渦街流量計計量管道瓦斯流量技術(shù)存在的問(wèn)題

 1 渦街流量計管道瓦斯流量計量技術(shù)存在的問(wèn)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、現場(chǎng)安裝環(huán)境局限性大等特點(diǎn)，這就要求測量其流量的流量計具有如下特征：無(wú)可轉動(dòng)部件，測量量程比寬，可測量多項流，不易堵塞磨損，*性壓損小，測量下限低，直管段要求短。雖然渦街流量計氣體流量計種類(lèi)很多，但適用于管道瓦斯流量測量的流量計并不是很多。當前應用的孔板流量計、渦街流量計、皮托管流量計、V錐流量計等在測量管道瓦斯時(shí)也存在相應的問(wèn)題。

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

    渦街流量計存在的問(wèn)題：（1）對環(huán)境振動(dòng)較為敏感，現場(chǎng)長(cháng)期運行穩定性較差；（2）測量下限較高，特別是對于低密度介質(zhì)，如氣體介質(zhì)，特別是負壓狀態(tài)下的氣體介質(zhì)，測量下限一般不低于5ms/；（3）采用插入式點(diǎn)測量方式，插入的深度不同，測量的流量結果也不相同，無(wú)法保證現場(chǎng)與實(shí)驗室的測量精度一致；（4）直管段要求更長(cháng)，現場(chǎng)安裝局限性更大。

    皮托管流量計由于插入桿較細，取壓孔較小，容易堵塞，不適宜長(cháng)期在線(xiàn)測量瓦斯流量。

    旋進(jìn)漩渦流量計存在的問(wèn)題：（1）適用管徑范圍小，一般zui大只能測量300ｍｍ管徑，適用面較窄；（2）給管道帶來(lái)的*性壓力損失較大，影響瓦斯抽放效果，主要應用于油田井口平臺高中壓油、氣的流量測量；（3）現場(chǎng)適應性差，同一管徑的每一臺儀表都具有相同的流速測量范圍，且不可更改，只能通過(guò)現場(chǎng)管道的擴管或縮管來(lái)滿(mǎn)足流量計的流速測量要求，即以現場(chǎng)工況條件來(lái)適應并滿(mǎn)足流量計的需要；（4）易受被測介質(zhì)影響，特別在介質(zhì)臟污的情況下，其導流器（旋轉導流槽、在入口處的螺旋漿形葉片）容易結垢，嚴重時(shí)可能封閉葉片面積，需要經(jīng)常清理。

    V錐流量計主要是為了解決孔板流量計和渦街流量計存在的問(wèn)題而引入的，具有測量量程比寬、自整流等優(yōu)點(diǎn)，但它整體結構較為復雜，運輸、安裝較為不便。

    2.2 提高管道瓦斯流量計量準確度的方法

    瓦斯流量的測量準確度是管道瓦斯流量測量過(guò)程中存在的一個(gè)主要問(wèn)題。瓦斯氣體里含有大量的液態(tài)水以及固體雜質(zhì)，并且瓦斯體積分數會(huì )實(shí)時(shí)變化，這些因素會(huì )嚴重影響氣體的物理性質(zhì)，如密度、黏度等，特別是對氣體密度影響較大。

    渦街流量計解決該問(wèn)題可采用以下辦法：
（1）對瓦斯體積分數進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并zui終轉換為對瓦斯氣體密度的實(shí)時(shí)修正，從而解決瓦斯體積分數變化帶來(lái)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(guò)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流量計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)對氣體密度的影響；
（3）注意現場(chǎng)的輸氣管道布置，應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，同時(shí)流量計應遠離水源端；
（4）采取措施使輸氣管道的溫度變化保持在一定范圍內，從而減少瓦斯氣體中的水分在流量計處冷凝的情況；
（5）在有條件的地方增加氣體預處理裝置，直接濾除氣體中的液態(tài)水和固體雜質(zhì)。

    3 管道瓦斯流量計量技術(shù)發(fā)展方向

    《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》第十四條規定：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，其他應當抽采瓦斯的礦井可以建立井下臨時(shí)抽采瓦斯系統；同時(shí)具有煤層瓦斯預抽和采空區瓦斯抽采方式的礦井，根據需要分別建立高、低負壓抽采瓦斯系統渦街流量計。從這些信息可以看出，瓦斯抽放流量計量將是未來(lái)國家相關(guān)部門(mén)考核煤礦瓦斯抽放達標的一個(gè)重要手段，如何保證抽放效果良好并達到要求將是煤礦瓦斯抽放領(lǐng)域必須考慮的問(wèn)題。

    《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》第十六條規定：瓦斯抽采礦井應當配備瓦斯抽采監控系統，渦街流量計實(shí)時(shí)監控管網(wǎng)瓦斯濃度、壓力或壓差、流量、溫度參數及設備的開(kāi)停狀態(tài)等；抽采瓦斯計量?jì)x器應當符合相關(guān)計量標準要求；計量測點(diǎn)布置應當滿(mǎn)足瓦斯抽采達標評價(jià)的需要，在泵站、主管、干管、支管及需要單獨評價(jià)的區域分支、鉆場(chǎng)等布置測點(diǎn)。從上述規定可以看出，在瓦斯抽放管網(wǎng)系統中的各階段均要設置監測點(diǎn)，作為考察抽采達標的一個(gè)重要指標，各階段的瓦斯流量監測也將是重點(diǎn)考察對象。

      考慮到主管、干管、支管不經(jīng)常移動(dòng)，渦街流量計且要求測量?jì)x器穩定性高、測量精度高，建議采用Ｖ錐流量計。匯流管以及各評價(jià)單元建議采用插入式流量計，但當前插入式流量計多采用點(diǎn)式測量方式，以測量一點(diǎn)的流量來(lái)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)帶面的插入式測量方式的測量精度相對較低。這種情況宜在一個(gè)界面下采用多點(diǎn)測量的方式來(lái)改善，但這樣做無(wú)疑又會(huì )增加成本和安裝維護復雜度，故推薦采用多點(diǎn)采樣的插入式流量計作為在線(xiàn)式流量測量設備，如勻速管流量計。

    不同階段的輸氣管可能有不同的現場(chǎng)狀況，如管徑不同、是否經(jīng)常移動(dòng)、周?chē)臻g大小不同、直管段長(cháng)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，對每個(gè)階段管道瓦斯流量測量的準確度要求也不相同。故煤礦管道瓦斯流量計量應根據不同的現場(chǎng)狀況、工況條件及測量需求選擇相應的流量計。

     闡述了渦街流量計煤礦管道瓦斯流量計量技術(shù)的發(fā)展現狀，渦街流量計分析了各種技術(shù)存在的問(wèn)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，匯流管以及各評價(jià)單元采用多點(diǎn)采樣的插入式流量計；指出煤礦管道瓦斯流量計量應根據不同的現場(chǎng)狀況、工況條件及測量需求選擇相應的流量計。