摘要：管道瓦斯(si)流量計 量是對(dui)瓦斯抽采是否(fou)達标的重要監(jian)測手段。煤層抽(chōu)放管道中🌂的混(hùn)合氣體，具有顆(ke)粒雜質多、濕度(du)大🌏、現場條件惡(è)劣等特點，要♌求(qiú)計量設備須無(wú)可轉動部件、耐(nai)髒污介質能力(lì)強、成本低、精度(dù)高、安裝方便。通(tōng)過分析 渦街流(liu)量計 、V錐流量計(ji)等煤礦管道瓦(wa)斯流量計量發(fa)展現狀，并🔞根據(ju)在北🎯皂煤礦應(yīng)用情況，從技術(shu)特點、調校維護(hu)、數據🌂傳輸與分(fèn)析方☔面，重點研(yán)究如何保證管(guan)道瓦斯計量結(jie)果既準确又适(shi)合煤礦現場工(gōng)況條件，真實地(di)反映實際瓦斯(sī)❗抽采情況。
　　北皂(zao)煤礦海下采煤(méi)填補國内空白(bái)，但具體實施過(guò)程👈中⭐，在海域⛷️的(de)掘進和回采過(guo)程中遇到了瓦(wa)斯濃⛷️度上升的(de)問題，海域區域(yù)也劃爲了瓦斯(sī)異常區，所🏃‍♂️以需(xu)要對工作面的(de)煤層瓦斯🧑🏾‍🤝‍🧑🏼進行(háng)抽放。在煤層瓦(wǎ)斯抽放進程中(zhōng)，需要對抽放管(guan)路中抽出氣體(ti)累計✊量、瓦斯量(liàng)等進行計算，從(cong)而對抽放效果(guǒ)進行評估，具體(tǐ)是通過對❓抽放(fàng)管道内混合氣(qì)體的流量、管道(dào)⭕内溫度、管♋道内(nei)壓🔱力、混合氣體(tǐ)中的甲烷濃度(dù)、一氧😄化碳濃度(du)等進行連續監(jiān)測。并且充分利(li)🐆用本礦現有的(de)KJ95N安全監控系統(tǒng)，實現全礦井瓦(wǎ)斯數據的統一(yī)采集和分析，因(yīn)此對管道瓦斯(si)抽放監測🌈技術(shù)進行了研究和(he)應用。
1管道瓦斯(sī)計量現狀
　　煤層(ceng)氣管道瓦斯氣(qi)具有雜質多、粉(fěn)塵大、濕度大、濃(nong)🌂度變化✉️範圍大(dà)、監測傳感器不(bu)易維護和調校(xiao)的特點，而✌️目前(qian)在用的安全監(jiān)控瓦斯、流量等(děng)傳感器由于結(jié)構的不适應，不(bu)能直接應用于(yu)管道瓦斯抽放(fang)監測。必須解決(jue)氣體采樣、去濕(shī)、防污的問題，要(yào)求具有量程寬(kuān)、結構無可轉動(dòng)部件、滿足多🔞種(zhong)參數測量、不易(yì)堵塞磨損和自(zi)清潔的特征。
2幾(ji)種可用的管道(dao)瓦斯流量計分(fèn)析對比
　　當前适(shì)用于煤礦管道(dào)瓦斯流量監測(cè)的幾種可用☀️的(de)管道瓦斯流量(liang)計有 孔闆流量(liàng)計 、渦街流量計(jì)、皮托管流量計(ji)、V錐流量計等。
（1）孔(kǒng)闆流量計屬于(yú) 差壓式流量計(jì) 中的一種。是利(lì)用流體通過孔(kong)闆時在孔闆前(qian)後産生㊙️的差壓(ya)來測量流量的(de)一種方法，主要(yào)由孔闆、取壓裝(zhuāng)置、信号管☂️路、 差(cha)壓變送器 及顯(xiǎn)示儀表組成。其(qi)原理是将一個(gè)孔闆節流件固(gù)定💘在🌈管☎️道内🈲部(bù)，節流件的孔徑(jìng)小，對流過的流(liu)體有約束作用(yòng)，流體🔴的流束截(jie)面突然收縮，流(liú)速随之加快，由(yóu)于⚽節流件前後(hòu)的流速突然變(biàn)化，使得在節流(liu)件前後産生靜(jing)壓力差，流體通(tōng)過節流件的流(liu)量越大，産生的(de)靜壓力差越大(dà)，通過測量節🌍流(liu)件前後的差壓(yā)，進而實現對流(liu)量的測量。孔闆(pǎn)流量計是較早(zǎo)用于測量氣體(tǐ)流量的流量計(jì)，它的優點是便(bian)于安裝、成本低(di)、無可轉動📐部件(jiàn)。孔闆流量計🐉的(de)缺點是穩定性(xìng)差，流動性差，流(liú)速範圍小，節流(liu)件前段容♋易堆(duī)積雜質，測量精(jing)度差等。
（2）渦街流(liu)量計類似于目(mu)前煤礦廣泛使(shǐ)用的渦街風速(su)傳😄感👅器，也是根(gen)據卡曼渦街原(yuán)理，是在一穩定(dìng)的流體中安🐉放(fang)一根非流線型(xíng)阻流體，流體受(shou)阻流體的影響(xiang)，動能和壓能相(xiang)互轉換，外部流(liú)體壓強大于内(nèi)部流體🌐，迫使内(nèi)部流體向相🐪反(fan)方向移動，從而(er)在♉阻流體兩側(cè)交替地形成兩(liǎng)串規則的旋渦(wo)，而産生的旋渦(wo)周期頻🏃‍♂️率與管(guan)道内的流體流(liu)速之間有确定(ding)的數值關系，通(tōng)過超聲、熱敏、應(ying)力、應變、電容、電(dian)磁、光㊙️電、光纖等(děng)其他形式的檢(jiǎn)測方式測出旋(xuan)渦的分🛀離頻率(lü)變化就可以換(huan)🈲算出流🔱體的流(liu)量。渦街流量👣計(ji)的優點是結構(gou)簡單，無可轉動(dòng)部件，耐髒污介(jiè)質能力強，測量(liang)量程比寬，永久(jiu)性壓損小。渦街(jie)流量計的缺點(diǎn)是在高粘度、低(dī)流速流體🙇‍♀️精度(du)差，不适用于低(dī)雷諾數測量，隻(zhi)适用于高流速(su)流體🐇的測量，對(dui)測㊙️量管道前後(hòu)的🌍直管段長度(du)要求長，方能保(bao)證穩定的測量(liàng)。
（3）皮托管流量計(jì)又名“空速管”，“風(feng)速管”，是通過測(ce)量管道内某點(diǎn)流👌體的動壓與(yǔ)靜壓之差來測(ce)量流量的，原理(lǐ)是在皮托管頭(tou)部迎🏃‍♂️流方向開(kai)有一個小孔稱(cheng)爲總壓孔，在該(gai)處形成“駐點”，在(zài)距頭部一定距(jù)離處開有若幹(gan)垂直于流體流(liú)向的靜壓孔．各(gè)靜壓孔所測靜(jìng)壓在均壓室均(jun)壓後輸出，由于(yu)流體的總壓和(hé)✔️靜壓之差與🌈被(bèi)測流體的流速(sù)有确定的數值(zhi)🌍關系，因此可以(yǐ)用皮托管測得(de)流體流速🤞從而(er)計算出被測流(liú)體的流量。皮托(tuō)管流量計在飛(fei)機上廣泛應用(yong)，其優點是測量(liàng)範圍寬，使用制(zhi)造方便，點流速(su)測量🌈準确度高(gao)。缺點是低流速(sù)🆚性差，受流速分(fen)布影響大，容易(yì)堵塞。
（4） V 錐流量計(jì) 也是一種差壓(yā)式流量計，同樣(yang)是基于密閉管(guan)道中能量相互(hù)轉化的伯努利(li)定律，利用節流(liú)效應來測🏃🏻‍♂️量流(liú)🏃🏻體流💛量。它是在(zài)♈管道中心安裝(zhuang)一個錐形體來(lai)對流體進行節(jiē)流，使管😄道中心(xīn)的流體繞錐形(xing)體流♉動，并将流(liu)體收縮到管壁(bì)。與孔闆流量計(ji)的中心孔節流(liú)不同，V錐流量計(jì)是管道外圍的(de)環狀節流。管道(dào)内的流體流過(guò)V錐體時，被收縮(suō)到管壁，使管壁(bi)流體的流速加(jia)快，在V錐體的前(qián)後産生差壓，流(liú)體的流速與差(cha)壓的平方有确(què)⁉️定的數值關系(xi)。并且錐體與管(guan)道同軸，錐體前(qian)部直接㊙️作用于(yú)流體中心部分(fen)，迫使高速的中(zhōng)心與接近管壁(bì)✌️的低速流體均(jun1)㊙️勻化，從而産生(shēng)正确的壓差。V錐(zhuī)流量計✏️具有量(liàng)程下限低，量程(cheng)🔱比寬，适用磨損(sun)小，流場自動調(diào)整，自清掃等特(tè)點。

表1幾種管(guǎn)道流量計參數(shù)對比

名稱	精度(dù) 等級	長期穩 定(ding)性	量程比	可動(dòng) 部件	耐髒防堵(dǔ)	高流 速性	低流(liú) 速性	直管段 要(yào)求
孔闆	1.5級	差	1:3	無(wu)	差	差	差	10D 後5D
勻速(su)管	1.5級	一般	1:10	無	一(yi)般	好	差	前20D 後10D
渦(wo)街	2.0級	一般	1:7	無	一(yi)般	好	差	前25D 後15D
V錐(zhuī)	0.5級	好	1:10	無	好	好	好(hao)前	前3D 後1D

綜上比(bi)較，最适合管道(dao)瓦斯抽放監測(cè)的是V錐流量計(ji)。
3V錐管道流量計(ji)在北皂煤礦的(de)應用
3.1相關技術(shu)指标要求
（1）量程(chéng)比：1:10；
（2）公稱直徑DN:DN150；
（3）公(gong)稱壓力PN:1MPa；
（4）介質溫(wen)度：20~25℃；
（5）負壓範圍：-10~-40kPa；
（6）流(liú)量範圍：6~42m3/min；
（7）測量精(jing)度：0.5級；
（8）錐體材質(zhi)：不鏽鋼；
（9）管道外(wai)殼材質：碳鋼或(huo)不鏽鋼；
（10）RS485通信方(fang)式：可運行KJ95N以及(jí)其他基于RS485接口(kǒu)的通訊協議🐆，波(bō)特率1200~115200bps可調🔱；
（11）通信(xìn)距離：傳感器到(dao)抽放顯示控制(zhi)裝置最大距離(lí)不小于2km；
（12）工業以(yǐ)太環網平台：10/100/1000Mbit/s。
3.2主(zhu)要設備
　　主要設(shè)備包括V錐管件(jiàn)、GD3多參數傳感器(qi)、GJG100H紅外甲烷傳感(gǎn)器☀️、GTH1000一氧化碳傳(chuan)感器、KPPI汽水分離(li)器。
(1)V錐管件。直管(guǎn)段滿足前3D後1D(D指(zhi)管道的直徑)，安(an)裝前直管段要(yào)求不低于0.6m。在V錐(zhuī)測壓孔上安裝(zhuang)三閥組，通過穩(wěn)壓💰組件連接到(dào)傳感器；把汽水(shuǐ)分離裝置、管道(dao)紅外瓦斯傳感(gan)器和管道一氧(yang)化碳傳感🔞器分(fèn)别用螺絲緊固(gù)于V錐支架上，汽(qi)水分離裝置導(dao)氣管低進高出(chū)，後連到兩個傳(chuán)感器上。在北皂(zao)煤礦應用時曾(céng)經🤞出現瓦斯和(he)一氧化碳傳感(gan)器數值顯示爲(wèi)零、流量低的問(wen)題🤟，原因是導氣(qì)管将流量、瓦✊斯(sī)和一氧化碳傳(chuan)感器串聯，導緻(zhi)氣🔞阻過大，将流(liú)量與📧瓦㊙️斯、一氧(yang)化碳傳感器♉氣(qi)路分離後正常(cháng)。
（2）GD3多參數傳感器(qi)。用于監測管道(dao)瓦斯氣體，實時(shi)顯示管💋道内瓦(wa)斯氣體多種參(can)數值（差壓、絕壓(yā)、負壓、溫度、流量(liàng)、累積流量等值(zhi)），在此處用于采(cai)集管道流量、負(fù)㊙️壓和溫度，并由(you)GD3将數據統一傳(chuan)輸到監測分站(zhàn)。
（3）GJG100H紅外甲烷傳感(gǎn)器。用于監測管(guǎn)道甲烷濃度。甲(jiǎ)烷檢✨測⭐範圍：0~100%；甲(jia)烷基本誤差：甲(jiǎ)烷濃度≤1%：真值±0.07%；甲(jia)烷濃度＞1%：±7%（真值）。爲(wei)避免管道瓦斯(si)氣體内的水分(fen)對紅外甲烷測(cè)🤞量造成影響，在(zài)進氣端安裝汽(qi)水分離器。監測(ce)數據💘單獨傳輸(shu)到監測分站。
（4）GTH1000一(yi)氧化碳傳感器(qi)。對管道内的CO進(jin)行測量及顯示(shi)測量範圍：0~1000×10-6CO；監測(cè)數據單獨傳輸(shū)到監測分站。
（5）與(yu)KJ95N系統的聯接。瓦(wa)斯抽放監測系(xì)統所采用的設(she)備均是🏃‍♀️KJ95N系統的(de)聯檢設備。在接(jiē)入方式上有兩(liǎng)種模式，一是接(jie)入專用監測🧡分(fen)站，通過環網進(jin)行數據傳輸🈲；另(lìng)一種是接入通(tōng)用監測分站，通(tōng)過電纜實現數(shù)據🐆上傳。而無論(lun)哪兩種方法，由(yóu)于管道氣體監(jiān)測傳感💰器的測(cè)量範圍與環境(jìng)氣體監測傳感(gǎn)器測量範圍🎯大(da)不相同，需要在(zai)系統主機上對(dui)傳感器進行定(dìng)義後方可正👄常(cháng)使用💃，否則會增(zēng)大數據❄️傳輸誤(wu)差。
4應用效果

　　在北皂煤(méi)礦海域H2302工作面(miàn)應用V錐管道瓦(wǎ)斯抽放監測，并(bìng)将瓦斯抽放監(jiān)測系統接入到(dào)KJ95N安全監控系統(tǒng)中，實現了數據(jù)上傳和統一監(jiān)控。自2025年12月至2025年(nian)12月，累計抽放瓦(wǎ)斯32.84萬m3。
5結束語
　　通(tong)過管道瓦斯流(liú)量計在北皂煤(méi)礦的應用，在現(xiàn)場對比了渦街(jiē)流量計和V錐流(liu)量計，V錐流量計(ji)的量程下限低(di)，低流速👈測量性(xing)能好，安裝簡單(dān)的特點比較突(tu)出，而🌏且利用V錐(zhui)産生📱的氣壓📞将(jiāng)氣樣導出抽放(fang)管道的方式，大(da)大減少了管道(dao)氣内的粉塵、水(shuǐ)分對瓦斯、一氧(yang)化碳🈚傳感器敏(min)感元件的影響(xiang)。爲北皂煤礦工(gōng)作面的瓦斯抽(chōu)放工作提供了(le)準确的監測數(shu)據保障。

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