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煤(mei)礦管道(dao)瓦斯流(liu)量計量(liàng)
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摘要:闡(chan)述了煤(méi)礦管道(dao)瓦斯流(liu)量計
量(liàng)的發展(zhan)現狀,分(fèn)析了孔(kǒng)闆流量(liàng)計、渦街(jie)流量計(jì)、皮托管(guǎn)流✍️量🌈計(ji)⚽、旋進漩(xuán)渦流量(liang)計、V錐流(liu)量計的(de)優缺點(diǎn);針對瓦(wa)斯流量(liang)💛測量精(jīng)度💜受氣(qi)體中的(de)雜質和(hé)瓦斯體(ti)積分數(shù)變化👣影(yǐng)響的問(wen)題,提出(chu)了解決(jue)辦法;建(jiàn)議煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)放管網(wang)中的主(zhu)管、幹管(guan)、支管采(cǎi)用V錐流(liú)量計,彙(huì)流管以(yi)及各評(píng)價單元(yuán)采用多(duō)點采樣(yàng)的插入(rù)式流量(liang)計;指出(chu)煤礦管(guan)道瓦⁉️斯(sī)流量計(jì)量應根(gēn)據👨❤️👨不同(tong)的現🏒場(chang)狀況、工(gong)況條件(jiàn)及測量(liang)需求選(xuǎn)擇相應(yīng)的😍流量(liàng)計。
0引言(yan)
《2012年煤礦(kuang)安全工(gong)作要點(diǎn)》第三條(tiáo)強調:強(qiang)力.推進(jìn)先抽後(hòu)采、綜合(he)治理的(de)治本措(cuò)施,深化(hua)煤礦瓦(wǎ)斯防治(zhi)。特别強(qiang)調“強🐪力(lì)推進瓦(wa)斯抽采(cai)達标”的(de)實施措(cuò)施。督促(cù)煤礦企(qǐ)‼️業嚴格(ge)執行《煤(méi)礦瓦斯(sī)抽采達(da)标暫行(hang)規定❗》,建(jiàn)立瓦斯(sī)🈲抽采達(dá)标✍️自評(píng)估制🈚度(du),把瓦斯(si)抽采達(dá)标💯能力(lì)作爲礦(kuàng)井能力(lì)核定的(de)重要約(yuē)束性指(zhi)标,組織(zhi)㊙️開展瓦(wǎ)斯抽👣采(cǎi)♋達标監(jiān)督.檢查(chá),切實做(zuò)到先抽(chōu)後采、抽(chou)采達标(biao),實現抽(chōu)、掘、采平(ping)衡以。作(zuò)爲‼️保證(zheng)瓦斯抽(chou)采♉達标(biao)的重要(yao)手段一(yi)📐管道瓦(wa)斯流量(liang)計量将(jiāng)在整個(ge)考核過(guo)程中起(qǐ)到一定(dìng)作用。本(ben)文分析(xi)如何保(bǎo)證管道(dào)瓦斯計(jì)量結果(guǒ)既準确(què)又适合(he)煤礦現(xiàn)🙇🏻場工況(kuàng)條件。
1管(guǎn)道瓦斯(si)流量計(jì)量發展(zhǎn)現狀
到(dao)目前爲(wei)止,煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liang)計量經(jīng)曆了從(cong)無到😘有(yǒu)💋、從人㊙️工(gōng)♻️計量到(dao)儀器自(zì)動計量(liàng)、從簡易(yi)粗放計(jì)量到🔞正(zhèng)确結算(suan)計量🔴的(de)過程。由(yóu)于管道(dào)瓦斯氣(qì)體的特(tè)殊性,目(mù)前在瓦(wǎ)斯抽放(fàng)計量領(ling)域使💘用(yong)較爲廣(guǎng)泛的仍(réng)然是孔(kong)闆流量(liang)計、渦街(jiē)流量計(jì)、皮托🔞管(guan)流量計(ji)、旋進漩(xuán)渦流量(liang)計、V錐流(liú)量計等(deng)。
孔闆流(liú)量計
起(qǐ)源早,曆(lì)史悠久(jiǔ),機構簡(jiǎn)單,成本(běn)低且無(wu)可轉動(dong)部件,取(qu)壓孔不(bu)😘易被髒(zang)污介質(zhì)堵塞,能(neng)夠保持(chí)取壓的(de)💋長期穩(wen)定可靠(kào),故孔闆(pǎn)流📱量計(jì)在管道(dào)瓦斯抽(chōu)放現👣場(chang)的适🌈應(ying)性好。在(zài)前期抽(chōu)放計量(liang)儀器🔞少(shao)的時候(hou),孔闆流(liu)量計幾(jǐ)乎占據(ju)了整個(gè)應用領(lǐng)域,可🔅以(yi)說其市(shi)場占有(yǒu)率是最(zuì)大的。
渦(wo)街流量(liang)計
産生(sheng)于20世紀(ji)50年代,其(qí)相對孔(kong)闆流量(liang)計來說(shuo)具有量(liàng)程比寬(kuān)、壓損小(xiao)等優點(diǎn)。在隻有(you)孔闆流(liú)量計的(de)時代,渦(wō)街流量(liàng)計的出(chū)現體現(xian)了其應(ying)有的價(jià)值,并在(zài)瓦🍉斯抽(chōu)放✏️計量(liang)市場上(shang)占有一(yi)定❤️的份(fen)額。
皮托(tuō)管流量(liàng)計由一(yī)個直徑(jìng)較細的(de)圓管構(gòu)成,主要(yào)采⁉️用人(rén)工測量(liang)方式。在(zai)輸氣管(guan)道上開(kai)一個小(xiao)孔,将🏃🏻皮(pí)托管插(cha)人管道(dào)内❄️,皮托(tuo)管即可(kě)測量出(chū)管道内(nei)測量點(dian)氣體的(de)動壓,進(jìn)而可以(yi)推算出(chū)該點的(de)流速及(jí)流量。該(gai)種流量(liàng)計主要(yào)用于管(guǎn)道氣體(ti)流量摸(mo)底與現(xiàn)場流量(liang)比📞對,在(zai)煤礦管(guǎn)道瓦斯(si)流量計(jì)量領域(yù)的🔴使用(yong)普遍。
旋(xuán)進漩渦(wo)流量計(jì)
是縮小(xiao)了内徑(jìng)的渦街(jiē)流量計(jì),其與渦(wō)街流量(liang)計都屬(shu)于流體(ti)振動型(xing)流量計(ji)。因旋進(jìn)漩渦流(liu)量計内(nèi)部流通(tōng)面類似(sì)标準節(jiē)流裝☁️置(zhi)一文丘(qiu)利管,也(ye)有人稱(chēng)其爲“文(wén)丘利渦(wō)街”。該儀(yí)🔞表解決(jué)了渦街(jiē)流量計(jì)直管段(duan)要求高(gāo)✉️和下限(xian)流㊙️速高(gāo)的問🚩題(tí)。
V錐流量(liàng)計
出現(xiàn)于20世紀(ji)80年代,其(qí)在保持(chí)孔闆流(liu)量計測(cè)量精度(dù)高、穩定(ding)性高、可(ke)測量多(duo)相流等(deng)優點的(de)基礎上(shang),針對孔(kǒng)闆流量(liang)🔞計的主(zhǔ)要缺點(diǎn)🏃🏻♂️進行了(le)改進,因(yīn)此還具(ju)有測量(liang)量程比(bi)寬、自整(zhěng)流、自清(qīng)潔、壓損(sǔn)小、穩定(dìng)性高等(děng)孔闆流(liú)量👉計所(suo)沒有的(de)優點。V錐(zhui)♈流量計(jì)早在石(shí)化、熱能(neng)、供水等(děng)領域得(de)到廣泛(fàn)應用,2007年(nian)被用于(yu)瓦斯抽(chōu)放🤞流量(liang)計量領(lǐng)域,并迅(xun)速表現(xian)出其在(zài)管道瓦(wǎ)斯流量(liang)計量方(fāng)面👅的優(you)勢:可測(ce)量多相(xiàng)流,能夠(gòu)适應管(guan)道瓦⭐斯(si)這種高(gao)濕、高髒(zāng)的氣體(tǐ)環境,現(xiàn)場适應(ying)性較好(hǎo);測量量(liang)程比寬(kuān),測量下(xia)限更低(di),能夠适(shi)應抽放(fang)管道瓦(wǎ)🌐斯氣體(ti)流速低(di)的特點(dian);具有自(zi)
整流特(te)點,使得(dé)現場所(suo)需的直(zhi)管段長(zhang)度大大(da)縮短,能(neng)夠适應(yīng)煤礦現(xiàn)場安裝(zhuang)空間狹(xia)窄的實(shí)際情況(kuang);具☔有自(zì)清潔功(gong)能,節流(liú)件不⛷️會(hui)被氣體(ti)中的污(wū)垢腐蝕(shí)、磨損,能(néng)夠保持(chí)節流裝(zhuāng)置流量(liàng)系數的(de)長期穩(wen)定性,增(zēng)大校準(zhǔn)周期;壓(ya)損🏃🏻小,适(shì)用于低(di)負壓抽(chōu)放管道(dào)的🌍流量(liang)計量而(er)不影響(xiang)其抽放(fang)效果;穩(wen)定性高(gāo),使得現(xiàn)場維護(hu)成本下(xia)降。
2管道(dao)瓦斯流(liu)量計量(liang)存在的(de)問題及(jí)解決方(fang)案
2.1管道(dao)瓦斯流(liú)量計量(liang)存在的(de)問題
管(guǎn)道瓦斯(si)氣體存(cún)在濕度(du)大、雜質(zhi)多、氣液(yè)固混合(hé)、壓力低(di)、流♻️量變(biàn)化範圍(wéi)寬、流速(su)下限低(di)、現場安(ān)裝.環境(jìng)局限👨❤️👨性(xìng)大等特(tè)🌈點,這就(jiù)要求測(ce)量其流(liu)量的流(liú)量計具(ju)有如下(xia)特征:無(wú)可轉動(dong)部件💞,測(ce)量量程(chéng)比寬,可(ke)測量多(duō)項流,不(bu)易堵塞(sāi)磨損,永(yong)久性壓(yā)損小,測(cè)量下限(xiàn)低,直管(guǎn)段要求(qiú)短。雖然(rán)氣體流(liú)量計種(zhong)類很多(duō),但适用(yong)于管道(dào)瓦斯流(liu)量測量(liàng)的流量(liàng)計并不(bú)是很多(duo)。當前應(yīng)用最爲(wèi)廣泛的(de)孔闆🤞流(liú)量計、渦(wō)👨❤️👨街流量(liang)計、皮托(tuo)㊙️管流量(liang)計.V錐流(liú)量計😘等(děng)在測量(liang)管道瓦(wa)斯時也(ye)存在相(xiàng)應的問(wèn)題。
孔闆(pan)流量計(jì)存在的(de)問題:(1)測(ce)量量程(cheng)比窄,約(yuē)爲1:3,相對(dui)煤礦流(liu)量變化(hua)範圍來(lai)說,測量(liàng)範圍窄(zhǎi);(2)采用邊(biān)緣截止(zhi)、中間流(liu)通的銳(ruì)角節流(liú)方式,使(shǐ)管道瓦(wǎ)斯氣體(tǐ)中的液(yè)體或固(gù)體雜質(zhì)無法順(shun)利流過(guo),造🔞成孔(kong)闆前方(fang)液體和(hé)固體雜(zá)質堆🚶積(ji)的現象(xiang),需要經(jing)常清洗(xǐ)管道;(3)對(dui)流場的(de)分布要(yào)求較高(gāo),直管段(duàn)要求長(zhang),現場安(an)裝局限(xiàn)性大;(4)對(duì)🔴管道介(jiè)質造成(chéng)的永久(jiǔ)性壓損(sǔn)大,特别(bié)是負壓(ya)端會影(ying)響✂️井下(xià)抽放壓(yā)力,同一(yi)條管道(dao)上不适(shì)🈲宜串聯(lián)使用多(duo)台孔闆(pan)。
渦街流(liú)量計存(cun)在的問(wen)題:(1)對環(huán)境振動(dòng)較爲敏(min)感,現場(chang)長期運(yùn)行穩定(dìng)性較差(cha);(2)測量下(xià)限較高(gao),特别是(shi)對⭐于低(dī)密度介(jie)質,如氣(qi)體介質(zhi),特别是(shì)負壓狀(zhuang)态下的(de)氣體介(jie)質,測量(liang)✂️下限一(yi)般不低(di)于5m/s;(3)采用(yong)🈲插人式(shì)點測♋量(liàng)方式,插(chā)人的深(shēn)度不同(tong),測量的(de)流量結(jie)果也不(bu)相同,無(wú)法保證(zheng)現場與(yu)實驗室(shì)的測量(liàng)精度一(yi)緻;(4)直管(guan)☁️段要求(qiú)長,現場(chǎng)安裝局(jú)限性大(da)。
皮托管(guan)流量計(ji)由于插(cha)人杆較(jiao)細,取壓(ya)孔較小(xiǎo),容易堵(du)塞,不适(shì)宜長期(qi)在線測(cè)量瓦斯(si)流量。
旋(xuan)進漩渦(wō)流量計(jì)存在的(de)問題:(1)适(shi)用管徑(jing)範圍小(xiao),一般最(zuì)大隻🐪能(neng)測量300mm管(guǎn)徑,适用(yòng)面窄;(2)給(gei)管道帶(dài)來的永(yong)久性壓(ya)力損失(shi)🚩大,影👈響(xiǎng)瓦斯抽(chōu)放效果(guǒ),主要應(ying)用于油(you)田井口(kou)平台高(gāo)中壓油(you)、氣的❤️流(liú)量測量(liàng);(3)現場适(shì)應性差(chà),同一㊙️管(guǎn)徑的每(měi)一台儀(yí)表都具(jù)有相同(tóng)的流速(sù)測量範(fàn)圍,且不(bu)可更改(gǎi),隻能通(tōng)過現場(chǎng)㊙️管道的(de)擴管💃🏻或(huò)縮管來(lái)滿🈚足流(liú)量計的(de)流速測(cè)量要求(qiú),即以👣現(xiàn)場工況(kuang)條件來(lái)适應并(bìng)滿足流(liu)量計的(de).需要;(4)易(yi)受被測(ce)介質影(ying)響,特别(bie)在介⭕質(zhì)髒污的(de)情況下(xia),其導流(liu)器(旋轉(zhuǎn)導流槽(cáo)、在人口(kou)處的螺(luo)旋漿形(xíng)葉片)容(rong)易結👄垢(gou),嚴重時(shí)可能封(feng)閉葉片(piàn)面積🈚,需(xū)要經常(cháng)清理。
V錐(zhuī)流量計(ji)主要是(shi)爲了解(jie)決孔闆(pan)流量計(jì)和渦街(jie)流量計(jì)存在的(de)問題而(ér)引入的(de),具有測(cè)量量程(cheng)比寬、自(zi).整流等(deng)優點,但(dan)⚽它整體(ti)結構較(jiào)爲複雜(za),運輸、安(an)裝較💰爲(wei)不便。
2.2提(ti)高管道(dào)瓦斯流(liú)量計量(liàng)準确度(dù)的方法(fa)
瓦斯流(liu)量的測(ce)量精度(dù)是管道(dào)瓦斯流(liú)量測量(liàng)過程中(zhōng)存🤩在的(de)一個主(zhǔ)要問題(tí)。瓦斯氣(qì)體裏含(hán)有大量(liang)的液态(tai)水以及(jí)固🧑🏽🤝🧑🏻體雜(za)質,并且(qiě)瓦斯體(tǐ)積分數(shù)會實時(shí)♉變化,這(zhè)些因素(sù)會嚴重(zhong)影響氣(qì)體的物(wu)理性質(zhi),如密度(dù)、黏度等(deng),特别是(shì)對氣體(tǐ)密度☔影(ying)響較大(dà)。
解決該(gai)問題可(kě)采用以(yǐ)下辦法(fa):(1)對瓦斯(si)體積分(fèn)數進行(háng)實時檢(jian)測🎯并最(zui)終轉換(huàn)爲對瓦(wa)斯氣體(tǐ)密度的(de)實時修(xiū)正,從🔞而(er)解🛀決瓦(wa)斯體積(jī)分數變(bian)化帶來(lai)的密度(dù)誤差;(2)在(zài)管道上(shàng)📱多加放(fang)水器,使(shǐ)氣體中(zhōng)的液态(tai)水和☁️固(gu)體雜質(zhi)能夠在(zài)經過一(yi)段距離(lí)的輸送(sòng)🤞之後,最(zuì)終🥵排除(chu)到管道(dào)之外,從(cóng)而盡可(ke)能保證(zhèng)到達流(liú)量計的(de)氣體爲(wèi)較爲潔(jié)📧淨和幹(gàn)燥的瓦(wa)斯氣體(tǐ),減小液(ye)态水和(he)固體雜(za)質對氣(qì)體密度(du)的影響(xiang);(3)注意現(xiàn)場的輸(shu)氣管🏒道(dào)布置,應(ying)保證靠(kào)💋近水源(yuan)端的管(guan)道處于(yú)低處,使(shi)♻️得液态(tài)水不能(néng)夠流入(rù)後端管(guǎn)❤️道内,同(tóng)時流量(liàng)🏃🏻計應遠(yuan)離水源(yuan)端;(4)采取(qǔ)措施使(shi)輸氣管(guan)道的溫(wen)度變化(hua)保持在(zài)一定範(fan)圍内,從(cong)而減少(shǎo)🌈瓦斯氣(qi)體中的(de)水分在(zài)流量計(ji)處冷凝(ning)的情況(kuang);(5)在有條(tiáo)件的地(di)方增加(jia)氣體預(yù)處理裝(zhuāng)置,直接(jie)濾除氣(qì)體中的(de)液态水(shui)和固體(tǐ)雜質。
3管(guǎn)道瓦斯(si)流計量(liàng)t發展方(fāng)向
《煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)采達标(biāo)暫行規(gui)定》第十(shi)四條規(guī)定:煤與(yu)瓦斯✂️突(tū)出礦井(jǐng)和高瓦(wǎ)斯礦井(jǐng)必須建(jiàn)立地面(mian)固定抽(chou)采瓦斯(si)♋系統,其(qi)他應當(dang)抽采瓦(wǎ)斯的礦(kuàng)井可以(yǐ)建立井(jǐng)下臨時(shí)抽采瓦(wa)斯系統(tong);同時具(ju)有煤層(céng)瓦斯預(yù)抽和采(cai)空區瓦(wǎ)斯抽采(cai)方式的(de)🈲礦井,根(gēn)據❌需要(yào)分别⛹🏻♀️建(jian)立高、低(di)負🐉壓抽(chou)采瓦斯(sī)系統[2]。從(cong)這些信(xìn)息可以(yi)看🔴出,瓦(wǎ)斯抽放(fàng)流量計(jì)量将是(shì)未來國(guó)家相關(guān)部⭐門考(kǎo)核煤礦(kuang)瓦斯抽(chōu)放達标(biāo)的一個(gè)重要手(shǒu)段,如何(hé)保證抽(chōu)放效果(guǒ)良好并(bing)達㊙️到要(yào)求将是(shi)煤礦瓦(wǎ)斯抽放(fàng)領域必(bì)須考👄慮(lǜ)的問題(ti)。
瓦斯抽(chōu)采礦井(jǐng)應當配(pèi)備瓦斯(sī)抽采監(jian)控系統(tǒng),實時監(jiān)控管網(wang)瓦斯濃(nong)度、壓力(lì)或壓差(cha)、流量、溫(wen)度參數(shù)及設備(bèi)☎️的開停(tíng)狀态等(deng);抽采瓦(wǎ)斯計量(liang)儀器應(ying)當符合(he)相關計(ji)量标準(zhǔn)要求;計(jì)量測點(diǎn)布置應(ying)當滿足(zu)瓦斯抽(chōu)采達标(biao)評價的(de)需要,在(zài)泵站💜、主(zhu)管、幹管(guǎn)、支管及(ji)需🙇🏻要單(dān)獨評價(jia)的區域(yu)分支、鑽(zuàn)場等布(bù)置🐇測點(dian)幻。從上(shang)💯述規定(dìng)可以看(kàn)出,在瓦(wa)斯抽放(fàng)管網系(xì)統中的(de)各階段(duàn)均要設(shè)♊置監測(ce)點,作爲(wèi)考察抽(chōu)采達标(biao)的一個(ge)重🥰要🔆指(zhi)标,各階(jie)段的瓦(wǎ)🔞斯流量(liàng)監測也(yě)将是重(zhòng)點考察(chá)對象。
煤(mei)礦瓦斯(sī)抽放管(guan)網一般(bān)由總管(guan)、幹管、支(zhi)管、彙流(liu)管⛱️以及(jí)鑽孔等(deng)構成,如(rú)圖1所示(shì)。
考慮到(dào)主管、幹(gan)管、支管(guǎn)不經常(cháng)移動,且(qie)要求測(cè)量儀📞器(qi)穩定性(xìng)高、測量(liang)精度高(gao),建議采(cai)用V錐流(liu)量計。彙(hui)流管以(yi)及各評(ping)價單元(yuan)建議🧑🏽🤝🧑🏻采(cai)用插人(rén)式流量(liàng)計,但當(dāng)前插人(rén)式流量(liàng)計多采(cǎi)用點式(shì)測量方(fang)式,以測(ce)量一點(diǎn)的流量(liàng)💯來代替(tì)整個管(guǎn)道截面(miàn)的流量(liang),而一個(gè)管✌️道界(jiè)面上每(mei)一點的(de)流速是(shi)不相同(tong)的🈲。理想(xiǎng)狀态(紊(wěn)⛹🏻♀️流狀态(tài))下的流(liu)😄速分布(bu)爲一個(gè)抛物面(mian)形式,即(jí)越靠近(jin)管壁位(wèi)🐪置流速(sù)越低,而(er)❄️越靠近(jin)管道中(zhōng)央位置(zhì)流速越(yuè)高,因此(cǐ)以點帶(dai)🔴面的插(chā)人式測(cè)量方式(shi)的測量(liang)精度相(xiang)對♋較低(di)。這種情(qíng)況宜在(zài)一個界(jiè)面下采(cai)用多👣點(dian)測量的(de)方式來(lái)改善,但(dàn)♋這樣做(zuo)無疑又(yòu)會增加(jiā)成本和(hé)安裝維(wei)護複雜(za)度,故推(tuī)薦采用(yòng)多點采(cai)樣的插(cha)⭐人式流(liú)量計作(zuò)爲在線(xiàn)式流量(liàng)測量設(shè)備,如勻(yún)速管流(liú)量計。
不(bu)同階段(duàn)的輸氣(qì)管可能(neng)有不同(tong)的現場(chang)狀況,如(ru)管徑🈚不(bu)同👄、是否(fou)☀️經常移(yi)動、周圍(wéi)空間大(da)小不同(tong)、直管段(duàn)長度不(bu)同等。不(bú)同階🌈段(duan)的瓦斯(si)氣體也(yě)可能有(you)不同的(de)工況條(tiáo)件,如含(hán)水量大(da)小不同(tong)、髒污介(jiè)質多少(shǎo)不同、氣(qi)體壓力(lì)大小不(bu)同等。考(kǎo)察🏃♂️不同(tóng)階段🔞管(guan)道瓦斯(sī)流量的(de)目的🆚不(bú)同,對每(mei)個階段(duàn)管道瓦(wǎ)斯流量(liang)測量的(de)準确度(du)要求也(yě)不相同(tóng)。故煤礦(kuang)管道瓦(wa)斯流量(liang)計量應(yīng)根據不(bu)同的現(xian)場狀況(kuang)、工況條(tiáo)✉️件及測(ce)量需求(qiú)選擇相(xiàng)應的流(liu)量計。
4結(jie)語
闡述(shu)了煤礦(kuang)管道瓦(wǎ)斯流量(liang)計量發(fa)展現狀(zhuang),分析了(le)各種存(cun)在的問(wèn)題并提(tí)出了解(jie)決辦法(fǎ);建議煤(méi)礦瓦斯(si)抽放管(guǎn)網中👅的(de)主♻️管、幹(gan)管、支管(guǎn)采用V錐(zhui)流量計(ji),彙流管(guǎn)以及各(gè)評價單(dān)元采用(yong)多點采(cai)樣的插(chā)人式流(liu)量計;指(zhi)出煤礦(kuang)管道瓦(wǎ)斯流量(liàng)計量應(yīng)根據不(bú)同的現(xiàn)場狀況(kuang).工🔞況條(tiao)件及測(cè)👉量需求(qiu)選擇相(xiang)應的流(liú)量計。
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