瓦斯抽采系统监测、计量技术及装备概述

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1、瓦斯抽采系统监测、计量技术及装备一、瓦斯抽采监测概述我国很多煤矿都是高瓦斯矿井，瓦斯抽采是国家政策的要求。根据《煤矿安全规程》的相关规定，在满足设计和技术要求的基础上，煤矿企业必须建立了一整套的瓦斯抽采监测系统。瓦斯抽采监测中主要对管道工况参数和环境参数进行计量。通常需要监测的量包括管道流量、管道甲烷浓度、管道负压、管道温度、管道CO等。二、抽采监测设备概况1、抽采监测技术难点与关键点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。 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

2、中最易出问题的关键部位之一。2、管道瓦斯流量监测抽采管道内湿度大、固体杂质多、压力小、流量变化范围宽、流速下限低、输送环境局限性大。煤层气开发利用项目对煤层气输送量的准确计量提出了更高的要求。对流量计要求：1）无可转动部件 2）测量量程比宽 3）不易堵塞、磨损4）能够检测低速介质5）能够测量多项流6）能够检测低压力介质 目前煤矿用的较普遍的流量测量装置有孔板、涡街、旋进漩涡、均速管、皮托管、V锥流量计等，都存在适用条件有限的问题。3、管道内流量计量的难点问题3.1、影响现场计量精度的因素： 1）含水量和杂质2）气体组分 解决措施： 对煤层气在测量之前进行预处理，尽可能的

3、将气体中的水和杂质滤除，以使得进入流量计的为洁净气体。3.2、小流量测量问题需求： 1）钻场流量测量； 2）钻孔流量测量；解决措施： 1）结合现用流量计的特点和钻场流量的特点，就目前技术而言热式质量流量计应该是比较合适的技术，但是在工艺上还必须配套有放水、排渣措施。不排除随着科技的进步会有更适合钻场流量测量的装备出现，譬如：根据流量变化用户可自行更换节流关键部件等。 2）因为流量太小、流量变化范围较大且伴随有大量的液态水和固体杂质，在线式监测存在很多问题，且由于钻孔较多，若实现每一个钻孔测量将会是一个很大的投入，目前建议还是采用手持式流量计进行检测。三、常用流量计1、孔

4、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,安装时孔板轴心与管道轴线同心。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、下游两侧产生静压力差。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与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、涡街流量计原理

5、：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。优点： 1）结构简单牢固、无可转动部件； 2）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。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

6、； 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。 4、V锥型流量计原理：在同一密闭管道内，当压力降低时，速度会增加，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-，如图一所示，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；2）耐高温、高压、耐腐蚀、不怕震动；3）自保护功能，

7、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。5、热式质量流量计原理：采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。优点：1）可测量低流速(气体0.02-2m/s)微小流量；2）更适合于大管径；3）无活动部件，无分流管的热分布式仪表无阻流件，压力损失很小；4）使用性能相对可靠。与推导式质量流量仪表相比，不需温度传感器，压力传感器和计算单元等，出现故障概率小。缺点1