為何在瓦斯抽放管路流量測定中選用氣體渦街流量計

【引言】目前煤礦測定瓦斯抽放流量的常用流量設(shè)備是孔板流量計，由于孔板流量計是基于節(jié)流原理，用U型壓差計測定孔板兩端的壓差，根據(jù)相關(guān)公式計算瓦斯流量，因此該方法存在其固有的缺陷，即：①局部減小了抽放管道的過流斷面面積，增加了系統(tǒng)阻力， 影響抽放效率；②測定誤差較大，由于煤礦現(xiàn)場條件所限，以及抽放系統(tǒng)的波動，使其精確測出壓差較為困難；③不能直接讀數(shù)。

為何在瓦斯抽放管路流量測定中選用氣體渦街流量計，首先我們講孔板流量計與渦街流量計進行一個對比。

    流量是一個動態(tài)量，處于運動狀態(tài)的液體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動現(xiàn)象。測量儀表本身受到眾多因素的影響，如：管道、口徑大小、形狀（圓形、矩形）、邊界條件、流體的流動狀態(tài)（紊流狀態(tài)、流速分布等）以及安裝條件與水平等。目前用于煤礦測定瓦斯抽放管道流量的儀器有孔板流量計、文丘里管流量計、皮托管、風(fēng)速表、熱球式風(fēng)速計等，其中只有孔板流量計應(yīng)用最為廣泛，其他方法因測量誤差比較大，實際使用的比較少�？装辶髁坑嬰m然測量精度高、但由于其采用的原理是節(jié)流原理，人為減小了抽放管道的直徑，從而大大地增加阻力而影響抽放效果。

氣體渦街流量計是根據(jù)卡門渦街原理直接測量氣體流量，它采用便攜式結(jié)構(gòu)，可直接顯示測定結(jié)果，可進行多點測量，無阻力損失，使用方便，體積小、重量輕：傳感器采用插入結(jié)構(gòu)可防止生銹及意外損壞，有利于保護儀器安全，儀器測量精度高。如何根據(jù)流量、流態(tài)、安裝要求與環(huán)境條件、經(jīng)濟性等因素合理選型，是應(yīng)用好儀表的前提和基礎(chǔ)。除了儀表自身質(zhì)量要得到保證，工藝數(shù)據(jù)的提供和儀表的安裝、使用、維護是否合理也相當重要。

然后再看渦街流量計原理：http://www.cre-web.cn/products/viewproduct-204.html

那么為什么在瓦斯抽放管路流量測定中需要選用氣體渦街流量計呢？這里就要看下氣體渦街流量計結(jié)構(gòu)

 

    旋渦發(fā)生體形狀有圓柱、三角往、T型柱、四角柱等，以下主要介紹圓柱與三角柱這兩種型式。

    （1）圓柱型旋渦發(fā)生體。前面關(guān)于旋渦理論部分的內(nèi)容就是以圓柱為例進行討論的。雖然這種型式使用較早，但嚴格地說，在高流速下它的斯特羅哈數(shù)St并不穩(wěn)定。因此，人們就將其改進成開狹縫或?qū)�壓孔形式�?

    開導(dǎo)壓孔的圓柱旋渦發(fā)生器如圖1所示。由于有導(dǎo)壓孔存在，當旋渦發(fā)出的同時產(chǎn)生的交替升力使流體通過導(dǎo)壓孔流動，產(chǎn)生一邊吸入，一邊吹出的效果。當流體附面層在圓柱表面開始分離時，在吸入一側(cè)，分離被抑制；在吹出一側(cè)，分離則被促進發(fā)生。這樣就可使流體分離點的位置固定下來，也就可以使斯特羅哈數(shù)St相對穩(wěn)定。

氣體渦街流量計的方式優(yōu)點決定了在瓦斯抽放管路流量測定中選擇氣體渦街流量計

    渦街流量計是基于流體振動發(fā)展起來的，根據(jù)渦街結(jié)構(gòu)材料的不同，檢測方式從熱絲式、熱敏式逐漸發(fā)展了應(yīng)力式、磁敏式及差動開關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計幾乎可用于一切可形成渦街列的場合。與孔板式流量計相比，渦街流量計測量范圍大，壓力損失小，準確度高，安裝與維護簡單。在安裝渦街流量計過程中，可分為卡裝式、插入式卡裝式變徑和插入式變徑等幾種，這取決于管徑的具體情況而定，如圖3所示。安裝位置如圖4所示。

    目前，國內(nèi)大多數(shù)的渦街流量計作為一種新型的傳感器在煤礦中使用，它的輸出信號大多為頻率型，范圍為200～1000Hz，可以直接接入瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，與其聯(lián)網(wǎng)，用特定的軟件顯示出瞬時的流量值，同時也可以累計計算出當日或當月的混合氣體流量以及純瓦斯氣體的抽放量。但渦街流量計的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，比如說現(xiàn)場的泵房里由于機器運轉(zhuǎn)而造成的輕微震動可能會影響儀器的準確性等，容易在使用現(xiàn)場被忽略而影響這個流量計性能的正確發(fā)揮。

【總結(jié)】所以，氣體渦街流量計各項技術(shù)指標先進，經(jīng)實驗使用證明該儀器性能穩(wěn)定，測定數(shù)據(jù)準確可靠，無阻力損失，是目前國內(nèi)瓦斯抽放流量測量理想儀器。

    （1）該流量計安裝簡單，使用方便。

    （2）儀器阻力損失小，幾乎為0，對抽放泵的抽放能力沒有任何影響，這一點比孔板流量計有著很大的優(yōu)越性。

    （3）儀器測定準確、數(shù)據(jù)可靠，重復(fù)性誤差<±1.0%，達到計量標準。

    （4）儀器智能化程度高，采用單片機控制，直接顯示，并具有數(shù)據(jù)斷電保護功能供用戶使用。

    （5）由于渦街氣體流量計采用了計算機測試計算，因此減少了復(fù)雜的手工計算，提高了工作效率，實現(xiàn)了對內(nèi)的氣體流量及瓦斯?jié)舛鹊倪B續(xù)監(jiān)測。

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