浅谈煤矿瓦斯抽采系统监测和计量

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1、浅谈煤矿瓦斯抽采系统监测和计量　　【摘要】文章介绍了煤矿瓦斯抽采监测技术和常用的流量计的优缺点，并对中国的瓦斯抽采技术的发展趋势做出了展望。【关键词】煤矿；瓦斯抽采；监测与计量1瓦斯抽采监测技术1.1管道瓦斯流量监测技术管道瓦斯流量是抽采监测中的关键技术参数之一，也是监测参数中监测难度最大的参数之一。对瓦斯抽放管道内流量的准确测量，是煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确、运行正常的重要条件之一。目前，国内有的瓦斯抽放管道流量计采用的是涡街流量传感器和V锥流量传感器。V锥流量传感器相比涡街流量传感器具有精度高、寿命长、直管段要求低、量程比宽、信号稳定、压损小等优点，涡街流量传

2、感器存在下限流速高（测量气体时下下限流速为5m/s）、直管段要求高、易受电磁干扰、易受管道振动影响等缺点。V锥流量传感相特别适合于以下场所：脏污介质、直管段不足的场所、对精度要求高的场所。当然，作为差压流量传感器的一种，由于成本关系不能完全取代孔板、文丘里的位置，但对于瓦斯抽放等计量精度要求较高的应用场所，采用V锥流量传感是一个较理想的选择。71.2管道瓦斯浓度监测技术管道瓦斯流量是抽采监测中的另一关键技术参数，也是监测中最易出问题的关键部位之一。对瓦斯抽放管道内瓦斯浓度准确的测量，是煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确、运行正常的另一个重要条件。目前，国内外用于煤矿井下瓦

3、斯气体检测有载体催化、热导、光干涉、红外等几种原理。能用于高浓度瓦斯检测的只有热导和红外两种原理。当前，我国煤矿瓦斯抽放监测系统中用于瓦斯浓度检测的高浓度甲烷传感器几乎都是采用热导原理。用热导原理检测瓦斯，只是在（8～40）CH4%时测量误差较小，使用中受环境温度影响大，不易补偿；特别是在检测管道瓦斯时，当瓦斯流速较高时（大于25m/s），会影响热导敏感元件的温度场，对利用热导率差异检测瓦斯浓度的热导敏感元件，这种影响将是灾难性的，导致传感器的测量误差非常大。近年来，在“非色散红外检测”（NDIR）技术发明后，国外红外气体检测技术在工业安全领域得到了飞速的应用和发展

4、。“非色散红外检测”（NDIR7）技术是目前一种比较先进的气体分析技术，具有快速、准确、稳定性好的特点。基于此技术的甲烷检测传感器具有检测精度高、响应时间快、检测范围广、性能稳定、不受检测环境中其它气体的干扰、无有害气体中毒现象、寿命长等特点，越来越受到煤矿及其它工业安全领域的青睐，并有取代载体催化、热导等瓦斯检测原理的趋势，成为煤矿瓦斯检测技术的主流。2常用流量计2.1孔板流量计原理：标准孔板是一块具有圆形开孔的金属薄板，圆孔壁与孔板前端面成直角，安装时孔板轴心和管道轴线同心。充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下两侧产

5、生静压力差。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压和流量之间的关系而求得流量。优点：（1）国际通用、应用历史长、经验数据丰富；（2）结构简单、成本低、安装方便；（3）无可转动部件，适合脏污介质测量；（4）国家统一标准，不需要实流标定，降低了产品成本。缺点：（1）直管段要求长；（2）易磨损，校准周期短；（3）易堵塞，需定期清理。2.2涡街流量计原理：在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分离频率与流量成正比的流量计。7优点：（1）结构简单牢固、无可转动部件；（2

6、）安装方便；（3）测量量程比宽；（4）插入式涡街流量计永久性压损小。缺点：（1）直管段要求长；（2）对震动敏感；（3）测量精度低、维护量大。2.3旋进漩涡流量计原理：流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器后，被迫绕着发生体轴剧烈旋转，形成旋涡。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋进动频率与流量大小成正比转，形成陀螺式的涡流进动现象。优点：（1）结构牢固、无可转动部件；（2）测量量程比宽；（3）直管段要求短。缺点：（1）压损巨大；（2）对震动敏感；（3）不能够用于测量含固体杂质和长纤维的介质。2.4V锥型流量计原理：在同一密闭管道内，当压力降低时，速度

7、会增加，当介质接近锥体时，其压力为p+，在介质通过锥体的节流区时，速度会增加，压力会降低为p-，p+和p-都通过V型锥形流量计的取压口引到差压变送器上，流速发生变化时，差压值会随之增大或减小。也就是说对于稳定流体，流量的大小与差压平方根成正比。当流速相同时，锥体节流面积越大，则产生的差压值也越大。优点：（1）直管段要求短；7（2）耐高温、高压、耐腐蚀、不怕震动；（3）自保护功能，节流件关键部位不磨损，能保持长期稳定地工作；缺点：（1）如果介质有颗粒杂质，易堵塞；（2）压损大；（3）结构复杂，不易维护；（4）量程比过小。2.5热式质量流量计原理：采用感热式测量，通