瓦斯抽采参数的监测与监控

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1、Email：zmjxycg163.com矿井瓦斯抽采技术-瓦斯抽采参数的监测与监控郑州煤炭工业技师学院资源开发教研室杨晨光18003818889《煤矿安全规程》对抽放管道中瓦斯浓度做了规定：利用瓦斯时，浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放浓度不得低于25%。《煤矿瓦斯抽放规范》(AQ1027-2006)规定，地面永久瓦斯抽放系统必须建立瓦斯抽放参数监控系统；抽放站内应配置专用检测瓦斯抽放参数的仪器仪表。矿井瓦斯抽放系统必须监测抽放管道中的瓦斯浓度、流量、负压

2、、温度和一氧化碳等参数，同时监测抽放泵站内瓦斯泄漏等。当出现瓦斯抽放浓度过低、一氧化碳超限、泵站内有瓦斯泄漏等情况时，应能报警并使抽放泵主电源断电。第一节瓦斯流量的测定一、概述为了全面掌握与管理井下瓦斯抽放情况，需要在总管、分管、支管和各个钻场内安设测定瓦斯流量的流量计。1、流量的测定方法分类按作用原理划分可把常用的流量测量仪表分成面积式流量计、差压式流量计、流速式流量计和容积式流量计四大类。(1)面积式流量计面积式流量计又称转子流量计，因转子处于任一平衡位置时，两端压差是定值，所以也称恒压差式流量计，可以测量低雷诺数中小型管径小流量。(2)差压式

3、流量计差压式流量计是通过测定流体流经节流装置时产生的压力差而测量流量的。由节流装置和差压计组成的节流式流量计是目前工业中应用最广泛的流量计。通用的节流装置有孔板、喷嘴、文丘利管和文丘利喷嘴等4种。(3)流速式流量计常用的有通过叶轮转速快慢反映流量大小的旋翼式水表、分流旋翼式蒸汽式流量计及涡轮流量计，测量旋涡频率的旋涡流量计，通过测量导电流体感应电动势变化的电磁流量计。(4)容积式流量计容积式流量计相当于是一个标准容积的容器，其通过对流体进行不断的度量而测量出相应的流量。适用于流量气体流量的有煤气表、湿式流量计。2、节流式流量计(1)基本原理由于连续

4、流动的流体经管道内的节流装置时流速会增大，在节流装置上下游侧之间出现静压力差，且流量与压差之间存在着一个恒定的关系，因而通过测量压差即可计算出流体的流量。(2)节流装置的取压方式①径距取压（D和D/2取压）。这种取压方式的上游侧取压孔中心位于孔板上游端面D±0.1D处，下游侧取压孔中心位于孔板下游端面0.5D±0.02D处。②法兰取压。这种取压方式的孔板上、下游取压孔中心与孔板入口及出口端面的距离均为25.4±1mm。③角接取压。这种取压方式的上、下游取压点均位于孔板出入口的端面外处，又分为环室取压和单独钻孔取压2种结构。(3)节流装置的种类节流装

5、置分标准节流装置和非标准节流装置2类。我国国家标准GB2624-81规定的标准节流装置是角接取压的标准孔板、法兰取压的标准孔板、角接取压的标准喷嘴3种。非标准节流装置有圆缺孔板、圆喷嘴、矩形流量管等。二、孔板流量计在煤矿瓦斯抽放流量测量中使用最广泛的流量计是径距取压的标准孔板，其适用条件是：孔板圆孔直径d≥12.5mm管道直径50mm≤D≤760mm直径比0.20≤β=d/D≤0.75雷诺数1260β2D≤Reo≤1081、孔板流量计的构造与工作原理孔板流量计由孔板、取压嘴和钢管组成，如图7-1、图7-2所示。图7-1孔板流量计(A)图7-2孔板流

6、量计(B)1-孔板；2-测量嘴；3-钢管(1)孔板构造孔板是一块具有圆形开孔并相对于开孔轴线对称的圆形薄板，如图7-3所示。不同管道内径的孔板，其结构形式是几何相似的。图7-3标准孔板孔板开孔上游侧直角入口边缘应锐利，边缘角应不大于0.0004d。孔板开孔圆筒形部分长度e=(0.005～0.02D)；孔板厚度E在e和0.05D之间，一般不小于2mm；出口处向下游侧扩散的锥面的圆锥角为30°～45°。(2)孔板流量计的工作原理连续流动着的流体遇到节流装置时,由于节流装置的截面积比管道的截面积小，在压差(能量)作用下流体的流速增大，挤过节流孔，形成流束

7、收缩；在挤过节流孔之后，流速又由于流通面积的变大和流束的扩大而降低，这样，在节流装置前后的管壁处的流体静压力产生差异，形成静压力差△p,△p=p1-p2，并且p1＞p2,此即节流现象。节流装置的作用在于造成流束的局部收缩，从而产生压差；流过的流量越大，压差越大。流体流经节流装置时的节流现象如图7-4所示。图7-4流体流过孔板时的节流现象式中：QH—管道中混合气体的流量,m3/min；△h—孔板前后测压孔的静压差，Pa；P—管内孔板后的绝对静压,Pa；t—管内孔板后的温度，℃；p0—标准大气压，Pa；ρ0—混合气体的密度，kg/m3，参见表7-1。κ

8、—孔板特性系数，m2.5/min，参见表7-2。甲烷浓度012345678901.75301.74651.74001.73