瓦斯抽采(cai)準确計量(liang)是瓦斯抽(chou)采達标評(píng)價的前提(tí)😄。由于抽采(cai)環境極端(duan)惡劣，高塵(chen)、高濕、高負(fu)壓，多數瓦(wǎ)斯流量傳(chuan)感器🌈使用(yong)中存在種(zhǒng)種問題，常(chang)常需要進(jin)行現場👈比(bǐ)對，而孔闆(pǎn)流量計 是(shi)最傳統的(de)現場比對(duì)基準。通過(guo)煤礦瓦斯(sī)抽采檢測(cè)✊計量儀🔅器(qì)的技術應(ying)用及研究(jiū)，在流量傳(chuán)感器應用(yong)過🔞程中，發(fa)現孔闆流(liú)量計因其(qi)結構簡單(dān)、性能穩定(ding)、操作方便(bian)，在👨‍❤️‍👨煤礦瓦(wǎ)斯抽采檢(jiǎn)測計量領(lǐng)域得以普(pǔ)遍應用，應(ying)用其他檢(jiǎn)測流量的(de)傳感器✔️時(shi)還常常🐕以(yǐ)孔闆測量(liang)結果作爲(wèi)基準[1]。在煤(méi)礦瓦斯抽(chōu)采計量🐅領(lǐng)域，煤礦普(pǔ)遍選擇标(biao)準孔闆作(zuò)爲瓦斯抽(chōu)采流量的(de)計量手段(duàn)，目前多依(yī)靠人工定(ding)期觀測“U”型(xing)差壓計的(de)差壓水柱(zhu)高度、用光(guang)學瓦檢儀(yi)檢測🔴瓦斯(sī)濃度、用“U”型(xíng)差壓計的(de)差壓水銀(yin)柱高度測(ce)量負壓、用(yong)氣壓表❗測(cè)量當地大(da)氣壓、通過(guò)公式人工(gōng)計算管道(dào)瓦斯标況(kuang)流量。但多(duō)個用戶因(yīn)種種原因(yin)，并不能正(zhèng)确使用孔(kǒng)闆🍓流量計(ji)測量瓦斯(sī)流量，緻使(shi)測量結果(guǒ)誤差特别(bié)大，無法與(yu)其他測量(liàng)方式對比(bǐ)，根本不能(neng)作爲檢測(cè)結果計量(liang)瓦💋斯流量(liang)[2-3]。常見問題(ti)有孔闆選(xuan)型、孔闆✌️制(zhì)造、孔闆安(ān)裝位置選(xuǎn)取和安裝(zhuāng)不符合要(yào)求、孔闆計(ji)算等4類[4]。
1孔(kǒng)闆在選型(xíng)中的問題(tí)
　　常見孔闆(pǎn)流量計的(de)量程比爲(wei)1:3～1:4。在此之間(jiān)的流量值(zhi)測量正🔴确(què)性相對高(gāo)。低于測量(liàng)下限孔闆(pǎn)自身誤差(chà)和人😍工讀(dú)取誤差加(jiā)大，高⭐于測(cè)量上限，孔(kǒng)闆自身誤(wu)差加大，同(tóng)時流體流(liu)過🏃孔闆的(de)永久壓力(li)損失随流(liú)體的速度(du)平方急劇(jù)增大，導緻(zhì)抽采效率(lü)降低，能耗(hào)加大。人工(gōng)孔㊙️闆的理(lǐ)想水柱高(gāo)差爲10～100mm。孔闆(pǎn)生産商常(cháng)㊙️常通過調(diao)整💔孔闆開(kai)孔比控制(zhi)水柱高差(chà)範圍☔[5]。
　　用戶(hù)在選擇孔(kong)闆時，如果(guǒ)不清楚選(xuǎn)型原則，将(jiang)導緻要麽(me)在孔🏃🏻闆的(de)測量下限(xian)，要麽在孔(kong)闆測量上(shàng)限，嚴⭕重影(ying)響計⭐量精(jīng)度。
　　因此選(xuan)擇孔闆需(xū)要根據檢(jiǎn)測的流量(liang)大小設計(ji)合适❤️的水(shuǐ)💛柱差壓範(fan)圍。煤礦瓦(wǎ)斯抽采水(shui)柱差壓一(yī)般靠人工(gōng)觀測，常以(yi)mm爲分度值(zhi)，即肉眼能(neng)分辨的刻(kè)度💰線爲毫(hao)米。由于瓦(wǎ)斯抽采流(liú)量是随時(shí)波動的，加(jiā)之玻璃管(guǎn)内水柱液(ye)面爲凹面(miàn)，所💞以水柱(zhù)高差頂多(duo)能🐕估讀到(dào)小數點後(hòu)1位。因此☂️5mm以(yǐ)下的水柱(zhu)高差應避(bì)免作爲計(ji)量依據。
　　事(shi)實上，多個(ge)煤礦用戶(hu)因選型不(bú)當，或實際(ji)瓦斯抽采(cai)量比預期(qī)小得多時(shí)，孔闆水柱(zhu)高差在0～1mm，甚(shèn)至在0.2mm以下(xià)，觀測工直(zhi)接🚩把水柱(zhù)高👨‍❤️‍👨差計作(zuò)1mm。導緻誤差(chà)特别大🤞。
　　在(zài)其他參數(shu)相同前提(ti)下，0.5mm水柱高(gao)被讀作1mm水(shuǐ)柱高的誤(wu)差，經計算(suan)約大實際(jì)值41.4％，即：

2孔闆(pan)制造誤差(cha)造成的誤(wù)差
　　 标準孔(kong)闆 制造尺(chi)寸及公差(chà)國家有相(xiang)應的标準(zhun)。煤礦一般(bān)選✂️擇的标(biao)準孔💛闆由(you)制造商提(tí)供。實際上(shang)部分制造(zao)商在加⭕工(gōng)孔闆時認(ren)爲孔闆💰簡(jiǎn)單，煤礦用(yòng)戶也不具(ju)備檢驗和(hé)試驗條件(jian)，常常尺寸(cun)和形位公(gong)❄️差控制不(bu)嚴格，也不(bu)具備标定(dìng)條件，尺寸(cùn)超差嚴重(zhòng)，進口處倒(dǎo)角👈誤差較(jiào)大[6]，也🔞能通(tōng)過驗收，導(dao)緻制造造(zao)成孔闆誤(wu)差👅。
3孔闆安(an)裝位置選(xuǎn)擇造成的(de)誤差
标準(zhǔn)孔闆安裝(zhuāng)有一定的(de)要求[7-8]：
1）直管(guan)段要求，按(an)計算書計(ji)算出安裝(zhuāng)孔闆時要(yào)求的♉前後(hou)直💚管段長(zhang)度，通常爲(wèi)前20D後10D（D是指(zhǐ)孔闆的通(tong)徑）安裝節(jiē)🏃流裝置[9-10]。
2）直(zhí)流件裝置(zhi)在管道中(zhōng)，其前端面(miàn)必需與管(guǎn)道軸線垂(chuí)直，允⭐許的(de)最大不垂(chui)直度不得(dé)超越±1°。
3）節流(liu)件裝置在(zai)管道中後(hou)，其開孔必(bi)需與管道(dào)同心🐪，其允(yun)許的最大(da)不同心度(du)ε不得超越(yue)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能(néng)用太厚的(de)材料，最好(hao)不超過0.5mm，墊(niàn)片不能突(tu)出♻️管♈壁💞内(nei)🔆，否則會引(yǐn)起很大的(de)測量誤差(cha)。
5）調節流量(liàng)用的閥門(mén)，應裝在節(jiē)流件前後(hou)最小直管(guan)段長度以(yǐ)👉外。現場孔(kǒng)闆常常因(yin)位置狹小(xiao)，造成前後(hòu)水平直管(guan)段長⁉️度滿(man)足不了前(qián)20D後10D的要求(qiú)，閥門的位(wèi)置距離孔(kǒng)闆也不滿(man)足要求。由(you)于井下管(guǎn)道安裝條(tiáo)件差，直流(liú)件、節流件(jian)及墊片使(shǐ)用誤差會(huì)超過要求(qiu)。導緻孔闆(pǎn)測量誤差(cha)加大。安裝(zhuang)方式及要(yào)求如圖1。

　　實際工(gong)作中，由于(yu)人工孔闆(pǎn)監測靠人(rén)工每隔一(yi)段💞時間🈲讀(dú)數1次，把每(měi)次計算出(chu)的數據作(zuo)爲這個時(shí)間段的平(píng)均流量，而(er)實際瓦斯(sī)抽采過程(cheng)中抽采參(can)數👉随時存(cún)在波動，1個(ge)瞬時流量(liang)代表1個波(bō)動流量，畢(bi)竟存在較(jiào)大誤差；多(duo)個煤礦逐(zhu)步🍓使用在(zai)線流量傳(chuán)感㊙️器連續(xù)監測計量(liang)瓦斯抽采(cǎi)參數；考慮(lü)到在線流(liu)量👉傳感器(qì)也也需要(yao)周期校準(zhǔn)，一般仍保(bao)留人工孔(kǒng)闆流量計(ji)做周期比(bǐ)對用。常見(jiàn)有以下2種(zhong)安裝方式(shì)（圖🏃🏻2、圖🌐3）。


　　比較(jiào)2種布置方(fāng)式，可以分(fen)析出後者(zhě)存在一定(ding)的問題：
1）2種(zhǒng)流量檢測(ce)方式做對(duì)比時必須(xu)先做其中(zhong)1個，後做另(lìng)外1個，無📐法(fa)做到同步(bu)。
2）氣流經過(guò)的路徑不(bú)同，沿程和(he)局部阻力(lì)損失不一(yi)樣，造成同(tóng)樣🙇🏻的抽采(cai)條件，經過(guò)2種流量計(jì)的流量大(dà)小不同。
3）做(zuò)孔闆計量(liàng)時，隻能關(guan)閉在線流(liu)量傳感器(qi)前端的閥(fa)門❌，在線流(liu)量傳感器(qì)監測流量(liàng)爲0，且持續(xu)1個孔闆對(duì)比時間，造(zào)成👉抽采量(liang)計量損失(shī)。
4）需要開閉(bi)至少上下(xia)2個閥門，增(zēng)加了現場(chang)人員的工(gōng)作🙇‍♀️量。
而前(qian)者即串聯(lián)式布置，不(bú)存在上述(shù)問題，因此(ci)推薦串聯(lian)布置方式(shì)。
4孔闆計算(suan)
　　孔闆計算(suàn)在煤礦瓦(wǎ)斯抽采檢(jiǎn)測領域一(yi)直有多個(ge)方法，但基(jī)🌈本歸結2大(da)類：
1）MT/T642—1996管道瓦(wa)斯抽放綜(zong)合參數測(ce)定儀技術(shù)條件規定(ding)了瓦斯抽(chōu)采标準狀(zhuang)況混合流(liu)量計量計(ji)算公式爲(wei)[11]：

　　式中：QH爲管(guan)道混合氣(qì)體流量，m3/min；Kk爲(wei)孔闆系數(shù)，Pa-0.5m3/min；△hk爲孔闆前(qian)🔞後端壓差(cha)，Pa；δx爲瓦斯濃(nóng)度校正系(xi)數；δp爲壓力(lì)校正系數(shù)；δT爲溫💞度校(xiào)正系數；x爲(wèi)混合氣體(tǐ)中瓦斯濃(nong)度，％；pJ爲管道(dao)内氣體絕(jue)對壓力，Pa；t爲(wèi)氣體溫度(du)☂️，℃。

　　式中：Qc爲标(biao)況純流量(liàng)。
　　這是業内(nei)通用的計(ji)算公式。
2）在(zài)很多煤礦(kuang)用戶，常常(cháng)使用該公(gōng)式的簡易(yi)公式計算(suàn)混合流量(liàng)🍉，如下：

　　采用(yong)該公式，如(rú)果用于測(ce)量常壓下(xià)通風管路(lu)，誤差倒不(bú)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻太大。但🥵是(shì)用在瓦斯(sī)抽采的負(fù)壓側，計算(suan)出的流量(liang)值與實際(jì)标況流量(liang)值偏差将(jiāng)很大。
5案例(lì)
案例：某礦(kuang)地面泵站(zhan)使用孔闆(pǎn)流量計，孔(kǒng)闆水柱差(chà)壓爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道(dao)負壓爲－28.4kPa，濃(nóng)度23％，溫度18℃；當(dang)地大氣壓(yā)爲94kPa，管道爲(wèi)DN600，孔闆系數(shu)爲10.6176。試計算(suàn)标況混合(he)流量和純(chún)流量？
計算(suàn)過程如下(xià)：
1）絕壓
pJ＝當地(di)大氣壓－管(guan)道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓(ya)力修正系(xì)數。

　　以下将(jiāng)壓力、濃度(dù)及溫度在(zai)流量計算(suan)中不修正(zheng)引🌍起👌的流(liú)量誤👌差做(zuo)一彙總（表(biao)1）。

　　因此，對于(yú)瓦斯抽采(cai)用人工孔(kǒng)闆計量比(bǐ)對，标況流(liú)量計算必(bì)🚶‍♀️須考慮壓(yā)力、濃度、溫(wēn)度的修正(zhèng)系數。
作爲(wèi)在線計量(liàng)的各種流(liú)量傳感器(qì)，一般要求(qiu)流量誤差(chà)不大于±3％F.S.。如(ru)不對孔闆(pan)按照标準(zhǔn)公式計算(suan)，其偏差将(jiāng)動辄在10％以(yi)上，将失去(qù)對比意義(yì)。
6人工對比(bi)常見問題(tí)
　　煤礦瓦斯(sī)抽采計量(liàng)常常需要(yào)對比多種(zhǒng)儀器的測(cè)量🌍值，以掌(zhǎng)握傳感器(qi)的運行穩(wěn)定性和精(jing)度。
由于瓦(wa)斯抽采工(gōng)況的波動(dong)性，對比工(gōng)作應遵循(xun)同點同時(shí)的原✉️則，即(jí)應将2種以(yǐ)上傳感器(qi)安裝在相(xiang)近位置，同(tóng)時進行取(qǔ)樣和對比(bǐ)，才能得到(dao)較真實的(de)對比結果(guǒ)。
　　由于孔闆(pan)流量計算(suan)涉及到壓(ya)力和濃度(dù)修正，因此(cǐ)應準确測(ce)量瓦斯的(de)濃度和壓(yā)力。
測量瓦(wǎ)斯濃度常(chang)見的問題(tí)有：
1）管道内(nei)濃度低于(yu)10％，卻選擇高(gao)濃度光學(xué)瓦斯鑒定(ding)器測量，造(zào)成測🏃量量(liang)程誤差。
2）高(gao)負壓狀态(tai)應用抽氣(qi)筒多次抽(chou)取氣樣，卻(que)用常壓下(xià)使用的橡(xiàng)膠吸氣球(qiú)取氣，造成(chéng)取樣誤差(cha)。
3）差壓較小(xiǎo)時，用水銀(yin)柱而不是(shi)用水柱測(ce)量差壓，造(zao)成誤差。
4）估(gu)計而非測(ce)量當地大(da)氣壓，計算(suàn)管道氣體(ti)絕壓時形(xíng)成誤差。
7孔(kǒng)闆維護中(zhōng)存在的問(wen)題
孔闆處(chù)于完好狀(zhuang)态是孔闆(pan)準确計量(liang)的前提。但(dàn)現場維護(hù)經⭐常存在(zai)以下幾個(ge)問題：
1）孔闆(pǎn)系數因管(guan)理不善被(bei)記錯誤用(yong)。
2）由于瓦斯(sī)抽采管道(dao)塵大、水大(da)，孔闆前端(duan)常積水、積(ji)💘塵、積存大(dà)量雜物，使(shǐ)得孔闆系(xì)數嚴重失(shī)真。
3）孔闆一(yī)旦安裝，大(dà)部分會在(zài)井下長期(qi)使用。孔闆(pan)在瓦斯⛹🏻‍♀️中(zhōng)塵粒及碎(sui)煤屑的長(zhang)期高速沖(chòng)刷之下，孔(kǒng)闆内孔前(qián)緣的銳🤟角(jiǎo)将會被打(dǎ)磨成圓角(jiao)，孔闆表面(miàn)的粗糙度(dù)将會變大(da)，将會造成(chéng)孔🐅闆系數(shù)顯著變化(huà)。但用戶做(zuo)不到定期(qī)在實驗室(shì)裏🌏重新核(hé)定孔闆系(xi)數。常用進(jin)廠時孔闆(pǎn)廠家提供(gòng)的原始孔(kong)闆系數進(jìn)行⭐計算。
上(shàng)述情況造(zao)成孔闆計(jì)量流量誤(wù)差加大。
8結(jié)語
　　孔闆計(jì)量瓦斯流(liu)量結構簡(jiǎn)單，成本低(dī)，計量穩定(dìng)；但真正用(yong)好，做到長(zhǎng)期準确計(ji)量，需要嚴(yán)格按照技(jì)術規範選(xuǎn)型、安裝💜、使(shi)用🏃🏻‍♂️，同時要(yao)掌握準确(que)的孔闆系(xi)數，計算必(bì)須進行各(ge)種修正。管(guan)理上必須(xu)進行正常(chang)維護，定期(qi)清理孔闆(pǎn)及管道内(nei)的積塵、雜(zá)物，對于容(róng)易積水的(de)孔闆👉位置(zhì)，應安裝自(zi)動放水器(qi)。定期進行(hang)孔闆系數(shu)的驗證。對(dui)于超過一(yi)定年限的(de)孔闆，應👣及(jí)時報廢處(chù)理。因此應(ying)🚶‍♀️引起瓦斯(si)抽采檢🚩測(ce)專業人員(yuán)的高度重(zhong)視。

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