摘要:瓦(wǎ)斯抽采計量是瓦斯(sī)抽采管(guǎn)理(lǐ)中的(de)一環(huán)，計量裝置(zhì)的選(xuǎn)擇是(shì)瓦斯抽采(cǎi)計(jì)量的關(guān)鍵。旋進(jìn)漩(xuán)渦流(liú)量計 是一種自(zì)動計量(liàng)型(xíng)氣體(tǐ)流量計，其結構(gòu)簡單、安裝(zhuāng)方便(biàn)，井下(xià)适應性強(qiáng)，通過對(duì)瓦(wǎ)斯抽采現(xiàn)場(chǎng)使用情(qíng)況的考證，明确(què)其具有一定的(de)正确率(lǜ)和可靠性，爲(wèi)瓦斯(sī)抽采自動計量(liàng)提供可靠的數(shù)據支(zhī)持，具有一(yī)定的應用推(tuī)廣意義(yì)。
1引言(yán)
　　伴(bàn)随(suí)着鑽孔和(hé)抽采(cǎi)技術(shù)的不斷(duàn)進步，對(duì)自動(dòng)計量(liàng)系統(tǒng)正确率和實用(yòng)性的(de)要(yào)求越來(lái)越高。常規的孔(kǒng)闆流量計 已經(jīng)不能(néng)滿足(zú)實時性和複(fú)雜(zá)計算的要(yào)求，在抽采(cǎi)管路上(shàng)安裝自(zì)動計量裝(zhuāng)置，利(lì)用監(jiān)控(kòng)系(xì)統實(shí)時傳輸(shū)管道瓦斯濃度、壓力、溫(wēn)度、流量(liàng)等(děng)數據(jù)是較(jiào)好的(de)選擇(zé)，能爲(wèi)瓦斯(sī)抽采提供數(shù)據支持(chí)。因此測量的正确率，安裝方便(biàn)性、安(ān)全(quán)可靠性(xìng)，對井(jǐng)下環(huán)境的(de)适應性是(shì)選取計量(liàng)裝(zhuāng)置的關(guān)鍵。
2工作原理及(jí)特點(diǎn)
2.1工作原理(lǐ)
　　旋進(jìn)漩渦(wō)流量計主要由(yóu)起旋(xuán)器、文丘(qiū)裏(lǐ)管、消(xiāo)旋器和檢(jiǎn)測元(yuán)件組成。其(qí)結(jié)構(gòu)原理如圖(tú)1所示(shì)，外形(xíng)如(rú)圖(tú)2所示(shì)，當流(liú)體流進旋(xuán)進(jìn)漩渦流(liú)量計(jì)後，在(zài)起(qǐ)旋器的(de)作用(yòng)下，被(bèi)強制(zhì)圍繞中心(xīn)線旋(xuán)轉，産生漩(xuán)渦流(liú)，漩渦流在(zài)文丘(qiū)利管中旋(xuán)進，到達收(shōu)縮段突然(rán)節流後，使(shǐ)漩渦(wō)流加(jiā)速(sù)，當通過(guò)擴散段(duàn)時(shí)，漩渦中心沿(yán)一(yī)錐形(xíng)旋線進動(dòng)。此時，由兩個壓電傳感器檢(jiǎn)測(cè)到的(de)進動頻率信号(hào)經前置電路(lù)放(fàng)大，濾(lǜ)波,整形後轉換爲兩(liǎng)路與流速正比的脈(mò)沖信号，經(jīng)積算(suàn)儀中處理電路(lù)進行相(xiàng)應的比較和判(pàn)斷，并剔除外來幹擾信号(hào)後，正(zhèng)常的流(liú)量信号與溫度(dù)，壓力傳感(gǎn)器檢測到的信号-起送人智能流量積算儀進行運算處理(lǐ)，并把流(liú)體的體積(jī)流量和總(zǒng)量直接顯(xiǎn)示于(yú)lcd屏上。
 
2.2主要特點
　　旋進(jìn)漩(xuán)渦流(liú)量計爲速度型流量(liàng)傳感器，對環(huán)境條件要求(qiú)少、結(jié)構簡單、安(ān)裝方便，出(chū)廠前(qián)各種參數經嚴(yán)格校(xiào)正(zhèng)标(biāo)定，無需用戶(hù)現場設(shè)置，确(què)保其在現(xiàn)場使用(yòng)中的穩(wěn)定性，可完全替(tì)代孔闆流量計(jì)。其(qí)主要特點如(rú)下:
 
　　能自(zì)動、正确(què)地檢測介質的溫度、壓(yā)力、流量(liàng)與濃(nóng)度，并對流(liú)量進(jìn)行自動補(bǔ)償和壓(yā)縮(suō)因子(zǐ)自動(dòng)修正，可直(zhí)接檢測(cè)氣體的标準體積流量(liàng)，精度(dù)可達(dá)士1%;采(cǎi)用高(gāo)性能微(wēi)處(chù)理器，軟件(jiàn)功能(néng)強大，性能優越(yuè);采用(yòng)微功耗高新(xīn)技(jì)術，憑(píng)内、外(wài)電源均可(kě)工作;無機(jī)械可動部件，耐腐蝕性強，可靠(kào)性高，穩定(dìng)性好(hǎo)，維(wéi)修量少;量程比寬，可達(dá)1:15以上，國外(wài)一些(xiē)産品(pǐn)的量程比(bǐ)可達1:25;
3旋進漩渦(wō)流量計在瓦斯(sī)單孔測量(liàng)中(zhōng)的(de)應用(yòng)
3.1應(yīng)用(yòng)實例(lì)
　　煤礦瓦斯抽采(cǎi)時，單(dān)個(gè)鑽孔的(de)流量在(zài)0.01~0.5m³/min之間。由(yóu)于流量小，能直接測量的(de)流量傳感器較(jiào)少。旋進漩渦流(liú)量計(jì)能(néng)實(shí)現(xiàn)并(bìng)下測(cè)量，礦根據現場實際(jì)情況(kuàng)選擇(zé)适用于低流速、低流(liú)量的旋進(jìn)漩(xuán)渦流量(liàng)計進行了單孔流(liú)量(liàng)、溫度、壓(yā)力(lì)及濃度的在(zài)線(xiàn)考查(chá)。圖3爲(wèi)監控頁面(miàn)顯示的旋進漩(xuán)渦單孔(kǒng)流(liú)量計(jì)的數(shù)值。由圖可知，該型号旋進(jìn)漩渦流(liú)量計最(zuì)低可測(cè)量混合(hé)流量(liàng)爲(wèi)0.01m³/min,測量精(jīng)度高(gāo)。圖4爲旋進(jìn)漩渦型流(liú)量計捕捉到的流量(liàng)變(biàn)化曲線(xiàn)，實時(shí)監測流量變化(huà)，由圖4可(kě)看出選(xuǎn)進漩渦流選進量計(jì)對(duì)流量變(biàn)化的靈(líng)敏度較(jiào)高。
　　測(cè)量單(dān)孔流(liú)量過程中，由于(yú)旋進漩渦型流(liú)量計體積小，重(zhòng)量(liàng)輕，可(kě)任意角(jiǎo)度安裝，給單孔(kǒng)計量(liàng)帶來(lái)了很(hěn)大的方便，并且(qiě)其考察的單孔(kǒng)流量曲線(xiàn)變化(huà)靈敏(mǐn)，爲通風地(dì)測部門提(tí)供了有效的數(shù)據支(zhī)持。
 
3.2測(cè)量正(zhèng)确率(lǜ)及穩定性驗證(zhèng)
　　爲驗(yàn)證旋進漩渦流(liú)量計測量(liàng)的正确率和穩定性(xìng)，将(jiāng)其測得(dé)的數據與相同(tóng)環境(jìng)下孔闆流(liú)量計測得的數(shù)據進(jìn)行(háng)對比分(fèn)析，通過計算兩(liǎng)種(zhǒng)流量(liàng)計測得(dé)數據的平(píng)均(jun1)數(shù)和方差來驗證其正确(què)率(lǜ)和穩(wěn)定性。分析安裝(zhuāng)在(zài)同-管路(lù)上，相(xiàng)距10m的旋進(jìn)漩渦(wō)流量計和(hé)孔闆(pǎn)流量(liàng)計現場檢測數(shù)據，表(biǎo)1和表(biǎo)2分别(bié)爲中(zhōng)央變(biàn)電所回風聯巷鑽場(chǎng)左(zuǒ)抽采管(guǎn)路數(shù)據(jù)和西-11煤回風下山(shān)鑽場(chǎng)抽采管道數據，爲排(pái)除(chú)人(rén)員的(de)慣性思維(wéi)安排不同(tóng)人員采集數據。
 
表中:k一孔闆流量計的系(xì)數
△h一壓差(chà)，mmh20
p一壓(yā)力，mpa
t一溫度,c
x1一人(rén)工測得的高濃(nóng)瓦斯(sī)濃度
x2一管(guǎn)道高濃(nóng)瓦(wǎ)斯傳(chuán)感器(qì)測得的瓦斯濃度
　　孔(kǒng)闆q混(hùn)一利(lì)用(yòng)淮南礦(kuàng)業集(jí)團管(guǎn)道混(hùn)合流量統一公(gōng)式計算得出的結果(guǒ)
cx旋進q混一旋進(jìn)漩渦流量(liàng)計測得的數據(jù)
　　通過(guò)計算上述兩種流量計(jì)測(cè)量數據的(de)平均數和方(fāng)差，來确(què)定流量計(jì)穩定性，方(fāng)差越小，表(biǎo)明測量穩(wěn)定性越高。
以第一組數據爲例(lì)進行(háng)計算(suàn)，應用簡易(yì)公式(shì)計算
 
　　cx-200旋進(jìn)漩渦(wō)流量計測(cè)得的數(shù)據爲3.35,可(kě)知2.85<3.35<3.45。
　　旋進漩渦流(liú)量計所測(cè)得的(de)q混值(zhí)介于簡易(yì)公式(shì)計算(suàn)結(jié)果(guǒ)統--公式計(jì)算的結果之(zhī)間(jiān)，數據(jù)可靠(kào)，具有一定(dìng)的正确(què)率(lǜ)。
孔闆q混的平均數
x=(2.85+7.49+1.75+6.93+2.02+2.43+2.34+2.93)/8=3.59
cx旋(xuán)進q據(jù)的平均數
x=(3.35+7.67+1.06+7.44+2.28+2.12+2.37+2.89)/8=3.40
　　剔除個(gè)别樣本的随(suí)機(jī)噪(zào)聲千擾，旋(xuán)進(jìn)漩渦流(liú)量計所(suǒ)測得的q混的(de)平均數與(yǔ)孔闆(pǎn)流量(liàng)計測得數據(jù)相近。
孔(kǒng)闆q混的方差
s²=[(x1-x)²+(x2-x)²+(x,-x)3+....+(xn-x)²]/n=4.51
cx旋(xuán)進q元的方差
s²=[(x1-x)²+(x2-x)²+(x3-x)²+...+(xn-x)²]/n=5.53
　　在(zài)讨論方差(chà)的過(guò)程中，近似認爲二者平均(jun1)數一(yī)緻，孔闆q混的方(fāng)差4.51小于cx旋(xuán)進q混的方差5.53,故孔闆流量計(jì)測量數據的穩定性略優于旋進漩渦(wō)流量計。
 
孔闆qm的(de)平均數
x=(16.38+10.83+2.16+3.15+6.71+3.19+7.37+7.82)/8=7.20
cx旋(xuán)進q混(hùn)的平(píng)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(cǐ)可以看出(chū)，剔除個别樣本的随(suí)機噪(zào)聲幹(gàn)擾(rǎo)，旋進漩渦(wō)流量計(jì)所測數據的平(píng)均值(zhí)接近(jìn)孔闆流量計所測數(shù)據的(de)平(píng)均值。
孔(kǒng)闆q混的方(fāng)差s²=19.50
cx旋(xuán)進q混的方差s2=21.61
　　孔(kǒng)闆q混的方差19.50小(xiǎo)于cx旋(xuán)進(jìn)q混(hùn)的方(fāng)差21.61。孔闆流(liú)量計(jì)的測量數據的(de)穩定性(xìng)略優于(yú)旋進漩渦流量(liàng)計。
　　由于孔闆流(liú)量計(jì)是目前瓦(wǎ)斯抽(chōu)采系(xì)統中應用(yòng)流量(liàng)計，而(ér)旋進漩渦(wō)流量(liàng)計穩(wěn)定性略遜(xùn)于孔闆流量(liàng)計，方差(chà)結果的差(chà)别不大(dà)，說明旋(xuán)進漩渦的數據(jù)穩定性良好。孔闆流量計(jì)對微(wēi)小的變化(huà)不靈(líng)敏，而(ér)旋進漩渦流量計正确到0.01m³/min,并通(tōng)過流量數(shù)據曲(qǔ)線實時監測流(liú)量變化，對(duì)流量變(biàn)化的靈(líng)敏度(dù)高(gāo)。
5結論
　　瓦(wǎ)斯抽采自動計量系統中，對計量裝置适應性，可靠(kào)性(xìng)，測量結(jié)果的穩定性和(hé)正确率要求非(fēi)常高(gāo)，旋進(jìn)漩渦(wō)流量(liàng)計結構簡(jiǎn)單，安裝方便，适(shì)應性強，性能可靠(kào)，可(kě)移植性強，運行(háng)結果及(jí)在(zài)實際應用(yòng)中表明，旋進漩渦流量計測量結果正确，可以任意(yì)角度安(ān)裝，解(jiě)決(jué)了因(yīn)儀器安設不水平(píng)帶(dài)來的數據(jù)誤(wù)差。可以(yǐ)爲瓦(wǎ)斯抽(chōu)采提(tí)供正(zhèng)确的數(shù)據支持，具有(yǒu)一定(dìng)的理(lǐ)論價值和推廣意義(yì)。

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