瓦斯抽(chou)采準确(que)計量是(shi)瓦斯抽(chou)采達标(biao)評價的(de)前提。由(you)❄️于💰抽采(cai)環境極(ji)端惡劣(lie)，高塵、高(gao)濕、高負(fu)壓，多數(shu)瓦📧斯流(liu)量傳感(gan)器🍉使用(yong)中存在(zai)種種問(wen)題，常常(chang)需要進(jin)行現場(chang)📱比對，而(er)孔闆流(liu)量計 是(shi)最傳統(tong)的現場(chang)比對基(ji)準。通過(guo)煤礦瓦(wa)斯抽采(cai)檢測計(ji)量儀👨‍❤️‍👨器(qi)的技術(shu)應用及(ji)研究，在(zai)流量傳(chuan)感器應(ying)用過程(cheng)中，發現(xian)孔闆流(liu)量計因(yin)其結構(gou)簡單、性(xing)能穩定(ding)、操作🐆方(fang)便，在煤(mei)礦瓦斯(si)抽采檢(jian)測計量(liang)領域得(de)以普遍(bian)應用，應(ying)用其他(ta)🛀🏻檢測流(liu)量的傳(chuan)感器時(shi)還常常(chang)以孔闆(pan)測量結(jie)果作爲(wei)基準[1]。在(zai)煤礦瓦(wa)🥵斯抽采(cai)計量領(ling)域，煤礦(kuang)普遍選(xuan)擇标準(zhun)孔闆作(zuo)爲瓦斯(si)抽采流(liu)量的計(ji)量手🌈段(duan)，目前多(duo)依靠人(ren)工定期(qi)觀測“U”型(xing)差壓計(ji)💁的差壓(ya)水柱高(gao)度、用光(guang)學瓦檢(jian)儀檢測(ce)💔瓦斯濃(nong)度、用“U”型(xing)差壓計(ji)💋的差壓(ya)水銀柱(zhu)高度測(ce)量負壓(ya)、用氣⭕壓(ya)表🐆測量(liang)當地大(da)氣壓、通(tong)過公⭕式(shi)人工計(ji)算管道(dao)瓦斯标(biao)況流量(liang)。但多個(ge)用戶因(yin)種種原(yuan)因，并不(bu)能正确(que)使用孔(kong)闆流量(liang)計測量(liang)瓦斯流(liu)量，緻使(shi)測量結(jie)果誤差(cha)特别大(da)，無法💯與(yu)其他測(ce)量方式(shi)對比，根(gen)本不能(neng)作爲檢(jian)測結果(guo)計量瓦(wa)斯流量(liang)[2-3]。常見問(wen)題有🍓孔(kong)闆選型(xing)、孔闆制(zhi)造、孔闆(pan)安裝位(wei)置選取(qu)和安裝(zhuang)不符合(he)要求、孔(kong)闆計算(suan)等4類[4]。
1孔(kong)闆在選(xuan)型中的(de)問題
　　常(chang)見孔闆(pan)流量計(ji)的量程(cheng)比爲1:3～1:4。在(zai)此之間(jian)的流量(liang)值測量(liang)❤️正确✔️性(xing)相對高(gao)。低于測(ce)量下限(xian)孔闆自(zi)身誤差(cha)和人工(gong)讀取誤(wu)差加大(da)，高于測(ce)量上限(xian)，孔闆自(zi)身誤差(cha)加大，同(tong)時流體(ti)流過孔(kong)闆的永(yong)久壓力(li)損失随(sui)流體的(de)速度平(ping)方急劇(ju)增大，導(dao)緻🤟抽采(cai)效率🤟降(jiang)低，能耗(hao)加大。人(ren)工孔闆(pan)的理想(xiang)水柱高(gao)差爲10～100mm。孔(kong)闆生産(chan)商常常(chang)通過調(diao)整孔闆(pan)開孔比(bi)控制水(shui)柱高差(cha)範圍[5]。
　　用(yong)戶在選(xuan)擇孔闆(pan)時，如果(guo)不清楚(chu)選型原(yuan)則，将導(dao)緻要麽(me)在😘孔闆(pan)的測量(liang)下限，要(yao)麽在孔(kong)闆測量(liang)上限，嚴(yan)重影響(xiang)計量精(jing)度。
　　因此(ci)選擇孔(kong)闆需要(yao)根據檢(jian)測的流(liu)量大小(xiao)設計合(he)适的水(shui)柱🚶差壓(ya)範圍。煤(mei)礦瓦斯(si)抽采水(shui)柱差壓(ya)一般🙇🏻靠(kao)人工觀(guan)測，常🌈以(yi)mm爲分度(du)值，即肉(rou)眼能分(fen)辨的刻(ke)度線爲(wei)毫💋米。由(you)于瓦斯(si)抽采流(liu)量是随(sui)時波動(dong)的，加之(zhi)玻璃管(guan)内水柱(zhu)液面🌈爲(wei)凹面，所(suo)以水柱(zhu)高差頂(ding)多能估(gu)讀到小(xiao)數點後(hou)1位。因此(ci)🈚5mm以下的(de)水柱🌏高(gao)差應避(bi)免⭕作爲(wei)計量依(yi)據。
　　事實(shi)上，多個(ge)煤礦用(yong)戶因選(xuan)型不當(dang)，或實際(ji)瓦斯抽(chou)🏃采量比(bi)預期㊙️小(xiao)得多時(shi)，孔闆水(shui)柱高差(cha)在0～1mm，甚至(zhi)在0.2mm以下(xia)，觀測工(gong)直接把(ba)水柱高(gao)差計作(zuo)1mm。導緻誤(wu)差特别(bie)大💜。
　　在其(qi)他參數(shu)相同前(qian)提下，0.5mm水(shui)柱高被(bei)讀作1mm水(shui)柱高的(de)誤差，經(jing)計✊算約(yue)大實際(ji)值41.4％，即：

2孔(kong)闆制造(zao)誤差造(zao)成的誤(wu)差
　　 标準(zhun)孔闆 制(zhi)造尺寸(cun)及公差(cha)國家有(you)相應的(de)标準。煤(mei)礦一般(ban)選擇的(de)🆚标準孔(kong)闆由制(zhi)造商提(ti)供。實際(ji)上部分(fen)制造商(shang)🚶‍♀️在加工(gong)孔闆時(shi)認爲孔(kong)闆簡單(dan)，煤礦用(yong)戶也不(bu)具備檢(jian)驗和🈲試(shi)驗條✏️件(jian)，常常尺(chi)寸和🈲形(xing)位公差(cha)控制不(bu)嚴格，也(ye)不具備(bei)标定條(tiao)🛀🏻件，尺寸(cun)超😍差嚴(yan)重，進口(kou)處倒角(jiao)誤差較(jiao)大[6]，也能(neng)通過驗(yan)收，導緻(zhi)制造造(zao)成孔闆(pan)誤差。
3孔(kong)闆安裝(zhuang)位置選(xuan)擇造成(cheng)的誤差(cha)
标準孔(kong)闆安裝(zhuang)有一定(ding)的要求(qiu)[7-8]：
1）直管段(duan)要求，按(an)計算書(shu)計算出(chu)安裝孔(kong)闆時要(yao)求的前(qian)📐後直管(guan)段長度(du)，通常爲(wei)前20D後10D（D是(shi)指孔闆(pan)的通徑(jing)）安裝節(jie)流裝置(zhi)[9-10]。
2）直流件(jian)裝置在(zai)管道中(zhong)，其前端(duan)面必需(xu)與管道(dao)軸線垂(chui)🚶直，允許(xu)的✉️最大(da)不垂直(zhi)度不得(de)超越±1°。
3）節(jie)流件裝(zhuang)置在管(guan)道中後(hou)，其開孔(kong)必需與(yu)管道同(tong)心，其允(yun)許的最(zui)大不同(tong)心度ε不(bu)得超越(yue)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不(bu)能用太(tai)厚的材(cai)料，最好(hao)不超過(guo)0.5mm，墊片不(bu)能突出(chu)管壁内(nei)，否則會(hui)引起很(hen)大的測(ce)量誤差(cha)。
5）調節流(liu)量用的(de)閥門，應(ying)裝在節(jie)流件前(qian)後最小(xiao)直管段(duan)長☎️度以(yi)外。現場(chang)孔闆常(chang)常因位(wei)置狹小(xiao)，造成前(qian)後水平(ping)直管段(duan)長度滿(man)🔴足不了(le)前20D後10D的(de)要求，閥(fa)門的位(wei)置距離(li)孔闆也(ye)不滿足(zu)🐉要求。由(you)于井下(xia)管道安(an)裝條件(jian)差，直流(liu)件、節流(liu)件及墊(nian)片使用(yong)誤差會(hui)🚶‍♀️超過要(yao)求。導緻(zhi)孔闆測(ce)量誤差(cha)加大❄️。安(an)裝方式(shi)及要求(qiu)如圖1。

　　實際工(gong)作中，由(you)于人工(gong)孔闆監(jian)測靠人(ren)工每隔(ge)一段時(shi)間讀💋數(shu)1次，把每(mei)次計算(suan)出的數(shu)據作爲(wei)這個時(shi)間段的(de)平均流(liu)量💰，而實(shi)際瓦斯(si)抽采過(guo)程中抽(chou)采參數(shu)随時存(cun)在波動(dong)，1個瞬時(shi)流量代(dai)表1個波(bo)🔴動流量(liang)，畢竟✌️存(cun)在較大(da)誤差；多(duo)個煤礦(kuang)逐步使(shi)用在線(xian)流量傳(chuan)感器連(lian)續監測(ce)計量瓦(wa)斯抽采(cai)參數；考(kao)慮㊙️到在(zai)線流量(liang)傳感器(qi)也也💞需(xu)要周期(qi)校準，一(yi)般仍保(bao)留人工(gong)孔闆🔅流(liu)量計做(zuo)周期比(bi)對用。常(chang)見有以(yi)下㊙️2種安(an)裝方式(shi)（圖2、圖🧑🏽‍🤝‍🧑🏻3）。


　　比(bi)較2種布(bu)置方式(shi)，可以分(fen)析出後(hou)者存在(zai)一定的(de)問題：
1）2種(zhong)流量檢(jian)測方式(shi)做對比(bi)時必須(xu)先做其(qi)中1個，後(hou)做💘另外(wai)✉️1個㊙️，無法(fa)做到同(tong)步。
2）氣流(liu)經過的(de)路徑不(bu)同，沿程(cheng)和局部(bu)阻力損(sun)失不一(yi)樣，造成(cheng)同樣的(de)抽采條(tiao)件，經過(guo)2種流量(liang)計的流(liu)量大小(xiao)不同。
3）做(zuo)孔闆計(ji)量時，隻(zhi)能關閉(bi)在線流(liu)量傳感(gan)器前端(duan)的💋閥🐪門(men)，在線流(liu)量傳感(gan)器監測(ce)流量爲(wei)0，且持續(xu)1個孔闆(pan)對比時(shi)間，造成(cheng)抽采量(liang)計量損(sun)失。
4）需要(yao)開閉至(zhi)少上下(xia)2個閥門(men)，增加了(le)現場人(ren)員的工(gong)作量。
而(er)前者即(ji)串聯式(shi)布置，不(bu)存在上(shang)述問題(ti)，因此推(tui)薦串聯(lian)📧布置方(fang)式。
4孔闆(pan)計算
　　孔(kong)闆計算(suan)在煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)采檢測(ce)領域一(yi)直有多(duo)個方法(fa)，但基本(ben)歸結2大(da)類：
1）MT/T642—1996管道(dao)瓦斯抽(chou)放綜合(he)參數測(ce)定儀技(ji)術條件(jian)規定了(le)瓦斯抽(chou)采🐪标準(zhun)狀況混(hun)合流量(liang)計量計(ji)算公式(shi)爲[11]：

　　式中(zhong)：QH爲管道(dao)混合氣(qi)體流量(liang)，m3/min；Kk爲孔闆(pan)系數，Pa-0.5m3/min；△hk爲(wei)孔闆前(qian)🔴後端壓(ya)差，Pa；δx爲瓦(wa)斯濃度(du)校正系(xi)數；δp爲壓(ya)力校正(zheng)系數；δT爲(wei)溫度校(xiao)正系🤩數(shu)；x爲🥰混合(he)氣體中(zhong)瓦斯濃(nong)度，％；pJ爲管(guan)道♉内氣(qi)體絕對(dui)壓🈲力，Pa；t爲(wei)氣體溫(wen)度🌈，℃。

　　式中(zhong)：Qc爲标況(kuang)純流量(liang)。
　　這是業(ye)内通用(yong)的計算(suan)公式。
2）在(zai)很多煤(mei)礦用戶(hu)，常常使(shi)用該公(gong)式的簡(jian)易公式(shi)計算⛱️混(hun)合流量(liang)，如下：

　　采(cai)用該公(gong)式，如果(guo)用于測(ce)量常壓(ya)下通風(feng)管路，誤(wu)差倒不(bu)太大。但(dan)是用在(zai)瓦斯抽(chou)采的負(fu)壓側，計(ji)算出的(de)流量值(zhi)與🏃‍♀️實際(ji)标況流(liu)量🔴值偏(pian)差将很(hen)大。
5案例(li)
案例：某(mou)礦地面(mian)泵站使(shi)用孔闆(pan)流量計(ji)，孔闆水(shui)柱差⭕壓(ya)爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道(dao)負壓爲(wei)－28.4kPa，濃度23％，溫(wen)度18℃；當地(di)大氣壓(ya)爲94kPa，管道(dao)爲DN600，孔闆(pan)系數爲(wei)10.6176。試👌計算(suan)标況📐混(hun)合流量(liang)和純流(liu)量？
計算(suan)過程如(ru)下：
1）絕壓(ya)
pJ＝當地大(da)氣壓－管(guan)道負壓(ya)＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力修(xiu)正系數(shu)。

　　以下将(jiang)壓力、濃(nong)度及溫(wen)度在流(liu)量計算(suan)中不修(xiu)正引起(qi)的☂️流🛀量(liang)誤差做(zuo)一彙總(zong)（表1）。

　　因此(ci)，對于瓦(wa)斯抽采(cai)用人工(gong)孔闆計(ji)量比對(dui)，标況流(liu)量計算(suan)必須考(kao)慮壓力(li)、濃度、溫(wen)度的修(xiu)正系數(shu)。
作爲在(zai)線計量(liang)的各種(zhong)流量傳(chuan)感器，一(yi)般要求(qiu)流量誤(wu)差不大(da)于±3％F.S.。如不(bu)對孔闆(pan)按照标(biao)準公式(shi)計算，其(qi)偏差将(jiang)動辄在(zai)10％以⛱️上，将(jiang)失去對(dui)比意義(yi)。
6人工對(dui)比常見(jian)問題
　　煤(mei)礦瓦斯(si)抽采計(ji)量常常(chang)需要對(dui)比多種(zhong)儀器的(de)測量值(zhi)😄，以🐪掌握(wo)傳感器(qi)的運行(hang)穩定性(xing)和精度(du)。
由于瓦(wa)斯抽采(cai)工況的(de)波動性(xing)，對比工(gong)作應遵(zun)循同點(dian)同時的(de)原則，即(ji)應将2種(zhong)以上傳(chuan)感器安(an)裝在相(xiang)近位置(zhi)🚶，同時進(jin)行取樣(yang)和對比(bi)，才能得(de)到較真(zhen)實的對(dui)比結果(guo)。
　　由于孔(kong)闆流量(liang)計算涉(she)及到壓(ya)力和濃(nong)度修正(zheng)，因此🧡應(ying)準确測(ce)量瓦斯(si)的濃度(du)和壓力(li)。
測量瓦(wa)斯濃度(du)常見的(de)問題有(you)：
1）管道内(nei)濃度低(di)于10％，卻選(xuan)擇高濃(nong)度光學(xue)瓦斯鑒(jian)定器測(ce)量，造成(cheng)♍測量量(liang)程誤差(cha)。
2）高負壓(ya)狀态應(ying)用抽氣(qi)筒多次(ci)抽取氣(qi)樣，卻用(yong)常壓下(xia)使用的(de)橡膠吸(xi)氣球取(qu)氣，造成(cheng)取樣誤(wu)差。
3）差壓(ya)較小時(shi)，用水銀(yin)柱而不(bu)是用水(shui)柱測量(liang)差壓，造(zao)成誤差(cha)。
4）估計而(er)非測量(liang)當地大(da)氣壓，計(ji)算管道(dao)氣體絕(jue)壓時形(xing)成誤♋差(cha)。
7孔闆維(wei)護中存(cun)在的問(wen)題
孔闆(pan)處于完(wan)好狀态(tai)是孔闆(pan)準确計(ji)量的前(qian)提。但現(xian)場維護(hu)經常存(cun)在以下(xia)幾個問(wen)題：
1）孔闆(pan)系數因(yin)管理不(bu)善被記(ji)錯誤用(yong)。
2）由于瓦(wa)斯抽采(cai)管道塵(chen)大、水大(da)，孔闆前(qian)端常積(ji)水、積塵(chen)、積存大(da)👨‍❤️‍👨量雜物(wu)，使得孔(kong)闆系數(shu)嚴重失(shi)真。
3）孔闆(pan)一旦安(an)裝，大部(bu)分會在(zai)井下長(zhang)期使用(yong)。孔闆在(zai)瓦斯⭐中(zhong)塵粒及(ji)碎煤屑(xie)的長期(qi)高速沖(chong)刷之下(xia)，孔闆内(nei)孔前緣(yuan)的銳角(jiao)将⛱️會被(bei)打磨成(cheng)圓角，孔(kong)闆表面(mian)的粗糙(cao)度💃将會(hui)變大，将(jiang)會造成(cheng)孔闆系(xi)數♈顯著(zhe)變化。但(dan)用戶做(zuo)不到定(ding)期在實(shi)驗室裏(li)重新核(he)定孔闆(pan)系數。常(chang)用進廠(chang)時孔闆(pan)廠家提(ti)供的原(yuan)始孔闆(pan)系數進(jin)行計算(suan)。
上述情(qing)況造成(cheng)孔闆計(ji)量流量(liang)誤差加(jia)大。
8結語(yu)
　　孔闆計(ji)量瓦斯(si)流量結(jie)構簡單(dan)，成本低(di)，計量穩(wen)定；但🔆真(zhen)☁️正用好(hao)，做到長(zhang)期準确(que)計量，需(xu)要嚴格(ge)按照技(ji)術規範(fan)選型、安(an)裝、使用(yong)🌂，同時要(yao)掌握準(zhun)确的孔(kong)闆系數(shu)，計算必(bi)須進行(hang)各種修(xiu)正。管理(li)🏒上必須(xu)📞進行正(zheng)常維護(hu)，定期清(qing)理孔闆(pan)及管道(dao)内的積(ji)塵、雜物(wu)✂️，對于容(rong)易積水(shui)的孔闆(pan)♉位置，應(ying)安裝自(zi)動放水(shui)器💃🏻。定期(qi)進行孔(kong)💯闆系數(shu)的驗證(zheng)。對于超(chao)過一定(ding)㊙️年限的(de)孔闆，應(ying)🤩及時報(bao)廢處理(li)。因此應(ying)引起瓦(wa)斯抽采(cai)檢測專(zhuan)業人員(yuan)的高度(du)重視。

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