摘要：目前煤矿井下预抽评价单元的瓦斯抽采在自动计量方面主要使用旋进漩涡传感器，但在使用过程中，测得的数据与孔板数据存在差异，且两者之间线性变化不规则一致，为确保计量数据的准确，通过从旋进漩涡自动计量与孔板的原理、影响到旋进漩涡激自动计量与孔板测量数据精确性的外界因素、现场通过校正旋进漩涡激自动计量与孔板的零点、精度、线性的变化关系等多方面进行分析，以提出防范措施，确保计量的准确性。
关键词：旋进漩涡自动计量；孔板计量；数据误差；防范措施
一、旋进漩涡自动计量装置与孔板的原理及结构
㈠ 旋进漩涡自动计量装置的原理及结构
旋进漩涡自动计量装置属于速度式测量仪表，进入流量计的流体通过漩涡发生器被迫绕着发生体轴剧烈旋转，形成旋涡，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，进动频率与被测介质成正比且为线性关系，该数值不受流体物理性质和密度的影响，但压力损失较大，约为涡街流量计的3～4倍。
㈡ 孔板的原理及结构
孔板流量计是最常用的一种利用压差原理测量流量的节流式流量计。充满管道的流体流经管道内的节流装置，流束将在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，于是在节流件前后产生静压力差即差压。流体流速愈大，在节流件前后产生的差压愈大，该差压值与流过的流体流量之间有确定的函数关系。根据上述的函数关系，通过测量差压值实现对流体流量的测量。
二、影响旋进漩涡自动计量装置与孔板计量的因素
㈠ 影响旋进漩涡自动计量装置的因素
1、设备量程的选择：每台设备均有设定好的测量范围，当瓦斯管道内的气体流量低于仪表的流量下限时，气体流速过低，无法检测到流速将无法保证精度，二当流量高于仪表的流量上限时，流量计的压力损失过大，会产生丢脉冲信号、漏计等现场，也无法保证流量的精度。
2、设备的安装：因旋进漩涡自动计量装置的原理特性，一是在安装过程中要确保装置上的浓度传感器、CO传感器、测量孔等密封，防止安装不严密产生漏气对管道内的涡旋流造成影响从而导致数据误差。二是瓦斯管道内的气体的流动状态对测量结果有较大的影响，故在流量计的前后部位，应有足够长的直管段以保证介质的稳定流动。表前直管段不小于5D，表后直管段不小于1D。
3、设备运行环境：安装环境主要从三个方面来考虑，一是从传感器的信号传输方面考虑，因采用FSK频率传输，要避开强电力设备，高频设备、强电源开关设备，避免信号产生干扰，导致地面采集的数据异常；二是从设备本身运行的环境来考虑，避免振动及高温环境随离流态干扰元件。三是因设备设定的参数均存于旋进漩涡流量计积算仪中的电可擦可编程只读存储器（EEPROM）中，当遇到强烈的电磁干扰冲击或其他较强干扰时，这些参数也存在部分变化的可能性，仪表内部参数的变化会导致仪表瘫痪，产生无规则的计量结果。
4、管道内的环境：旋进漩涡自动计量的根本在生产规则的漩涡，一是当瓦斯管道内的气体杂志过多，如煤粉等，因各种物质质量不同当混合后产生的漩涡频率差异会影响到测量精度；二是瓦斯管道内的积水问题，不仅会影响到漩涡流产生后的频率，影响测量精度，且管道内长期积水导致测量元件损坏，也对导致测量误差。
㈡ 影响孔板计量的因素
1、流体条件：⑴ 气体必须充满并连续地流经孔板测量段管道；
⑵ 气体流经孔板以前，其流速必须与抽采管道轴线平行，不得有旋转流或脉动流。
2、管道条件：孔板测量段管道必须是直的、等截面圆形管道，管道内壁应光滑平整，无沉积物。
3、安装、使用要求
⑴ 测量管段内所有密封垫片，夹紧后不得凸入管道内，否则会使流速紊乱，影响测量精度；
⑵ 孔板前后要有足够长的直管段（15D/7.5D），若孔板上游侧为直径≥2D大容器时，则大容器与孔板之间的直管长不得小于30D；
⑶ 孔板安装时要与抽采管路同轴。
三、现场校正旋进漩涡自动计量与孔板的零点、精度、线性的变化关系
为确保旋进漩涡自动计量在对瓦斯抽采过程中连续、实时监测数据的准确性，首要做到的就是确保两种计量设备的线性变化要规则一致，可通过现场对旋进漩涡自动计量与孔板的精度、零点、多点精度的校正来保证设备线性的变化规则性，具体校正方法如下：
1、正常抽采时的精度校正：通过现场测得的孔板压差、瓦斯浓度、温度等数据，经过
公式换算成实时标况量，与自动计量数据进行比较，查看其准确性，做到对两种计量设备的精度进行校正。
2、零点校正：通过关闭抽采管路上的总闸阀，查看孔板压差、自动计量数据是否为零，对两种计量设备的零点进行校正。
3、人为改变管道内气体的流量以做到多点精度校正（即自动计量线性变化）：在孔板和自动计量的前端处管路放空气（打开放水器或提前安装放空气闸阀），以人为手段在短时间内改变抽采管路里的流量，及时、多点记录孔板压差数据与自动计量实时数据，通过计算后对照两种设备的数据关系，对两种计量设备的线性变化进行校正。
通过对两种计量设备的实时精度、零点、线性变化的现场校正比较，如果发现一项对照不上（精度数据超过允许误差），说明两者之间的计量数据存在误差，就要及时查找原因，以确保两种计量设备数据的准确性。
四、防范旋进漩涡与孔板数据误差的措施
㈠ 旋进漩涡自动计量方面
1、量程选择：选择适合安装地点的量程传感器，在安装前，根据煤层瓦斯含量、钻孔施工量及预抽量等，估算出管道内气体的大概平均量，选择合适量程的设备。
2、做好使用前标校：为确保设备在工作过程中测量结果的可靠与准确，在正式安装前在地面通过吹风机等方式对设备的灵敏度进行校验。
3、设备的安装：对监测数据影响最大的就是管道内的杂质及积水问题，通过在自动计量设备前安装放水阀可有效的减少这方面的影响，另外，一是考虑将自动计量垂直安装，以尽量减小水的影响，二是在自动计量前安装防护网，减少杂物对自动计量扇叶的影响。
4、日常维护：一加强放水、杂物的清理；二是每台计量结束后的自动计量设备必须上井，对内内部进行清理，特别是扇叶的清理、测量元件的维护。
5、加强日常设备运行过程中的线性变化校正，确保设备工作状态的稳定性。
㈡ 孔板计量方面
1、在满足抽采能力的条件下，尽可能选择内径较小的管路，使用小系数孔板，提高差压和孔径比；
2、引压管要尽量水平放置，尽量缩短引压管长度并使上下游引压管长度相等，减少引压管内积水影响；
3、孔板及直管段采用微倾斜安装，定期用高压水加强孔板的排污，以减少水、固体杂物在孔板前的沉积，减少因此造成的气流扰动的影响；
4、使用厂家成套孔板，减少自己加工孔板时产生的人为误差。
论文作者:金志明
论文发表刊物:《防护工程》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/23
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