CN204128603U - 一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及煤矿瓦斯抽采监测计量装置，尤其是一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置。一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，包括一次仪表、流量积算仪和浓度传感器，所述一次仪表包括仪表壳体，所述仪表壳体进口端设有可变导程结构的起旋器，仪表壳体出口端设有消旋器，仪表壳体中间段设有压力传感器和温度传感器均采用内置式安装在仪表壳体中间段处，仪表壳体设有两个流量传感器，采用内置式，水平对称布置在仪表壳体中间直管段处，所述流量积算仪和浓度传感器设于仪表壳体上，浓度传感器位于消旋器前端，所述流量积算仪与监控系统保持信号连接。本实用新型的有益之处：对瓦斯纯流量进行计量，实现对瓦斯流量、浓度、温度、压力的监测监控。

Description

一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯抽采监测计量装置，尤其是一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置。

背景技术

煤矿瓦斯主要成分甲烷，是一种易燃易爆的混合气体，对煤矿开采安全构成极大的威胁，同时，煤矿瓦斯又是一种很好的能源，开采并利用煤矿瓦斯能实现煤与煤矿瓦斯两种资源安全高效的开发，从根本上消除煤层开采中造成的煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害，保护生命安全的同时，又能获得清洁能源。2011年10月16日国家发改委、国家安全监管总局、国家能源局、国家煤矿安监局组织制定了《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》，煤矿企业必须建立一整套的瓦斯抽采监测系统，对煤矿瓦斯要实行“先抽后采、综合治理”，强化和规范了煤矿瓦斯抽采，实现煤矿瓦斯抽采达标。

在煤矿瓦斯抽放管路流量监测中，瓦斯抽放管路中气体高湿度、高杂质、高负压和低流速，传统的检测仪表很难满足要求，目前，用于煤矿瓦斯抽采的流量计或瓦斯计量装置主要有孔板流量计、V椎流量计、瓦斯抽放多参数测定仪、旋进漩涡流量计，以上几种都不能完全适用于煤矿瓦斯抽采环境，都或多或少的存在一定的缺陷：孔板流量计是传统的流量计，流量范围小，误差大；V锥流量计，压损大，具有一定隐患，逐渐退出瓦斯抽采计量仪表行列；瓦斯抽放多参数测定仪，测量精度低，不确定性高，没有经过标准装置的标定，不属于标准的流量计，旋进漩涡流量计，结构相对简单，无转动部件，可用于瓦斯流量的计量，但现有瓦斯抽采计量装置，无论是旋进漩涡流量计还是其他计量装置，在使用过程中，只对瓦斯混合量进行了计量，未对瓦斯浓度进行修正，瓦斯气体主要成分为甲烷气体，不同煤矿环境具有不同的甲烷浓度，并且随着抽采时间的延长，甲烷浓度有所下降，瓦斯利用率的计算以及对瓦斯抽采情况的判定，何时停止瓦斯抽采以及对抽采人力、物力等资源的配备均取决于对瓦斯纯量的评估。目前，国内还没有完全符合要求的同类产品。为了控制恶性事故的发生和增长，使煤矿井下安全生产有所保障，抽放瓦斯得到有效计量，发明一种结构简单，安装方便，计量准确度高，数据传输能力强，性能稳定，安全可靠，能适应井下复杂环境的瓦斯抽采计量装置显得极为重要。

发明内容

为了解决上述煤矿瓦斯难计量，计量准确度低，瓦斯浓度未得到修正的技术问题，本实用新型提供一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，包括一次仪表、流量积算仪和浓度传感器，所述一次仪表包括两端贯通的仪表壳体，所述仪表壳体外部设有流量积算仪固定座和浓度传感器固定座，所述仪表壳体内部通道进口端设有起旋器，仪表壳体内部通道出口端设有消旋器，仪表壳体上设有压力传感器和温度传感器，均采用内置式安装在仪表壳体上，仪表壳体上设有两个流量传感器，采用内置式，水平对称布置安装在仪表壳体上，所述流量积算仪设于仪表壳体上，流量积算仪固定座处，所述浓度传感器设于仪表壳体上浓度传感器固定座处，所述压力传感器、温度传感器、流量传感器和浓度传感器与流量积算仪通过电缆线实现信号传输，所述流量积算仪与监控系统保持信号连接。

作为优选，所述仪表壳体内部结构为由左侧锥形缩小过渡到直管段，再过渡到锥形扩大段，再过渡到直管段。具体尺寸通过运用软件进行流场分析情况确定。

作为优选，所述仪表壳体外部有流量积算仪固定座，位于中间直管段上方，仪表壳体靠近出口侧设有浓度传感器固定座。

作为优选，所述起旋器具有可变导程结构的螺旋形叶片，叶片导程可变，安装在仪表壳体进口端，消旋器安装在仪表壳体出口端，具有辐射状叶片，或十字形叶片。

作为优选，所述两个流量传感器包括一对双压电晶体，一对双压电晶体成水平对称分布，安装在仪表壳体中间直管段处。

作为优选，所述流量积算仪包括积算仪壳体、安装于其内的电路板、液晶屏，所述流量积算仪通过连接座安装在所述仪表壳体上流量积算仪固定座处。

作为优选，所述浓度传感器通过螺纹连接或法兰连接，采用插入式安装在所述仪表壳体传感器固定座处。

作为优选，所述浓度传感器具有声光报警功能，当瓦斯浓度超标时会进行声光报警。其表头部分通过电缆线与所述流量积算仪连接，其计量数据即甲烷浓度可独立显示，同时传输到所述流量积算仪，在所述流量积算仪的液晶屏上显示，并参与所述流量积算仪内部运算，以获得瓦斯纯流量。 

使用本实用新型的技术方案，压力、温度、流量、浓度传感器均安装在同一仪表壳体上，实现了一体化安装，出厂前在流量标准装置上进行整体标定，保证计量精确度，使用时，只需要将一体化的煤矿用旋进漩涡瓦斯流量计量装置安装在抽放管道上即可，安装简单，方便，快捷，安全可靠，不需进行现场调试，特别适用于井下；流量积算仪对所述仪表壳体的内置流量传感器、温度传感器、压力传感器，以及所述浓度传感器所测得的浓度信号，进行运算处理，将相应的数据显示在所述的流量积算仪显示屏上，同时也可进行远程传输，传递到监控分站，再发送到总监控系统，当数据超限时发出报警信号，流量积算仪显示及传输的参数为瓦斯纯流量（工况、标况）、瓦斯纯总量（工况、标况）、CH4浓度、CO浓度等，在瓦斯抽采和利用的过程中，对瓦斯抽采量和利用量的显示直观，并且方便判断是否继续抽采，何时开采煤矿安全，减少因瓦斯减少仍继续抽采造成大量人力、物力、财力资源的浪费；一次仪表结构根据煤矿瓦斯抽放的实际工况进行流体仿真计算优化设计，压损最小，无转动部件，不受介质湿度及固体颗粒的影响，可以将气体浓度与温度、压力、流量一起计量，从而达到对瓦斯纯量进行计量。

附图说明

图1、2、3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1、2、3所示的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，包括一次仪表1、流量积算仪2和浓度传感器3，流量积算仪2包括积算仪壳体，安装于其内电路板，液晶屏，所述流量积算仪2通过连接座21安装在所述仪表壳体12上流量积算仪固定座处，接收、处理并显示温度传感器14、压力传感器13、流量传感器16、浓度传感器3发送的信号，并将以上信号远程传输到监控系统，所述一次仪表1包括两端贯通的仪表壳体12，所述仪表壳体12内部通道进口端设有起旋器11，仪表壳体12内部通道出口端设有消旋器15，仪表壳体12中间段设有压力传感器13和温度传感器14均采用内置式安装在仪表壳体12中间直管段处，仪表壳体12中间段设有两个流量传感器16，采用内置式，水平对称布置在仪表壳体12上中间直管段处，所述流量积算仪2和浓度传感器3设于仪表壳体12上，浓度传感器3位于消旋器15前端，所述浓度传感器通过螺纹连接或法兰连接，采用插入式安装在所述仪表壳体上，浓度传感器固定座处，所述压力传感器13、温度传感器14、流量传感器16和浓度传感器3与流量积算仪2通过电缆线实现信号传输，所述流量积算仪2与监控系统保持信号连接。

所述仪表壳体12内部结构为由左侧锥形缩小过渡到直管段，再过渡到锥形扩大段，再过渡到直管段，具体尺寸通过运用软件进行流场分析得到。

所述仪表壳体12外部有流量积算仪固定座，位于中间直管段上方，仪表壳体12靠近出口侧设有浓度传感器固定座。

所述起旋器11具有可变导程结构的螺旋形叶片，安装在仪表壳体12进口端，不同于普通起旋器结构，其螺旋叶片采用有利于流量信号采集的变螺距叶片结构，消旋器15安装在仪表壳体12出口端，具有辐射状叶片，或十字形叶片。

所述两个流量传感器16包括一对双压电晶体，一对双压电晶体成水平对称分布，安装在仪表壳体12中间直管段处。

使用时，浓度传感器3探头采集到的CH4、CO浓度信号传递给流量积算仪2，与混合流量一起进行运算，得到瓦斯纯量，流量积算仪2对安装在仪表壳体12内的流量传感器16、温度传感器13、压力传感器14所测得的信号，进行计算得出混合流量和混合总量，再与浓度传感器3所测得的浓度信号进行运算处理，得到瓦斯纯量和瓦斯纯总量，流量积算仪2将测得的压力、温度、浓度信号等以及运算后得出的流量值显示在液晶屏上，同时也可以通过RS-485通讯和200-1000HZ频率信号进行远程传输，传递到监控分站，再发送到总监控系统，供工作人员参考，当数据超限时还会发出报警信号，流量积算仪2的显示屏上，将闪烁光信号或发出安全警报的鸣声，流量积算仪2显示及传输的数据包括瓦斯纯流量（工况、标况），瓦斯纯总量（工况、标况），工况百分比、压力、温度、CH4浓度、CO浓度等，循环显示。

本实用新型的计量方法为：将煤矿用多参数瓦斯流量计量装置安装在瓦斯抽放管道上，当气流进入流量计量装置时，在起旋器11作用下，被强制围绕中心线旋转，产生漩涡流，经过仪表壳体12锥形收缩段突然节流，漩涡流加速到中间直管段过程中，漩涡流强度增强，漩涡流继续进动通过仪表壳体12锥形扩大段时，漩涡流中心偏离原来的方向，沿一锥形螺旋线进动，此时，由两个压电晶体组成的流量传感器16检测到两路漩涡进动频率信号，经流量积算仪处理后，转换成两路与流速成正比的脉冲信号，与温度传感器13和压力传感器14检测到温度和压力信号一起运算，得出工况和标准状况下的混合流量值，安装在仪表壳体上的CH4、CO浓度传感器检测到的浓度信号也送到流量积算仪2参与运算，得出工况和标况下的瓦斯纯量和瓦斯总量，通过流量积算仪2显示并输出，当瓦斯浓度超标时，浓度传感器会发出声光报警。

Claims (6)

1.一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：包括一次仪表（1）、流量积算仪（2）和浓度传感器（3），所述一次仪表（1）包括两端贯通的仪表壳体（12），所述仪表壳体（12）外部设有流量积算仪固定座和浓度传感器固定座，所述仪表壳体（12）内部通道进口端设有起旋器（11），仪表壳体（12）内部通道出口端设有消旋器（15），仪表壳体（12）中间段设有压力传感器（13）和温度传感器（14），均采用内置式安装在仪表壳体（12）中间直管段处，仪表壳体（12）设有两个流量传感器（16），采用内置式，水平对称布置在仪表壳体（12）上中间直管段处，所述流量积算仪（2）和浓度传感器（3）设于仪表壳体（12）上，浓度传感器（3）位于消旋器（15）前端，所述压力传感器（13）、温度传感器（14）、流量传感器（16）和浓度传感器（3）与流量积算仪（2）通过电缆线实现信号传输，所述流量积算仪（2）与监控系统保持信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：所述仪表壳体（12）内部结构为由左侧锥形缩小过渡到直管段，再过渡到锥形扩大段，再过渡到直管段。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：所述仪表壳体（12）外部有流量积算仪固定座，位于中间直管段上方，仪表壳体（12）靠近出口侧设有浓度传感器固定座。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：所述起旋器（11）具有可变导程结构的螺旋形叶片，安装在仪表壳体（12）进口端，消旋器（15）安装在仪表壳体（12）出口端，具有辐射状叶片，或十字形叶片。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：所述两个流量传感器（16）包括一对双压电晶体，一对双压电晶体成水平对称分布，安装在仪表壳体（12）中间直管段处。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数瓦斯流量计量装置，其特征在于：所述流量积算仪（2）包括积算仪壳体、安装于其内电路板、液晶屏，所述流量积算仪（2）通过连接座安装在所述仪表壳体（12）上流量积算仪固定座处。