瓦斯抽采(cai)準确計量(liàng)是瓦斯抽(chōu)采達标評(píng)價的前提(ti)。由于抽🏃采(cai)環🥵境極端(duan)惡劣，高塵(chén)、高濕、高負(fu)壓，多數瓦(wǎ)斯流量傳(chuán)✏️感器使用(yong)中存在種(zhǒng)種問題，常(cháng)常需要進(jìn)行現場比(bi)對，而孔闆(pǎn)流量計 是(shì)最傳統的(de)現場比對(dui)基準。通過(guò)煤礦瓦斯(sī)抽采檢⛷️測(ce)計👣量儀器(qì)的技術應(ying)用及研究(jiū)，在流量傳(chuan)感器應用(yong)過程中，發(fa)現孔闆流(liu)量計因其(qí)結構簡單(dān)、性能穩定(dìng)、操作🈲方便(bian)，在⭐煤礦瓦(wa)📱斯抽采🔞檢(jian)測計量領(lǐng)域得以普(pu)遍應用‼️，應(ying)用其他檢(jian)測流量的(de)傳感器時(shi)還常常以(yǐ)孔闆測量(liàng)結果作爲(wei)基準[1]。在煤(méi)礦瓦♉斯抽(chōu)采計量領(lǐng)域，煤礦普(pu)遍選擇标(biāo)準孔闆作(zuo)爲瓦斯抽(chou)采流量的(de)計量手段(duan)，目前多依(yi)靠人工定(dìng)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(yí)檢測瓦斯(sī)濃度、用“U”型(xing)差壓計的(de)差壓水銀(yín)柱高度測(cè)量負壓、用(yong)氣壓表測(ce)量當地大(dà)氣壓、通過(guò)公🐕式人工(gōng)計算管♌道(dào)瓦斯标㊙️況(kuàng)流量。但多(duō)個用戶因(yīn)種🏃‍♂️種原因(yīn)，并不能正(zheng)确使用🈲孔(kong)闆流量計(ji)測量瓦斯(si)流量，緻使(shǐ)測量結果(guo)誤差特别(bié)大，無法與(yu)其他測量(liàng)方式對比(bi)，根本不能(néng)作爲檢⛱️測(cè)結果計量(liàng)瓦斯流量(liàng)[2-3]。常見問題(tí)有孔闆選(xuǎn)型、孔闆♌制(zhì)造、孔闆安(an)裝位置選(xuǎn)取和安裝(zhuāng)不符🚶合要(yao)求、孔闆計(jì)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(jian)的流量值(zhí)測量正确(què)性♈相對高(gāo)。低于測量(liang)下限孔闆(pǎn)自身誤差(cha)和人工讀(du)取誤差加(jia)大，高于測(cè)量上限，孔(kong)闆自身誤(wu)差加大，同(tong)時流體流(liú)過孔闆的(de)永久壓💯力(lì)損失随流(liú)體的速度(du)💃平方急劇(ju)增大，導緻(zhì)抽采效率(lü)降低，能耗(hao)加大。人工(gong)孔闆的理(li)想水柱高(gāo)差爲10～100mm。孔闆(pan)生産商常(cháng)🈲常通過調(diao)整孔闆開(kāi)孔比控制(zhì)水柱高差(chà)範圍👌[5]。
　　用戶(hù)在選擇孔(kong)闆時，如果(guo)不清楚選(xuan)型原則，将(jiāng)導緻要麽(me)在孔🐉闆☀️的(de)測量下限(xian)，要麽在孔(kong)闆測量上(shang)限，嚴重影(yǐng)響計量精(jing)度。
　　因此選(xuan)擇孔闆需(xu)要根據檢(jian)測的流量(liang)大小設計(jì)合适的水(shuǐ)柱差壓範(fàn)圍。煤礦瓦(wa)斯抽采水(shui)柱差壓一(yi)般靠人工(gong)觀測，常㊙️以(yi)mm爲🏃🏻分度值(zhi)，即肉眼能(neng)分辨的刻(ke)度💰線爲毫(hao)米。由于🌐瓦(wa)斯抽采流(liú)量是随時(shí)波動的，加(jiā)之玻璃管(guan)内水柱液(ye)面爲凹面(miàn)，所以水柱(zhu)高差頂多(duō)能🌍估讀到(dào)小數☎️點後(hou)1位。因此5mm以(yi)下的水柱(zhu)👄高差應避(bì)免作爲計(ji)量依據👈。
　　事(shì)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(qi)小得多時(shí)，孔闆水柱(zhu)高差在0～1mm，甚(shen)至在0.2mm以下(xia)，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(tí)下，0.5mm水柱高(gāo)被讀作1mm水(shuǐ)柱高的誤(wu)🌈差，經計♈算(suan)🐆約大實際(ji)值41.4％，即：

2孔闆(pan)制造誤差(chà)造成的誤(wù)差
　　 标準孔(kǒng)闆 制造尺(chi)寸及公差(chà)國家有相(xiàng)應的标準(zhun)。煤礦一般(ban)選擇⭐的标(biao)準孔闆由(yóu)制造商提(ti)供。實際上(shàng)部分制造(zao)商在加工(gong)孔闆時認(rèn)爲孔闆簡(jian)單，煤礦用(yong)戶也不具(ju)備檢驗和(he)👨‍❤️‍👨試驗條件(jian)，常常尺寸(cun)和形位公(gong)差控制不(bú)嚴格，也不(bú)具備标定(dìng)條件，尺寸(cun)超差嚴重(zhong)，進口處倒(dao)角✨誤差較(jiao)大[6]，也能通(tong)過驗收，導(dǎo)緻制造造(zao)成孔闆誤(wu)差🐕。
3孔闆安(ān)裝位置選(xuan)擇造成的(de)誤差
标準(zhǔn)孔闆安裝(zhuang)有一定的(de)要求[7-8]：
1）直管(guǎn)段要求，按(an)計算書計(jì)算出安裝(zhuang)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(zhi)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(zhong)，其前端面(miàn)必需與管(guǎn)道軸線垂(chui)㊙️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(zài)管道中後(hòu)，其開孔必(bì)需與管道(dào)同心，其允(yun)許的最大(dà)不同心度(dù)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(hǎo)不超過0.5mm，墊(nian)片不能突(tu)出管壁内(nèi)，否則會引(yǐn)起很大的(de)測量誤差(chà)。
5）調節流量(liàng)用的閥門(mén)，應裝在節(jie)流件前後(hòu)最小直管(guǎn)段長度以(yǐ)👈外。現場孔(kong)闆常常因(yin)位置狹小(xiao)，造成前後(hòu)水平㊙️直管(guan)段長度滿(mǎn)足不☎️了前(qian)20D後10D的要求(qiu)，閥門的位(wèi)🚩置距離🏃‍♂️孔(kǒng)闆也🌈不滿(man)足要求。由(you)于井下管(guan)道安裝條(tiáo)件差，直流(liu)件、節流件(jian)及墊片使(shi)☀️用誤差會(huì)💁超過要求(qiu)。導緻孔闆(pan)測量誤差(cha)加大。安裝(zhuang)方式及要(yao)求如圖1。

　　實際工(gōng)作中，由于(yu)人工孔闆(pǎn)監測靠人(ren)工每隔一(yī)段時間讀(dú)數1次，把每(měi)次計算出(chū)的數據作(zuo)爲這個時(shi)間段的平(píng)均流量㊙️，而(er)實⚽際瓦斯(sī)抽采過程(chéng)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(bo)動流量，畢(bi)竟存在較(jiào)大誤差；多(duo)個煤礦逐(zhu)步⭐使用在(zài)線流量傳(chuan)感💜器連續(xu)監測計量(liàng)瓦斯抽采(cǎi)參數；考慮(lü)到在線流(liú)量傳感器(qì)也也需要(yao)周期校準(zhǔn)，一般仍保(bao)留人工孔(kong)闆流量計(jì)做周期比(bǐ)🈲對用。常♉見(jian)有以下2種(zhǒng)安裝方式(shì)（圖2、圖3）。


　　比較(jiao)2種布置方(fang)式，可以分(fèn)析出後者(zhe)存在一定(ding)的問題：
1）2種(zhǒng)流量檢測(cè)方式做對(duì)比時必須(xū)先做其中(zhōng)1個，後做另(lìng)✂️外1個，無法(fǎ)做到同步(bù)。
2）氣流經過(guò)的路徑不(bu)同，沿程和(hé)局部阻力(lì)損失不一(yi)樣，造成同(tong)樣的抽采(cǎi)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(liang)時，隻能關(guan)閉在線流(liu)量傳感器(qi)前端的閥(fa)門，在線流(liú)量傳感器(qi)監測流量(liang)爲0，且持續(xù)1個孔闆對(duì)比時間🍉，造(zao)成抽采量(liang)計🐪量損失(shi)。
4）需要開閉(bi)至少上下(xià)2個閥門，增(zeng)加了現場(chǎng)人員的工(gong)作量。
而前(qián)者即串聯(lián)式布置，不(bu)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(suàn)
　　孔闆計算(suan)在煤礦瓦(wa)斯抽采檢(jiǎn)測領域一(yi)直有多個(gè)方法，但📞基(ji)本歸結2大(da)類：
1）MT/T642—1996管道瓦(wǎ)斯抽放綜(zōng)合參數測(cè)定儀技術(shu)條件規定(ding)了瓦斯抽(chōu)㊙️采🎯标準狀(zhuang)況混合流(liú)量計量計(jì)算公式爲(wèi)[11]：

　　式中：QH爲管(guan)道混合氣(qì)體流量，m3/min；Kk爲(wèi)孔闆系數(shu)，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(ti)中瓦斯濃(nong)度，％；pJ爲管道(dào)内氣體絕(jué)對壓力，Pa；t爲(wei)氣體溫度(du)，℃。

　　式中：Qc爲标(biāo)況純流量(liang)。
　　這是業内(nei)通用的計(jì)算公式。
2）在(zài)很多煤礦(kuàng)用戶，常常(chang)使用該公(gōng)式的簡易(yi)公式計🏃‍♂️算(suan)混合🐉流量(liàng)，如下：

　　采用(yong)該公式，如(ru)果用于測(cè)量常壓下(xià)通風管路(lù)，誤差倒不(bu)太大。但是(shi)用在瓦斯(si)抽采的負(fù)壓側，計算(suàn)出的流量(liang)值與實際(ji)标況流量(liang)值偏差将(jiang)很大。
5案例(li)
案例：某礦(kuang)地面泵站(zhan)使用孔闆(pǎn)流量計，孔(kong)闆水柱差(chà)壓爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道(dao)負壓爲－28.4kPa，濃(nong)度23％，溫度18℃；當(dāng)地大氣壓(yā)爲94kPa，管道爲(wei)DN600，孔闆系數(shù)🤞爲10.6176。試計算(suàn)标況混合(hé)流量和純(chun)流量？
計算(suan)過程如下(xià)：
1）絕壓
pJ＝當地(di)大氣壓－管(guǎn)道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓(ya)力修正系(xì)數。

　　以下将(jiang)壓力、濃度(du)及溫度在(zài)流量計算(suàn)中不修正(zhèng)引起的流(liu)量誤差做(zuo)一彙總（表(biǎo)1）。

　　因此，對于(yu)瓦斯抽采(cǎi)用人工孔(kǒng)闆計量比(bǐ)對，标況流(liu)量💋計算必(bì)須😘考慮壓(ya)力、濃度、溫(wen)度的修正(zhèng)系數。
作爲(wèi)在線計量(liang)的各種流(liú)量傳感器(qì)，一般要求(qiú)流量誤差(chà)不大🌈于±3％F.S.。如(rú)不對孔闆(pǎn)按照标準(zhǔn)公式計算(suan)，其偏差将(jiang)動辄在10％以(yǐ)上，将失去(qu)⛷️對比意義(yì)。
6人工對比(bǐ)常見問題(tí)
　　煤礦瓦斯(sī)抽采計量(liàng)常常需要(yao)對比多種(zhong)儀器的測(ce)💞量值，以💃🏻掌(zhang)握🌐傳感器(qì)的運行穩(wen)定性和精(jing)度。
由于瓦(wa)斯抽采工(gōng)況的波動(dòng)性，對比工(gong)作應遵循(xun)同🛀🏻點同時(shi)的原🔞則，即(ji)應将2種以(yi)上傳感器(qì)安裝在相(xiang)近位置，同(tong)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(suàn)涉及到壓(yā)力和濃度(du)修正，因此(cǐ)🏃🏻‍♂️應準确測(cè)量瓦斯的(de)濃度和壓(ya)力。
測量瓦(wa)斯濃度常(cháng)見的問題(ti)有：
1）管道内(nei)濃度低于(yú)10％，卻選擇高(gāo)濃度光學(xué)瓦斯鑒定(dìng)器測量，造(zào)✉️成測☀️量量(liang)程誤差。
2）高(gāo)負壓狀态(tai)應用抽氣(qì)筒多次抽(chōu)取氣樣，卻(què)用常壓下(xia)使用的橡(xiàng)膠吸氣球(qiu)取氣，造成(cheng)取樣誤差(cha)。
3）差壓較小(xiǎo)時，用水銀(yin)柱而不是(shì)用水柱測(ce)量差壓，造(zao)成誤差👉。
4）估(gū)計而非測(ce)量當地大(dà)氣壓，計算(suàn)管道氣體(tǐ)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(chu)于完好狀(zhuang)态是孔闆(pan)準确計量(liang)的前提。但(dan)現場維護(hù)經常存在(zài)以下幾個(ge)問題：
1）孔闆(pan)系數因管(guan)理不善被(bei)記錯誤用(yòng)。
2）由于瓦斯(sī)抽采管道(dào)塵大、水大(dà)，孔闆前端(duan)常積水、積(jī)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(yi)旦安裝，大(dà)部分會在(zài)井下長期(qī)使用。孔闆(pan)在瓦斯中(zhong)塵粒及碎(suì)煤屑的長(zhang)期高速沖(chong)刷之下，孔(kǒng)闆内孔前(qian)緣❗的銳角(jiao)将會被✂️打(dǎ)磨成圓角(jiǎo)，孔闆表面(mian)的♉粗糙度(du)将會變大(da)，将會造成(chéng)孔闆系數(shù)顯著變化(hua)。但用戶做(zuò)不到定期(qī)在實驗室(shi)裏重新核(he)定㊙️孔闆系(xi)數🈲。常用進(jìn)廠時孔闆(pǎn)廠家提供(gong)的原始孔(kong)闆系數進(jìn)行計算。
上(shang)述情況造(zao)成孔闆計(ji)量流量誤(wù)差加大。
8結(jie)語
　　孔闆計(ji)量瓦斯流(liu)量結構簡(jian)單，成本低(di)，計量穩定(dìng)；但真正用(yòng)🔴好♋，做到長(zhang)期準确計(jì)量，需要嚴(yán)格按照技(ji)術規範選(xuan)型、安裝、使(shǐ)用‼️，同時要(yao)掌握準确(que)的孔闆系(xi)數，計算必(bì)須進行各(gè)種修正。管(guǎn)理上必須(xū)進行正常(chang)維護，定期(qi)清理孔闆(pǎn)及管道内(nèi)的♌積塵、雜(zá)物，對于容(róng)易積水的(de)孔闆位置(zhì)，應安裝自(zì)動放水器(qì)。定期進行(háng)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(yīng)引起瓦斯(si)抽采檢測(cè)專業人員(yuan)的高度重(zhong)視。

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