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檢查氣體流量、濃度都需要在抽放管道上事先安裝“標準孔板”,即安裝在圓管道中,用于測量管道中氣體、蒸汽或液體流量的一個節流裝置。當充滿管道的流體流經管道內的節流裝置時,流束將在節流裝置的節流件處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力降低,于是在節流件前后便產生了壓力降,即壓差,介質流動的流量越大,在節流件前后產生的壓差就越大。在節流件的前后安裝有測壓嘴,利用測壓嘴可以測定管道中流體的流量、濃度、壓力等。標準孔板如圖4-22所示。
圖4-22 標準孔板
標準孔板外形結構及取壓方式如圖4-23所示。
1.管道中瓦斯濃度的檢查方法
(1)可使用“瓦斯抽放管道氣體參數測定儀”在地面管道或井下分支管道現場檢測。
(2)也可用常用的高濃度光學甲烷檢定儀和負壓抽氣筒檢查。
入井前將CJG100型光干涉甲烷檢定儀對零。
測量管道中氣體濃度時,先將高負壓抽氣筒與光學甲烷檢定儀連接,然后將高負壓抽氣筒進氣側插入抽放管道孔板出氣側測壓嘴上,抽動高負壓抽氣筒6~8次,然后將高負壓抽氣筒從孔板測壓嘴上取下,甲烷檢定儀內的讀數即為管道內的瓦斯濃度。
2.氣體流量的檢查方法
1)直接讀數法
安裝瓦斯綜合參數測定儀的抽放系統可利用儀器直接讀數(由于受井下環境和氣候條件的影響,儀器會出現故障)。
1-徑距取壓(D、D/2取壓);2-法蘭取壓;3-角接(環室)取壓
圖4-23 標準孔板外形結構及取壓方式
2)公式計算法
安裝孔板流量計的抽放系統需測定孔口負壓、孔板兩側壓差、通過孔板的氣體濃度、溫度、測定地點的大氣壓,利用公式計算。
(1)用真空表或汞柱測試抽放負壓。將Z-100型真空表插入抽放管路孔板上出氣側的測壓嘴上,待真空表內表針靜止后,讀數即為管路負壓。
(2)用U型壓力計測出節流水柱。將U型水柱計兩端皮管分別插入抽放管路孔板上兩端的測壓嘴上(注意:插皮管時要將兩端皮管彎死,防止U型水柱計內蒸餾水被吸入抽放管路內),同時松開兩端皮管。觀測時,要將U型水柱計垂直放置,并使其穩定1~2min,然后讀取壓力值。
測定參數時,數據必須齊全(測出瓦斯濃度、溫度、測定地點的大氣壓等),按以下計算公式進行抽采量計算。
(3)混合瓦斯量計算:
式中 QH-抽采的混合瓦斯量,m3/min;
K-孔板系數,取實際校正值;
b-瓦斯濃度校正系數;
x-混合氣體中的瓦斯濃度,%;
△h-孔板前后端壓差,Pa;
δT-溫度校正系數;
t-管道內的氣體溫度,℃;
δp-壓力校正系數;
PT-孔板前端管道內的絕對壓力,kPa;
PT=PD+PG
PD-測量地點的大氣壓力,kPa;
PG-觀測點管道內的壓力,正壓取“+”,負壓取“-”,kPa;
101.325-標準大氣壓,kPa。
(4)純瓦斯量計算:
QC=QHx/100
式中 QC——抽采的純瓦斯量,m3/min;
QH-抽采的混合瓦斯量,m3/min;
X-管道中的瓦斯濃度,%。