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淺談威力巴流量計(jì)原理及現(xiàn)場運(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)量優(yōu)缺點(diǎn),，重點(diǎn)介紹了一種非常適合測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。
關(guān)鍵詞：管道瓦斯流量,；孔板,；渦街；V錐,；威力巴
1. 威力巴測量的工作原理
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)流速可低測至0.3m/s,，上可測至35m/s，所以適用于正,、負(fù)壓管道的總管,、干管、支管及鉆場,。
威力巴流量計(jì)主要適用于監(jiān)測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?？装鍌鹘y(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)式測量,，既對(duì)安裝的直管道要求較長又對(duì)管道的震動(dòng)十分敏感,，受自身測量精度影響一般只能測量低流速不低于5m/s，測量精度還會(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，測量精度高,、不堵塞,、維護(hù)量小、測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)的測量精高度，達(dá)到國家1.5級(jí),；多點(diǎn)測量管道內(nèi)平均流速,，測量更準(zhǔn)確；不受探桿插入深度影響,，測量重復(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)場運(yùn)行穩(wěn)定性好,、維護(hù)量?。粶y量元件不直接接觸被測介質(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,、風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)及煤層氣利用CDM項(xiàng)目，盡早及時(shí)投入使用,。