1 渦街流量計(jì)管道瓦斯流量計(jì)量技術(shù)存在的問題

    管道瓦斯氣體存在濕度大、雜質(zhì)多、氣液固混合、壓力低、流量變化范圍寬、流速下限低、現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境局限性大等特點(diǎn)，這就要求測(cè)量其流量的流量計(jì)具有如下特征：無可轉(zhuǎn)動(dòng)部件，測(cè)量量程比寬，可測(cè)量多項(xiàng)流，不易堵塞磨損，*性壓損小，測(cè)量下限低，直管段要求短。雖然渦街流量計(jì)氣體流量計(jì)種類很多，但適用于管道瓦斯流量測(cè)量的流量計(jì)并不是很多。當(dāng)前應(yīng)用的孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、皮托管流量計(jì)、V錐流量計(jì)等在測(cè)量管道瓦斯時(shí)也存在相應(yīng)的問題。

    孔板流量計(jì)存在的問題：（1）測(cè)量量程比窄，約為1∶3，相對(duì)煤礦流量變化范圍來說，測(cè)量范圍較窄；（2）采用邊緣截止、中間流通的銳角節(jié)流方式，使管道瓦斯氣體中的液體或固體雜質(zhì)無法順利流過，造成孔板前方液體和固體雜質(zhì)堆積的現(xiàn)象，需要經(jīng)常清洗管道；（3）對(duì)流場(chǎng)的分布要求較高，直管段要求長，現(xiàn)場(chǎng)安裝局限性大；（4）對(duì)管道介質(zhì)造成的*性壓損較大，特別是負(fù)壓端會(huì)影響井下抽放壓力，同一條管道上不適宜串聯(lián)使用多臺(tái)孔板。

    渦街流量計(jì)存在的問題：（1）對(duì)環(huán)境振動(dòng)較為敏感，現(xiàn)場(chǎng)長期運(yùn)行穩(wěn)定性較差；（2）測(cè)量下限較高，特別是對(duì)于低密度介質(zhì)，如氣體介質(zhì)，特別是負(fù)壓狀態(tài)下的氣體介質(zhì)，測(cè)量下限一般不低于5ms/；（3）采用插入式點(diǎn)測(cè)量方式，插入的深度不同，測(cè)量的流量結(jié)果也不相同，無法保證現(xiàn)場(chǎng)與實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量精度一致；（4）直管段要求更長，現(xiàn)場(chǎng)安裝局限性更大。

    皮托管流量計(jì)由于插入桿較細(xì)，取壓孔較小，容易堵塞，不適宜長期在線測(cè)量瓦斯流量。

    旋進(jìn)漩渦流量計(jì)存在的問題：（1）適用管徑范圍小，一般zui大只能測(cè)量300ｍｍ管徑，適用面較窄；（2）給管道帶來的*性壓力損失較大，影響瓦斯抽放效果，主要應(yīng)用于油田井口平臺(tái)高中壓油、氣的流量測(cè)量；（3）現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性差，同一管徑的每一臺(tái)儀表都具有相同的流速測(cè)量范圍，且不可更改，只能通過現(xiàn)場(chǎng)管道的擴(kuò)管或縮管來滿足流量計(jì)的流速測(cè)量要求，即以現(xiàn)場(chǎng)工況條件來適應(yīng)并滿足流量計(jì)的需要；（4）易受被測(cè)介質(zhì)影響，特別在介質(zhì)臟污的情況下，其導(dǎo)流器（旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流槽、在入口處的螺旋漿形葉片）容易結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)可能封閉葉片面積，需要經(jīng)常清理。

    V錐流量計(jì)主要是為了解決孔板流量計(jì)和渦街流量計(jì)存在的問題而引入的，具有測(cè)量量程比寬、自整流等優(yōu)點(diǎn)，但它整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，運(yùn)輸、安裝較為不便。

    2.2 提高管道瓦斯流量計(jì)量準(zhǔn)確度的方法

    瓦斯流量的測(cè)量準(zhǔn)確度是管道瓦斯流量測(cè)量過程中存在的一個(gè)主要問題。瓦斯氣體里含有大量的液態(tài)水以及固體雜質(zhì)，并且瓦斯體積分?jǐn)?shù)會(huì)實(shí)時(shí)變化，這些因素會(huì)嚴(yán)重影響氣體的物理性質(zhì)，如密度、黏度等，特別是對(duì)氣體密度影響較大。

    渦街流量計(jì)解決該問題可采用以下辦法：
（1）對(duì)瓦斯體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并zui終轉(zhuǎn)換為對(duì)瓦斯氣體密度的實(shí)時(shí)修正，從而解決瓦斯體積分?jǐn)?shù)變化帶來的密度誤差；
（2）在管道上多加放水器，使氣體中的液態(tài)水和固體雜質(zhì)能夠在經(jīng)過一段距離的輸送之后，zui終排除到管道之外，從而盡可能保證到達(dá)流量計(jì)的氣體為較為潔凈和干燥的瓦斯氣體，減小液態(tài)水和固體雜質(zhì)對(duì)氣體密度的影響；
（3）注意現(xiàn)場(chǎng)的輸氣管道布置，應(yīng)保證靠近水源端的管道處于zui低處，使得液態(tài)水不能夠流入后端管道內(nèi)，同時(shí)流量計(jì)應(yīng)遠(yuǎn)離水源端；
（4）采取措施使輸氣管道的溫度變化保持在一定范圍內(nèi)，從而減少瓦斯氣體中的水分在流量計(jì)處冷凝的情況；
（5）在有條件的地方增加氣體預(yù)處理裝置，直接濾除氣體中的液態(tài)水和固體雜質(zhì)。

    3 管道瓦斯流量計(jì)量技術(shù)發(fā)展方向

    《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》第十四條規(guī)定：煤與瓦斯突出礦井和高瓦斯礦井必須建立地面固定抽采瓦斯系統(tǒng)，其他應(yīng)當(dāng)抽采瓦斯的礦井可以建立井下臨時(shí)抽采瓦斯系統(tǒng)；同時(shí)具有煤層瓦斯預(yù)抽和采空區(qū)瓦斯抽采方式的礦井，根據(jù)需要分別建立高、低負(fù)壓抽采瓦斯系統(tǒng)渦街流量計(jì)。從這些信息可以看出，瓦斯抽放流量計(jì)量將是未來國家相關(guān)部門考核煤礦瓦斯抽放達(dá)標(biāo)的一個(gè)重要手段，如何保證抽放效果良好并達(dá)到要求將是煤礦瓦斯抽放領(lǐng)域必須考慮的問題。

    《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》第十六條規(guī)定：瓦斯抽采礦井應(yīng)當(dāng)配備瓦斯抽采監(jiān)控系統(tǒng)，渦街流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控管網(wǎng)瓦斯?jié)舛取毫驂翰?、流量、溫度參?shù)及設(shè)備的開停狀態(tài)等；抽采瓦斯計(jì)量儀器應(yīng)當(dāng)符合相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)要求；計(jì)量測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)當(dāng)滿足瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)的需要，在泵站、主管、干管、支管及需要單獨(dú)評(píng)價(jià)的區(qū)域分支、鉆場(chǎng)等布置測(cè)點(diǎn)。從上述規(guī)定可以看出，在瓦斯抽放管網(wǎng)系統(tǒng)中的各階段均要設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，作為考察抽采達(dá)標(biāo)的一個(gè)重要指標(biāo)，各階段的瓦斯流量監(jiān)測(cè)也將是重點(diǎn)考察對(duì)象。

      考慮到主管、干管、支管不經(jīng)常移動(dòng)，渦街流量計(jì)且要求測(cè)量儀器穩(wěn)定性高、測(cè)量精度高，建議采用Ｖ錐流量計(jì)。匯流管以及各評(píng)價(jià)單元建議采用插入式流量計(jì)，但當(dāng)前插入式流量計(jì)多采用點(diǎn)式測(cè)量方式，以測(cè)量一點(diǎn)的流量來代替整個(gè)管道截面的流量，而一個(gè)管道界面上每一點(diǎn)的流速是不相同的。理想狀態(tài)（紊流狀態(tài)）下的流速分布為一個(gè)拋物面形式，即越靠近管壁位置流速越低，而越靠近管道中央位置流速越高，因此以點(diǎn)帶面的插入式測(cè)量方式的測(cè)量精度相對(duì)較低。這種情況宜在一個(gè)界面下采用多點(diǎn)測(cè)量的方式來改善，但這樣做無疑又會(huì)增加成本和安裝維護(hù)復(fù)雜度，故推薦采用多點(diǎn)采樣的插入式流量計(jì)作為在線式流量測(cè)量設(shè)備，如勻速管流量計(jì)。

    不同階段的輸氣管可能有不同的現(xiàn)場(chǎng)狀況，如管徑不同、是否經(jīng)常移動(dòng)、周圍空間大小不同、直管段長度不同等。不同階段的瓦斯氣體也可能有不同的工況條件，如含水量大小不同、臟污介質(zhì)多少不同、氣體壓力大小不同等?？疾觳煌A段管道瓦斯流量的目的不同，對(duì)每個(gè)階段管道瓦斯流量測(cè)量的準(zhǔn)確度要求也不相同。故煤礦管道瓦斯流量計(jì)量應(yīng)根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)狀況、工況條件及測(cè)量需求選擇相應(yīng)的流量計(jì)。

     闡述了渦街流量計(jì)煤礦管道瓦斯流量計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，渦街流量計(jì)分析了各種技術(shù)存在的問題并提出了解決辦法；建議煤礦瓦斯抽放管網(wǎng)中的主管、干管、支管采用V錐流量計(jì)，匯流管以及各評(píng)價(jià)單元采用多點(diǎn)采樣的插入式流量計(jì)；指出煤礦管道瓦斯流量計(jì)量應(yīng)根據(jù)不同的現(xiàn)場(chǎng)狀況、工況條件及測(cè)量需求選擇相應(yīng)的流量計(jì)。