瓦斯抽采準确(que)計量是瓦斯抽(chou)采達标評價的(de)前提。由于抽采(cai)✍️環境極端惡劣(liè)，高塵、高濕、高負(fù)壓，多數瓦斯流(liú)🌍量傳感器使用(yòng)中存在種種問(wèn)題，常常需要進(jin)行現場比對，而(ér)孔闆流量計 是(shì)最傳統的現場(chǎng)比對基準。通過(guò)煤礦瓦斯抽采(cǎi)檢☂️測計量儀器(qì)的技術應用及(ji)研究，在流量傳(chuán)感器應用過程(chéng)中，發現孔闆流(liu)量計因其結構(gòu)簡單、性能穩定(ding)、操作方便，在💰煤(méi)礦瓦🤩斯抽采檢(jian)測計量領域得(dé)以普遍應用，應(yīng)用其他🥵檢測流(liú)量的傳感器✊時(shi)還常常🐕以孔闆(pǎn)測量結果作爲(wèi)基準[1]。在煤礦瓦(wǎ)斯抽采計量領(lǐng)域，煤礦普遍選(xuan)擇标準孔闆作(zuo)爲瓦斯抽采流(liu)量的計量手段(duan)，目前多依靠人(ren)工定期觀測“U”型(xíng)差壓計🐕的差壓(ya)水柱高度、用🔴光(guang)學瓦檢儀檢測(cè)瓦🏃🏻‍♂️斯濃度、用“U”型(xíng)差壓計的差壓(yā)水銀柱高度測(ce)量負壓、用氣壓(yā)表測量當地大(dà)氣壓💘、通過公式(shi)人工計算管道(dào)瓦斯标況流量(liàng)。但多個用戶因(yīn)種種原因，并不(bú)能正确使用孔(kong)闆流量計測量(liang)瓦斯流量，緻使(shǐ)測量結果誤差(cha)特别大，無法與(yǔ)其他測量方式(shì)對比♉，根本不能(néng)作爲檢測結果(guǒ)計量瓦斯流量(liang)[2-3]。常見問題有孔(kǒng)闆選型、孔闆制(zhi)造、孔闆安裝位(wei)置選取和安裝(zhuāng)不符合要求、孔(kong)闆🌈計算等4類[4]。
1孔(kong)闆在選型中的(de)問題
　　常見孔闆(pan)流量計的量程(chéng)比爲1:3～1:4。在此之間(jiān)的流量值測量(liàng)正确性🐉相對高(gao)。低于測量下限(xian)孔闆自身誤差(cha)和人工讀取誤(wu)差加大，高于測(cè)量上限，孔闆自(zì)身誤差加大，同(tong)時流體流過孔(kǒng)闆的永久壓力(lì)損失随流體的(de)速度平方急劇(ju)增大，導緻抽采(cǎi)效率📐降低，能耗(hào)📐加大。人工孔⛱️闆(pǎn)的理想水柱高(gao)差爲10～100mm。孔闆生産(chan)商常常通過調(diào)整孔⛹🏻‍♀️闆開孔比(bǐ)控制水柱高差(cha)範圍[5]。
　　用戶在選(xuan)擇孔闆時，如果(guo)不清楚選型原(yuán)則，将導緻要👄麽(me)在‼️孔闆的測量(liang)下限，要麽在孔(kǒng)闆測量上限，嚴(yan)👨‍❤️‍👨重影⁉️響計量精(jīng)度。
　　因此選擇孔(kǒng)闆需要根據檢(jian)測的流量大小(xiao)設計合适🔞的水(shui)柱🚶差🏒壓範圍。煤(méi)礦瓦斯抽采水(shui)柱差壓一般靠(kào)人工觀測，常以(yi)mm爲分度值，即肉(rou)眼能分辨的刻(ke)度線爲毫米。由(you)于瓦斯抽采流(liú)量是随時🧡波動(dong)的，加之❓玻璃管(guan)内⚽水柱液面爲(wèi)凹面，所以水柱(zhu)高差頂多能估(gū)讀到小數點後(hòu)1位。因此🐇5mm以下的(de)水柱高差應避(bì)免🌍作爲計量依(yi)🔴據💃🏻。
　　事實上，多個(ge)煤礦用戶因選(xuan)型不當，或實際(jì)瓦斯抽采量☔比(bi)🌈預期小得多時(shí)，孔闆水柱高差(cha)在0～1mm，甚至在0.2mm以下(xia)，觀測工直接把(bǎ)水💚柱高差計作(zuo)1mm。導緻誤差特别(bie)大。
　　在其他參數(shu)相同前提下，0.5mm水(shuǐ)柱高被讀作1mm水(shui)柱高的誤差，經(jing)計算約大實際(ji)值41.4％，即：

2孔闆制造(zao)誤差造成的誤(wù)差
　　 标準孔闆 制(zhi)造尺寸及公差(chà)國家有相應的(de)标準。煤礦一般(ban)選擇的标準孔(kǒng)闆由制造商提(tí)供。實際上部分(fèn)制造商🔴在加工(gōng)孔闆時認爲孔(kǒng)闆簡單，煤礦用(yòng)戶也不具備檢(jian)驗和試驗條👨‍❤️‍👨件(jian)，常常尺寸和形(xing)位公差控制不(bú)嚴格，也不具備(bèi)标定條件，尺寸(cun)超差嚴重，進口(kou)處倒角誤差較(jiao)大[6]，也能通過驗(yàn)收，導緻制造造(zao)成孔闆誤差💰。
3孔(kong)闆安裝位置選(xuǎn)擇造成的誤差(chà)
标準孔闆安裝(zhuāng)有一定的要求(qiú)[7-8]：
1）直管段要求，按(àn)計算書計算出(chu)安裝孔闆時要(yao)求的⚽前後直管(guǎn)段長度，通常爲(wèi)前20D後10D（D是指孔闆(pan)的通徑）安裝節(jie)流裝置[9-10]。
2）直流件(jiàn)裝置在管道中(zhōng)，其前端面必需(xū)與管道軸線垂(chuí)✌️直，允許的最大(dà)不垂直度不得(de)超越±1°。
3）節流件裝(zhuāng)置在管道中後(hòu)，其開孔必需與(yu)管道同心，其允(yun)許的最大不同(tong)心度ε不得超越(yuè)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能用太(tai)厚的材料，最好(hao)不超過0.5mm，墊片不(bú)能突出管壁内(nei)，否✌️則會引起很(hěn)大的測量誤差(chà)。
5）調節流量用的(de)閥門，應裝在節(jiē)流件前後最小(xiǎo)直管👅段長度以(yǐ)外❗。現場孔闆常(chang)常因位置狹小(xiao)，造成前後水平(píng)❤️直管段長度滿(mǎn)足不了前20D後10D的(de)要求，閥門的位(wei)置距離孔闆也(ye)不滿足要求。由(you)于井下管道安(an)裝條件差，直流(liú)件、節流件及墊(nian)片使用誤差會(hui)超過要求。導緻(zhì)孔闆測量誤差(chà)加大。安裝方式(shi)及要求如圖1。

　　實際工(gong)作中，由于人工(gōng)孔闆監測靠人(rén)工每隔一段🌍時(shí)🎯間讀數1次，把每(mei)次計算出的數(shu)據作爲這個時(shí)間段的平均💋流(liú)量，而實際瓦斯(si)抽采過程中抽(chou)采參數随時存(cun)✨在波動，1個瞬時(shi)流量代表1個波(bō)動流量，畢竟存(cun)在較大誤差；多(duō)個煤礦逐步使(shi)用在線流量傳(chuán)感🛀器連續監測(ce)👈計量瓦斯抽采(cai)參數；考慮到在(zai)線流量傳感器(qì)也也需要周期(qi)校準，一般仍保(bǎo)留人工😄孔闆流(liú)量計做❤️周期比(bi)對用。常見有以(yǐ)下2種安裝方式(shì)（圖💔2、圖3）。


　　比較2種布(bu)置方式，可以分(fen)析出後者存在(zài)一定的問題：
1）2種(zhǒng)流量檢測方式(shi)做對比時必須(xū)先做其中1個，後(hòu)做另外1個，無法(fǎ)做到同步。
2）氣流(liu)經過的路徑不(bu)同，沿程和局部(bù)阻力損失不一(yi)樣，造成同樣的(de)抽采條件，經過(guò)2種流量計的流(liú)量大小不同。
3）做(zuò)孔闆計量時，隻(zhī)能關閉在線流(liú)量傳感器前端(duān)的☎️閥門，在線🔅流(liu)量傳感器監測(ce)流量爲0，且持續(xu)1個孔闆對比時(shi)間，造成抽采量(liàng)計量損失。
4）需要(yao)開閉至少上下(xia)2個閥門，增加了(le)現場人員的工(gōng)作量。
而前者即(jí)串聯式布置，不(bú)存在上述問題(tí)，因此推薦串聯(lian)布🧡置🤟方💚式。
4孔闆(pan)計算
　　孔闆計算(suan)在煤礦瓦斯抽(chōu)采檢測領域一(yi)直有多個方法(fǎ)，但基本歸結2大(dà)類：
1）MT/T642—1996管道瓦斯抽(chou)放綜合參數測(cè)定儀技術條件(jiàn)規定了瓦🈲斯抽(chou)💘采标準狀況混(hun)合流量計量計(ji)算公式爲[11]：

　　式中(zhōng)：QH爲管道混合氣(qi)體流量，m3/min；Kk爲孔闆(pǎn)系數，Pa-0.5m3/min；△hk爲孔闆前(qián)後端👨‍❤️‍👨壓差，Pa；δx爲瓦(wa)斯濃度校正系(xi)數；δp爲壓力校正(zheng)系數；δT爲溫度校(xiao)正系㊙️數；x爲混合(he)氣體中瓦斯濃(nong)度，％；pJ爲管道内氣(qi)體絕對壓力，Pa；t爲(wèi)氣🔅體溫度，℃。

　　式中(zhong)：Qc爲标況純流量(liang)。
　　這是業内通用(yong)的計算公式。
2）在(zài)很多煤礦用戶(hù)，常常使用該公(gong)式的簡易公式(shi)計算混合流量(liang)，如下：

　　采用該公(gōng)式，如果用于測(cè)量常壓下通風(feng)管路，誤差倒不(bu)💘太大。但是用在(zài)瓦斯抽采的負(fu)壓側，計算出的(de)流量值與實際(jì)标況流量值偏(piān)差将很大。
5案例(li)
案例：某礦地面(miàn)泵站使用孔闆(pan)流量計，孔闆水(shuǐ)柱差壓爲🏃‍♀️225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道(dào)負💰壓爲－28.4kPa，濃度23％，溫(wen)度18℃；當地大氣壓(yā)爲94kPa，管道爲🈲DN600，孔闆(pan)系數爲10.6176。試🐪計算(suan)❌标況混合流量(liang)和純流量？
計算(suan)過程如下：
1）絕壓(ya)
pJ＝當地大氣壓－管(guǎn)道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力修(xiu)正系數。

　　以下将(jiāng)壓力、濃度及溫(wēn)度在流量計算(suàn)中不修正引起(qǐ)的流量誤差做(zuo)一彙總（表1）。

　　因此(ci)，對于瓦斯抽采(cai)用人工孔闆計(ji)量比對，标況流(liu)量計算必須考(kǎo)慮壓力、濃度、溫(wēn)度的修正系數(shu)。
作爲在線計量(liàng)的各種流量傳(chuan)感器，一般要求(qiú)流量誤差不大(da)于±3％F.S.。如不對孔闆(pan)按照标準公式(shì)計算，其偏♉差将(jiang)動辄在10％以上，将(jiang)失去對比意義(yi)。
6人工對比常見(jiàn)問題
　　煤礦瓦斯(sī)抽采計量常常(cháng)需要對比多種(zhǒng)儀器的測量值(zhi)，以掌握傳感器(qì)的運行穩定性(xìng)和精度。
由于瓦(wǎ)斯抽采工況的(de)波動性，對比工(gōng)作應遵循同點(dian)同時的原則，即(jí)應将2種以上傳(chuan)感器安裝在相(xiang)近位置，同時進(jin)行取樣和對比(bǐ)，才能得到較真(zhen)實的對比結果(guo)👉。
　　由于孔闆流量(liàng)計算涉及到壓(ya)力和濃度修正(zhèng)，因此應🏃‍♂️準确測(ce)量瓦斯的濃度(du)和壓力。
測量瓦(wa)斯濃度常見的(de)問題有：
1）管道内(nèi)濃度低于10％，卻選(xuan)擇高濃度光學(xue)瓦斯鑒定器🌏測(ce)量，造成測量量(liàng)程誤差。
2）高負壓(yā)狀态應用抽氣(qì)筒多次抽取氣(qi)樣，卻用常壓下(xia)使🌂用的橡膠吸(xī)氣球取氣，造成(chéng)取樣誤差。
3）差壓(ya)較小時，用水銀(yín)柱而不是用水(shuǐ)柱測量差壓，造(zao)🧡成誤差👄。
4）估計而(er)非測量當地大(dà)氣壓，計算管道(dao)氣體絕壓時形(xing)成誤差。
7孔闆維(wéi)護中存在的問(wen)題
孔闆處于完(wán)好狀态是孔闆(pan)準确計量的前(qian)提。但現場維護(hu)經常存在以下(xia)幾個問題：
1）孔闆(pan)系數因管理不(bu)善被記錯誤用(yong)。
2）由于瓦斯抽采(cǎi)管道塵大、水大(da)，孔闆前端常積(ji)水、積塵、積存大(dà)量雜物，使得孔(kong)闆系數嚴重失(shī)真。
3）孔闆一旦安(ān)裝，大部分會在(zai)井下長期使用(yòng)。孔闆在瓦斯🧑🏽‍🤝‍🧑🏻中(zhōng)塵粒及碎煤屑(xiè)的長期高速沖(chong)刷之下，孔闆🌈内(nei)孔前緣的銳角(jiǎo)将會被打磨成(chéng)圓角，孔闆表面(mian)的粗糙度将會(hui)變大，将會造成(cheng)孔闆系數💰顯著(zhe)變化。但用戶做(zuo)不到定期在實(shi)驗室裏重新核(he)定孔闆系數㊙️。常(chang)用進廠時孔闆(pǎn)廠家提供的原(yuan)始孔闆系數進(jin)行計算。
上述情(qíng)況造成孔闆計(ji)量流量誤差加(jia)大。
8結語
　　孔闆計(ji)量瓦斯流量結(jie)構簡單，成本低(di)，計量穩定；但真(zhen)🔴正用好🔴，做到長(zhang)期準确計量，需(xu)要嚴格按照技(jì)術規範選型、安(an)裝、使用🏃🏻，同時要(yào)掌握準确的孔(kong)闆系數🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，計算必(bì)須進行各種修(xiu)正。管理上必須(xu)進行正常維護(hu)，定期清理孔闆(pan)及管道内的積(jī)塵、雜物，對于容(róng)易積水的孔闆(pan)位置，應安裝自(zi)動放水器。定期(qi)進行孔闆系數(shu)的驗證。對于超(chao)過一定年限的(de)孔闆，應♍及時報(bào)廢處理。因此應(ying)引起瓦斯抽采(cai)檢😘測專業人員(yuan)的高度重視。

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