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1、第六章 煤层气集输第一节 煤层气的矿产集输工艺自地层中采出的煤层气中，一般有饱和的水蒸气和机械杂质，水汽和机械杂质是煤层气中有害无益的组分。煤层气中水汽和机械杂质的存在，减小了输气管道对其它有效组分的输送，降低了煤层气的热值。当输气管道压力和环境温度变化时，可能引起水汽从煤层气中析出，形成液态水、冰或甲烷水合物，这些物质的存在会增加输气压降，减小输气管线的通过能力，严重时还会堵塞阀门和管线，影响平稳供气。因此，现场常采用加热、节流、分离、脱水等工艺对煤层气进行处理，以保证安全平稳地输送合格的煤层气。一、采气流程把从气井采出的含液固体杂质的一定压力煤层气变成适合矿场输送的合格煤层气的各种设备组合
2、，称为采气流程。采气流程是对采气全过程各工艺环节间关系及管路特点的总说明。用图例符号表示采气全过程的图称为采气流程图。煤层气井的采气流程分为单井常温采气流程和多井常温采气流程。崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009. 在单井上安装一套包括调压、分离、计量和保温设备的流程，称为单井采气流程。其工艺过程为：井里边出来的煤层气经阀减压后，进入加热炉，通过加热后再由节流阀进入分离器，在分离器中除去液体和固体杂质后，从集气管线输出。分离出的液体固体从分离器下部排放到污水罐中。把几口井的采气流程集中在气田适当部位进行集中采气和管理的流程，称为多井常温采气流程，一般把具有这样流程的站
3、称为集气站。各单井由采气管线和集气站连接。集气站的流程和单井采气流程的格式是一致的。流程的工艺过程一般依次包括加热、节流、分离、脱水、计量等几个部分。其中加热部分是为了预防在节流降压过程中气体温度过低形成水合物，也可注入抑制剂来防止水合物的生成。若气体压力较低，节流后不会形成水合物，集气站的流程就可简化为：节流-分离-脱水-计量，然后输出。二、煤层气的矿产集输把气井采出的煤层气经过加热、降压（或加压降温）、分离、增压、脱水、计量后，集中起来输送到输气干线或脱硫、脱水厂的过程，称为煤层气的矿场集输。 （1）集输系统的类型煤层气田的集输系统有两个主要目的：一是以最经济的方式将煤层气从井口输送至中心
4、压缩站；二是对产出水进行处理，处理后的水符合环保的要求。目前常用的煤层气集输系统有三种类型：第一类是对每口井产出的煤层气进行单独处理和压缩，然后用小口径、中等压力的管线将煤层气输送至中心压缩站；第二类是将井组的煤层气收集在一起，通过低压集输管线输送到卫星增压站，经初步处理和压缩后，再输送至中心销售压缩站；第三类是尽可能降低煤层气井的井口压力，选用大小合适的集输管线将煤层气直接输送到中心压缩站。（2）矿产集输管网的类型收集和输送煤层气的管网称为集气管网，包括采气管线、集气支线和集气干线等。采气管线是气井到集气站的管线，一般直径较小（73114mm）；集气支线是集气站到集气站或集气站到集气干线的管
5、线，一般直径较大（159325mm）；集气干线是将各集气站或集气支线的来气集中输送到集配气总站或加气站的管线，一般直径很大（219457mm）。目前采用的集气管网一般有枝状管网、环状管网和放射状管网三种类型。图6-1 单井集气管网示意图崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.在实际工程中，集气管网的类型并不单一，常常是两种或三种的组合。组合型集气管网是把放射状管网与枝状管网，或者把放射状管网与环形管网组合在一起使用的集气管网。这种集气管网适用于气田面积大、气井分布多的大型气田。集气管网的选择取决于气田的储量、面积、构造形状、产层数、产气层特性和气井的分布、产气量、井口压
6、力及煤层气的气体组成、有无凝析油或有害组分（H2S、CO2、有机硫等）以及所采用的净化工艺等。（3）煤层气的增压输送在煤层气的开发和输送过程中，随着煤层气的不断采出，气井压力逐渐降低，当气井的井口压力低于输气压力时，气井难以维持正常生产，甚至造成被迫关井。因此，为了充分利用能源，确保合理开发气田，提高煤层气采收率，当气田的地层压力降低后，应该在矿区建立增压设备，对煤层气增压，以降低气井井口的回压，维持气井正常生产，保证煤层气正常输送。三、计量煤层气井除了需要对气体进行精确的计量外，还需要对产出水进行计量，同时，为了改善气井管理，需要对每口井的产气量、产水量、压力、温度进行计量。对于多层位的产气
7、井，还应对每一产层的产量进行估测。（1）水计量系统单井水的精确计量对掌握泵和井的工作动态至关重要。常用的水计量方法有3种：正排量流量计、涡轮流量计和计量桶。正排量水流量计在美国圣胡安盆地得到广泛的应用，但这种流量计容易被细小的煤粒、砂、粘土堵塞，造成计量误差。涡轮流量计通常安装在泵的出口处，其计量精度高于正排量流量计，但在间隙流、气水两相流及水中有杂质的情况下，易受损坏，或产生较大的计量误差。此外，涡轮流量计还应用于水处理系统中。正排量流量计和涡轮流量计的计量精度随入口压力的提高而增加。在美国的黑勇士盆地，最常用的水计量方法是一种标定容器。这种容器的容积一般为18.925dm3(5加仑)，用于
8、井口收集产出水，并记录容器装满水所需的时间，由此换算成每日产水的桶数。如果要换算出精确的日产水桶数，需要考虑气井是否间歇生产。（2）气计量系统图6-2 V型流量计节流装置示意图煤层气通常要进行单井计量和中央销售点计量。主要流量计有孔板流量计和涡轮流量计，也可使用旋转式或膜片式流量计，特别是在计量压缩机的燃料用量时，差压式孔板流量计通过测量安装在管线中的孔板流量计上下游的压力差来计量气体流量。孔板流量计的优点是机械故障少，维护工作量小，可将管线的压力、温度及压差连续地记录在圆形记录卡上，可永久保存气井的生产史记录资料。它的缺点是流量值需要人为解释，产量变化较大时，记录卡片不容易解释准确。不过在记
9、录卡片取下来以后，可用光学扫描仪对气井产量进行比较准确的估测。涡轮流量计常用于计量单井流量和总产量，优点是计量流量范围较大。缺点是运动部件较多，维护费用高。近年来差压式 V 锥流量计（图6-2）独特的结构使其具有较强的流动调整能力，可测湿气体，能在低差压下测量煤层气等显著优点，已在美国的煤层气工业开采中得到了大量的应用。管径逐步递增的配管设计方案不仅为煤层气生产带来巨大效益，而且可以防止各井之间的交叉影响或者通常因某个单向间有故障造成气体反注到附近的气井中。（3) 单层产量计量许多煤层气井有多个产气层位，为了改善生产管理，不仅要测量每口井的产气量、产水量和井口压力，在可能的情况下，还应该计量每
10、一产层的产气量和产水量。单层产气量计量的方法之一是，当气井所有产层的产气量达到比较稳定时，用桥塞堵住下一个产层，当产量再次达到稳定值时，两者之差即为该产层的产量。这种方法适用于评价井或观察井，一般不适用于大规模开发的气田。 肖燕. 煤层气开采与集输工艺研究D. 西南石油大学硕士论文, 2007.单层产气量计量的另一种方法是利用美国天然气研究所开发的产层隔离封隔器。它是一种充气膨胀式封隔器，安装时作为油管柱的一部分安装在气井两产层之间。计量时，隔离封隔器充气膨胀，将产层完全隔离。亚拉巴马州的现场试验证明这种工具对储层管理十分有利。四、分离煤层气井井身一般采用生产套管中下入油管的结构，这种结构使气
11、水在井下得到初步分离。不管是从油管产出的水，还是从套管产出的气都需要在井口作进一步分离，然后再分别输送到气水处理点和销售点。在地面气水分离系统中，固相杂质的处理是十分重要的一个环节。固相杂质可能包括微小煤颗粒、碎石及来自压裂作业的砂，在某些气田地面管线中也会出现盐的沉积。水计量系统入口处最易出现固相杂质的聚积，但处理较方便，只要在分离器的下游，在水流量计之前安装过滤器即可解决。对于较大的固相杂质，可在井下泵的入口安装滤网以及减小气井作业过程中的井口压力的波动予以控制。图6-3 卧式重力分离器分离气液（固）的分离器，按其原理可分为重力式分离器、旋风式分离器、混合式分离器三种。前两种应用最多。 崔
12、凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.（1）重力式分离器重力式分离器主要是利用液（固）体和气体之间的重度差分离液（固）体。气液混合物进入分离器后，液（固）体被气体携带一起向上运动，但是，由于液（固）体的重度比气体大得多（如在5Mpa时，水的重度是甲烷重度的28倍），同时液（固）体还受到向下的重力作用向下沉降，如果液滴足够大，以致其沉降速度大于被气体携带的速度，液滴就会向下沉降被分离出来。为了提高重力式分离器的效率，进口管线多以切线进入，利用离心力对液体作初步分离。在分离器中还安装一些附件，利用碰撞原理分离微小的雾状液滴；雾状液滴不断碰撞到已湿润的捕丝网表面上并逐渐聚集，
13、当直径增大到其重力大于上升气流的升力和丝网表面的粘着力时，液滴就会沉降下来。图6-4 重力式分离器作用原理重力式分离器根据安装形式和内部附件的不同可分为：立式、卧式及三相重力式分离器三种。前两种可分离气液（固）两相，第三种是把液体再分开。 崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.立式重力式分离器由分离段、沉降段、除雾段、储存段几部分组成。在分离段，气液（固）混合物由切向进口进分离器后旋转，在离心力作用下重度大的液（固）体被抛向器壁顺流而下，液（固）体得到初步分离。沉降段直径比气液混合物进口管直径大得多（一般是1000:159），所以气流在沉降段流速急速降低，有利于较小液
14、（固）滴在其重力下沉降。除雾段用来捕集未能在沉降段内分离出来的雾状液滴。捕集器有翼状和丝网两种。翼状捕集器是带微粒收集带平行金属盘构成的迷宫组成。丝网捕集器是用直径0.10.25mm的金属丝（不锈钢丝、紫铜丝等）或尼龙丝、聚乙烯丝编织成线网，再不规则地叠成网垫制成。它可分为高效型、标准型、高穿透型三种。高效型丝网编织密集，用于除雾要求高的场合；标准型丝网编织次之，用于一般除雾；高穿透型丝网编织稀疏，用于液体或气体较脏的场合，丝网捕集器是利用碰撞原理分离液滴的。捕集器一般能除去1030m直径的微粒。储存段储存分离出来的液（固）体，经由排液管排出。排污管的作用是定期排放污物（如泥沙、锈蚀物等），防
15、止污物堆积堵塞排液管。影响重力分离器效率的主要因素是分离器的直径。在气量一定、工作压力一定时，直径大，气流速度低，对分离细小液滴有利。双筒卧式重力分离器中，气液混合物进入后碰撞到导向板而改变流向，在惯性力作用下大直径液滴被分离下来，夹带较小液滴的气流继续向下运动。由于分离器直径比井口管直径大得多，气流速度下降，在其重力作用下较小直径液滴被分离下来。接着，气流通过整流板，紊乱的气流被变成直流，更小的液滴与整流板壁接触，聚集成大液滴而沉降。最后，雾状液滴在捕集器中被捕集下来。在分离器直径和工作压力相同的情况下，卧式重力分离器处理气量比立式多，但卧式重力分离器由于占地面积大、清扫困难，目前多用于处理
16、量大的集气站和用以对脱硫装置前的气体进行分离。中、小型集气站仍以立式为主。（2）旋风式分离器图6-5 旋风式分离器旋风式分离器又叫离心分离器，由筒体、锥形管、螺纹叶片、中心管和集液包等组成。煤层气沿切线方向从进口管进入分离器的筒体中，在螺旋叶片的引导下做向下回旋运动，由于气体和液固体杂质颗粒的质量不同所产生的离心力也不同，于是质量大的杂质颗粒被甩到外圈，质量小的气体处于内圈，从而使两者分离。杂质颗粒在其重力及气流的带动下，沿锥形管壁进入集液罐，经排污管排出，气体在锥形管尾部开始作向上回旋运动，最后经中心管进入下一级设备。（3）混合式分离器混合式分离器是利用多种分离原理进行气液（固）分离的，结构
17、比较复杂，类型也很多，如螺道分离器、串联离心式分离器、扩散式分离器等。 崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.五、集气站工艺来自各井口的煤层气进入站场，经气液分离后，气体进入压缩机组增压，经冷却分离后，计量外输。分离出的污水进入排污池，排污池设有放空管，污水中残留的气体经放空管引至安全处放空。一般煤层气进入站场的压力很低，常常低于0.1MPa，在集气站需进行几级压缩，出口压力为多少，需根据最终的外输压力综合考虑而定。工艺流程示意图详见图6-6。图6-6 集气站工艺流程图示意图崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.如果集气干线没有水合物形成，在
18、集气站可不设脱水设施。煤层气集中脱水较经济，在煤层气处理厂设置脱水装置，煤层气经集气干线输至处理厂，在处理厂进行集中脱水。六、处理厂工艺煤层气从各集气站经集气干线进入处理厂，经增压脱水处理后，达到天然气国家标准的气质要求后外输。之所以进行脱水处理是因为输送的煤层气有时会含有酸性组份，液态水的存在会加速酸性组份（H2S、CO2等）对管壁阀件的腐蚀，减少管线的使用寿命。目前各国对管输煤层气中含水汽量指标要求不一，有“绝对含水汽量”及“露点温度”两种表示方法。绝对含水汽量是指单位体积煤层气中含有的水汽的重量，单位为mg/nm3或mg/m3。煤层气的露点温度是指在一定的压力下煤层气中水蒸气开始冷凝结出
19、第一滴水时的温度，用表示。为了表示在煤层气管输过程中，由于温度降低而从煤层气中凝析出水的倾向，用露点温度表示煤层气的含水汽量更为方便。一般情况下管输煤层气的露点温度应该比输气管沿线最低环境温度低515。可用于煤层气脱水的方法有多种，如溶剂吸收法、固体吸附法、化学反应法和低温冷却法。煤层气集中处理规模较大时，脱水工艺可考虑采用三甘醇脱水方案。三甘醇是目前国内外普遍使用的天然气吸收脱水的溶剂，三甘醇露点降通常降低3350，甚至更高；三甘醇的蒸气压低，携带的损失小，热力学性质稳定，脱水操作费用低。因此，可选用三甘醇作为吸收剂进行脱水处理。由于进入处理厂的压力较低，可采用先增压后脱水工艺，以降低脱水装
20、置规模和运行成本，降低处理厂的建设投资。处理厂的工艺流程见图6-7。图6-7 处理厂工艺流程图示意图崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.沁水盆地中央处理厂的主要工艺过程为增压和脱水。在脱水装置前进行增压还是在脱水装置后进行增压对中央处理厂工艺参数选取、运行费用及投资影响较大，必须进行对比分析和优选。不同压力下脱水后的含水量都应满足外输压力下的水露点要求。先脱水后增压工艺的脱水装置一次投资高，脱水再生负荷大，运行费用高；设备体积大，占地面积大，工艺管线管径大。而先增压后脱水工艺的一次投资低，脱水再生负荷较小；脱水装置的操作压力较高，设备体积小，占地面积小，工艺管线管径
21、小。故在节约投资、降低能耗的原则下，采用先增压后脱水（三甘醇脱水）的工艺。七、污水处理的工艺进入水处理厂的污水，称原水。经系统处理后的污水称为净化水。净化水的水质要求取决于水的用途。不同水质的要求又决定了所采用的处理方法。污水的处理方法有四种：（1） 物理处理方法：包括重力分离、离心分离、过滤、气浮、蒸发和活性炭吸附等。其中，重力和离心分离、气浮、过滤等为常用的处理方法。（2） 化学处理方法：向水中添加某种化学剂，与水内的某种杂志发生化学反应，达到某种净化的目的。例如：加中和剂调整污水PH值；加絮凝剂，使小粒径悬浮物变成大粒径悬浮物，便于使用重力或离心沉降除固，除油；加脱氧剂，使与水内溶解氧发
22、生化学反应，降低水内氧含量等。（3）物理化学处理法：利用物理和化学的各自优点综合处理污水，如：加絮凝剂的气浮法。（4）生物处理法：利用微生物的生物化学作用，将复杂的有机物分解为简单物质，将有毒的物质转化为无毒的物质，使污水得以净化。第二节 计量仪表在煤层气开采过程中，需要对煤层气的压力、温度、流量等参数进行测量，从而来指导煤层气的开发，而测量这些参数的仪表则称为测量仪表，如压力计、温度计和流量计等。一、压力测量仪表1. 弹簧管压力表采气站采用的压力表多为单圈弹簧管压力表，其结构有弹簧管、扇形齿轮、带铰轴的塞子、游丝、拉杆、支座、装指针处、接头、表壳和可读表盘。其中，测量元件弹簧管是一个弯曲成圆
23、弧形的空心管子，一端固定，一端自由，固定端为被测压力输入端。游丝则起保证扇形齿轮和中心齿轮紧密咬合的作用。通常，根据被测介质的性质和压力的不同，压力表的弹簧管选用不同材料。弹簧管压力表的工作原理为：被测压力由接头通入弹簧管固定端，使弹簧管的自由端向右上方扩张，而弹簧管的变形位移通过拉杆使扇形齿轮逆时针偏转，进而带动中心齿轮做顺时针偏转，使与中心齿轮同轴的指针也做顺时针偏转，从而在面板的刻度标尺上显示出被测压力的数值。2. 压力表的选择（1）量程的选择为了保证弹簧管压力表的弹性元件在弹性形变的安全范围内工作，应根据被测介质的压力大小选择合适量程。一般，被测压力稳定时，最大工作压力不应超过量程的2
24、/3；被测压力不稳定时，最大工作压力不超过量程的1/2；同时，为了保证测量精度，被测压力最小值不低于量程的1/3。（2）精度等级的选择通常，指示生产过程中使用的压力表，除分离器和输气管线上的压力表要求精度低，一般用1.5-2.5级精度的压力表。而用来指导生产或测出的压力对生产影响较大时，可选用精度高一些的压力表，如0.35-1级的表。除了量程和精度的选择，还要考虑压力表类型的选择，如被测介质的性质和工作现场的环境等。3. 压力表的校验（1）检查并调整零位和最大刻度。在无压力时，指针指在零位；当压力加至极值时，指针指在最大刻度。如果不能，则可用滑槽螺钉进行调整。（2）检查并调整中间刻度。如果加压
25、时，误差与刻度呈正比，可微调滑槽螺钉使正误差外移，负误差里移；如果刻度示值部分不合格，可改变拉杆长度，调整拉杆与扇形齿轮间的夹角，或检查扇形齿轮和中心齿轮接触情况。（3）调整变差。所谓变差是指在正常测量条件下，使用同一仪表对某参数进行正反行程测量时，仪表正、反行程指示值之间的绝对误差。压力表变差大，一般是由于传动机构摩擦力大或接触松动造成的，可检查游丝和齿轮间隙的咬合情况。二、温度测量仪表1. 玻璃温度计玻璃温度计是一种液体膨胀式温度计，由玻璃感温包、毛细管和刻度标尺构成，常用的有水银玻璃温度计、有机液体玻璃温度计和电接点水银温度计。水银玻璃温度计是采气时应用最广的液体温度计，测温范围在-30
26、-500，一般用于取数据场合；有机液体玻璃温度计测温范围为-80-100，仅供就地测量，示值不明显；电接点水银温度计测温范围为-30-300，适用于位式控制及警报，特别是恒温控制，不适用于防爆场所，接点容量小，寿命短。2. 热电偶温度计热电偶温度计通常与显示仪表配套使用，测温范围为-100-180，应用广泛，由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒组成。热电偶由两根不同导线（热电极）组成，它们一端相互焊接，形成热电偶的工作端，用它插入待测介质中以测量温度，而另一端（自由端）则与显示仪表相串接。当工作段和自由端存在温差时，显示仪表就会指出热电偶所产生的热电动势，进而可知被测温度的大小。3. 热电阻温度
27、计热电阻温度计由热电阻、显示仪表和导线组成，测温范围为-200-850。该温度计的工作原理是基于金属导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。把温度变化引起的电阻的变化通过测量电路转换为电压信号，经显示仪表测出热电阻的电阻值，得出相应的温度值。三、流量测量仪表流量测量仪表有很多，根据测量原理和结构可分为节流式（差压式）、涡轮式、腰轮式、涡街式流量计等。1. 节流式流量计节流式流量计是煤层气采输中最为广泛的流量测量仪表，它通过节流装置（标准孔板、喷组、文丘利喷嘴和文丘利管）使流束局部收缩。所以，煤层气在管道流动时，流经节流装置时，流束截面会突然收缩，从而使得流到节流装置处的流速
28、增加，静压力降低，在节流装置前后产生压力差。而且流量越大，压力差越大，通过测量压差就可计算出流量。节流装置的取压方式有理论取压法、径距取压法、法兰取压法、管接取压法和角接取压法。采输气中按规定只采用法兰去呀和角接取压方式。具体见表6-1.表6-1 取压方式取压方式上游取压地点下游取压地点理论取压法距孔板前端面D（计量管内径）处流束收缩最小处径距取压法距孔板前端面D（计量管内径）处距孔板后端面1/2D处法兰取压法距孔板前端面25.4mm处距孔板后端面25.4mm处管接取压法距孔板前端面2.5D处距孔板后端面8D处角接取压法与孔板前端面距离小于0.03D处与孔板后端面距离小于0.03D处2. 气体
29、涡轮流量计气体涡轮流量计是一种精密流量测量仪表，广泛应用于石油、化工、冶金、科研等领域的计量、控制系统，具有测量范围宽、压力损失小、性能可靠、结构简单、容易维修等特点，适用于煤层气计量。涡轮流量计采用涡轮进行测量，可分为就地显示式和电远传式。采用前者测量，气体流经流量计时，驱动叶轮转动，转速与流量成正比，此后通过机械传动传送至计数器，计数器将叶轮转速累积成对应的气体体积流量直接显示出来。此种流量计交简单，使用较多。电远传式流量计则由涡轮变送器和显示仪表组成。它先将流速转换为涡轮的转速，再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量，其输出信号为频率，易于数字化。感
30、应线圈和永久磁铁一起固定在壳体上。当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时，磁路的磁阻发生变化，从而产生感应信号。信号经放大器放大，送到计数器或频率计，显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率电压转换以指示瞬时流量（3. 气体腰轮流量计腰轮流量计是指由一对腰轮的旋转次数来测量流经圆筒形容室的气体或液体体积总量的流量计。腰轮流量计的转子是一对互为共轭曲线的腰轮。工作时，流量计内部的转子是在从流入口流入流体的压力作用下转动，随着转子的转动，使流体从流入口流向排出口，这时转子在转动过程中，转子和流量计壳体之间形成一定容积空间，即计量腔，使流体充满这一空间随着转子的转动，把流体不断的送向排出口。如果设计好该空间的体
31、积，测量转子的转动次数，就能得出该空间给出的体积量，从而得到流过的流体体积。另外，气体腰轮流量计根据每单位时间内测得的转子的转动次数，可以得到的瞬时流量，这就是气体腰轮流量计的测量原理（http:/www.liuliangji.cc/jishu/301.html），腰轮流量计的工作过程如图6-8所示。图6-8 腰轮流量计的工作原理图崔凯华，郑洪涛.煤层气开采M. 北京：石油工业出版社，2009.4. 涡街流量计涡街流量计主要用于工业管道介质流体的流量测量，具有压力损失小，量程范围大，精度高，测量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响，可靠性高，维护量小等特点。它由非流线型的旋涡发生体
32、、检测探头及相应的电子线路等组成。当流体流经旋涡发生体时，它的两侧就形成了交替变化的两排旋涡，这种旋涡被称为卡门涡街（图6-9 涡街流量计工作原理图斯特罗哈尔在卡门涡街理论的基础上又提出了卡门涡街的频率与流体的流速成正比，并给出了频率与流速的关系式： （6-1）式中：f为涡街发生频率 (Hz) ；v为旋涡发生体两侧的平均流速(m/s )；Sr为斯特罗哈尔系数（常数）；d为旋涡发生体（柱体物）的宽度（m）。5. 超声流量计超声流量计是通过检测流体流动对超声束或超声脉冲的作用来测量流量的流量计（根据对信号检测的原理，超声流量计可分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
33、其中，传播速度差法可分为时差法、相位差法和频差法。时差法是通过测量顺逆传播时，传播速度不同引起的时差计算被测流体速度，时间差越大，流量越大；相位差法是通过测量顺逆传播时，传播时由于时差引起的相位差计算速度；频差法是测量顺逆传播时传播是的声环频率差来计算流速。目前，用于测量煤层气的超声流量计有单声道气体超声流量计和多声道气体超声流量计，声道越多精度越高，实现难道也越高。6. 旋进旋涡智能流量计旋进旋窝智能流量计由流量传感器、温度传感器、压力传感器和流量计算处理显示四部分组成。工作时，由于流量传感器的流通剖面类似文丘里管的型线。在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理，最后在液晶显示屏上显示出测量结果（瞬时流量、累积流量及温度、压力数据）。