瓦斯抽放监测原理及使用手册

1、ISO9001:2000认证企业煤炭科学研究总院重庆研究院CDM项目瓦斯抽采利用管理系统用户操作手册版 本 号: VER1.出版日期：2008.08瓦斯抽采利用管理系统 第六章 常见问题及处理方法瓦斯抽采利用管理系统 第七章 瓦斯抽放控制显示装置第七章 瓦斯抽放控制显示装置7.1 功能及主要技术参数瓦斯抽放显示控制装置是系统的主要设备之一，可联网使用，也可独立使用。是集自动控制和大屏显示于一身的智能化新型设备，主要以可编程控制器PLC为主要控制单元，具有数据采集、数值处理、数码显示、过程控制、报警信息液晶屏显示和以太网通讯。瓦斯抽放显示控制装置主要用于地面瓦斯泵房。瓦斯抽放显示控制装置除具备抽

2、放分站所有功能外，还可以就地和远程对抽放泵、水泵、电动阀、电磁阀进行控制，远程和就地都可以实现自动模式和手动模式，并可连续监测泵房的各种环境参数及设备开停或开闭状态，如瓦斯、温度、压力、水位和管道阀门等，显示控制装置和上位机进行通讯，及时将监测到的各种环境参数、瓦斯抽放量上传给上位机，并执行上位机发送的各种命令。显示控制装置可以独立使用，提供累计量查询、监测和显示运行参数超限发出声光报警和断电控制信号。交流断电后备用电源可连续供电2小时以上。图7-1 控制柜外观图7.1.1设备主要技术指标序号主 要 技 术 指 标1工作电压：AC660V、AC380V、AC127V、AC36V、AC220V可

3、选。2输出电压：24V；短路电流：500mA3输入端口：16个输入口，一路从通讯485输入（可扩展）4输出端口：8个控制口（可扩展）5输入端口模拟量和开关量可任意互换6分站交流断电后直流电池供电不少于两小时7数据掉电可长期保存8模拟量输入信号类型：频率(2001000)Hz、电流4-20mA、485通讯9开关量输入信号类型：触点型、电流型1mA/5mA10与中心站通讯方式：RS485/宽带网络11显示方式：汉字液晶多行宽屏/多位数码管7.1.2 控制柜内部原理图图 7-2 控制柜内部原理图7.2 设备安装及设置7.2.1 控制柜电源箱控制柜电源箱采用KJ90-F8/16分站电源箱，电源箱可接入

4、127V/220V/380V/660V交流电源。电源箱必须有效接地才可投入使用，连接方式与普通KJ90-F8/16分站电源箱方式一致，将电源箱多芯插头与控制柜接线板上相应的插头对接即可。7.2.2 控制柜接线排在控制柜接线排中，L0为+12VDC电源正；L1 L6为+18VDC电源正；L7和L8为+5VDC电源正；M为电源负；A1 A16为控制柜采集传感器的数据通道号；COMA和COMB是接受流量计的通信线（从通讯）；ZTXA和ZTXB是与计算机中心站连接的通信线（主通讯）。其中，L6为抽放泵运行指示灯，缺水指示灯的供电电源；L7为液晶显示板供电电源；L8为各显示板供电电源。7.2.3 控制柜

5、报警功能声光报警安装接线方式为：取一路+18VDC（与各类传感器电源分开，单独使用，建议采用L6），将L6（电源正）、报警器红线和报警灯一端连接起来；报警器黑线、报警灯另一端和液晶主板第5接线口相连接；液晶主板第6接线口和M（电源负）相连接即可。其工作原理是，在KJ90中心站设置环境瓦斯、缺水传感器、轴温传感器等设备声光报警条件，其对应控制口为分站电源箱3#近程断电C3，控制柜的液晶显示主板通过从通讯读取分站近程控制口3的状态转换情况（即判断控制口是否执行控制，当控制口执行控制时，就进行声光报警），来判断泵房各类工况参数是否达到报警界限。当达到报警值时，由液晶主板上的继电器常开触点变成常闭触点

6、，控制柜就发出声光报警；当达到低于报警值时，继电器恢复常开状态，控制柜停止报警。7.2.4 抽放泵启动、停止和断电在控制柜里有两个深红色防爆开关盒，打开开关盒，将抽放泵的启动、停止和断电控制线接上，1#抽放泵断电控制接电源箱1#近程断电C1，2#抽放泵断电控制接电源箱2#近程断电C2。现以QC80开关为例，接线方式如下图所示：图 7-3 按钮箱内部接线图7.2.5 各类传感器接线及端口设置各个传感器口定义如下：测点号安装位置量程单位测点号安装位置量程单位08A011#管道瓦斯0-100%08A02水池水温0-5008A03水池水位0-5m08A04一氧化碳0-500ppm08A051#泵轴温0

7、-20008A061#环境瓦斯0-4%08A071#电机轴温0-20008A082#电机轴温0-20008A092#泵轴温0-20008A102#环境瓦斯0-4%08D111#泵开停08D122#泵开停08D131#泵供水08D14空08D152#泵供水08D162#管道瓦斯0-100%08C011#泵断电08C022#泵断电08C03控制柜声光报警08C04空空空08C051#泵运行指示08C062#泵运行指示08C071#泵缺水指示08C082#泵缺水指示7.2.6 控制柜面板各个数码显示板拨码设置显示板拔码、分站板的通道连接关系1、四位显示板显示板内容 拔码 对应通道 管道浓度 1_1

8、1通道 水池水温 1_2 2通道 水池水位 1_3 3通道 一氧化碳 1_4 4通道 1号抽放泵轴温 1_5 5通道 2号抽放泵轴温 1_6 6通道 1号电机轴温 1_7 7通道 2号电机轴温 1_8 8通道 1号环境瓦斯 1_9 9通道 2号环境瓦斯 1_10 10通道 标况混合流量 1_17 17通道 标况纯流量 1_18 18通道 管道温度 1_20 管道压力 1_21 工况流量 1_222、六位显示板日标况混合累计 1_1 年标况混合累计 1_3 日标纯流量累计 1_4 年标纯流量累计 1_6 3、时钟显示板 01 取1号分站板的时钟 以上拔码盘（1为高位、8为低位，其中：123表示分

9、站号 45678表示要显示的数据号；靠近排阻的那边为高电平1、否则为低电平0）例如： 拔码 拔码盘1234567811 00100001 表示1号分站板1通道的数据12 0010001013 00100011时钟 1 （拔码盘1为低位、8为高位）例如：拔码 拔码盘123456781 10000000 瓦斯抽采利用管理系统 第八章 流量传感器第八章 流量传感器8.1 流量传感器技术选型对瓦斯抽放管道内流量的准确测量，是煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确、运行正常的重要条件之一。目前，国内有的瓦斯抽放管道流量计采用的是涡街流量传感器，涡街流量传感器的优点是输出为脉冲频率信号、压损较小、无转动部件、结构简

10、单。但涡街流量传感器受其检测原理的影响，也存在明显的不足，特别是在大管径（大于250mm）、低流速(5m/s)的情况下，满管式涡街流量传感器产生的漩涡信号非常微弱，检测元件根本无法检测正确的信号，导致涡街流量传感器在此种情况下测量误差非常大，有的涡街流量传感器生产商针对这个缺点，提出了“等流变径”的现场解决方法，通过缩小管径将流速提高到满管式涡街流量传感器能够正确测量的范围（5 m/s35 m/s），这种方法虽然能解决流量的测量问题，但是又引出另一个问题压损大，对压损要求非常严格的瓦斯抽放系统来说，“等流变径”这种方法不应是优选的。如果用插入式涡街传感器来解决大管径、低流速的测量问题，又存在测

11、量精度无法达到CDM项目的技术要求。众所周知，与满管式涡街流量传感器相比较，插入式涡街传感器本来就存在测量精度差的缺点，再说插入式涡街传感器本来检测的就是管道内的“点流速”，通常插入式涡街传感器的传感头安放在管道的中央，检测到的是管道中最高流速，以检测到最高流速作为管道的平均流速，测量误差大是不言而喻的。对于计量精度要求高的CDM项目，此种流量检测方法也不应是优选的。鉴于涡街流量传感器在瓦斯管道流量测量中存在的这些问题，在此设计方案中，我们选择V锥流量传感器来检测瓦斯管道中的流量。8.2 V锥流量传感器的测量原理V锥流量传感器是近年发展起来的一种差压式流量传感器，目前正在其它工业领域如：石化、

12、热能、供水等广泛地应用。与其他差压流量传感器一样，都是基于密闭管道中能量相互转化的伯努利定律，即在稳定流场情况下，管道中的流速与差压的平方根成正比。测量出差压即可计算出流体的流速。它是在管道中心安装一个锥形体来阻挡流体，使管道中心的流体绕锥形体流动，所以当流体流过锥形流量传感器时，锥体直接和流体高速中心部分相互作用，迫使高速的中心与接近管壁的低速流体均匀化，从而产生正确的压差，这在低流速测量时尤其适用。图8-1、8-2分别是V锥流量传感器的平面与立体结构示意图。 图 8-1 图 8-28.3 V锥流量传感器的技术特点a、自整流、自清洁、前后直管段要求较短，一般上游只需0至3D，下游只需0至1D

13、。b、精度高，差压输出值可实现±0.1% 的重复性。c、压损小，适合低静压、低流速的测量。d、长期使用稳定可靠。8.4 V锥流量传感器与涡街传感器的比较8.4.1 计量精度与重复性比较涡街流量计由于测量原理的限制，仪表系数（脉冲数/升）相对较小，分辩率低，且口径越大仪表系数越低。测量气体时100mm涡街流量计的仪表系数在1.05左右。200mm涡街流量计的仪表系数在0.1左右。由于分辩率太低，一般生产涡街流量计的管径250mm。气体测量精度能达±1%（流速5-35m/s，流量1:7范围内）。V锥流量传感器在流速2-36m/s，流量1:18范围内测量精度很容易达到±

14、1%涡街流量计管径250mm以上时一般都选用插入式（插入头一般为40mm，）。气体测量精度一般为±5%左右。主要是以下两点严重影响计量精度：a）插入式涡街流量计属于点流速测量，测量头只能检测到管道的中心流速，远不能代表管道断面的平均流速。b)由于受涡街检测原理的局限，大于250mm以上的“满管式”涡街流量计仪表系数太小（一般在0.07-0.01），分辩率低，测量流量时，测量值波动大。V锥流量传感器具有较高的精度，这是由于产生差压信号的锥形体位于管道的中心，流体与其分离产生的漩涡对差压信号影响很小，因此其初始元件能达到读数±0.5%的高精度，V锥流量传感器与涡街流量计不同，无

15、论管径大小，每台都是“满管式”，带有计量管段进行出厂标定，精度也不受仪表系数分辩率的限制，保证了实验室标定结果与现场使用结果的一致，从根本上保证了现场使用精度。8.4.2 适应使用现场工况条件能力的比较涡街流量计有多种检测方式，现在生产使用的多为应力式。即用压电元件来检测旋涡产生的应力来记录下旋涡的个数，从而以旋涡的数量计算出流速及流量。从涡街流量计的测量原理可以看出以下几点现场工况会严重影响涡街流量计的正常工作。a)涡街流量计的工作原理决定了它对流速要求较高，低流速下（气体5m/s）旋涡生成非常困难，即使有微弱旋涡生成，产生的应力也不足以压过工频噪声，引起涡街流量计低于下限后乱计量的结果 b

16、)涡街流量计属于对管道流速分布畸变、旋转流和流动脉动等敏感的流量计。旋涡的形成受流速分布畸变及旋转流的影响，故上游侧应配置足够长的直管段，具体长度参照标准孔扳的直管段长度要求安装（一般不少于前10D后5D）。 c）应力式涡街流量计对现场管道机械振动非常敏感，不适于有振动的场所。V锥流量传感器的V型锥体具有独特的"自整流、自清洁"功能。流体在节流元件的作用下，流场将经过"非稳定流稳定流恒（常）流"的变化过程，在节流元件的上游部分达到差压式流量计测量原理所需要的理想前提条件，前后直管段要求较短，一般上游只需0至3D，下游只需0至1D。从本质上保证了能广泛适用

17、各种复杂现场。由于涡街流量计的工作原理决定了每一种管径的表的特征尺寸都是一样的，即每一台同口径的涡街流量计要求的上下限流速范围是一样的。用户选用表时，只能靠改造现场使用条件（缩径、增加直管段）去满足涡街流量计的要求，而决非象V锥流量传感器是以用户的现场使用条件（多大的管径、流量范围）来设计生产该仪表。得出的结果就是：选用涡街流量计，必须是使用现场去适应流量计。选用V锥流量传感器，是流量计去适应使用现场。8.4.3 永久压损比较涡街流量计和V锥流量传感器之间永久压损的比较，目前国内还没有权威数据统计。有据可查的数据是：北京化工大学的流量专家、教授孙延祚发表在2006年工业计量杂志增1期上的文章“

18、从节能降耗要求再论推广锥型流量计的必要性”中有国外实流实验的测试结果。测试过程是在相同管径（80mm）的管道中，让相同的流体（水）流过，在相同的流量（流速等于3.765m/s）下测量出每一种流量计的永久压损。其数据如下：流量计类型永久压损值 （kPa）V锥流量传感器4.98 文丘利管4.98 文丘利喷嘴4.98 喷嘴 9.961涡街流量计 13.41涡轮流量计 14.94涡街流量计（Foxboro） 18.5孔扳流量计 19.992科氏力（Miero-Motion） 29.882科氏力（Foxboro） 34.864从以上数据中可以看出Foxboro 公司和Miero-Motion公司的科氏力

19、质量流量计的永久压损最大，V锥流量传感器、文丘利管和文丘利喷嘴三种流量计的永久压损最小，而涡街流量计的永久压损比喷嘴流量计还大。这组实流实验的实测数据也从另一个方面印证了选用涡街流量计，是用户现场去适应流量计；选用V锥流量传感器，是流量计去适应用户现场这一恰当的比喻。8.4.4 安装使用及校验方便性比较 在安装使用方便性方面，由于涡街流量计和V锥流量传感器同属法兰连接式，安装过程基本相同。在对在用的流量传感器校验时，V锥流量传感器只需将差压元件取下校验即可，非常方便；而“满管式”涡街流量传感器，则需要将整体取下，才能完成校验工作，工作量大很多。8.4.5 长期使用稳定性、可靠性比较涡街流量计尚

20、属发展中的流量计，无论其理论基础或实践经验较差。至今最基本的流量方程经常引用卡曼涡街理论，而此理论及其一些定量关系是卡曼在气体风洞（均匀流场）中实验得出的，它与封闭管道中具有三维不均匀流场其旋涡分离的规律是不一样的。一般流量计出厂校验是在实验室参考条件下进行的，在现场偏离这些条件不可避免。在实用中经常会出现一些预料不到的问题，比如低于下限流速后反而计量出高流速的流量，无流量时常常会计量出流量等等，这就是用户对涡街流量计存在一些疑虑的原因，它亟需探索解决。 V锥流量传感器是集差压类流量计百年沉淀之精华的结晶。它的节流缘是钝角，流动时形成边界层，使流体离开了节流缘。边界层效应使肮脏流体不能磨损节流

21、缘，其值长期不变。因此无需重复标定，具有长期的稳定性。是一种接近理想状态的节流装置。综上所述，V锥流量传感器相比涡街流量传感器具有精度高、寿命长、直管段要求低、量程比宽、信号稳定、压损小等优点，涡街流量传感器存在下限流速高（测量气体时下下限流速为5m/s）、直管段要求高、易受电磁干扰、易受管道振动影响等缺点。V锥流量传感相特别适合于以下场所：脏污介质、直管段不足的场所、对精度要求高的场所。当然，作为差压流量传感器的一种，由于成本关系不能完全取代孔板、文丘里的位置，但对于瓦斯抽放等计量精度要求较高的应用场所，采用V锥流量传感是一个较理想的选择。8.5 安装V型锥流量计自带有高品质的差压传感器、压

22、力传感器，有铂热电阻温度传感器接口。内装多功能微处理器，用微处器将差压传感器、压力传感器、温度传感器、流量计算显示有机的结合在一起。相互之间不再用4-20mA标准信号来连接。取而代之的是在微处理器控制下的数字信号进行传递和处理。从根本上解决因使用现有的差压变送器引起的流量测量范围窄、计算精度不高、安装使用复杂的问题。能自动根据被测流量的大小来调整差压传感器的输出信号。V型锥流量计输出信号是RS485通讯输出瞬时标况混合量、瞬时工况混合量、标况累计量、温度和绝对压力。V型锥流量计默认主示值是瞬时流量（用户特别要求除外）。压力显示值为4位数，温度显示值为4位数，差压显示值为4位数，累积流量显示为8

23、位整数，瞬时流量显示为6位数。使用中只能同时显示4个参量，温度显示和差压显示可交替进行。8.5.1 外型及尺寸图 8-3 V型锥流量计显示外型尺寸 电源及信号进线套 累积、瞬时、压力和温度显示屏 盒盖 负压端排气阀盖 正压端排气阀盖 正压端取压过程连接口（以号标志为准） 负压端取压过程连接口（以号标志为准） 外接Pt100热电阻进线套8.5.2 安装位置V型锥流量计自带有差压传感器，安装位置要求与差压变送器一样。如果使用在蒸汽管道上，必须在表的上游或下游管道上安装疏水阀，以防止蒸汽管道内产生的“水锤”现象引起的过压打坏仪表。出厂默认安装位置是水平（垂直于水平管通上方或下方）安装，如下图所示。管

24、道垂直时也应保障V型锥流量计是垂直于地面的。为了保证流量计测量数据的准确性，流量计在安装时必须保证一定的直管段距离，在流量计上游保证0至3倍管道直径距离，在流量计下游保证0至1倍管道直径距离。流量计的通讯线必须采用屏蔽电缆，电缆的屏蔽层必须有效接地。（接地方式详见附件一） 水平管道 垂直管道 图 8-4 V型锥流量计安装位置示意图8.5.3 V型锥流量计显示内容显示内容如下图8-5 所示:图 8-58.5.4 温度传感头（Pt100）铂热电阻的连接本仪表在Pt100铂热电阻的连接上提供2线连接和4线连接两种方式。一般Pt100铂热电阻与仪表之间的连接线短于1米以内，可以用2线连接。连接线距离在

25、1米以上的，建议采用4线连接以避免连接导线自身电阻带来的测量误差。温度传感头接线不分正负极a）2线制连接：用户在进行Pt100铂热电阻2线连接时，将Pt100铂热电阻两端接到A和A上即可。（目前均采用这种方式） b）4线制连接：用户在进行Pt100铂热电阻4线连接时，请按图5方式联接。首先将Pt100铂热电阻两端分别联接两根导线，再将Pt100铂热电阻1端的两根线分别联接到A和B上，Pt100铂热电阻另1端的两根线分别联接到A和B上即可。8.5.5 V型锥流量计与控制柜连线方式将V型锥流量计红线和黑线与控制柜接线排上的+18VDC（L1）和M相连接，V型锥流量计白线和绿线与控制柜接线排上的CO

26、MB和COMA相连接（即连接分站的智能口）。到目前为止，一个主板最多能挂接两台V锥流量计。8.5.6 V型锥流量计参数设置V型锥流量计是通用型仪表，具有多种计算功能，所配节流装置参数己在仪表中设置完成，可直接安装使用。在更换流量计表头或开始使用前必需对相关参数进行设置，设置内容依据所配节流装置不同略有差异。应对照内部参数表的内容，依据节流装置设计计算书进行必要的参数设置。设置数据方法如下：在主板上方右边有一个拨动开关W1，下方左右各有1个独立按键K1和K2。位置如图8-8所示：图8-8 主板元件位置示意图主板拨码开关使用方法：W1是主板是置数功能开关：开关共有4位。ON为接通，OFF为断开。其

27、中第4位是仪表主板数字电路部份的电源开关1-0N、2-0ff、3-0ff、4-0N是调整输出电流状态。1-0ff、2-0N、3-0N、4-0N是PC机下传数据状态。1-0N、2-0N、3-0ff、4-0N是按键修改数据状态。1-0N、2-0N、3-0N、4-0N是清除累积值工作状态。1-0ff、2-0ff、3-0ff、4-0N是正常工作状态。K1是修改数据显示键，按动K1键后内部参数的序号显示在累积流量的低位上。按动1次显示一组参数。反复按动K1键则循环显01-1B共28组参数。K2是参数修改键。按动1次将修改闪动显示的数，反复按动则将闪动显示的数从0 、0. 、1 、1. 、2 、2. 直到

28、9 、9. 循环修改。每位数都分带小数点和不带小数点两种。特别提示： 内部数据的格式固定为两种，一种是6位数，另一种是2位数。按动K1健选中需修改的数据后，无论最高位显示出来否，都应马上按动K2健置数，否则可能会失去对最高位的置数机会，这种情况发生后，就只能等闪动1圈后最高位再闪动时才能进行。 按动K1健选中需修改的数据后，这6位数的默认值均为“0”。需要置入“0”的位可以不进行操作，也无需看它显示为何值，只要这一位数未经K2健修改，同时按动K1 K2键后该位置入的默认值就是“0”。修改数据操作步骤： 取下显示液晶板锁紧螺钉，液晶板连接线不取，关掉电路板上的W1拨码开关的第四位（即电源开关位）

29、，取下左上角的通讯芯片（防止在调节参数时通讯干扰），再打开电路板上的W1拨码开关的第四位（即电源开关位）。 将开关W1的1、2位顺序拨向ON，进入修改数据初始介面。序号显示0，参数组内容为140。 按动K1键，显示出要修改参数的序号（序号显示在液晶板累积流量低位） 如果显示的数没有闪动位，马上按动1次K2键，让共6位显示数的最高位闪动起来。 每位数闪动10次后转入下一位数闪动，并依次循环。 每次要修改的数据必需是6位全部重新置入。也就是只要改变了6位数中的任一位，其它5位数（0除外）也必需重新置入。否则其它位会置入默认值0 多次按动K2键直到你需要的数出现在闪动位。在多次按动K2键时闪动位的数

30、依顺序改变内容为0 0. 1 1. 2 2. - - - - -9 9. 循环闪显。 如果置入的数是6位整数，则无小数点出现。 用k2键置入你需要的全部6位数后，同时按下K1、K2键。回到修改数据初始介面。 按动K1键到相应序号，查看修改数据是否正确。出现错误就重新修改。修改正确即可退出。 退出修改数据介面的操作：从修改数据操作回到正常工作状态，必须按下列步骤进行，否则可能会产生错误结果 顺序将W1的1、2、位开关拨向OFF状态 再将W1的第4 位开关拨向OFF 等待5秒后再将W1的第4 位开关拨向ON（相当于重新上一次电）。仪表就从修改数据操作回到正常工作状态。否则仪表仍处于修改数据操作状态

31、。清除累积值操作：将开关W1的1、2、3位开关顺序拨向OFF，仪表进入清除累积值状态，再同时按下K1、K2键。累积值清除操作完毕。按照上述退出修改数据介面的操作顺序，从修改数据操作回到正常工作状态。8.6 流量计电涌保护器(地面用)8.6.1 功能该地面用电涌保护器是用来保护地面仪器仪表设备不受感应雷击等浪涌电压电流损坏的一个保护用设备，将该设备串联到仪器仪表的进线端，能够起到对电源线和仪器仪表侧485信号线的浪涌保护。其应用技术条件为：电源电压不超过25VDC，信号线电压不应超过6VDC。电源电涌保护器最大放电电流（8/20us）为2KA，响应时间为不大于100ns，信号电涌保护器最大放电电

32、流（8/20us）为20KA，相应时间不大于1ns。8.6.2 接线说明 打开地面用电涌保护器外壳； 盒内有带有2个黄色接线柱和2个红色接线柱的电路板各一个，带有黄色接线柱的为信号电涌保护器，在该板的左侧胶木板上印有相应的“黄色 信号电涌保护器” 字样；带有红色接线柱的为电源电涌保护器，在该板的右侧侧胶木板上印有相应的“红色 电源电涌保护器” 字样； 输入端子和输出端子的识别方式：在电源电涌保护器电路板的两端会看到两行字符，表示含义如下：IN-电源输入端OUT-电源输出端L/+-正极N/-负极PE-电源防雷接地极在信号电涌保护器的电路板两端也会看到两行字符，表示含义如下：IN-信号输入端OUT

33、-信号输出端3，5-接上位机通讯线4，6-接传感器通讯线2-信号防雷接地极 接线方法电源电涌保护器输入端的“L/+”接分站电源正极，“N/-”接分站电源负极。输出端的 “L/+”接传感器的正极，“N/-”接传感器的负极，“PE”通过一根四芯电缆（将4根线扭在一起以增加接地线的粗度。）接大地。信号电涌保护器输入端接分站485通讯线，输出端接传感器485通讯线。其中“3”，“4”为同一条信号通道，“5”，“6”为同一条信号通道。“2”通过一根四芯电缆（将4根线扭在一起以增加接地线的粗度。）接大地。8.6.3 接线注意事项 保护器的输入端线路和输出端线路必须分开敷设，不可捆扎在一起； 两保护器的防雷

34、接地均接在输出端。 两接地线分别从接线盒的两个喇叭嘴引出至输气管道，接在管道的同一点。（走线应尽可能的直。） 保护器应安装在与传感器最近的位置，保护器与传感器之间的连接线应越短越好，进来减少感应雷通过电缆对传感器的影响。特别提示：电源防雷地线和信号防雷地线接分别引至管道上并接在在管道的同一点上。输气管道应有可靠的接地措施。(接地方式详见附件一)8.7 安装调试及注意事项在安装流量计时，必须保证流量计表头的正负压两端水平，如果无法保证水平时，在安装完成后就必须进行差压零点调节（注：表头安装完之后，不管安装位置是否水平都要进行差压零点调节）。如果流量计安装在正压端，尽量选择在一个管道积水比较少的地

35、方进行安装，比如在抽放泵出口端10m内都比较合适，因为抽放泵出口温度比较高，有时温度能达到60左右，由于管道温度高，环境温度低，管道内热空气遇冷就冷凝成水，导致管道内积水比较多，离泵的距离越远，管道内积水相应也较多。同时也尽量安装在水平管道部分。流量计安装位置必须远离干扰场所，离抽放泵、发电机组尽可能的远，同时流量计的通讯线必须采用屏蔽电缆，电缆的屏蔽层必须有效接地；电缆铺设时也远离干扰源，流量计通讯线在进入控制柜时，与泵的启动停止按钮箱的电缆线分开走线以避免干扰。一般流量计被干扰后的现象有两种，一是压力显示值偏小（零千帕至几十千帕），温度值偏大（上百度至几百度）；二是流量计显示值不停的复位，

36、显示值闪烁，同时通讯不传送。流量计安装完毕后必须对整个表头进行调试，各个调试部分如下： 保证表头的出厂编号与V锥管道的编号一致。因为每个V锥管道因为加工工艺原因，不可能内部截流件开孔直径完全一致，所以每个V锥管道的仪表系数都不一样，为了保证测量的精确度，必须保证编号一致，如果不一致时，应该以V锥管道为准，与公司相关人员取得联系，得到V锥管道的流量系数，植入表头内部参数0A单元并保存。 调节流量计水平，差压零点。首先保证表头液晶面板的左下角温度和差压是循环显示的，如果差压没有显示，请将内部参数11单元改为01即可，同时保证表头内部参数0F单元数据为0.0002左右。然后关掉流量计表头与管道部分的

37、两个截止阀，打开表头两旁的排气阀，观察这时的差压显示，如果这时差压显示为零，表示表头处于水平，就可以不用调节，反之，这时候差压有显示，即把这个差压值植入表头内部参数0F单元并保存，操作完成之后，如果液晶面板显示的差压为零，操作成功。如果显示不对就再重复操作，直到差压显示为零。 低流速流量测量。在这里以现场为例作说明，某瓦斯发电站进气管路为DN400，当运行一台发电机组时，流量为8Nm3/min，由于管道直径大，流速低（约为1.06m/s），这时候流量计检测不到该流量，但是通过调节内部增益（内部参数00单元），将140调节为141就可以检测到该流量。但是调节内部增益之后必须调节差压零点之后才能投

38、入使用。瓦斯抽采利用管理系统 第九章 管道气体过滤器第九章 管道气体过滤器9.1 管道气体过滤器组成及工作原理9.1.1管道气体过滤器包括以下几个部分 待测气体取样装置：其任务是快速把待测气体引出并输送给传感器探头。 样气预处理装置：其任务是把待测气体进行冷却、过滤、气水分离、流量控制等。 传感器：其任务是探测气体成分，并将其转化成电信号输出。9.1.2 管道气体过滤器流程图及工作原理 图9-1 原理流程图 使用条件：要求气体采样点尽量没有大量回水、压力相对稳定的位置。在进行选择取样点时要求：取样进气端压力要高于出气排水端压力；原则是整个回路中保证出气排水端能顺利将积水排出到指定位置。 工作原

39、理：（图9-2）待测气体通过取样点从管道取出后经过1取样进气端进入2 冷却装置，待测气体经过3 过滤排水器后将待测气体中的水汽和固态杂质过滤，保证到4 检测导气管的气体较纯净；待测气体在3 过滤排水器中离心分离出的水在重力作用下通过9 观察管到8自动排水杯，在使用前在8自动排水杯中预装水，为便于观察在容积的2/3左右为宜，当进入管路的流量较大时气体在8自动排水杯中卸压冒泡，实验数据表明在8自动排水杯与 9 观察管液位差在10mm20mm 左右时通过传感器的流量为1.5L/min2L/min，此时比较适宜传感器检测。通过控制1 取样进气端或者7 出气排水端节流阀控制流量。通过此装置可以实现待测气

40、体冷却、气水分离并除固态杂质、流量控制、自动溢流排水。图9-2 原理图1 取样进气端 2 冷却装置 3 过滤排水器 4 检测导气管 5 探头进气端 6 三通接头 7 出气排水端 （节流阀控制流量） 8自动排水杯 9 观察管 10 电源通讯口9.1.3 管道气体过滤器工作过程待测样气从管道取出后，经节流阀进行流量控制；气样温度较高时配有冷却装置对样气降温；然后在气水分离装置中实现脱水，水在重力作用下落入溢流瓶底部收集，多余的水经水封而溢流。在冷却器上装有玻璃杯，以便观察水位的变化。经过气水分离后的样气输送给传感器检测；最后将检测后样气与溢流的水一起回检测管道，实现闭环检测控制。9.2 安装注意事

41、项 箱体安装可以选择挂在墙壁或者水泥等支称座上，保证箱体尽量水平。箱体尽量靠近取气端，以缩短旁测管道长度。 过滤器标配4m长的铜管，铜管起着冷凝的作用，在实际安装过程中，即使铜管过长，也不能将铜管剪断，必须保留。可将多余铜管盘成小圈置于过滤器箱体旁。 为保证准确测量，减少测量误差，尽量满足检测装置压力接近大气压。如取样点取气端在泵正压端，回气端在泵负压端，要求在出气排水端通过针阀控制流量，保证待测气体压力接近泵正压端压力。 使用前在自动排水杯预装水，为便于观察在容积的2/3左右为宜。在工作时自动排水杯与观察管液位差在10mm20mm 左右为宜，此时比较适宜传感器检测。 过滤器必须保证高于取样点

42、的抽放管路，方便冷凝水回流和溢流。因为自动排水杯里一直都有水，水满之后就溢出，回到管道里。如果过滤器低于抽放管道，当测量回路气流压力小时，由于水的自重大，水就不能正常地回到管道里，容易造成整个过滤器内部气流不循环，瓦斯传感器显示值不能实时测量管道中的浓度值，导致传感器测量精度下降，误差增大。 为了保证胶管接插件可能存在气体泄露造成危险，有必要在安装完毕用仪表检测管路密封性，并将箱体底部的孔板去掉，保证通风良好，特别是安装在负压侧的过滤器一定要密封严实。因为负压侧是往管路里吸气，如果密封不好的话，新鲜空气就被吸入过滤器中，和过滤器里面的高瓦斯进行中和，导致过滤器里的浓度降低，测量出的瓦斯浓度低于

43、实际管道里的浓度。9.3 管道气体过滤器施工示意图及图例图 9-3 施工示意图图9-4 箱体内部装配图图9-5 箱体外部及其管道连接图瓦斯抽采利用管理系统 第十章 管道红外瓦斯传感器第十章 管道红外瓦斯传感器10.1 管道瓦斯检测原理及技术选型10.1.1 国内外管道瓦斯检测技术现状分析对瓦斯抽放管道内瓦斯浓度准确的测量，是煤矿瓦斯抽放系统做到计量准确、运行正常的另一个重要条件。目前，国内外用于煤矿井下瓦斯气体检测有载体催化、热导、光干涉、红外等几种原理。能用于高浓度瓦斯检测的只有热导和红外两种原理。当前，我国煤矿瓦斯抽放监测系统中用于瓦斯浓度检测的高浓度甲烷传感器几乎都是采用热导原理。用热导

44、原理检测瓦斯，只是在（840）CH4时测量误差较小，使用中受环境温度影响大，不易补偿；特别是在检测管道瓦斯时，当瓦斯流速较高时（大于25m/s）,会影响热导敏感元件的温度场，对利用热导率差异检测瓦斯浓度的热导敏感元件，这种影响将是灾难性的，导致传感器的测量误差非常大。近年来，在“非色散红外检测”（ NDIR ）技术发明后，国外红外气体检测技术在工业安全领域得到了飞速的应用和发展。“非色散红外检测”（ NDIR ）技术是目前一种比较先进的气体分析技术，具有快速、准确、稳定性好的特点。基于此技术的甲烷检测传感器具有检测精度高、响应时间快、检测范围广、性能稳定、不受检测环境中其它气体的干扰、无有害气

45、体中毒现象、寿命长等特点，越来越受到煤矿及其它工业安全领域的青睐，并有取代载体催化、热导等传统瓦斯检测原理的趋势，成为煤矿瓦斯检测技术的主流。在CDM项目中，我们选择依据红外原理的“非色散红外检测”（ NDIR ）技术来检测瓦斯管道中的高瓦斯浓度。10.1.2 红外甲烷敏感元件的特点及选型在红外气体检测技术领域,欧州对红外气体检测技术研究时间较长，特别是英国其技术水平也是最高的。所生产的采用NDIR技术的甲烷敏感元件具有：a. 测量范围宽（可以测量0-100%CH4）b. 稳定性好（1年以上）c. 测量误差小（10%CH480%CH4范围不超过3%）d. 使用寿命长（5年）e. 响应时间快（1

46、5S）f. 体积小（标准的4系列封装）g. 不受其它背景气体的影响英国e2v公司研究红外气体检测技术已有30多年，其生产的红外甲烷敏感元件占全球市场份额50以上，国际上知名的气体传感器生产商都采用e2v公司的红外气体敏感元件，如，德国Drager、英国Trolex、Crowcon。煤炭科学研究院重庆研究院研制的GJG10H红外甲烷传感器就是采用的英国e2v公司的红外甲烷敏感元件，并于2006年在全国首家通过“MA”认证，已批量用于阳泉矿务局、淮南矿务局、淮北矿务局，并取得了良好的使用效果。10.1.3 管道瓦斯浓度检测的技术难点 在煤矿瓦斯抽放过程中，管道内的混合气体湿度非常大，当遇到温度较低

47、的局部小环境，就会产生冷凝现象，形成具有弱腐蚀性的液体，如果这些液体附着在红外甲烷敏感元件进气口，一方面会影响传感器气体置换，造成传感器响应时间延长、测量误差加大，另一方面还会对红外甲烷敏感元件性能造成损害。管道瓦斯浓度监测时，气体的取样方式也非常重要。如果采用采样气室直接插入式，管道内接近饱和的湿气是一个难以克服的困难；如果采用旁侧引流式，当管道内流速较低时，旁侧管内的气体流速就会更低，会对传感器的气体置换造成影响，使传感器响应时间延长、测量误差加大。由于红外甲烷传感器的出厂标定是在正常环境下进行的，瓦斯抽放管道中的压力与温度超过了红外甲烷传感器的使用范围，所以当红外甲烷传感器用于瓦斯管道浓

48、度检测时，必须进行温度、压力补偿。 红外甲烷传感器经温度、压力补偿后，在压力范围30kPa190 kPa内能正常工作，在温度范围1060内能正常工作。根据目前各种公开的资料，未见国内的红外甲烷传感器、瓦斯抽放计量系统生厂商注意到红外甲烷传感器运用与瓦斯抽放管道中进行瓦斯测量时需进行压力补偿的介绍。10.1.4 管道瓦斯浓度检测的技术途径在传感器中，由于采取国内独有的管道瓦斯浓度检测成套技术，该成套技术方式克服了取样气室直接插入式容易受管道内水份影响，普通旁路引流方式气体流速低的缺点，再结合设计合理的防水、防结露等措施，完全能满足复杂环境下管道瓦斯浓度的检测。这种瓦斯抽放管道气体流量、浓度测量成

49、套技术在目前是非常先进的，设计单位正对该项成套技术申报专利。该技术已运用于四川芙蓉白皎煤矿钻场瓦斯流量计量，使用效果良好。10.2 GJG100H(B)型红外甲烷传感器工作原理GJG100H(B)型红外甲烷传感器（管道用）采用国际先进的NDIR非色散红外气体分析技术测量甲烷气体浓度。根据朗伯比尔定律，每种具有极性分子结构的气体都有对应的红外线特征吸收波长，在光程和反射系数不变的情况下气体浓度与吸收率成正比关系。GJG100H(B)型红外甲烷传感器（管道用）就是基于此原理研制而成的。外型结构示意图如下：1 红外传感器表头 2 测量气室 3 气体取样装置 4 球阀 5 连接座图10-1 管道用红外

50、甲烷传感器10.3 传感器的安装管道瓦斯浓度是整个抽放系统中至关重要的一个参数，浓度的测量准确性对于抽放的质量是一个关键环节。红外瓦斯传感器采用红外原理，为了提高测量精度，内部有温度压力补偿，相应的环境要求也较高。为此，在安装工艺上也必须达到较高的工艺。传感器都必配、必装管道过滤器和单向阀。过滤器有过滤水、杂质和冷凝的作用；单向阀具有防止停泵时管道回水进入传感器测量室损坏红外传感头的作用。在安装过程中，凡抽放负压低于60KPa的国有矿井以及所有地方矿井红外传感器必须安装在正压端（抽放泵的出气端），因为地方煤矿井下钻孔少，抽放泵运行时，负压高，有时候负压能达到80多千帕，传感器长期处理高负压情况

51、下，容易导致传感器内部压力补偿元件的损坏。其具体安装如下： 在泵的进气端和泵的出气端各开一个12"的孔（如果V锥流量计安装在泵的进气端或者出气端，就可以利用流量计上的测量孔），泵出气端的孔为瓦斯传感器的采样孔，将采样孔与管道过滤器连接起来。 然后过滤器和瓦斯传感器进气嘴相连。 最后将传感器出气嘴与泵进气端的孔相连即可。10.4 传感器调校10.4.1 零点调校若要对传感器进行零点和线性标校，则必须按如下步骤进行： 传感器预热：正确连接好传感器，接通电源，使传感器进入正常的工作状态。使传感器在新鲜空气中预热30分钟。 零点标校和温度存储：待传感器在空气中充分预热后，请将配套遥控器对准传

52、感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“1”，此时显示数值间歇式闪烁，请将遥控器对准传感器显示窗同时按动遥控器的上升键和下降键直到显示数值不再闪烁，说明传感器已完成零点标校和温度存储。若只是对传感器进行零点调节，不进行温度标校，可按如下步骤进行：将配套遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的选择键，使显示窗内的小数码管显示“1”，此时显示数值间歇式闪烁，将遥控器对准传感器显示窗并按住遥控器的上升键或下降键使传感器零点值上调或下调，将零点值调至合适数值，此时零点值仍间歇式闪烁。按遥控器状态键可继续进行传感器其它功能调校。特别提醒：调校零点前必须使传感器在新鲜空气中预热时间大于30分钟，若传感器通过标准甲烷气，则调校零点前必须使传感器在新鲜空气中充分回零。10.4.2 精度调校在完成传感器的零点标校后，第二步是传感器的精度调校。具体方法是：