瓦(wa)斯抽采準(zhun)确計量是(shi)瓦斯抽采(cai)達标評價(jia)的前提。由(you)于抽采🌐環(huan)境極端惡(e)劣，高塵、高(gao)濕、高負壓(ya)，多數瓦斯(si)流量傳感(gan)器使用中(zhong)存在種種(zhong)問題，常常(chang)需要進行(hang)現場比對(dui)，而孔闆流(liu)量計 是最(zui)傳統的現(xian)場比對基(ji)準。通過煤(mei)礦瓦斯抽(chou)采檢測⁉️計(ji)量儀器的(de)技術應用(yong)及研究，在(zai)流量傳感(gan)器應用過(guo)程中，發現(xian)孔闆流量(liang)計因其結(jie)構簡單、性(xing)能穩♻️定、操(cao)作🈚方便，在(zai)煤礦瓦斯(si)抽采檢測(ce)計量領域(yu)得以普遍(bian)應用✉️，應用(yong)其他檢測(ce)流量的傳(chuan)感器時還(hai)常常以孔(kong)闆測量🤩結(jie)果作爲基(ji)準[1]。在煤礦(kuang)瓦🌍斯抽采(cai)計量領域(yu)，煤礦普遍(bian)😄選擇标準(zhun)孔闆作爲(wei)瓦斯抽采(cai)流量的計(ji)量手😘段，目(mu)前多依靠(kao)人工定期(qi)觀測“U”型差(cha)壓計的差(cha)壓水柱高(gao)度、用光學(xue)瓦檢儀檢(jian)測瓦斯濃(nong)度、用🌐“U”型差(cha)壓計的差(cha)壓水銀柱(zhu)高度♻️測量(liang)負壓、用氣(qi)壓表測量(liang)當地大氣(qi)壓🌏、通過公(gong)式人工計(ji)算管道瓦(wa)斯标況流(liu)量。但多✌️個(ge)用戶因種(zhong)種原因，并(bing)不能正确(que)使用孔闆(pan)流量計測(ce)量瓦斯流(liu)量，緻💋使測(ce)量結果誤(wu)差特别大(da)，無法🈲與其(qi)他測量方(fang)式對比，根(gen)本不能作(zuo)爲檢測結(jie)果計量瓦(wa)斯流量[2-3]。常(chang)見問題有(you)😄孔闆選型(xing)、孔闆制造(zao)、孔闆安裝(zhuang)位置選取(qu)和安裝不(bu)符合要求(qiu)、孔闆計算(suan)等4類[4]。
1孔闆(pan)在選型中(zhong)的問題
　　常(chang)見孔闆流(liu)量計的量(liang)程比爲1:3～1:4。在(zai)此之間的(de)流量值測(ce)量正确性(xing)㊙️相對高。低(di)于測量下(xia)限孔闆自(zi)身誤差和(he)人工讀取(qu)誤差加☔大(da)，高🏃‍♀️于測量(liang)上限，孔闆(pan)自身誤差(cha)加大🐅，同時(shi)流🙇🏻體流過(guo)孔闆的永(yong)久壓力損(sun)失随流💘體(ti)的速度平(ping)方急劇增(zeng)大，導緻抽(chou)采效率降(jiang)低，能耗加(jia)大。人工孔(kong)闆的理想(xiang)水柱高差(cha)爲10～100mm。孔闆生(sheng)産商常常(chang)通過調整(zheng)孔闆開孔(kong)比控制水(shui)柱高差範(fan)圍[5]。
　　用戶在(zai)選擇孔闆(pan)時，如果不(bu)清楚選型(xing)原則，将導(dao)緻💘要麽在(zai)孔👌闆的測(ce)量下限，要(yao)麽在孔闆(pan)測量上限(xian)，嚴重影響(xiang)計量精度(du)。
　　因此選擇(ze)孔闆需要(yao)根據檢測(ce)的流量大(da)小設計合(he)适🌈的水柱(zhu)差壓範圍(wei)。煤礦瓦斯(si)抽采水柱(zhu)差壓一般(ban)🐅靠人💃工觀(guan)測，常以mm爲(wei)分度值，即(ji)肉眼能分(fen)辨的刻度(du)線爲毫米(mi)。由于瓦斯(si)抽💰采流量(liang)是随時波(bo)動的，加之(zhi)玻璃管内(nei)水柱液面(mian)爲凹面，所(suo)以水柱高(gao)差頂多能(neng)估讀到小(xiao)數點後1位(wei)。因此🚩5mm以下(xia)的水柱高(gao)差應避免(mian)作爲計量(liang)依據。
　　事實(shi)上，多個煤(mei)礦用戶因(yin)選型不當(dang)，或實際瓦(wa)斯抽采量(liang)👉比預期小(xiao)得多時，孔(kong)闆水柱高(gao)差在0～1mm，甚至(zhi)在0.2mm以下，觀(guan)測工🙇‍♀️直接(jie)把水柱高(gao)差計作1mm。導(dao)緻誤差特(te)别大📞。
　　在其(qi)他參數相(xiang)同前提下(xia)，0.5mm水柱高被(bei)讀作1mm水柱(zhu)高的誤差(cha)，經計算約(yue)大實際值(zhi)41.4％，即：

2孔闆制(zhi)造誤差造(zao)成的誤差(cha)
　　 标準孔闆(pan) 制造尺寸(cun)及公差國(guo)家有相應(ying)的标準。煤(mei)礦一般選(xuan)擇🔞的❄️标準(zhun)孔闆由制(zhi)造商提供(gong)。實際上部(bu)分制造商(shang)在加工孔(kong)闆時認爲(wei)孔闆簡單(dan)，煤礦用戶(hu)也不具備(bei)檢驗和試(shi)驗條件，常(chang)常♻️尺寸和(he)❄️形位公差(cha)控制不嚴(yan)格，也不具(ju)備标定條(tiao)件，尺寸超(chao)差嚴重，進(jin)口處倒角(jiao)誤差較大(da)[6]，也能通過(guo)驗收，導緻(zhi)制造造成(cheng)孔闆誤差(cha)👄。
3孔闆安裝(zhuang)位置選擇(ze)造成的誤(wu)差
标準孔(kong)闆安裝有(you)一定的要(yao)求[7-8]：
1）直管段(duan)要求，按計(ji)算書計算(suan)出安裝孔(kong)闆時要求(qiu)的🔆前後直(zhi)管段長度(du)，通常爲前(qian)20D後10D（D是指孔(kong)闆的通徑(jing)）安裝節流(liu)裝置[9-10]。
2）直流(liu)件裝置在(zai)管道中，其(qi)前端面必(bi)需與管道(dao)軸線垂直(zhi)，允許的最(zui)大不垂直(zhi)度不得超(chao)越±1°。
3）節流件(jian)裝置在管(guan)道中後，其(qi)開孔必需(xu)與管道同(tong)心，其允許(xu)的最大不(bu)同心度ε不(bu)得超越：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊(nian)片不能用(yong)太厚的材(cai)料，最好不(bu)超過0.5mm，墊片(pian)不能突出(chu)管壁内，否(fou)🔞則會引起(qi)很大的測(ce)量誤差。
5）調(diao)節流量用(yong)的閥門，應(ying)裝在節流(liu)件前後最(zui)小直管🏃🏻段(duan)長♉度以外(wai)♈。現場孔闆(pan)常常因位(wei)置狹小，造(zao)成前後🐇水(shui)平直管段(duan)長度滿🏃🏻足(zu)不了前20D後(hou)10D的要求，閥(fa)門的位置(zhi)距離孔闆(pan)也不滿足(zu)要求。由于(yu)井下管道(dao)安裝條件(jian)差，直流件(jian)、節流件及(ji)墊片使用(yong)誤差會🙇‍♀️超(chao)過要求。導(dao)緻孔闆測(ce)量誤差加(jia)大。安裝方(fang)式及要求(qiu)如圖1。

　　實際工作(zuo)中，由于人(ren)工孔闆監(jian)測靠人工(gong)每隔一段(duan)時間讀♍數(shu)1次，把每次(ci)計算出的(de)數據作爲(wei)這個時間(jian)段的🥰平均(jun)⛹🏻‍♀️流量，而實(shi)際瓦斯抽(chou)采過程中(zhong)抽采參數(shu)随時存在(zai)波動，1個瞬(shun)時流量代(dai)表1個波動(dong)流量，畢竟(jing)存在較大(da)誤差；多個(ge)煤礦逐步(bu)🤩使用在線(xian)流量傳感(gan)器連續監(jian)測計量瓦(wa)斯抽采參(can)數；考慮到(dao)在線流量(liang)傳感器也(ye)也需要周(zhou)期校準，一(yi)般仍保留(liu)人工孔闆(pan)🐕流量計做(zuo)周期比對(dui)用。常見有(you)以下2種安(an)裝方式（圖(tu)2、圖3）。


　　比較2種(zhong)布置方式(shi)，可以分析(xi)出後者存(cun)在一定的(de)問題：
1）2種流(liu)量檢測方(fang)式做對比(bi)時必須先(xian)做其中1個(ge)，後做另🈚外(wai)1個，無法👈做(zuo)到同步。
2）氣(qi)流經過的(de)路徑不同(tong)，沿程和局(ju)部阻力損(sun)失不一樣(yang)，造成♋同樣(yang)的抽采條(tiao)件，經過2種(zhong)流量計的(de)流量大小(xiao)不同。
3）做孔(kong)闆計量時(shi)，隻能關閉(bi)在線流量(liang)傳感器前(qian)端的閥📧門(men)，在💃🏻線流量(liang)傳感器監(jian)測流量爲(wei)0，且持續1個(ge)孔闆對比(bi)時間，造成(cheng)抽采量計(ji)量損失。
4）需(xu)要開閉至(zhi)少上下2個(ge)閥門，增加(jia)了現場人(ren)員的工作(zuo)量。
而前者(zhe)即串聯式(shi)布置，不存(cun)在上述問(wen)題，因此推(tui)薦串聯布(bu)置方式。
4孔(kong)闆計算
　　孔(kong)闆計算在(zai)煤礦瓦斯(si)抽采檢測(ce)領域一直(zhi)有多個方(fang)🍓法，但基本(ben)歸結2大類(lei)：
1）MT/T642—1996管道瓦斯(si)抽放綜合(he)參數測定(ding)儀技術條(tiao)件規定了(le)瓦斯抽采(cai)标👈準狀況(kuang)混合流量(liang)計量計算(suan)公式爲[11]：

　　式(shi)中：QH爲管道(dao)混合氣體(ti)流量，m3/min；Kk爲孔(kong)闆系數，Pa-0.5m3/min；△hk爲(wei)孔闆前後(hou)端壓差，Pa；δx爲(wei)瓦斯濃度(du)校正系數(shu)；δp爲壓力校(xiao)正系數；δT爲(wei)溫度校正(zheng)系數；x爲混(hun)合㊙️氣體中(zhong)瓦斯濃度(du)，％；pJ爲管道内(nei)氣體絕對(dui)壓力，Pa；t爲氣(qi)體溫度，℃。

　　式(shi)中：Qc爲标況(kuang)純流量。
　　這(zhe)是業内通(tong)用的計算(suan)公式。
2）在很(hen)多煤礦用(yong)戶，常常使(shi)用該公式(shi)的簡易公(gong)式計算混(hun)合流量🐅，如(ru)下：

　　采用該(gai)公式，如果(guo)用于測量(liang)常壓下通(tong)風管路，誤(wu)差倒不太(tai)🏒大。但是用(yong)在瓦斯抽(chou)采的負壓(ya)側，計算出(chu)的流量值(zhi)與實際标(biao)況流量值(zhi)偏差将很(hen)大。
5案例
案(an)例：某礦地(di)面泵站使(shi)用孔闆流(liu)量計，孔闆(pan)水柱差🏃‍♂️壓(ya)爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道負(fu)壓爲－28.4kPa，濃度(du)23％，溫度18℃；當地(di)大氣壓爲(wei)94kPa，管道爲DN600，孔(kong)闆系數😄爲(wei)10.6176。試計算标(biao)況混合流(liu)量和純流(liu)量？
計算過(guo)程如下：
1）絕(jue)壓
pJ＝當地大(da)氣壓－管道(dao)負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力(li)修正系數(shu)。

　　以下将壓(ya)力、濃度及(ji)溫度在流(liu)量計算中(zhong)不修正引(yin)♈起的流量(liang)誤差做一(yi)彙總（表1）。

　　因(yin)此，對于瓦(wa)斯抽采用(yong)人工孔闆(pan)計量比對(dui)，标況流量(liang)計算必須(xu)考慮壓力(li)、濃度、溫度(du)的修正系(xi)數。
作爲在(zai)線計量的(de)各種流量(liang)傳感器，一(yi)般要求流(liu)量誤差不(bu)大⭕于±3％F.S.。如不(bu)對孔闆按(an)照标準公(gong)式計算，其(qi)偏差将動(dong)辄在10％以上(shang)，将失去對(dui)比意義。
6人(ren)工對比常(chang)見問題
　　煤(mei)礦瓦斯抽(chou)采計量常(chang)常需要對(dui)比多種儀(yi)器的測🤞量(liang)值，以掌握(wo)傳感器的(de)運行穩定(ding)性和精度(du)。
由于瓦斯(si)抽采工況(kuang)的波動性(xing)，對比工作(zuo)應遵循同(tong)⭕點同時😍的(de)原則，即應(ying)将2種以上(shang)傳感器安(an)裝在相近(jin)位置，同時(shi)進行取樣(yang)和對比，才(cai)能得到較(jiao)真實的對(dui)♻️比結果。
　　由(you)于孔闆流(liu)量計算涉(she)及到壓力(li)和濃度修(xiu)正，因此應(ying)準确♉測🍓量(liang)瓦斯的濃(nong)度和壓力(li)。
測量瓦斯(si)濃度常見(jian)的問題有(you)：
1）管道内濃(nong)度低于10％，卻(que)選擇高濃(nong)度光學瓦(wa)斯鑒定器(qi)測量，造🌏成(cheng)測量量程(cheng)誤差。
2）高負(fu)壓狀态應(ying)用抽氣筒(tong)多次抽取(qu)氣樣，卻用(yong)常壓下使(shi)♍用的橡膠(jiao)吸氣球取(qu)氣，造成取(qu)樣誤差。
3）差(cha)壓較小時(shi)，用水銀柱(zhu)而不是用(yong)水柱測量(liang)差壓，造成(cheng)誤差。
4）估計(ji)而非測量(liang)當地大氣(qi)壓，計算管(guan)道氣體絕(jue)壓時❌形🏃‍♂️成(cheng)誤差🔞。
7孔闆(pan)維護中存(cun)在的問題(ti)
孔闆處于(yu)完好狀态(tai)是孔闆準(zhun)确計量的(de)前提。但現(xian)場🔞維護經(jing)常存在以(yi)下幾個問(wen)題：
1）孔闆系(xi)數因管理(li)不善被記(ji)錯誤用。
2）由(you)于瓦斯抽(chou)采管道塵(chen)大、水大，孔(kong)闆前端常(chang)積水、積塵(chen)、積存大量(liang)雜物，使得(de)孔闆系數(shu)嚴重失真(zhen)。
3）孔闆一旦(dan)安裝，大部(bu)分會在井(jing)下長期使(shi)用。孔闆在(zai)瓦斯中塵(chen)粒及碎煤(mei)屑的長期(qi)高速沖刷(shua)之下，孔闆(pan)内孔💁前緣(yuan)的銳角将(jiang)會被打磨(mo)成圓角，孔(kong)闆表面的(de)粗糙度将(jiang)會變⭐大，将(jiang)會造成孔(kong)闆系數顯(xian)著變化。但(dan)用戶做不(bu)到定期在(zai)實驗室裏(li)重新核定(ding)孔闆系數(shu)🌏。常用進廠(chang)時孔闆廠(chang)家提供的(de)原始孔闆(pan)系數進行(hang)計算。
上述(shu)情況造成(cheng)孔闆計量(liang)流量誤差(cha)加大。
8結語(yu)
　　孔闆計量(liang)瓦斯流量(liang)結構簡單(dan)，成本低，計(ji)量穩定；但(dan)真🆚正用好(hao)，做到長期(qi)準确計量(liang)，需要嚴格(ge)按照技術(shu)規範選型(xing)、安裝、使用(yong)，同時要掌(zhang)握準确的(de)孔闆系數(shu)，計算必須(xu)進行各種(zhong)修正。管理(li)♋上必須㊙️進(jin)行正常維(wei)護，定期清(qing)理孔闆及(ji)管道内的(de)積塵、雜物(wu)，對于容易(yi)積水的孔(kong)闆位置，應(ying)安裝❗自動(dong)放水器。定(ding)期進行孔(kong)闆系數的(de)驗🧑🏽‍🤝‍🧑🏻證。對于(yu)超過一定(ding)年限的孔(kong)闆，應及時(shi)報廢處理(li)🔅。因此應引(yin)起瓦♌斯抽(chou)采檢測專(zhuan)業人員的(de)高度重視(shi)。

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