引言

                瓦斯抽采计量是煤矿瓦斯治理**直接有效的手段，也是瓦斯利用的必经环节，为预防瓦斯爆炸提供监测数据和预警手段。可见瓦斯抽采计量是瓦斯监测计量的**重要参数，但由于现场工作环境恶劣，管道流量的煤气中含水、油和杂质而造成的很大的零点漂移，导致无法测量的弊端。从现有常用的瓦斯电磁流量计，了解到由于流量计本身设计原理和结构特点的因素，都存在一定的不足。

 

                现场普遍使用的电磁流量计大概有三种 [2] ：a) 涡轮流量计。现场管道流量煤气中含水、油和杂质等杂质，经常会造成机械机构卡死磨损等，难以长期保持校准特性，经常需要人工校验，且量程比较窄 [3] ；b) 振动流量计。一般包括涡街流量计和旋涡进动流量计两种类型，

                容易受外界因素影响，介质温度对振动流量计的工作干扰很大；c) 容积式流量计。包括腰轮流量计和模式流量计等，缺点是测量量程比较小，安装条件比较苛刻，只能水平或垂直放置安装。现介绍一种GLD1000矿用本安型电磁流量计，它也属于一种压差流量计，但它和传统的流量计软硬件设计上有很大区别。其特点是可靠性高、重复性好、压损小、无可动部件、量程比大、响应速度快、测量精度高，内置自动温压补偿。特别在大管径、低流速、流量范围变化大及特小流量测量方面具有明显优势。

 

1 GLD1000矿用本安型电磁流量计工作原理

                本电磁流量计是利用微差压技术为基础，实现气体流速的测量。流量计的测量探头带有微差压流量计，2个差压口利用皮托管原理检测到流体管道中的差压（绝压测试范围：0 kPa～200 kPa），再根据伯努利方程计算出管道气体的流速，气体流速和流量计算公式如下：流速：

 

                流量计的核心技术是微差压技术，具体如下探头和支杆方向：转动支杆使仪表上标明的流动方向与实际气体流动方向一致，偏角应小于20°，越小越好。插入深度：在流量计起探杆上标有不同管径的插入深度，如图1所示，根据安装流量计的管径拧紧螺母后，把探杆刻度位置对应于基座上端处即可。

 

                探头有2个开口方向不同的导管检测压力，2个压力引导管分别接有2个不同的高灵敏脉冲检测元件，监测脉冲型电压信号200 Hz～1 000 Hz，脉冲宽度不小于0.3 ms，当气流流过终端探头时，分别通过两导流管有规则地导流到上游对应的检测元件，规则的气流能产生双向涡流，交替产生具有动能的脉冲信号，交替作用于下游脉冲检测元件，使得检测元件产生脉宽不同周期信号脉冲，脉冲随着导管内气流规律变化。将2个检测原件检测的频率信号经调制电路处理叠加处理，送给高精度单片机微处理单元计算信号频率，通过元件推导处频率与流量关系，在实时显示流量数据，并上传到上位机单元，实时显示流量数据、存储和报警，工作原理如图2。

 

                由于在检测电路里附涵了温度补偿电路，抑制了温度对整个检测电路的影响，且能实时监测工况温度进行实时监测，当气流在检测元件前通过热敏器件，混合气体中的水汽被加热到100 ℃以上，即使有水汽通过也会被蒸发掉，避免了水汽的干扰。由于流量计探头特殊的结构两侧正向和反向引出管含有一定量的空气，阻止了被检测气体与空气的混合，这就避免了被测气体中粉尘和油污等杂质的干扰。

 

                基于以上原理设计，GLD1000矿用本安型电磁流量计的主要技术性能如下：a) 结构简单，质量轻，安装方便，成本低，可满足不同管径、不同领域的流量测量监测；b) 量程比较大，可测量量程比1∶200；流速测量范围：0.8 m/s～30 m/s （流量会根据管径和流速自动换算显示）；类型：频率型 （响应频率为200 Hz～1 000Hz ），脉冲宽度不小于0.3 ms；额定工作电压DC 12 V（波动范围：DC 9 V～19 V）；额定工作电流≤50 mA；本安参数：**高输入电压U i 为DC 19.5 V；**大输入电流I i 为1 100 mA；**大不失爆电容C i 为2.2 μF；**大不失爆电感L i 为0.1 mH；c) 精确度比较高。误差：±1.0%，数据可靠程度比较高；d) 流量计受外界振动和气流影响比较小，几乎为零，这一点比振动流量计优越很多.

 

2 GLD1000矿用电磁流量计在煤矿的应用

                目前瓦斯抽采计量在井下钻场测量，多采用传统人工测量方式，即：“U”型压差计带皮托管的方法，花费大量人力和时间，效率低实时性差，难以为瓦斯抽放管理和危险区段监控提供实时有效数据，且误差较大 [4] 。新型GLD1000矿用电磁流量计通过对瓦斯现场实时监测，实时显示并统计钻场“瞬时流量”“纯量”“管道压力””管道温度”“累积流量”“流速”“管道甲烷”等信息。LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器） 显示屏如图3所示。

 

                LCD显示屏分两屏显示，很好屏有4行显示内容：很好行显示内容为 “瞬时流量 （工况和标况可以选择）显示”，第二行显示为管道压力，第三行显示为管道甲烷浓度值，第四行显示为管道温度；第二屏有4行显示内容：很好行显示内容为累计量的开启，第二行显示为累计工况量，第三行显示为累计标况量，第四行显示为累计纯量。

 

                流量计显示板上具有红外接收头，能接受遥控信号，流量计参数和显示切换通过遥控器设定。遥控器器选用本公司FYF5通用红外遥控发射器。GLD1000矿用电磁流量计对现场瓦斯实时监测，实时显示并统计总流量和浓度，分析瓦斯浓度的变化曲线，为选择监测抽放点抽采方法的有效型，调整安装位置优化系统的抽放参数提供可靠的监测依据，也提高了抽采瓦斯气体和计量效果。当瓦斯浓度超出设定值时，瓦斯流量计会发出报警信号，以便分析原因，避免事故的发生和有效计量瓦斯流量。为了验证GLD1000矿用电磁流量计的优越性，与传统差压流量计进行比较试验。在矿井下分别在工作面和瓦斯抽采管道上安装2个监测点1 # 和监测点2 # 。测

试记入同一时间和同一地点Φ500 mm瓦斯抽采管道内瓦斯流量，测试记入数据见表1 （表1中误差计算结果以GLD1000矿用电磁流量计为基础计算）。

 

                通过表1可看出，GLD1000矿用电磁流量计和传统差压流量计测量的数据基本一致，**大误差为1.16%，所以GLD1000矿用电磁流量计流量测量原理是符合要求的，测量数据是可靠的。

 

3 结语

                煤矿瓦斯抽放计量是煤矿抽放管理中**重要的环节。试验证明GLD1000矿用电磁流量计各项技术指标先进，具有如下优点：a) 不易受外界干扰，抗干扰能力强，性能稳定可靠；b) 精度高，重复使用误差小，小于±1%；量程比1∶200，流速测量范围0.8 m/s～30 m/s（流量会根据管径和流速自动换算显示；类型：频率型（响应频率为200 Hz～1 000 Hz ），脉冲宽度不小于0.3ms；额定工作电压DC 12 V(波动范围：DC 9 V～19V)；额定工作电流≤50 mA；c) 结构简单、体积小、重量轻、插入固定安装方便，可在不同场合地点安装，满足不同管道监测的需求；可在现场管道流量煤气中含水、油和杂质等杂质环境恶劣的管道进行瓦斯流量测量，对现场适应能力强；d) 现场振动影响小，气流阻力损失小，几乎接近零，对瓦斯抽采利用系统没有任何影响，比普通差压流量计有极大的优越性；e) 整个微处理单元，无论是硬件还是软件都进行了**大限度优化。