抽采达标钻性规定瓦斯抽采检测监控设计方案.docx

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抽采达标钻性规定瓦斯抽采检测监控设计方案

1概述

1.1前言

瓦斯治理的基本思想是“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针。

在《煤矿安全规程》中对瓦斯抽放系统的监测监控做了如下明确的规定：

第一百七十四条，“瓦斯抽放泵站必须设置甲烷传感器，抽放泵输入管路中必须设置甲烷传感器；利用瓦斯时，还应在输出管路中设置甲烷传感器”。

第一百七十五条，“瓦斯抽放泵站的抽放泵吸入管路中应设置流量传感器、温度传感器和压力传感器，利用瓦斯时，还应在输出管路中设置流量传感器、温度传感器和压力传感器”。

根据安全规程规定，煤矿瓦斯抽放系统必须做到抽放泵站环境瓦斯监测、抽放流量监测、抽放瓦斯浓度监测、温度监测、管道压力监测，同时也突出说明了建设煤矿瓦斯抽放监控系统的重要性和必要性。

重庆梅安森科技股份有限公司专门从事煤矿安全生产监控设备和煤矿自动化控制研发生产的企业，具有很强的产品研发能力，特别是在煤矿安全监测仪器仪表、自动控制系统、各类传感器、断电控制器、计算机软件及监控系统等方面有雄厚的技术实力。

强大的技术研发实力作为支撑，本公司的系统具有很高的市场占有率。

瓦斯抽放监控系统、泵站自动控制系统在山西的晋煤集团寺河煤矿一号井、寺河煤矿二号井、潞安集团高河煤矿、西山煤电屯兰煤矿等成功的应用，反响良好。

随着监测技术的不断发展，重庆梅安森科技股份有限公司还在不断的研制开发新产品或已有产品的升级换代。

KJ73N型煤矿综合监控系统所配套用各种矿井产品的“三证一书”齐全。

1.2系统建设目标

针对某某煤业某某煤矿的实际情况，系统的建设严格按照“实用、可靠、先进、经济”的指导思想，根据煤矿安全监控及瓦斯抽放监测监控的技术要求，建立完善的瓦斯抽放自动控制系统及瓦斯管路参数监测系统，为煤矿生产节约成本、强化生产安全管理、提高工作效率。

1.3设计原则及依据

KJ73N型煤矿安全监控系统及瓦斯抽放管路监测子系统，在设计过程中始终遵循最新的国家行业标准及相关的性能要求，具备高可靠性、先进性、实用性、可扩展性及开放性原则，以满足高产、高效的现代化矿井对监控信息有效获得的需要。

设计依据为：

《煤矿安全规程》2011

《煤矿监控系统总体设计规范》

《煤矿监控系统中心站软件开发规范》

《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》

《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》

《KJ73N型煤矿安全监控系统产品企业标准》

《煤矿安全监控系统通用技术要求》（AQ6201-2006）

《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）

《煤矿安全监控系统软件通用技术要求》（MT/T1008-2006）规定。

《煤矿瓦斯抽放规范》AQ1027-2007

《矿井抽放瓦斯工程设计规范》

《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》

2系统功能特点

2.1抽放监测部分

1）监控中心站

KJ73N型瓦斯抽放监控系统中心站自带组态软件功能，界面美观，功能丰富，操作简单、方便。

屏幕上可连续实时显示监测参数实时值、累计值及设备工作状态，能实时统计、分析处理、存储时、日、月、年报表，供用户查询打印，具有超限报警和设备异常的实时信息窗提示。

监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式。

屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息可由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出，对图中的设备、名称、安置地点、图标定义、实现功能强大的模拟动画显示。

系统中心站与本地网络终端以局域网方式联网运行,使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBIOS。

系统具有很强的自检诊断功能,能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。

还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。

系统软件设有多级口令保护,只有授权人员才能登录操作,有效防止了对系统数据的损坏和病毒感染。

软件运行可靠性高,死机率远远小于《煤矿监控系统中心站软件开发规范》规定的标准:

1次/800小时。

2）瓦斯抽放监控装置

瓦斯抽放监控装置包含管路参数显示柜、环境参数显示柜、工况参数显示柜。

完成抽放泵站管道参数、环境参数、工况参数的监测显示，并能实现瓦斯超限、温度超限等与通风机、暖风机等设备的联动控制。

本装置可以多柜拼接，实现功能的扩展。

显示柜可根据实际需求调整面板显示，更加切合实际。

管路参数显示柜：

适用于煤矿瓦斯抽放管道中的气体温度、管道瓦斯浓度、管道负压、气体流量、一氧化碳浓度等参数的监测并直观显示。

同时根据传感器的监测值，自动计算出管道抽放标况流量、工况流量、纯流量、混合流量、抽放累积量（时、日、月、年），通过显示柜面板直观显示。

环境参数显示柜：

适用于煤矿地面瓦斯抽放泵站中的各类环境参数的监测，并实时上传至监控中心站。

同时对各监测参数超限情况等进行超限声光报警，监测值通过显示柜面板直观显示。

工况参数显示柜：

对抽放泵工作电流、电压、功率，抽放泵电机温度等实施监测，对异常情况声光报警，监测值实时上传至监控中心站。

3）抽放监控分站

抽放监控分站主要应用于井下抽放管道的抽放参数监测，对抽放管道中瓦斯浓度、温度、负压、一氧化碳浓度、抽放流量的实时监测。

本抽放监控分站具备监测参数实时显示功能。

且通过对管道五参数的监测，就地实时计算出抽放工况流量、标况流量、纯流量、累积量上传至监控中心站。

分站就地计算使得监控实时性强、准确度高、传输速度快等特点。

4）管道参数监测

目前国内瓦斯抽放监测主要存在两个问题：

其一管道气体流量的监测，其二是管道瓦斯浓度的测量。

KJ73N型瓦斯抽放监控系统对管道流量监测采用GF100型涡街流量传感器，使用先进的涡街原理对管道内气体进行线性连续监测。

配合等流变径喷嘴，即满足了煤矿瓦斯抽放大管径、低流速、高杂质气体监测的要求不仅克服了传统测量方法中压力损失大的缺点，并且测量精度高，误差为2.5级，配合等流变径喷嘴可达1.5级。

KJ73N瓦斯抽放监测监控系统中的管道瓦斯传感器采用KGJ27A型高浓度甲烷传感器，使用进口甲烷检测元件，无H2S中毒等现象，有效的去除了气体中的水分，从而准确地测量出气体中的瓦斯浓度。

2.2自动控制部分

我公司新研发的瓦斯抽放泵站自动控制系统能够取代手工控制的繁琐工作。

本瓦斯抽放自动控制系统主要部分为ZKC24-T瓦斯抽放自动控制操作台和KDK660型矿用隔爆兼本安型控制驱动器组成。

一台ZKC24-T瓦斯抽放自动控制操作台可连接64台KDK660型矿用隔爆兼本安型控制驱动器，满足抽放泵站多级控制操作。

由于蝶阀控制箱无本安信号输入，则对蝶阀的控制必须为非本安信号，本方案配置的KDK660矿用隔爆兼本安型控制驱动器满足对蝶阀控制箱的非本案控制。

ZKC24-T瓦斯抽放自动控制操作台提供手动按键，通过按键控制常用24个控制状态。

同时操作台设置触摸屏液晶显示面板，通过触摸屏一可以方便进行操作状态的设置，二可以控制最大一个操作台128个控制状态的操作。

ZKC24-T型操作台和KDK660控制驱动器支持多柜组合，方便实现组合控制和联动控制。

抽放监控系统与本瓦斯抽放自动控制系统通讯无缝连接，实现安全监控和瓦斯抽放监控系统的完全联动控制。

监控系统提供三种运行方式：

自动、手动、检修。

自动控制设备“开”具体要求：

做一项操作，系统按一定顺序开启水泵、进（排）气蝶阀、瓦斯泵等设备。

同时要做自动控制“关”的相关流程。

手动操作控制要求：

可以手动单独开、关瓦斯、水泵、电动蝶阀等功能，不影响其它设备正常运行。

瓦斯抽放泵的开停、管道蝶阀的开关停、冷热循环水泵、冷却水塔的开停均能实现自动化控制，并且根据其各自打开和关闭的顺序和相互之间的逻辑关系实现“一键”控制。

即在操作控制台的控制面板中操作人员只要按动相应的“启动”按钮或“停止”按钮就能实现瓦斯抽放泵的开停、管道蝶阀的开关停、冷热循环水泵的开停、冷却水塔的开停。

同时，具有“闭锁功能”，即当管道蝶阀的开关没有打开、冷热循环水泵没有启动时，瓦斯抽放泵不能启动。

除实现自动化控制之外，还具有手动控制功能，即当某一部分发生故障时，在处理故障时可以单独试验启动或关闭某一部分，在单独试验启动或关闭某一部分时，其它部分不受影响和干扰。

通过对泵房环境的监测数据的接入，分站通过控制各抽放泵和循环水泵的控制开关连接，当抽放硐室环境瓦斯超限。

分站自动对抽方泵和循环水泵等电机设备断电，实现自动断电保护功能。

监控系统分站接入每台防爆循环水泵的状态运行信息，并通过断电器对每台循环水泵实行“开”、“停”控制，在井下手动控制泵开停的基础上同时也实现循环水泵的远程自动控制，确保设备的正常运行及瓦斯超限断电等。

监控系统设置有带钥匙的紧急停止控制按钮，相当于系统的电源总开关，抽放系统出现异常时可直接紧急关闭系统，避免重大事故的发生。

当紧急停止控制按钮被按下后，操作控制台上所有设备的自动控制继电器均同时执行断电指令，控制各自设备的电气执行装置强行执行断电保护；紧急停止控制按钮复位后，操作控制台上所有设备的自动控制继电器均同时执行复电指令，控制各自设备的电气执行装置解除强行断电保护，系统恢复正常工作状态。

3系统详细设计及实施方案

针对某某煤业矿井，将瓦斯抽放系统和泵站自动化系统结合起来，实现瓦斯抽放自动化控制的目的。

对抽放管路的正负端气体参数实时监测、显示、上传、存储、累计量就地计算等，并根据设定参数进行自动化控制。

一体化抽放管道瓦斯监测与泵站自动控制系统，真正远程集中操控，实现泵站无人值守。

具有瓦斯抽放泵及阀门电控系统的自动启停逻辑控制功能，可实现泵的启动停止一键操作。

高度集成地实现自动、手动和检修三种运行模式下的自动控制。

具有自诊断功能，可对系统本身的运行、故障状态进行监测。

3.1需求分析

3.1.1抽放系统监测点

因井下抽放泵站有4台抽放泵，2台为一组，已安装了1套抽放。

现对井下03掘进面，01掘进面，09工作面等干路安装4套抽放，及在抽放泵房再装1套抽放，要安装共计5套抽放。

井下共计6套抽放通过光纤传到地面再和地面抽放通讯接到中心站。

1）井下每套抽放包含流量、管道瓦斯、管道负压、管道温度、管道一氧化碳共计5个参数，对管道中的流量、瓦斯、负压、温度、一氧化碳进行实时监测。

2）因井下现有4台抽放泵，每台需要2个温度传感器，对抽放泵的电机温度和泵温进行监测。

共需8个。

3）地面抽放也包含流量、管道瓦斯、管道负压、管道温度、管道一氧化碳共计5个参数，对管道中的流量、瓦斯、负压、温度、一氧化碳进行实时监测。

同时地面泵房有2台抽放泵，每台也需要2个温度传感器，对抽放泵的电机温度和泵温进行监测。

地面泵站内的环境瓦斯，一氧化碳都需要监测。

其次，循环水泵的开停及水温水位都需要实时监测。

3.1.2抽放泵房监测点

⑴在抽放泵房对主进/出管路的气体参数进行监测。

⑵对泵房抽放泵进行前后轴温、供水状态监测。

⑶对泵房抽放泵电机进行前后轴温、开停监测。

⑷对循环水泵进行开停监测。

⑸对热水池、冷水池进行水位、水温监测。

⑹对瓦斯泵房的环境瓦斯浓度、温度进行监测。

3.1.3地面控制点数量及要求

⑴对管道走廊内、泵房内电动蝶阀进行开闭控制。

⑵对泵房真空泵进行就地和远程开停控制，同时实行水电闭锁控制。

⑶对循环水泵进行就地和远程开停控制。

⑸对通风机与环境瓦斯浓度监测进行联动控制。

⑹对暖风机与环境温度监测进行联动控制。

3.2系统结构图

抽放监测布局图：

泵房抽放测点分布如下：

本系统集监测与控制为一体，系统总体结构图如下：

自动控制

控制部分包括真空泵启停控制、循环水泵启停控制、电动蝶阀开、闭、停控制、冷却塔控制、通风机联动控制、暖风机联动控制。

控制结构图如下：

说明：

地面抽放监控示意图如下：

瓦斯抽放泵站、管道走廊、循环水池、冷却塔等参数监测通过ZKC380-Z瓦斯抽放监控柜和KJF86N型安全监控分站相结合，需要就地直观显示的监测参数接入环境参数显示柜和工况参数显示柜就地计算并显示，其余参数监测通过安全监控分站接入，同时上传至监控中心站显示、存储、计算、打印、上传等。

当泵房或者管道走廊环境瓦斯超限，通过监控分站远控输出，接入KDK660控制驱动器，联动控制通风机的启停降低瓦斯含量，当瓦斯含量无法降低到规定值以下时，系统自动停止泵房内设备的运行。

当温度超限时，通过监控分站远控输出，接入KDK660控制驱动器，联动控制暖风机的启停，维持泵房温度在限定范围内。

通过监控分站的远控输出，控制冬、夏季的联动控制。

抽放监控参数显示柜面板设计

4系统功能

4.1监控中心站

监控中心站软件直观的现实瓦斯抽放监控系统监测值，控制状态。

系统监控界面图如下：

监控中心站自带组态软件，监控界面直观。

系统监控主机全面预装Windows2000/XP操作系统和最新版的瓦斯计量监控软件，界面美观，功能丰富，操作简单、方便。

屏幕上可连续实时显示监测参数实时值、累计值及设备工作状态，能实时统计、分析处理、存储日、旬、月报表，供用户查询打印，具有超限报警和设备异常的实时信息窗提示。

监测图页静态和动态编辑作图对用户开放，支持多种图形格式，鼠标和键盘均可操作。

全面记录各测点参数以及历史信息的查询，能打印每小时、每天、每月、每年各测点的记录。

屏幕显示为页面式，图形文本兼容，每页显示的信息可由用户自行定义编制，直至屏幕显示满为止，显示页可随意调出，对图中的设备、名称、安置地点、图标定义、实现功能强大的模拟动画显示。

系统中心站与本地网络终端以局域网方式联网运行,使网上所有终端在使用权限范围内都能共享监测信息和系统综合分析信息、查询各类数据报表，网络通信协议支持TCP/IP、NETBIOS。

中心站能连续集中监测计量，实时采集、处理、存储各测点的监测参数，并能同时处理256台以上的分站监测信息。

系统对采集到的数据进行实时分析处理，以数值形式进行存储，并形成相应的历史统计数据,系统可存储十年以上的历史数据，供有关人员随时查阅和打印。

系统具有很强的自检诊断功能,能及时发现系统自身配置设备事故，并在屏幕上以文本或图形方式直观显示，同时发出报警，并指出故障位置和原因。

还能在屏幕实时弹出信息窗，供维护人员查询打印，并将其记入运行报告文件。

系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活,用户可根据实际需要进行扩展、调整组合。

系统组态方式灵活,中心站对分站可采用主从队列两种扫描方式,操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期,实现对重点分站加以监控。

KJ73N软件具有很强的作图能力,并提供有相应的图形库,操作员可在不间断监测的同时,容易地实现联机并完成图形编辑、绘制和修改。

系统软件设有多级口令保护,只有授权人员才能登录操作,有效防止了对系统数据的损坏和病毒感染。

软件运行可靠性高,死机率远远小于《煤矿监控系统中心站软件开发规范》规定的标准:

1次/800小时。

系统具有很好的开放性，可作为子系统与矿现有的煤矿安全监控系统联网运行，在中心站机房也能显示处理瓦斯抽放参数。

系统的各类监测参数及累计量可直接送入LED大屏显示系统。

当检测信号出现超限告警、断电或状态变动等异常情况时，系统能够发出语音告警，提示异常状况发生的地点及类型。

系统支持短信告警等多种告警方式。

系统具有数据分析和处理能力，在发生超限时，自动根据规则生成措施提示，指导操作人员即时处理。

能对监测数据进行汇总，生成统计报表和进行趋势分析等，并以动态图形、曲线、表格等方式输出显示，支持多点同屏显示。

能打印各种数据报表，支持自定义报表格式。

系统软件提供方便、丰富的作图功能，且支持矢量图，能实现无级缩放、漫游等功能，任意放大图形不会失真等。

系统提供了丰富的动态图标，使模拟图显示更直观、画面丰富。

系统软件提供多种传感器配置模板，通过选择预置的传感器类型即可实现传感器各种参数的自动设置。

如不同安装地点的甲烷传感器报警点、断电点等，均可有模板自动生成，减少手工设置出错概率。

且用户可根据需要自行建立配置模板。

系统在数据存储方面采用密采及5分钟数据双存储技术，为数据分析提供详尽准确的一手资料。

同时，由于密采数据的存储采用的是变值变态存储技术，使存储效率大大提高，历史数据查询的速度也非常快速。

系统采用了三级数据保护技术：

传感器“黑匣子”数据存储保护，我公司所有模拟量传感器均能自动存储24小时监测数据。

KJF86N系列分站均内置超大容量“铁电”存储器，可存储所有传感器端口8小时的监测数据。

中心站双机数据自动备份技术。

存储器件采用可无限次数读写的铁电存储器，与目前采用EEPROM或FLASH作为存储器的分站，只能写千余次的寿命相比，数据存储的可靠性大大提高。

其他

系统具有良好的开发性和扩展性，集成方式灵活,用户可根据实际需要进行扩展。

可扩展接入诸如瓦斯抽放、工业电视、电网监测、人员信息等多个子系统,形成一套集安全监控、生产调度管理、局矿办公自动化网络于一体的计算机监控网络综合系统。

有广域网接口，易于形成互联网络。

系统组态方式灵活,监控主机对分站采用主从队列两种扫描方式,操作员按照需要对各分站安排不同的采样周期,实现对重点分站加以监控。

系统具有软件自监视功能和软件容错功能。

系统应具有实时多任务功能，能实时传输、处理、存储和显示信息，并根据要求实时控制，能周期地循环运行而不中断。

4.2实时监测

管道参数监测

对井上下抽采管道内气体的流量、温度、压力、甲烷浓度、一氧化碳浓度等进行连续监测。

自动计算管道标况瓦斯混合量及累计量、标况瓦斯纯量及累计量，并能自动记录、查询、打印各类数据和报表。

采用流量传感器、传感器等监测管道参数。

当监测点数据超过设定报警值时，及时发出声光警报信号。

环境参数监测

对瓦斯泵房和管道走廊的环境瓦斯浓度、环境温度等进行连续监测。

采用甲烷浓度传感器、温度传感器等监测泵房、管道走廊环境参数。

当监测点甲烷浓度、温度超过设定报警值时，及时发出声光警报信号。

工况参数监测

对真空泵轴温、电机轴温、真空泵开停状态、阀门开闭状态、防爆安全装置压差等进行连续监测。

采用温度传感器、开停传感器、压力传感器等监测抽采泵工作参数。

当监测点数据超过设定报警值时，及时发出声光警报信号。

供水参数监测

对真空泵供水状态、热水池水位、水温、冷却水池水位、水温等进行连续监测。

采用供水传感器、压力传感器、液位传感器、温度传感器等监测真空泵的供水状态。

当监测点数据超过设定报警值时，及时发出声光警报信号。

供电参数监测

对真空泵供电电压、电流、功率、功率因数等进行连续监测。

当监测点数据超过设定报警值时，及时发出声光警报信号。

4.3自动化控制

对抽放泵站、管道走廊内的电动蝶阀进行开、关、停控制，蝶阀的开、关、停、过载、断路器的分合闸信号等全部引出到监控系统并在监控中心控制计算机上显示，同时在就地集中控制操作台上提供相应的操作按钮，操作状态显示屏；监控系统中心站和本地控制台给蝶阀的开、关、停指令。

监控系统提供三种运行方式：

自动、手动、检修。

自动控制设备“开”具体要求：

做一项操作，系统按一定顺序开启水泵、进（排）气蝶阀、瓦斯泵等设备。

同时要做自动控制“关”的相关流程。

手动操作控制要求：

可以手动单独开、关瓦斯、水泵、电动蝶阀等功能，不影响其它设备正常运行。

瓦斯抽放泵的开停、管道蝶阀的开关停、冷热循环水泵、冷却水塔的开停均能实现自动化控制，并且根据其各自打开和关闭的顺序和相互之间的逻辑关系实现“一键”控制。

即在操作控制台的控制面板中操作人员只要按动相应的“启动”按钮或“停止”按钮就能实现瓦斯抽放泵的开停、管道蝶阀的开关停、冷热循环水泵的开停、冷却水塔的开停。

同时，具有“闭锁功能”，即当管道蝶阀的开关没有打开、冷热循环水泵没有启动时，瓦斯抽放泵不能启动。

瓦斯抽放泵的开停、管道蝶阀的开关、冷热循环水泵、冷却水塔的开停除实现自动化控制之外，还具有手动控制功能，即当某一部分发生故障时，在处理故障时可以单独试验启动或关闭某一部分，在单独试验启动或关闭某一部分时，其它部分不受影响和干扰。

通过对泵房环境的监测数据的接入，分站通过控制各抽放泵和循环水泵的控制开关连接，当抽放泵站或管道走廊瓦斯超限，自动启动通风机排瓦斯，如果启动通风机后环境瓦斯仍然超限，则对抽方泵等电机设备断电，实现自动断电保护功能。

当环境温度超过或低于限定值，自动启动或关闭暖风机，控制抽放泵站温度在限定范围之内。

监控系统设置有带钥匙的紧急停止控制按钮，相当于系统的电源总开关，抽放系统出现异常时可直接紧急关闭系统，避免重大事故的发生。

当紧急停止控制按钮被按下后，操作控制台上所有设备的自动控制继电器均同时执行断电指令，控制各自设备的电气执行装置强行执行断电保护；紧急停止控制按钮复位后，操作控制台上所有设备的自动控制继电器均同时执行复电指令，控制各自设备的电气执行装置解除强行断电保护，系统恢复正常工作状态。

5系统组成

本系统主要由KJ73N型瓦斯抽放监测监控系统中心站、ZKC24-T型瓦斯抽放自动控制操作台、KDK660型驱动控制器、ZKC380-Z型瓦斯抽放监控装置、各类监测传感器和传输平台组成。

KJ73N型瓦斯抽放监测监控系统中心站：

作为系统的上位机部分，实时显示监控系统各类监测值，完成数据统计、计算、报表打印、联网上传、远程控制等功能。

ZKC24-T型瓦斯抽放自动控制操作台：

就地控制部分驱动器，现场显示控制量状态，就地控制瓦斯抽放泵、电动蝶阀、循环水泵等的逻辑控制。

并实现与监控中心站通讯。

KDK660型驱动控制器：

作为控制执行设备，完成对抽放真空泵、循环水泵、电动蝶阀等设备的控制执行设备，同时具有控制状态反馈接入功能。

ZKC380-Z型瓦斯抽放监控装置：

实时就地显示瓦斯抽放管道参数监测值、环境参数监测值、工况参数监测值，并上传至监控中心站。

同时具有远程、近程控制接口，实现安全监控系统的联动控制。

KJF86N型监控分站：

将各监测传感器监测值上传至地面监控中心站，同时执行中心站的下发命令。

传感器：

监控系统的参数采集设备，包括管道参数监测、环境参数监测、工况参数监测，监测值上传至监控分站，通过监控分站上传至监控中心站。

传输平台：

本监控系统通过485总线方式连接，采用光纤总线型组网。

6涡街流量计技术原理及特点

6.1流量监测原理

瓦斯抽放管道内的负压、浓度、温度和流量是评价瓦斯抽放效果及安全性能的基本参数。

目前国内测量瓦斯抽放管道流量比较先进的是涡街测量法，利用单片机通过以下公式运算得到每分钟抽放的混合流量、瓦斯纯流量及累积流量，同时在运算中将温度、压力、浓度等因素考虑在内，对涡街流量传感器测量的工况流量进行修正补偿以得到所测管道的标况流量值。

具体计算公式可分为：

Q工=V*60*π*D*D，

Q工={0.101325*（273.15+T工）/（0.101325+P工）*293.15}*Q标，

式中：

Q工——工况条件下管道混合气体流量（m3/min）

Q标——标况条件下管道混合气体流量（m3/min）

V——管道中气体平均流速（m/s）

D——管道内半径

P工——工况条件下工作压力（MPa）、

T工——工况条件下的气体温度（℃）。

本设计所选用的等流变径涡街流量传感器测量的工况流量在不同测量环境下的修正补偿公式为：

Q=Kj*D*D*δx*δt*δp*△hj的平方根

式中：

Q——管道混合气体流量

Kj——涡街流量系数

D——管道内径

△hj——等流变径系数

δx——瓦斯气体质量校正系数

δt——温度校正系数

δp——压力校正系数。

6.2