瓦斯抽(chōu)采準确(què)計量是(shi)瓦斯抽(chou)采達标(biao)評價的(de)前提。由(yóu)于✔️抽采(cǎi)環境極(ji)端惡劣(lie)，高塵、高(gāo)濕、高負(fù)壓，多數(shu)瓦斯流(liú)量傳感(gǎn)器使用(yong)中存在(zài)種種問(wèn)題，常常(cháng)需要進(jìn)行現場(chang)比對，而(ér)孔闆流(liu)量計 是(shi)最傳統(tong)的現場(chǎng)比對基(ji)準。通過(guò)煤礦瓦(wa)斯抽采(cai)檢♻️測計(jì)量儀📧器(qì)的技術(shù)應用及(ji)研究，在(zai)流量傳(chuan)感器應(yīng)用過程(cheng)中，發現(xian)孔闆流(liú)量計因(yīn)其結構(gou)簡單、性(xing)能穩定(ding)、操作方(fang)便，在煤(mei)礦瓦斯(sī)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(shí)還常常(chang)以孔闆(pan)測量結(jié)果作爲(wei)基準[1]。在(zai)煤礦瓦(wǎ)❌斯抽采(cai)計量領(ling)域，煤礦(kuàng)普遍選(xuan)擇标準(zhǔn)孔闆作(zuò)爲瓦斯(sī)抽采🛀流(liu)量✊的計(ji)量手段(duàn)，目前🛀🏻多(duō)依靠人(rén)工定期(qi)觀測“U”型(xíng)差壓計(jì)的差壓(ya)水柱高(gāo)度、用光(guang)學瓦檢(jian)儀檢測(ce)瓦斯濃(nóng)度、用“U”型(xíng)差壓計(ji)的差壓(ya)水銀🔱柱(zhù)高度測(cè)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(jì)算管道(dào)瓦斯标(biāo)🎯況流量(liàng)。但多個(ge)用戶因(yīn)種種原(yuan)因，并不(bú)能正确(què)使用孔(kǒng)闆流量(liang)計測量(liang)瓦斯流(liu)量，緻使(shǐ)測量結(jie)果誤差(chà)特🆚别大(da)，無法與(yǔ)其他測(cè)量方式(shi)對比💋，根(gen)本不🔆能(neng)作爲檢(jian)測結果(guǒ)計量瓦(wǎ)斯流量(liang)[2-3]。常見問(wèn)題有孔(kong)闆選型(xíng)、孔闆制(zhì)造、孔闆(pan)安裝位(wèi)置選取(qu)和安裝(zhuang)不符合(he)要求、孔(kong)闆計算(suàn)等4類[4]。
1孔(kong)闆在選(xuǎn)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(zài)此之間(jiān)的流量(liàng)值測量(liàng)✍️正确性(xing)相對高(gao)。低于測(ce)量下限(xian)孔闆自(zì)身誤差(chà)和人工(gōng)讀取誤(wu)差加大(dà)，高于測(ce)量上限(xiàn)，孔闆自(zi)身誤差(chà)加大，同(tóng)時流體(tǐ)流過🌈孔(kong)闆的永(yǒng)久壓力(lì)損失随(suí)流體的(de)速度平(píng)方急劇(jù)❄️增大，導(dǎo)緻抽采(cǎi)效率降(jiang)低，能耗(hao)加大。人(rén)工孔❓闆(pan)的理想(xiang)水柱高(gao)差爲10～100mm。孔(kong)闆生産(chǎn)商常💋常(chang)通過調(diào)整孔闆(pan)開孔比(bǐ)控制水(shuǐ)柱高差(chà)範圍[5]。
　　用(yong)戶在選(xuan)擇孔闆(pǎn)時，如果(guo)不清楚(chǔ)選型原(yuán)則，将導(dǎo)緻要麽(me)在孔闆(pǎn)的測量(liàng)下限，要(yào)麽在孔(kǒng)闆測量(liang)上限，嚴(yán)重影⭕響(xiang)計量精(jing)度。
　　因此(cǐ)選擇孔(kong)闆需要(yào)根據檢(jiǎn)測的流(liú)量大小(xiǎo)設計合(hé)💘适的水(shuǐ)柱差🐪壓(ya)範圍。煤(méi)礦瓦斯(sī)抽采水(shuǐ)柱差壓(yā)一般靠(kào)人工觀(guan)測，常以(yǐ)mm爲分度(du)⛱️值，即肉(rou)眼能分(fèn)辨的刻(ke)度💃線爲(wei)毫米。由(yóu)于瓦斯(sī)抽采流(liu)量👉是随(sui)時波動(dòng)的，加之(zhi)🏃‍♂️玻璃管(guǎn)内水柱(zhù)液面爲(wei)凹面，所(suǒ)🌈以水柱(zhu)高⛹🏻‍♀️差頂(dǐng)多能估(gū)讀到小(xiǎo)數✉️點後(hou)1位。因此(cǐ)🤞5mm以下的(de)水柱高(gāo)差應避(bì)免作爲(wèi)計量依(yi)據。
　　事實(shí)上，多個(ge)煤礦用(yong)戶因選(xuan)型不當(dāng)，或實際(jì)瓦斯抽(chou)采🏃🏻‍♂️量比(bi)預期小(xiǎo)得多時(shí)，孔闆水(shuǐ)柱高差(cha)在0～1mm，甚至(zhì)在0.2mm以下(xia)，觀測工(gong)直接把(bǎ)水柱高(gao)差計作(zuò)1mm。導緻誤(wu)差特别(bié)大。
　　在其(qí)他參數(shù)相同前(qián)提下，0.5mm水(shui)柱高被(bèi)讀作1mm水(shuǐ)柱高的(de)誤差🏃‍♂️，經(jīng)計算約(yuē)大實際(ji)值41.4％，即：

2孔(kong)闆制造(zào)誤差造(zao)成的誤(wu)差
　　 标準(zhun)孔闆 制(zhi)造尺寸(cùn)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(shāng)🔞在加工(gong)孔闆時(shí)認爲孔(kong)闆💯簡單(dan)，煤礦用(yòng)戶也不(bu)具備檢(jiǎn)驗和試(shi)驗條件(jian)，常常尺(chǐ)寸和形(xing)位公差(cha)控制不(bu)嚴格，也(yě)不具😍備(bèi)标定條(tiáo)件，尺寸(cùn)超差嚴(yán)重，進口(kǒu)處倒角(jiǎo)誤差較(jiào)大[6]，也🚩能(neng)通過驗(yàn)收，導緻(zhì)制造造(zao)成孔闆(pǎn)誤差。
3孔(kǒng)闆安裝(zhuāng)位置選(xuan)擇造成(cheng)的誤差(chà)
标準孔(kong)闆安裝(zhuāng)有一定(dìng)的要求(qiu)[7-8]：
1）直管段(duan)要求，按(àn)計算書(shu)計算出(chū)安裝孔(kong)闆時要(yào)求的前(qian)後🔴直管(guan)段長度(du)，通常爲(wei)前20D後10D（D是(shì)指孔闆(pan)的通徑(jìng)）安裝節(jie)👣流裝置(zhì)[9-10]。
2）直流件(jian)裝置在(zài)管道中(zhōng)，其前端(duan)面必需(xū)與管道(dào)軸線垂(chuí)直😄，允許(xǔ)的最大(dà)不垂直(zhi)度不得(dé)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(yǔ)管道同(tong)心，其允(yun)許的最(zui)大不同(tóng)心度ε不(bú)得超越(yue)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不(bu)能用太(tài)厚的材(cái)料，最好(hao)不超過(guo)0.5mm，墊片不(bu)能突出(chu)管壁内(nèi)，否則會(hui)引起很(hen)大的測(ce)量誤差(cha)。
5）調節流(liú)量用的(de)閥門，應(yīng)裝在節(jiē)流件前(qián)後最小(xiǎo)直管段(duan)長度以(yǐ)外。現場(chǎng)孔闆常(chang)常因位(wei)置狹小(xiǎo)，造成前(qian)後水平(píng)直管段(duan)長✌️度滿(mǎn)🙇🏻足不了(le)前20D後10D的(de)要求，閥(fa)門的位(wèi)置距離(lí)㊙️孔闆也(ye)不滿足(zú)要求。由(yóu)于井下(xia)管道安(an)裝條✨件(jiàn)差，直流(liú)件、節流(liú)件及墊(niàn)片使用(yong)誤差會(huì)超過要(yao)求。導緻(zhì)孔闆測(ce)❌量誤差(cha)加大。安(ān)裝方式(shì)及要求(qiú)如圖1。

　　實際工(gong)作中，由(yóu)于人工(gōng)孔闆監(jian)測靠人(rén)工每隔(gé)一段♻️時(shí)間讀數(shu)1次，把每(měi)次計算(suan)出的數(shù)據作爲(wei)這個時(shí)間段的(de)平均流(liú)量，而實(shí)際瓦斯(si)抽采過(guo)程中抽(chou)采參數(shu)随時存(cún)在波動(dong)，1個瞬時(shi)流量代(dai)表1個波(bo)🔞動流量(liàng)，畢竟存(cun)在較大(da)誤差；多(duō)個煤礦(kuàng)逐步使(shi)用在線(xian)流量傳(chuan)感器連(lián)續監測(ce)計量瓦(wa)斯抽采(cǎi)參數；考(kǎo)慮😄到在(zai)線流量(liang)傳感器(qì)也也需(xu)要周期(qī)校準，一(yi)般仍保(bao)留人工(gōng)孔闆流(liú)量計做(zuo)周期比(bi)🍉對用。常(cháng)見有以(yǐ)下2種安(ān)裝方式(shi)（圖2、圖👅3）。


　　比(bǐ)較2種布(bu)置方式(shì)，可以分(fèn)析出後(hou)者存在(zai)一定的(de)問題：
1）2種(zhǒng)流量檢(jiǎn)測方式(shi)做對比(bǐ)時必須(xū)先做其(qi)中1個，後(hòu)做另外(wài)1個㊙️，無法(fa)做到同(tóng)步。
2）氣流(liu)經過的(de)路徑不(bú)同，沿程(chéng)和局部(bù)阻力損(sun)失不一(yī)樣，造成(cheng)同樣的(de)抽采條(tiao)件，經過(guo)2種流量(liang)計的流(liú)量大小(xiǎo)不🛀🏻同。
3）做(zuò)孔闆計(ji)量時，隻(zhī)能關閉(bi)在線流(liu)量傳感(gan)器前端(duan)的閥門(men)，在線流(liú)✨量傳感(gan)器監測(cè)流量爲(wei)0，且持續(xù)1個孔闆(pǎn)對比🏃‍♂️時(shi)間，造成(chéng)抽采量(liàng)計量損(sǔn)失。
4）需要(yào)開閉至(zhì)少上下(xia)2個閥門(mén)，增加了(le)現場人(ren)員的工(gong)作量。
而(ér)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(fāng)式。
4孔闆(pan)計算
　　孔(kong)闆計算(suàn)在煤礦(kuang)瓦斯抽(chou)采檢測(cè)領域一(yī)直有多(duo)個方法(fǎ)，但基本(běn)歸結2大(da)類：
1）MT/T642—1996管道(dào)瓦斯抽(chōu)放綜合(he)參數測(ce)定儀技(ji)術條件(jiàn)規定了(le)瓦斯抽(chōu)采标準(zhǔn)狀況混(hun)合流量(liàng)計量計(jì)算公式(shì)爲[11]：

　　式中(zhōng)：QH爲管道(dào)混合氣(qì)體流量(liàng)，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(wǎ)斯濃度(dù)校正系(xi)數；δp爲壓(yā)力校正(zheng)系數；δT爲(wèi)溫度校(xiao)⛷️正系數(shù)；x爲混合(he)氣體中(zhong)瓦斯濃(nóng)度，％；pJ爲管(guan)道内氣(qi)體絕對(dui)壓力，Pa；t爲(wèi)氣體溫(wēn)度，℃。

　　式中(zhong)：Qc爲标況(kuàng)純流量(liàng)。
　　這是業(ye)内通用(yòng)的計算(suàn)公式。
2）在(zai)很多煤(méi)礦用戶(hù)，常常使(shǐ)用該公(gōng)式的簡(jiǎn)易公式(shi)計🈲算混(hùn)🏃🏻合流量(liang)，如下：

　　采(cǎi)用該公(gong)式，如果(guo)用于測(ce)量常壓(yā)下通風(feng)管路，誤(wu)差✨倒不(bu)太大。但(dàn)是用在(zài)瓦斯抽(chou)采的負(fù)壓側，計(ji)算出的(de)流量值(zhi)與實際(jì)标況流(liu)量值偏(piān)差将很(hen)大。
5案例(lì)
案例：某(mǒu)礦地面(mian)泵站使(shǐ)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(dì)大氣壓(yā)爲94kPa，管道(dào)爲DN600，孔闆(pan)系數爲(wèi)10.6176。試計算(suàn)标況混(hun)合流量(liang)和純流(liú)量？
計算(suàn)過程如(ru)下：
1）絕壓(ya)
pJ＝當地大(da)氣壓－管(guǎn)道負壓(ya)＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力修(xiu)正系數(shù)。

　　以下将(jiāng)壓力、濃(nong)度及溫(wen)度在流(liu)量計算(suàn)中不修(xiu)正引起(qi)的流量(liang)誤⭐差做(zuo)一彙總(zong)（表1）。

　　因此(cǐ)，對于瓦(wǎ)斯抽采(cǎi)用人工(gōng)孔闆計(ji)量比對(duì)，标況流(liú)量計算(suàn)必須考(kao)慮壓力(li)、濃度、溫(wen)度的修(xiu)正系數(shu)。
作爲在(zài)線計量(liàng)的各種(zhong)流量傳(chuán)感器，一(yi)般要求(qiú)流量💘誤(wu)🔞差不大(da)于±3％F.S.。如不(bú)對孔闆(pǎn)按照标(biao)準公式(shi)計算，其(qi)偏差将(jiāng)🤞動辄🐕在(zài)10％以上，将(jiāng)💁失去對(duì)比意義(yì)。
6人工對(dui)比常見(jiàn)問題
　　煤(mei)礦瓦斯(si)抽采計(jì)量常常(cháng)需要對(dui)比多種(zhong)儀器的(de)測量值(zhi)，以掌握(wò)傳感器(qi)的運行(háng)穩定性(xìng)和精度(du)。
由于瓦(wǎ)斯抽采(cai)工況的(de)波動性(xìng)，對比工(gong)作應遵(zūn)循同點(dian)同❓時的(de)原💃則，即(ji)應将2種(zhong)以上傳(chuán)感器安(an)裝在相(xiàng)近位置(zhì)💘，同時進(jìn)行😄取樣(yang)和對比(bi)，才能得(dé)到較真(zhēn)實的對(dui)比結果(guo)。
　　由于孔(kǒng)闆流量(liang)計算涉(shè)及到壓(ya)力和濃(nong)度修正(zheng)，因此應(ying)準确測(ce)量瓦斯(sī)的濃度(du)和壓力(li)。
測量瓦(wa)斯濃度(du)常見的(de)問題有(yǒu)：
1）管道内(nei)濃度低(dī)于10％，卻選(xuan)擇高濃(nóng)度光學(xué)瓦斯鑒(jiàn)定器測(cè)量💋，造成(cheng)測量量(liàng)程誤差(cha)。
2）高負壓(ya)狀态應(yīng)用抽氣(qi)筒多次(ci)抽取氣(qì)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(wù)差。
3）差壓(ya)較小時(shí)，用水銀(yin)柱而不(bú)是用水(shui)柱測量(liàng)差壓，造(zào)成誤差(chà)。
4）估計而(ér)非測量(liàng)當地大(da)氣壓，計(jì)算管道(dao)氣體絕(jue)壓時形(xing)成誤差(chà)。
7孔闆維(wei)護中存(cún)在的問(wèn)題
孔闆(pan)處于完(wan)好狀态(tài)是孔闆(pan)準确計(jì)量的前(qian)提。但現(xiàn)場維🍓護(hù)經㊙️常存(cun)在以下(xia)幾個問(wèn)題：
1）孔闆(pǎn)系數因(yin)管理不(bu)善被記(jì)錯誤用(yòng)。
2）由于瓦(wǎ)斯抽采(cǎi)管道塵(chen)大、水大(dà)，孔闆前(qian)端常積(ji)水、積塵(chén)、積存大(dà)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(bù)分會在(zài)井下長(zhang)期使用(yong)。孔闆在(zài)瓦斯中(zhōng)塵粒及(jí)碎煤屑(xiè)的長期(qi)高速沖(chong)刷之下(xià)，孔闆内(nèi)孔前緣(yuan)的銳角(jiǎo)将會被(bei)打磨成(chéng)圓角，孔(kǒng)闆表面(miàn)的粗糙(cao)度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻将會(huì)變大，将(jiāng)會造成(chéng)孔闆系(xi)數顯著(zhe)變化。但(dàn)用戶做(zuò)不到定(dìng)期在實(shi)驗室裏(lǐ)重新核(he)定孔闆(pǎn)系數。常(chang)用進廠(chang)時孔闆(pan)廠家提(tí)供的原(yuán)始孔闆(pan)系數進(jìn)行計算(suàn)。
上述情(qíng)況造成(chéng)孔闆計(jì)量流量(liang)誤差加(jia)大。
8結語(yu)
　　孔闆計(jì)量瓦斯(si)流量結(jie)構簡單(dān)，成本低(dī)，計量穩(wen)定；但真(zhēn)正用💚好(hǎo)，做❓到長(zhǎng)期準确(què)計量，需(xū)要嚴格(gé)按照技(ji)術⛹🏻‍♀️規範(fan)選型、安(ān)裝、使用(yòng)，同時要(yao)掌握準(zhǔn)确的孔(kǒng)闆系數(shu)，計算必(bi)須進行(háng)各種修(xiū)正。管理(li)上必須(xū)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(róng)易積水(shuǐ)的孔闆(pan)位置，應(yīng)安裝自(zì)動放水(shui)器。定期(qi)進行孔(kǒng)闆系數(shù)的驗證(zheng)。對于超(chao)過一定(dìng)年限的(de)孔闆，應(ying)及時報(bao)廢處理(lǐ)。因此應(yīng)引起瓦(wa)斯抽采(cai)檢測專(zhuān)業人員(yuán)的高度(du)重視。

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