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淺談威力巴流量計(jì)原理及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用
摘 要：本文針對(duì)煤礦管道瓦斯輸送計(jì)量現(xiàn)狀，比較了傳統(tǒng)的管道瓦斯流量計(jì)量?jī)?yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了一種非常適合測(cè)量煤層氣管道混合氣體流量的新技術(shù)——威力巴流量計(jì)。通過威力巴流量計(jì)的原理、特點(diǎn)，分析并比對(duì)得出其更適合于煤礦管道瓦斯計(jì)量的理論依據(jù)，并通過現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例進(jìn)一步證實(shí)其在管道瓦斯計(jì)量領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)鍵詞：管道瓦斯流量；孔板；渦街；V錐；威力巴
1. 威力巴測(cè)量的工作原理
威力巴流量計(jì)是近幾年發(fā)展起來的以差壓式、速率平均式流量技術(shù)為原理，由一體化威力巴傳感器、差壓變送器和流量積算儀等組成的測(cè)量系統(tǒng)。當(dāng)流體流過威力巴傳感器時(shí)，在探桿的迎流測(cè)形成一個(gè)高壓分布區(qū)，其壓力略高于管道靜壓；在探桿的側(cè)后兩邊、流體與探桿的分離點(diǎn)處形成一個(gè)低壓分布區(qū)，其壓力略高于管道靜壓。傳感器設(shè)有按契比雪夫分布的3對(duì)取壓孔，分別引入管道對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的壓力。迎流面為高壓取壓孔，讀取高壓平均值信號(hào)P1，后側(cè)壁為低壓取壓孔，讀取高壓平均值信號(hào)P2。將P1和P2分別引入差壓變送器，測(cè)得差壓△P；基于密閉管道中能量相互轉(zhuǎn)化的伯努利定律（在穩(wěn)定流場(chǎng)情況下，管道中的流速與差壓的平方根成正比），故△P能實(shí)時(shí)反映管道內(nèi)部流體流速的變化。威力巴流量探桿外形及前表面粗糙處理工藝使產(chǎn)生精確壓力分布區(qū)和穩(wěn)定的壓力信號(hào)，介質(zhì)流速可低測(cè)至0.3m/s，上可測(cè)至35m/s，所以適用于正、負(fù)壓管道的總管、干管、支管及鉆場(chǎng)。
威力巴流量計(jì)主要適用于監(jiān)測(cè)煤礦井下抽采管路及地面煤層氣綜合利用管道計(jì)量，配接的表頭上的液晶顯示屏可以同時(shí)就地顯示瞬時(shí)標(biāo)況混合流量、壓力、溫度和累計(jì)流量（如圖2所示）。表頭可以同時(shí)提供RS485總線、200Hz~1000Hz頻率和4MA~20MA電流3種通信信號(hào)輸出，用戶根據(jù)情況通過鍵盤進(jìn)行簡(jiǎn)單處理后，選擇其一適合自身需要的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)給上位機(jī)的遠(yuǎn)程距離傳輸。
2. 與其他傳統(tǒng)流量計(jì)性能比較
目前，運(yùn)用于煤礦管道瓦斯計(jì)量的儀器設(shè)備種類較多；比較廣泛的有傳統(tǒng)的孔板、渦街、旋進(jìn)漩渦及V錐流量計(jì)等。孔板傳統(tǒng)技術(shù)，因受原理和結(jié)構(gòu)的限制，不但對(duì)于前后管道的直管道長(zhǎng)度有相當(dāng)高的要求，且容易受管道內(nèi)粉塵的影響，使粉塵會(huì)慢慢累積在孔板與管道內(nèi)避連接處產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，壓力損失大，節(jié)流件邊緣易磨損而使精度隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速下降，需要定期維護(hù)，且流出系數(shù)易變化。渦街及旋進(jìn)漩渦流量計(jì)屬于單點(diǎn)式測(cè)量，既對(duì)安裝的直管道要求較長(zhǎng)又對(duì)管道的震動(dòng)十分敏感，受自身測(cè)量精度影響一般只能測(cè)量低流速不低于5m/s，測(cè)量精度還會(huì)受到流體中原始漩渦的影響，所以不適用于抽采管道流速及流場(chǎng)不穩(wěn)定且含有較多雜質(zhì)的煤層氣計(jì)量；V錐流量計(jì)安裝對(duì)直管段要求短，測(cè)量精度高、不堵塞、維護(hù)量小、測(cè)量下限可以控制到很低，但是安裝管段是法蘭式安裝，需要停氣安裝拆卸；在強(qiáng)制校準(zhǔn)流量計(jì)時(shí)需停氣拆卸，仍然存在較大壓損。
結(jié)語
威力巴流量計(jì)的測(cè)量精高度，達(dá)到國家1.5級(jí)；多點(diǎn)測(cè)量管道內(nèi)平均流速，測(cè)量更準(zhǔn)確；不受探桿插入深度影響，測(cè)量重復(fù)性好；本質(zhì)防堵特型的設(shè)計(jì)大大降低了探桿被堵塞的幾率，使得現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性好、維護(hù)量??；測(cè)量元件不直接接觸被測(cè)介質(zhì)，調(diào)校方便；整機(jī)結(jié)構(gòu)輕便、采用插入式的安裝方式工藝簡(jiǎn)單易操作、管道內(nèi)部無壓損；表頭輸出及顯示參數(shù)內(nèi)容豐富、直觀；采用
了自校準(zhǔn)技術(shù)免日常維護(hù)，維護(hù)量大大降低；截至目前，威力巴流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用達(dá)2000余套，其中用量較多的比如淮北礦業(yè)集團(tuán)、川煤集團(tuán)、盤江精煤股份煤層氣利用開發(fā)公司等，尤其是在山西晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河煤礦煤層氣利用CDM項(xiàng)目，其計(jì)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性系統(tǒng)得到聯(lián)合國CDM項(xiàng)目驗(yàn)收組專家的一致肯定及表揚(yáng)，并建議相關(guān)煤炭企業(yè)在瓦斯抽采及利用計(jì)量裝置選購裝備時(shí)予以優(yōu)先考慮并廣泛應(yīng)用于瓦斯抽放計(jì)量、井下抽放支管監(jiān)測(cè)、風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及煤層氣利用CDM項(xiàng)目，盡早及時(shí)投入使用。