CN103925946B - 管道瓦斯气体抽采计量装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管道瓦斯气体抽采计量装置及系统。本发明管道瓦斯气体抽采计量装置，包括：流量三合一传感器，所述流量三合一传感器包括温度传感器、压力传感器和流速传感器，还包括：水位传感器和处理器，所述处理器分别与所述水位传感器和所述流量三合一传感器连接。本发明能够更准确的计算出管道瓦斯气体流量。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯计量技术领域，尤其涉及一种管道瓦斯气体抽采计量装置及系统。
背景技术
随着煤炭工业迅猛发展，我国煤炭安全生产隐患也日益突出，主要表现在煤矿瓦斯超标严重。因此需对瓦斯进行实时监控，以控制瓦斯浓度。目前，在煤矿井下瓦斯治理与应用中，管道瓦斯气体抽采计量装置启到对抽采的瓦斯的计量作用。
现有技术的管道瓦斯气体抽采计量装置，在抽采过程中由于有一部分水存在于管道中，而造成所测的流量与真实流量产生一定的偏差，长时间的累积就会造成总量与实际量相差很大。
发明内容
本发明提供一种管道瓦斯气体抽采计量装置及系统，以克服现有技术中流量测量的精确度不高的问题。
第一方面，本发明提供一种管道瓦斯气体抽采计量装置，包括：流量三合一传感器，所述流量三合一传感器包括温度传感器、压力传感器和流速传感器，还包括：
水位传感器和处理器，所述处理器分别与所述水位传感器和所述流量三合一传感器连接。
可选地，所述水位传感器为超声波水位传感器。
第二方面，本发明提供一种管道瓦斯气体抽采计量系统，包括：
如第一方面所述的管道瓦斯气体抽采计量装置和主机；所述主机与所述管道瓦斯气体抽采计量装置相连。
可选地，还包括：
瓦斯浓度传感器，与所述主机相连。
本发明管道瓦斯气体抽采计量装置及系统，管道瓦斯气体抽采计量装置包括：流量三合一传感器，还包括：水位传感器和处理器，所述处理器分别与所述水位传感器和所述流量三合一传感器连接，能够更准确的计算出管道瓦斯气体流量，解决了现有技术中由于有一部分水存在于管道中，而造成所测的流量准确度不高的问题。
附图说明
图1为本发明管道瓦斯气体抽采计量装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明管道瓦斯气体抽采计量装置实施例一的管道剖面示意图；
图3为本发明管道瓦斯气体抽采计量系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明管道瓦斯气体抽采计量装置实施例一的结构示意图，图2为本发明管道瓦斯气体抽采计量装置实施例一的管道剖面示意图，如图1所示，本实施例的管道瓦斯气体抽采计量装置10可以包括：流量三合一传感器1，所述流量三合一传感器包括温度传感器、压力传感器、流速传感器，还包括：水位传感器2和处理器3，处理器3分别与水位传感器2和流量三合一传感器1连接。
具体地，如图1所示，箭头方向为气体流向，管道瓦斯气体抽采计量装置10包括流量三合一传感器1和水位传感器2，现有的管道瓦斯气体综合参数测定仪是通过不同类型的传感器对流量、压力、温度、瓦斯浓度等数据的测量，然后将这些数据通过主机的处理计算出单位时间内气体的混合流量及瓦斯的纯流量。在抽采过程中由于会有一部分水存在于管道中，而造成所测的流量与真实流量产生一定的偏差，长时间的累积就会造成总量与实际量相差很大。
本发明实施例的水位传感器2可以测量到精确的水位高度h，通过以下流量测定计算公式能更准确的算出气体流量。
流量测定计算公式：Q=S*V，S为管道的横截面积，V为气体的流速。由于管道中有水，气体实际流过的管道的横截面积为管道的横截面积减去水所占的横截面积，即S=S0-S1；管道的横截面积S0=πr2，如图2所示，水所占的横截面积S1=S11-S10；扇形θ=2arccos(r-h)/r，r为管道半径，h为水位高度，θ为圆心角。
可选地，所述水位传感器为超声波水位传感器。
水位传感器输出的信号经过模数AD转换模块后将数据输出给处理器如可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，简称PLC），通过PLC的计算，利用传感器测量好的水位值计算出真实的气体流量。
本发明引进新的变量水位高度h到管道瓦斯气体抽采计量装置中，通过处理器CPU（如PLC单片机）的处理能更准确的计算出标准状况下的气体流量。
上述传感器可以采用循环自激式设计原理。
本实施例的装置，包括：流量三合一传感器，还包括：水位传感器和处理器，所述处理器分别与所述水位传感器和所述流量三合一传感器连接，能够更准确的计算出管道瓦斯气体流量，解决了现有技术中由于有一部分水存在于管道中，而造成所测的流量准确度不高的问题。
图3为本发明管道瓦斯气体抽采计量系统实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例的管道瓦斯气体抽采计量系统100包括：管道瓦斯气体抽采计量装置10和主机20；主机20与管道瓦斯气体抽采计量装置10相连。
可选地，本实施例的系统100，还包括：
瓦斯浓度传感器30，与主机20相连。
具体地，如图3所示，其中，管道瓦斯气体抽采计量装置10可以采用图1装置实施例的结构，其实现原理类似，此处不再赘述。
瓦斯浓度传感器30利用甲烷气体对传感器中红外光谱的吸收性能来测定瓦斯浓度，不易受现场恶劣环境的影响。采用了红外双通道横向漫反射瓦斯浓度测量技术，可以自我抑制零点漂移。具有标定周期长、抗干扰能力强、高精度、高可靠性和使用寿命长等特点。
可以通过瓦斯浓度传感器30以及管道瓦斯气体抽采计量装置10测量出瓦斯的纯流量。
主机20包括信号输入模块及信号输出模块；所述信号输入模块用于接收所述流量三合一传感器或所述水位传感器的输出数据，所述信号输出模块可以将测得的所有数据上传给通信分站再由分站上传至地面机房从而达到了井下瓦斯抽采量的实时监控。
现场监测点的检测主机20，除具备设置、单参数显示功能外，还可以多参数同屏显示，可以显示即时量，也可以显示某段时间的混合量累计量、纯量累计量。可以现场查看浓度和流量的24小时历史曲线及变化趋势，清楚直观，界面友好。
本实施例的系统，管道瓦斯气体抽采计量装置可以采用图1装置实施例的结构，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种管道瓦斯气体抽采计量装置，包括：流量三合一传感器，所述流量三合一传感器包括温度传感器、压力传感器和流速传感器，其特征在于，还包括：
水位传感器和处理器，所述处理器分别与所述水位传感器和所述流量三合一传感器连接；其中，所述水位传感器用于测定所述管道内的水位高度；
所述处理器根据以下公式获得气体流量Q：
Q＝(S0-S1)*V
其中，所述S0为管道的横截面积，所述S1为管道中水所占的横截面积，所述V为气体的流速，S0＝πr2，θ＝2arccos(r-h)/r，r为管道半径，h为水位高度，θ为圆心角。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水位传感器为超声波水位传感器。
3.一种管道瓦斯气体抽采计量系统，其特征在于，包括：
如权利要求1或2所述的管道瓦斯气体抽采计量装置和主机；所述主机与所述管道瓦斯气体抽采计量装置相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：
瓦斯浓度传感器，与所述主机相连。
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