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管道流量和瓦斯浓度的检测技术的说明 管道内瓦斯流量测量 1、流量传感器技术选型 　　对瓦斯抽放管道内流量的准确测量，是煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确、运行正常的重要条件之一。目前，国内有的瓦斯抽放管道流量计采用的是涡街流量传感器，涡街流量传感器的优点是输出为脉冲频率信号、压损较小、无转动部件、结构简单。但涡街流量传感器受其检测原理的影响，也存在明显的不足，特别是在大管径（大于Φ250mm）、低流速(5m/s)的情况下，满管式涡街流量传感器产生的漩涡信号非常微弱，检测元件根本无法检测正确的信号，导致涡街流量传感器在此种情况下测量误差非常大，有的涡街流量传感器生产商针对这个缺点，提出了等流变径的现场解决方法，通过缩小管径将流速提高到满管式涡街流量传感器能够正确测量的范围（5 m/s～35 m/s），这种方法虽然能解决流量的测量问题，但是又引出另一个问题--压损大，对压损要求非常严格的瓦斯抽放系统来说，等流变径这种方法不应是优选的。如果用插入式涡街传感器来解决大管径、低流速的测量问题，又存在测量精度无法达到此次松藻煤电有限公司CDM项目的技术要求。众所周知，与满管式涡街流量传感器相比较，插入式涡街传感器本来就存在测量精度差的缺点，再说插入式涡街传感器本来检测的就是管道内的点流速，通常插入式涡街传感器的传感头安放在管道的中央，检测到的是管道中最高流速，以检测到最高流速作为管道的平均流速，测量误差大是不言而喻的。对于此次计量精度要求高的CDM项目，此种流量检测方法也不应是优选的。鉴于涡街流量传感器在瓦斯管道流量测量中存在的这些问题，在此设计方案中，我们选择V锥流量传感器来检测瓦斯管道中的流量。 2、V锥流量传感器的测量原理 V锥流量传感器是近年发展起来的一种差压式流量传感器，目前正在其它工业领域如：石化、热能、供水等广泛地应用。与其他差压流量传感器一样，都是基于密闭管道中能量相互转化的伯努利定律，即在稳定流场情况下，管道中的流速与差压的平方根成正比。测量出差压即可计算出流体的流速。它是在管道中心安装一个锥形体来阻挡流体，使管道中心的流体绕锥形体流动，所以当流体流过锥形流量传感器时，锥体直接和流体高速中心部分相互作用，迫使高速的中心与接近管壁的低速流体均匀化，从而产生正确的压差，这在低流速测量时尤其适用。图1、2分别是V锥流量传感器的平面与立体结构示意图。 图1 图2 3、V锥流量传感器的技术特点 a、自整流、自清洁、前后直管段要求较短，一般上游只需0至3D，下游只需0至1D。 b、精度高，差压输出值可实现±0.1% 的重复性。 c、压损小，适合低静压、低流速的测量。 d、长期使用稳定可靠。 4、V锥流量传感器与涡街传感器的比较 （1）、计量精度与重复性比较 　　涡街流量计由于测量原理的限制，仪表系数（脉冲数/升）相对较小，分辩率低，且口径越大仪表系数越低。测量气体时Φ100mm涡街流量计的仪表系数在1.05左右。Φ200mm涡街流量计的仪表系数在0.1左右。由于分辩率太低，一般生产涡街流量计的管径≤250mm。气体测量精度能达±1%（流速5-35m/s，流量1:7范围内）。V锥流量传感器在流速2-36m/s，流量1:18范围内测量精度很容易达到±1% 　　涡街流量计管径250mm以上时一般都选用插入式（插入头一般为Φ40mm，）。气体测量精度一般为±5%左右。主要是以下两点严重影响计量精度： 　　a）插入式涡街流量计属于点流速测量，测量头只能检测到管道的中心流速，远不能代表管道断面的平均流速。 　　b)由于受涡街检测原理的局限，大于250mm以上的满管式涡街流量计仪表系数太小（一般在0.07-0.01），分辩率低，测量流量时，测量值波动大。 　　V锥流量传感器具有较高的精度，这是由于产生差压信号的锥形体位于管道的中心，流体与其分离产生的漩涡对差压信号影响很小，因此其初始元件能达到读数±0.5%的高精度，V锥流量传感器与涡街流量计不同，无论管径大小，每台都是满管式，带有计量管段进行出厂标定，精度也不受仪表系数分辩率的限制，保证了实验室标定结果与现场使用结果的一致，从根本上保证了现场使用精度。 （2）、适应使用现场工况条件能力的比较 　　涡街流量计有多种检测方式，现在生产使用的多为应力式。即用压电元件来检测旋涡产生的应力来记录下旋涡的个数，从而以旋涡的数量计算出流速及流量。从涡街流量计的测量原理可以看出以下几点现场工况会严重影响涡街流量计的正常工作。 　　a)涡街流量计的工作原理决定了它对流速要求较高，低流速下（气体5m/s）旋涡生成非常困难，即使有微弱旋涡生成，产生的应力也不足以压过工频噪声，引起涡街