為何在瓦斯抽放管路流量測(cè)定中選用氣體渦街流量計(jì)

【引言】目前煤礦測(cè)定瓦斯抽放流量的常用流量設(shè)備是孔板流量計(jì)，由于孔板流量計(jì)是基于節(jié)流原理，用U型壓差計(jì)測(cè)定孔板兩端的壓差，根據(jù)相關(guān)公式計(jì)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(cè)定誤差較大，由于煤礦現(xiàn)場(chǎng)條件所限，以及抽放系統(tǒng)的波動(dòng)，使其精確測(cè)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(cè)定中選用氣體渦街流量計(jì)，首先我們講孔板流量計(jì)與渦街流量計(jì)進(jìn)行一個(gè)對(duì)比。

    流量是一個(gè)動(dòng)態(tài)量，處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的液體內(nèi)部不僅存在著粘性摩擦作用，還會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的旋渦和二次流等復(fù)雜流動(dòng)現(xiàn)象。測(cè)量?jī)x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(dòng)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(cè)定瓦斯抽放管道流量的儀器有孔板流量計(jì)、文丘里管流量計(jì)、皮托管、風(fēng)速表、熱球式風(fēng)速計(jì)等，其中只有孔板流量計(jì)應(yīng)用最為廣泛，其他方法因測(cè)量誤差比較大，實(shí)際使用的比較少�？装辶髁坑�(jì)雖然測(cè)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(jì)是根據(jù)卡門渦街原理直接測(cè)量氣體流量，它采用便攜式結(jié)構(gòu)，可直接顯示測(cè)定結(jié)果，可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，無(wú)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(hù)儀器安全，儀器測(cè)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(jì)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(hù)是否合理也相當(dāng)重要。

然后再看渦街流量計(jì)原理：http://www.xiertai.com/products/viewproduct-204.html

那么為什么在瓦斯抽放管路流量測(cè)定中需要選用氣體渦街流量計(jì)呢？這里就要看下氣體渦街流量計(jì)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(jìn)行討論的。雖然這種型式使用較早，但嚴(yán)格地說(shuō)，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(jìn)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(dāng)旋渦發(fā)出的同時(shí)產(chǎn)生的交替升力使流體通過導(dǎo)壓孔流動(dòng)，產(chǎn)生一邊吸入，一邊吹出的效果。當(dāng)流體附面層在圓柱表面開始分離時(shí)，在吸入一側(cè)，分離被抑制；在吹出一側(cè)，分離則被促進(jìn)發(fā)生。這樣就可使流體分離點(diǎn)的位置固定下來(lái)，也就可以使斯特羅哈數(shù)St相對(duì)穩(wěn)定。

氣體渦街流量計(jì)的方式優(yōu)點(diǎn)決定了在瓦斯抽放管路流量測(cè)定中選擇氣體渦街流量計(jì)

    渦街流量計(jì)是基于流體振動(dòng)發(fā)展起來(lái)的，根據(jù)渦街結(jié)構(gòu)材料的不同，檢測(cè)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(dòng)開關(guān)電容式、超聲波式等。渦街流量計(jì)幾乎可用于一切可形成渦街列的場(chǎng)合。與孔板式流量計(jì)相比，渦街流量計(jì)測(cè)量范圍大，壓力損失小，準(zhǔn)確度高，安裝與維護(hù)簡(jiǎn)單。在安裝渦街流量計(jì)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(guó)內(nèi)大多數(shù)的渦街流量計(jì)作為一種新型的傳感器在煤礦中使用，它的輸出信號(hào)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(shí)的流量值，同時(shí)也可以累計(jì)計(jì)算出當(dāng)日或當(dāng)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(jì)的環(huán)境相關(guān)參數(shù)較多，比如說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)的泵房里由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)而造成的輕微震動(dòng)可能會(huì)影響儀器的準(zhǔn)確性等，容易在使用現(xiàn)場(chǎng)被忽略而影響這個(gè)流量計(jì)性能的正確發(fā)揮。

【總結(jié)】所以，氣體渦街流量計(jì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)使用證明該儀器性能穩(wěn)定，測(cè)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，無(wú)阻力損失，是目前國(guó)內(nèi)瓦斯抽放流量測(cè)量理想儀器。

    （1）該流量計(jì)安裝簡(jiǎn)單，使用方便。

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

    （3）儀器測(cè)定準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)可靠，重復(fù)性誤差<±1.0%，達(dá)到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

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

    （5）由于渦街氣體流量計(jì)采用了計(jì)算機(jī)測(cè)試計(jì)算，因此減少了復(fù)雜的手工計(jì)算，提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)內(nèi)的氣體流量及瓦斯?jié)舛鹊倪B續(xù)監(jiān)測(cè)。

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