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摘要:瓦斯抽采計量是瓦斯抽采管理中的一環(huán)，計量裝置的選擇是瓦斯抽采計量的關(guān)鍵。旋進漩渦流量計是一種自動計量型氣體流量計，其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，井下適應(yīng)性強，通過對瓦斯抽采現(xiàn)場使用情況的考證，明確其具有一定的正確率和可靠性，為瓦斯抽采自動計量提供可靠的數(shù)據(jù)支持，具有一定的應(yīng)用推廣意義。
1引言
　　伴隨著鉆孔和抽采技術(shù)的不斷進步，對自動計量系統(tǒng)正確率和實用性的要求越來越高。常規(guī)的孔板流量計已經(jīng)不能滿足實時性和復(fù)雜計算的要求，在抽采管路上安裝自動計量裝置，利用監(jiān)控系統(tǒng)實時傳輸管道瓦斯?jié)舛�、壓力、溫度、流量等�?shù)據(jù)是較好的選擇，能為瓦斯抽采提供數(shù)據(jù)支持。因此測量的正確率，安裝方便性、安全可靠性，對井下環(huán)境的適應(yīng)性是選取計量裝置的關(guān)鍵。
2工作原理及特點
2.1工作原理
　　旋進漩渦流量計主要由起旋器、文丘里管、消旋器和檢測元件組成。其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示，外形如圖2所示，當(dāng)流體流進旋進漩渦流量計后，在起旋器的作用下，被強制圍繞中心線旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生漩渦流，漩渦流在文丘利管中旋進，到達收縮段突然節(jié)流后，使漩渦流加速，當(dāng)通過擴散段時，漩渦中心沿一錐形旋線進動。此時，由兩個壓電傳感器檢測到的進動頻率信號經(jīng)前置電路放大，濾波,整形后轉(zhuǎn)換為兩路與流速正比的脈沖信號，經(jīng)積算儀中處理電路進行相應(yīng)的比較和判斷，并剔除外來干擾信號后，正常的流量信號與溫度，壓力傳感器檢測到的信號-起送人智能流量積算儀進行運算處理，并把流體的體積流量和總量直接顯示于LCD屏上。
 
2.2主要特點
　　旋進漩渦流量計為速度型流量傳感器，對環(huán)境條件要求少、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，出廠前各種參數(shù)經(jīng)嚴格校正標定，無需用戶現(xiàn)場設(shè)置，確保其在現(xiàn)場使用中的穩(wěn)定性，可完全替代孔板流量計。其主要特點如下:
 
　　能自動、正確地檢測介質(zhì)的溫度、壓力、流量與濃度，并對流量進行自動補償和壓縮因子自動修正，可直接檢測氣體的標準體積流量，精度可達士1%;采用高性能微處理器，軟件功能強大，性能優(yōu)越;采用微功耗高新技術(shù)，憑內(nèi)、外電源均可工作;無機械可動部件，耐腐蝕性強，可靠性高，穩(wěn)定性好，維修量少;量程比寬，可達1:15以上，國外一些產(chǎn)品的量程比可達1:25;
3旋進漩渦流量計在瓦斯單孔測量中的應(yīng)用
3.1應(yīng)用實例
　　煤礦瓦斯抽采時，單個鉆孔的流量在0.01~0.5m³/min之間。由于流量小，能直接測量的流量傳感器較少。旋進漩渦流量計能實現(xiàn)并下測量，礦根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇適用于低流速、低流量的旋進漩渦流量計進行了單孔流量、溫度、壓力及濃度的在線考查。圖3為監(jiān)控頁面顯示的旋進漩渦單孔流量計的數(shù)值。由圖可知，該型號旋進漩渦流量計最低可測量混合流量為0.01m³/min,測量精度高。圖4為旋進漩渦型流量計捕捉到的流量變化曲線，實時監(jiān)測流量變化，由圖4可看出選進漩渦流選進量計對流量變化的靈敏度較高。
　　測量單孔流量過程中，由于旋進漩渦型流量計體積小，重量輕，可任意角度安裝，給單孔計量帶來了很大的方便，并且其考察的單孔流量曲線變化靈敏，為通風(fēng)地測部門提供了有效的數(shù)據(jù)支持。
 
3.2測量正確率及穩(wěn)定性驗證
　　為驗證旋進漩渦流量計測量的正確率和穩(wěn)定性，將其測得的數(shù)據(jù)與相同環(huán)境下孔板流量計測得的數(shù)據(jù)進行對比分析，通過計算兩種流量計測得數(shù)據(jù)的平均數(shù)和方差來驗證其正確率和穩(wěn)定性。分析安裝在同-管路上，相距10m的旋進漩渦流量計和孔板流量計現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，表1和表2分別為中央變電所回風(fēng)聯(lián)巷鉆場左抽采管路數(shù)據(jù)和西-11煤回風(fēng)下山鉆場抽采管道數(shù)據(jù)，為排除人員的慣性思維安排不同人員采集數(shù)據(jù)。
 
表中:K一孔板流量計的系數(shù)
△H一壓差，mmH20
P一壓力，MPa
T一溫度,C
X1一人工測得的高濃瓦斯?jié)舛?
X2一管道高濃瓦斯傳感器測得的瓦斯?jié)舛?
　　孔板Q混一利用淮南礦業(yè)集團管道混合流量統(tǒng)一公式計算得出的結(jié)果
CX旋進Q混一旋進漩渦流量計測得的數(shù)據(jù)
　　通過計算上述兩種流量計測量數(shù)據(jù)的平均數(shù)和方差，來確定流量計穩(wěn)定性，方差越小，表明測量穩(wěn)定性越高。
以第一組數(shù)據(jù)為例進行計算，應(yīng)用簡易公式計算
 
　　CX-200旋進漩渦流量計測得的數(shù)據(jù)為3.35,可知2.85<3.35<3.45。
　　旋進漩渦流量計所測得的Q混值介于簡易公式計算結(jié)果統(tǒng)--公式計算的結(jié)果之間，數(shù)據(jù)可靠，具有一定的正確率。
孔板Q混的平均數(shù)
X=(2.85+7.49+1.75+6.93+2.02+2.43+2.34+2.93)/8=3.59
CX旋進Q據(jù)的平均數(shù)
X=(3.35+7.67+1.06+7.44+2.28+2.12+2.37+2.89)/8=3.40
　　剔除個別樣本的隨機噪聲千擾，旋進漩渦流量計所測得的Q混的平均數(shù)與孔板流量計測得數(shù)據(jù)相近。
孔板Q混的方差
s²=[(X1-X)²+(X2-X)²+(X,-X)3+....+(Xn-X)²]/n=4.51
CX旋進Q元的方差
s²=[(X1-X)²+(X2-X)²+(X3-X)²+...+(Xn-X)²]/n=5.53
　　在討論方差的過程中，近似認為二者平均數(shù)一致，孔板Q混的方差4.51小于CX旋進Q混的方差5.53,故孔板流量計測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性略優(yōu)于旋進漩渦流量計。
 
孔板Qm的平均數(shù)
X=(16.38+10.83+2.16+3.15+6.71+3.19+7.37+7.82)/8=7.20
CX旋進Q混的平均數(shù)
X=(17.57+11.29+3.52+3.05+6.95+3.05+7.53+8.83)/8=7.72
　　由此可以看出，剔除個別樣本的隨機噪聲干擾，旋進漩渦流量計所測數(shù)據(jù)的平均值接近孔板流量計所測數(shù)據(jù)的平均值。
孔板Q混的方差S²=19.50
CX旋進Q混的方差S2=21.61
　　孔板Q混的方差19.50小于CX旋進Q混的方差21.61。孔板流量計的測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性略優(yōu)于旋進漩渦流量計。
　　由于孔板流量計是目前瓦斯抽采系統(tǒng)中應(yīng)用流量計，而旋進漩渦流量計穩(wěn)定性略遜于孔板流量計，方差結(jié)果的差別不大，說明旋進漩渦的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性良好�？装辶髁坑媽ξ⑿〉淖兓�不靈敏，而旋進漩渦流量計正確到0.01m³/min,并通過流量數(shù)據(jù)曲線實時監(jiān)測流量變化，對流量變化的靈敏度高。
5結(jié)論
　　瓦斯抽采自動計量系統(tǒng)中，對計量裝置適應(yīng)性，可靠性，測量結(jié)果的穩(wěn)定性和正確率要求非常高，旋進漩渦流量計結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適應(yīng)性強，性能可靠，可移植性強，運行結(jié)果及在實際應(yīng)用中表明，旋進漩渦流量計測量結(jié)果正確，可以任意角度安裝，解決了因儀器安設(shè)不水平帶來的數(shù)據(jù)誤差。可以為瓦斯抽采提供正確的數(shù)據(jù)支持，具有一定的理論價值和推廣意義。

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