(shi)用磨損(sun)小，流場(chang)自動調(diào)整，自清(qīng)掃等特(tè)點。

表(biao)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(cheng)比	可動(dong) 部件	耐(nài)髒防堵(dǔ)	高流 速(sù)性	低流(liu) 速性	直(zhí)管段 要(yào)求
孔闆(pan)	1.5級	差	1:3	無(wu)	差	差	差(cha)	10D 後5D
勻速(su)管	1.5級	一(yi)般	1:10	無	一(yī)般	好	差(chà)	前20D 後10D
渦(wō)街	2.0級	一(yi)般	1:7	無	一(yī)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(hou)1D

綜上比(bǐ)較，最适(shi)合管道(dào)瓦斯抽(chōu)放監測(cè)的是V錐(zhui)流量🔞計(ji)。
3V錐管道(dào)流量計(ji)在北皂(zào)煤礦的(de)應用
3.1相(xiang)關技術(shù)指标要(yao)求
（1）量程(cheng)比：1:10；
（2）公稱(chēng)直徑DN:DN150；
（3）公(gong)稱壓力(li)PN:1MPa；
（4）介質溫(wen)度：20~25℃；
（5）負壓(ya)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(zhui)體材質(zhì)：不鏽鋼(gang)；
（9）管道外(wài)殼材質(zhi)：碳鋼或(huo)不鏽鋼(gāng)；
（10）RS485通信方(fāng)式：可運(yùn)行KJ95N以及(jí)其他基(jī)于RS485接口(kǒu)的通訊(xun)協議，波(bo)特率1200~115200bps可(kě)調💚；
（11）通信(xìn)距離：傳(chuan)感器到(dào)抽放顯(xiǎn)示控制(zhi)裝置最(zuì)大距離(lí)不小于(yú)2km；
（12）工業以(yi)太環網(wǎng)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(jian)、GD3多參數(shù)傳感器(qì)、GJG100H紅外甲(jiǎ)烷傳🥵感(gan)器、GTH1000一🥵氧(yǎng)化碳傳(chuán)感器、KPPI汽(qi)水分離(li)器。
(1)V錐管(guǎn)件。直管(guan)段滿足(zu)前3D後1D(D指(zhǐ)管道的(de)直徑)，安(an)裝前直(zhí)管段♌要(yào)求不🍓低(dī)于0.6m。在V錐(zhui)測壓孔(kong)上安裝(zhuāng)三閥組(zǔ)，通過穩(wěn)壓組件(jian)連接🔱到(dao)傳🐆感器(qi)；把汽水(shui)分離裝(zhuang)置、管道(dào)紅🍉外瓦(wǎ)斯傳感(gan)器和管(guan)道一氧(yǎng)化碳傳(chuan)感器分(fèn)别用螺(luo)絲緊固(gu)于🚩V錐支(zhi)架上，汽(qi)水分離(li)裝置導(dǎo)氣管低(dī)進高出(chu)，後連到(dào)兩😍個傳(chuán)感器上(shang)。在北皂(zao)煤礦應(yīng)用時曾(céng)經出現(xiàn)瓦斯和(he)一氧化(hua)碳傳感(gan)器數值(zhi)顯示爲(wei)零、流量(liàng)🈲低的問(wèn)題，原因(yīn)是導氣(qì)管将流(liu)量、瓦斯(sī)和一氧(yang)化碳傳(chuan)感器串(chuàn)聯，導緻(zhi)氣阻過(guò)大，将流(liú)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(shu)傳感器(qì)。用于監(jiān)測管道(dao)瓦斯氣(qi)體，實時(shi)顯示🥰管(guǎn)道内瓦(wa)🔆斯🥰氣體(ti)多種參(cān)數值（差(chà)壓、絕壓(ya)、負壓、溫(wēn)度、流量(liàng)✉️、累積📐流(liu)量等值(zhí)💰），在此處(chu)用于采(cai)集管道(dao)流量、負(fù)壓和溫(wen)度，并由(yóu)GD3将數據(jù)統一傳(chuan)輸到監(jiān)測分站(zhan)。
（3）GJG100H紅外甲(jia)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(jia)烷基本(ben)誤差：甲(jiǎ)烷濃度(dù)≤1%：真值±0.07%；甲(jia)烷濃度(du)＞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(wai)甲烷測(cè)量造成(cheng)🌈影響，在(zài)進氣端(duān)🏃‍♀️安裝汽(qi)水分離(li)器。監測(cè)數據單(dān)獨傳輸(shū)到監測(ce)分站。
（4）GTH1000一(yī)氧化碳(tàn)傳感器(qì)。對管道(dao)内的CO進(jin)行測量(liàng)及顯示(shi)測✍️量範(fan)圍🧑🏾‍🤝‍🧑🏼：0~1000×10-6CO；監測(ce)數據單(dān)獨傳輸(shū)到監測(ce)分站。
（5）與(yǔ)KJ95N系統的(de)聯接。瓦(wǎ)斯抽放(fang)監測系(xì)統所采(cai)用的設(shè)備均是(shi)🔴KJ95N系統的(de)聯檢設(shè)備。在接(jie)入方式(shì)上有兩(liang)種模式(shi)💔，一是🍉接(jiē)入😄專用(yong)監測分(fèn)站，通過(guò)環網進(jìn)行數據(jù)傳輸；另(lìng)一種是(shi)接入通(tong)用監測(cè)分站，通(tōng)過電纜(lǎn)實現數(shù)據上傳(chuán)。而無論(lùn)哪兩種(zhong)方法，由(yóu)于管道(dao)氣體監(jian)測傳感(gǎn)器的測(cè)量範圍(wéi)與環境(jìng)氣體監(jian)測傳感(gǎn)器測量(liang)範圍大(dà)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(cháng)使用，否(fǒu)則會增(zēng)大數據(ju)傳輸誤(wu)差。
4應用(yòng)效果

　　在(zài)北皂煤(mei)礦海域(yu)H2302工作面(mian)應用V錐(zhui)管道瓦(wa)斯抽放(fang)監測，并(bing)将瓦斯(si)抽放監(jian)測系統(tong)接入到(dào)KJ95N安全監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xian)了數據(ju)上傳和(hé)統一監(jian)控。自2025年(nián)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(dào)瓦斯流(liú)量計在(zài)北皂煤(méi)礦的應(yīng)用，在現(xian)場對比(bǐ)了渦街(jie)流量計(jì)和V錐流(liu)量計，V錐(zhui)流量計(jì)的量程(cheng)下限低(dī)，低流速(su)測量🏒性(xing)能好，安(an)裝簡單(dān)的特點(dian)比較突(tū)出，而📧且(qie)利用V錐(zhuī)産生🤞的(de)氣壓将(jiang)氣樣導(dao)出抽放(fang)管道的(de)方式，大(da)大減少(shao)了管道(dào)氣内的(de)粉塵、水(shui)分對瓦(wa)斯、一氧(yang)化碳傳(chuan)感器敏(min)感元件(jian)的影響(xiang)。爲北皂(zao)煤礦工(gong)作面的(de)瓦🙇‍♀️斯抽(chou)放工作(zuo)提供了(le)準确的(de)監測🔱數(shu)據保障(zhàng)。

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