瓦斯抽采準(zhǔn)确計量是瓦(wa)斯抽采達标(biao)評價的前提(ti)。由🈲于抽🧑🏽‍🤝‍🧑🏻采環(huán)境極端惡劣(liè)，高塵、高濕、高(gāo)負壓，多數瓦(wa)斯流🚶‍♀️量傳感(gǎn)器使用中存(cun)在種種問題(ti)，常常需要進(jin)行現場比對(dui)，而孔闆流量(liàng)計 是最傳統(tǒng)的現場比對(dui)基準。通過煤(mei)礦瓦斯抽采(cai)檢💋測計量儀(yí)器🔴的技術應(yīng)用及研究，在(zài)流量傳感器(qi)應用過程中(zhōng)，發現孔闆🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流(liu)量計因其結(jié)構簡單、性能(néng)穩定、操作方(fāng)便，在煤礦瓦(wa)斯抽采檢測(ce)計量領域得(de)以🛀普遍應用(yòng)🤩，應用其他檢(jian)測流量的傳(chuan)感器時還常(chang)常以孔闆測(cè)量結果作爲(wei)基準[1]。在煤礦(kuang)瓦斯抽采計(ji)量領域，煤礦(kuang)普遍選擇标(biao)準孔闆🐆作爲(wèi)瓦斯抽采流(liu)量的計量手(shǒu)段，目前多依(yi)靠☔人工定期(qī)觀測“U”型差壓(yā)計的差壓水(shui)柱高度、用光(guāng)學瓦檢儀檢(jiǎn)測瓦斯濃度(du)、用“U”型差壓計(jì)🏃🏻‍♂️的差壓水銀(yin)柱高度測量(liang)負壓、用氣壓(yā)表測量當地(dì)大氣壓、通過(guò)公式人工計(jì)算管道瓦斯(sī)标況流量。但(dàn)多💰個用戶因(yīn)種🔴種原因，并(bing)不能正确使(shǐ)用孔闆流量(liàng)計測量瓦斯(sī)流量，緻使測(cè)量結果誤差(chà)特♊别大，無法(fǎ)與其他測量(liang)方式對比，根(gen)本不能作爲(wèi)檢測結果計(ji)量瓦斯流🔴量(liang)[2-3]。常見問題有(you)孔闆選型、孔(kǒng)闆制造、孔闆(pan)安裝位置選(xuan)取和安🛀🏻裝不(bú)符合要求、孔(kǒng)闆計算等4類(lei)[4]。
1孔闆在選型(xing)中的問題
　　常(cháng)見孔闆流量(liàng)計的量程比(bǐ)爲1:3～1:4。在此之間(jiān)的流量值測(cè)量正确性🔴相(xiàng)對高。低于測(ce)量下限孔闆(pǎn)自身誤差和(hé)人工讀取誤(wu)差加大，高于(yú)測量上限，孔(kong)闆自身誤差(chà)加大🤟，同時流(liú)🌈體流過孔闆(pǎn)的永久壓😍力(li)損失随流體(ti)的速度平方(fāng)急劇增大，導(dǎo)緻抽采效率(lǜ)‼️降低，能耗⭕加(jia)大。人工孔闆(pǎn)的理想水柱(zhu)高差爲10～100mm。孔🍉闆(pan)生産商常常(chang)通過調整孔(kong)‼️闆開孔比控(kong)制水柱高差(cha)範圍[5]。
　　用戶在(zài)選擇孔闆時(shí)，如果不清楚(chǔ)選型原則，将(jiāng)導緻要麽在(zài)孔闆✂️的測量(liang)下限，要麽在(zai)孔闆測量上(shang)限，嚴重影💁響(xiǎng)計量精度。
　　因(yīn)此選擇孔闆(pan)需要根據檢(jiǎn)測的流量大(da)小設計合👉适(shì)的水柱差壓(yā)範圍。煤礦瓦(wa)斯抽采水柱(zhù)差壓一般靠(kao)人工觀測，常(chang)以mm爲分度值(zhi)，即肉眼能分(fen)辨的刻度線(xiàn)爲毫米。由于(yú)瓦斯抽采流(liu)量💜是随時波(bo)動的，加之🏒玻(bō)璃管内水柱(zhù)液面爲凹面(miàn)，所以水柱高(gāo)差頂多能🛀🏻估(gu)讀到小數點(diǎn)後1位。因此5mm以(yi)下的水柱🚩高(gāo)差應避免🛀🏻作(zuo)爲計量依據(ju)。
　　事實上，多個(ge)煤礦用戶因(yīn)選型不當，或(huo)實際瓦斯抽(chōu)采量🎯比🏃🏻預期(qi)㊙️小得多時，孔(kong)闆水柱高差(chà)在0～1mm，甚至在0.2mm以(yǐ)🚶‍♀️下，觀測工✂️直(zhi)接把水柱高(gāo)差計作1mm。導緻(zhì)誤差特别大(da)。
　　在其他參數(shu)相同前提下(xia)，0.5mm水柱高被讀(du)作1mm水柱高的(de)🥰誤差，經計算(suan)約大實際值(zhí)41.4％，即：

2孔闆制造(zào)誤差造成的(de)誤差
　　 标準孔(kǒng)闆 制造尺寸(cùn)及公差國家(jiā)有相應的标(biao)準。煤礦一般(ban)選擇的标準(zhun)孔闆由制造(zao)商提供。實際(jì)上部分制造(zào)商在加工孔(kong)闆時認爲🐅孔(kǒng)闆簡單，煤礦(kuàng)用戶也不具(jù)備檢驗和試(shì)驗條件，常常(cháng)尺寸和形位(wei)公差控制不(bú)嚴格，也不具(ju)備标定條件(jiàn)，尺寸超差嚴(yán)重，進口處倒(dǎo)角誤差較大(dà)[6]，也能通過驗(yàn)收，導緻制造(zao)造成孔闆誤(wù)差💰。
3孔闆安裝(zhuang)位置選擇造(zào)成的誤差
标(biāo)準孔闆安裝(zhuang)有一定的要(yào)求[7-8]：
1）直管段要(yao)求，按計算書(shū)計算出安裝(zhuang)孔闆時要求(qiú)的🎯前後直管(guǎn)🙇‍♀️段長度，通常(chang)爲前20D後10D（D是指(zhǐ)孔闆的通徑(jing)）安裝節流裝(zhuāng)置[9-10]。
2）直流件裝(zhuāng)置在管道中(zhong)，其前端面必(bi)需與管道軸(zhou)線垂直，允許(xu)📱的最大不垂(chui)直度不得超(chao)越±1°。
3）節流件裝(zhuāng)置在管道中(zhōng)後，其開孔必(bì)需與管道同(tong)心，其允許🔆的(de)最大不同心(xin)度ε不得超越(yue)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能用(yòng)太厚的材料(liào)，最好不超過(guò)0.5mm，墊片不能突(tū)出管壁内，否(fǒu)則會引起很(hěn)大的測量誤(wù)差。
5）調節流量(liàng)用的閥門，應(yīng)裝在節流件(jiàn)前後最小直(zhí)管段長度以(yi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼外。現場孔闆(pǎn)常常因位置(zhì)狹小，造成前(qian)後水平直管(guan)段長度滿足(zú)不了前20D後10D的(de)要求，閥門的(de)位置距離孔(kong)闆也不滿足(zú)要求。由于井(jǐng)下🌍管道安裝(zhuāng)條件差，直流(liú)件、節流件及(ji)墊片使用誤(wù)差會超過要(yào)求。導緻孔闆(pan)測量誤差加(jiā)大。安裝方式(shì)及🈲要求如圖(tú)1。

　　實際工作中(zhong)，由于人工孔(kǒng)闆監測靠人(rén)工每隔一段(duan)時間讀🐕數1次(cì)，把每次計算(suan)出的數據作(zuo)爲這個時間(jiān)段的🔴平均流(liu)量，而實際瓦(wǎ)斯抽采過程(chéng)中抽采參數(shu)随時存在波(bo)動，1個瞬時🔞流(liu)量代表1個波(bō)動流量，畢竟(jìng)存在較大誤(wu)差；多個煤礦(kuang)逐步使用在(zai)線流量傳感(gan)👈器連續監測(ce)計量瓦斯抽(chou)采參數；考慮(lǜ)到在線流量(liàng)傳感器也也(yě)需要周期校(xiao)準，一般仍保(bǎo)留人工孔闆(pan)💃流量計做周(zhōu)期比對用。常(cháng)🌐見有以下❗2種(zhǒng)安裝方式（圖(tú)2、圖3）。


　　比較2種(zhǒng)布置方式，可(ke)以分析出後(hòu)者存在一定(dìng)的問題：
1）2種流(liu)量檢測方式(shi)做對比時必(bi)須先做其中(zhōng)1個，後做另🥵外(wài)1個，無㊙️法做到(dao)同步。
2）氣流經(jing)過的路徑不(bú)同，沿程和局(jú)部阻力損失(shī)不一樣，造成(chéng)同樣的抽采(cai)條件，經過2種(zhong)流量計的流(liú)量大小不同(tong)。
3）做孔闆計量(liang)時，隻能關閉(bi)在線流量傳(chuán)感器前端的(de)閥門，在線流(liú)量傳感器監(jiān)測流量爲0，且(qiě)持續1個孔闆(pǎn)✌️對比時間🎯，造(zào)成抽采量計(ji)量損失。
4）需要(yao)開閉至少上(shàng)下2個閥門，增(zeng)加了現場人(ren)員的工作量(liang)。
而前者即串(chuàn)聯式布置，不(bu)存在上述問(wen)題，因此推薦(jian)串聯布置方(fāng)式。
4孔闆計算(suàn)
　　孔闆計算在(zài)煤礦瓦斯抽(chōu)采檢測領域(yu)一直有多個(ge)方法，但🍉基❌本(ben)歸結2大類：
1）MT/T642—1996管(guǎn)道瓦斯抽放(fang)綜合參數測(cè)定儀技術條(tiáo)件規定了瓦(wa)❌斯🌂抽采标準(zhun)狀況混合流(liú)量計量計算(suàn)公式爲[11]：

　　式中(zhōng)：QH爲管道混合(hé)氣體流量，m3/min；Kk爲(wèi)孔闆系數，Pa-0.5m3/min；△hk爲(wei)孔闆前後端(duān)壓差，Pa；δx爲瓦斯(sī)濃度校正系(xì)數；δp爲壓力校(xiao)正系數；δT爲溫(wēn)度校正系數(shu)；x爲混合氣體(ti)中瓦斯濃度(dù)，％；pJ爲管道内氣(qì)體絕對壓力(lì)，Pa；t爲氣體溫度(du)，℃。

　　式中：Qc爲标況(kuang)純流量。
　　這是(shi)業内通用的(de)計算公式。
2）在(zài)很多煤礦用(yong)戶，常常使用(yong)該公式的簡(jian)易公式計算(suan)混合流🔞量，如(rú)下：

　　采用該公(gōng)式，如果用于(yú)測量常壓下(xia)通風管路，誤(wu)差倒💛不太大(da)。但是用在瓦(wa)斯抽采的負(fù)壓側，計算出(chu)的流量💘值與(yǔ)實際标況💛流(liu)量值偏差将(jiang)很大。
5案例
案(an)例：某礦地面(mian)泵站使用孔(kong)闆流量計，孔(kong)闆水柱差壓(yā)爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道負壓(yā)爲－28.4kPa，濃度23％，溫度(du)18℃；當地大氣壓(yā)爲94kPa，管道爲㊙️DN600，孔(kǒng)闆系數🔞爲10.6176。試(shì)計算标況混(hun)合流量和純(chun)流量？
計算過(guo)程如下：
1）絕壓(ya)
pJ＝當地大氣壓(ya)－管道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓(ya)力修正系數(shu)。

　　以下将壓力(li)、濃度及溫度(du)在流量計算(suàn)中不修正引(yǐn)起🛀的流量誤(wu)差做一彙總(zǒng)（表1）。

　　因此，對于(yu)瓦斯抽采用(yong)人工孔闆計(ji)量比對，标況(kuàng)流量計算必(bi)須考慮壓力(li)、濃度、溫度的(de)修正系數。
作(zuò)爲在線計量(liàng)的各種流量(liang)傳感器，一般(ban)要求流量誤(wu)差不大🛀🏻于±3％F.S.。如(ru)不對孔闆按(àn)照标準公式(shi)計算，其偏差(chà)将動辄在10％以(yi)上，将👄失去🏃🏻‍♂️對(duì)比意義。
6人工(gōng)對比常見問(wen)題
　　煤礦瓦斯(sī)抽采計量常(cháng)常需要對比(bi)多種儀器的(de)測量👉值📱，以掌(zhǎng)❄️握傳感器的(de)運行穩定性(xing)和精度。
由于(yu)瓦斯抽采工(gong)況的波動性(xìng)，對比工作應(yīng)遵循同🔆點同(tóng)🔴時的原則，即(jí)應将2種以上(shang)傳感器安裝(zhuang)在相近位置(zhi)🌈，同時進行取(qǔ)樣和對比，才(cái)能得到較真(zhen)實的對比結(jie)果🔱。
　　由于孔闆(pan)流量計算涉(shè)及到壓力和(he)濃度修正，因(yīn)此🏃應準确測(ce)量瓦斯的濃(nong)度和壓力。
測(ce)量瓦斯濃度(du)常見的問題(tí)有：
1）管道内濃(nong)度低于10％，卻選(xuan)擇高濃度光(guang)學瓦斯鑒定(ding)器測量，造成(chéng)測量量程誤(wu)差。
2）高負壓狀(zhuang)态應用抽氣(qi)筒多次抽取(qǔ)氣樣，卻用常(chang)壓下使🌐用💁的(de)橡膠吸氣球(qiú)取氣，造成取(qǔ)樣誤差。
3）差壓(yā)較小時，用水(shui)銀柱而不是(shi)用水柱測量(liàng)差壓，造成誤(wù)差。
4）估計而非(fēi)測量當地大(da)氣壓，計算管(guǎn)道氣體絕壓(ya)時💚形成誤差(chà)。
7孔闆維護中(zhōng)存在的問題(tí)
孔闆處于完(wan)好狀态是孔(kong)闆準确計量(liang)的前提。但現(xian)場維護經常(chang)存在以下幾(jǐ)個問題：
1）孔闆(pan)系數因管理(lǐ)不善被記錯(cuò)誤用。
2）由于瓦(wa)斯抽采管道(dao)塵大、水大，孔(kǒng)闆前端常積(jī)水、積塵✉️、積存(cún)🔞大量㊙️雜物，使(shi)得孔闆系數(shù)嚴重失真。
3）孔(kong)闆一旦安裝(zhuāng)，大部分會在(zai)井下長期使(shi)用。孔闆在瓦(wa)斯中塵粒👄及(jí)碎煤屑的長(zhǎng)期高速沖刷(shuā)之下，孔闆内(nei)孔前緣的銳(ruì)🔴角将會被打(dǎ)磨成圓角，孔(kǒng)闆表面的粗(cu)糙度将會變(biàn)大，将會造成(cheng)孔闆系數顯(xian)著變化。但用(yong)戶做不到定(ding)期在實驗室(shì)裏重新核定(ding)孔闆系數👅。常(cháng)用進廠時孔(kǒng)闆廠家提供(gong)的原始孔闆(pǎn)系數進行計(jì)算。
上述情況(kuàng)造成孔闆計(ji)量流量誤差(chà)加大。
8結語
　　孔(kong)闆計量瓦斯(sī)流量結構簡(jian)單，成本低，計(ji)量穩定；但真(zhen)正🏃‍♂️用好，做到(dào)長期準确計(ji)量，需要嚴格(gé)按照技術規(guī)範選型、安裝(zhuang)、使用，同時要(yào)掌握準确的(de)孔闆系數，計(jì)算必須進行(háng)各種修正。管(guan)理上必須進(jin)行正常維護(hu)，定期清理孔(kong)闆及管道内(nei)的積塵、雜物(wù)，對于容易積(jī)水的孔闆位(wei)置，應安裝自(zì)動放水器。定(ding)期進行孔闆(pan)系數的驗證(zheng)。對于超過一(yī)定年限的孔(kong)闆，應及時✨報(bao)廢處理👌。因此(ci)應引起瓦斯(sī)抽采檢測專(zhuān)業人員的高(gāo)度重視。

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