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由于我國煤礦瓦斯災(zāi)害非常嚴(yán)重，國有重點(diǎn)煤礦有348處高瓦斯和突出礦井；近幾年突出次數(shù)300多次/ 年，隨著礦井開采深度的加深和開采強(qiáng)度的加大，礦井瓦斯涌出量和煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性也相應(yīng)增大。那么對于高瓦斯礦井進(jìn)行瓦斯抽放、監(jiān)控、治理就顯得尤為重要，煤炭企業(yè)必須加強(qiáng)瓦斯治理工作，全面貫徹落實(shí)“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理12字方針和“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”的十六字體系。
煤礦瓦斯又稱煤層氣，是賦存在煤層中的烴類氣體，和天然氣一樣，主要成分是甲烷。許多高瓦斯礦井對抽出的瓦斯進(jìn)行瓦斯發(fā)電或者用于民用燃料、化工原料。故提高煤礦瓦斯利用率，擴(kuò)大促進(jìn)抽放規(guī)模已成為煤礦企業(yè)當(dāng)前瓦斯防治工作重點(diǎn)。那么，對瓦斯抽采利用的監(jiān)測監(jiān)控，不但需要了解瓦斯量消耗的規(guī)律，更重要的是要掌握管道內(nèi)流量或瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時變化情況，提高安全生產(chǎn)指數(shù)。對于管道內(nèi)混合氣體流量大小由我院自主研發(fā)的威力巴流量計(jì)來測量。
1. 威力巴測量的工作原理
G D 3系列威力巴流量計(jì)是近幾年發(fā)展起來的以差壓式、速率平均式流量技術(shù)為原理，由一體化威力巴傳感器、差壓變送器和流量積算儀等組成的測量系統(tǒng)。當(dāng)流體流過威力巴傳感器時，在探桿的迎流測形成一個高壓分布區(qū)，其壓力略高于管道靜壓；在探桿的側(cè)后兩邊、流體與探桿的分離點(diǎn)處形成一個低壓分布區(qū)，其壓力略高于管道靜壓。傳感器設(shè)有按契比雪夫分布的3對取壓孔，分別引入管道對應(yīng)點(diǎn)上的壓力。迎流面為高壓取壓孔，讀取高壓平均值信號P1，后側(cè)壁為低壓取壓孔，讀取高壓平均值信號P2。將P1和P2分別引入差壓變送器，測得差壓△P；基于密閉管道中能量相互轉(zhuǎn)化的伯努利定律（在穩(wěn)定流場情況下，管道中的流速與差壓的平方根成正比），故△P能實(shí)時反映管道內(nèi)部流體流速的變化，由此推算出流體的標(biāo)況體積流量公式：
式中： K 為流量系數(shù)； ρ 為介質(zhì)密度；△P為差壓。根據(jù)威力巴探桿結(jié)構(gòu)原理（如圖1所示）可見，威力巴流量計(jì)是根據(jù)流體力學(xué)和空氣動力學(xué)設(shè)計(jì)的多組取壓孔，使得其在流體剖面十分復(fù)雜的情況下也能測得準(zhǔn)確流速。威力巴流量探桿彈頭狀外形及前表面粗糙處理工藝使產(chǎn)生zui壓力分布區(qū)和zui穩(wěn)定的壓力信號，介質(zhì)流速zui低可測至0. 3m / s，zui高可測至35m / s，所以適用于正、負(fù)壓管道的總管、干管、支管及鉆場。
威力巴流量計(jì)主要適用于監(jiān)測煤礦井下抽采管路及地面煤層氣綜合利用管道計(jì)量，配接的表頭上的液晶顯示屏可以同時就地顯示瞬時標(biāo)況混合流量、壓力、溫度和累計(jì)流量（如圖2所示）。表頭可以同時提供R S485總線、200H z~1000H z頻率和4M A~20M A電流3種通信信號輸出，用戶根據(jù)情況通過鍵盤進(jìn)行簡單處理后，選擇其一適合自身需要的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)給上位機(jī)的遠(yuǎn)程距離傳輸。
2. 與其他傳統(tǒng)流量計(jì)性能比較
目前，運(yùn)用于煤礦管道瓦斯計(jì)量的儀器設(shè)備種類較多；比較廣泛的有傳統(tǒng)的孔板、渦街、旋進(jìn)漩渦及V 錐流量計(jì)等。*的孔板傳統(tǒng)技術(shù)，因受原理和結(jié)構(gòu)的限制，不但對于前后管道的直管道長度有相當(dāng)高的要求，且容易受管道內(nèi)粉塵的影響，使粉塵會慢慢累積在孔板與管道內(nèi)避連接處產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，*性壓力損失大，節(jié)流件邊緣易磨損而使精度隨使用時間的延長而迅速下降，需要定期維護(hù)，且流出系數(shù)易變化。渦街及旋進(jìn)漩渦流量計(jì)屬于單點(diǎn)式測量，既對安裝的直管道要求較長又對管道的震動十分敏感，受自身測量精度影響一般只能測量zui低流速不低于5m /s，測量精度還會受到流體中原始漩渦的影響，所以不適用于抽采管道流速及流場不穩(wěn)定且含有較多雜質(zhì)的煤層氣計(jì)量；V錐流量計(jì)安裝對直管段要求短，測量精度高、不堵塞、維護(hù)量小、測量下限可以控制到很低，但是安裝管段是
法蘭式安裝，需要停氣安裝拆卸；在強(qiáng)制校準(zhǔn)流量計(jì)時需停氣拆卸，仍然存在較大壓損。
3. 貴州盤江精煤股份煤層氣利用開發(fā)公司運(yùn)用實(shí)例
本次運(yùn)用是將威力巴流量計(jì)垂直安裝在D N 500管徑的抽放管道上，接上18V 本安直流電源后調(diào)試完成后投入正式計(jì)量。該管道內(nèi)壓力為67kPa，溫度在14℃左右，管道標(biāo)況混合流量在120m3/min~130m 3 / m i n，至2015年4月安裝運(yùn)行以來，已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行了7個多月時間，期間沒有任何異常狀況發(fā)生，從流量數(shù)據(jù)在軟件上顯示的33天曲線（如圖2所示）可以看出，曲線沒有較大波動比較平滑，說明威力巴探桿對氣體流過時產(chǎn)生的壓差反應(yīng)靈敏，測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
威力巴流量計(jì)的測量精高度，達(dá)到1. 5級；多點(diǎn)測量管道內(nèi)平均流速，測量更準(zhǔn)確；不受探桿插入深度影響，測量重復(fù)性好；本質(zhì)防堵特型的設(shè)計(jì)大大降低了探桿被堵塞的幾率，使得現(xiàn)場運(yùn)行穩(wěn)定性好、維護(hù)量?。粶y量元件不直接接觸被測介質(zhì)，調(diào)校方便；整機(jī)結(jié)構(gòu)輕便、采用插入式的安裝方式工藝簡單易操作、管道內(nèi)部無壓損；表頭輸出及顯示參數(shù)內(nèi)容豐富、直觀；采用了自校準(zhǔn)技術(shù)免日常維護(hù)，維護(hù)量大大降低；截止目前，威力巴流量計(jì)在現(xiàn)場運(yùn)用達(dá)2000余套，其中用量較多的比如淮北礦業(yè)集團(tuán)、川煤集團(tuán)、盤江精煤股份煤層氣利用開發(fā)公司等，尤其是在山西晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河煤礦煤層氣利用CD M 項(xiàng)目，其計(jì)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性系統(tǒng)得到聯(lián)合國CD M 項(xiàng)目驗(yàn)收組專家的一致肯定及表揚(yáng)，并建議相關(guān)煤炭企業(yè)在瓦斯抽采及利用計(jì)量裝置選購裝備時予以優(yōu)先考慮并廣泛應(yīng)用于瓦斯抽
放計(jì)量、井下抽放支管監(jiān)測、風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)及煤層氣利用CD M 項(xiàng)目，盡早及時投入使用。
氬氣流量計(jì) 沼氣流量計(jì) 煙氣流量計(jì) 燃?xì)饬髁坑?jì)
