瓦斯抽采準确(què)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(fu)壓，多數瓦斯流(liu)量傳感器使用(yong)中存在種種問(wen)題，常常需要進(jìn)行現場比對，而(er)孔闆流量計 是(shi)最傳統的現場(chang)比對基準。通過(guo)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(chuan)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(shí)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(ling)域，煤礦普遍選(xuǎn)擇标準孔闆作(zuò)爲瓦斯抽采流(liú)量的計量手段(duan)，目前多依靠人(rén)工定期🥰觀測“U”型(xing)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(cè)量負壓、用氣壓(ya)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(yin)種種🐆原因，并不(bu)能正确使用❌孔(kǒng)闆流量計測量(liang)瓦斯流量，緻使(shǐ)🔴測量結果誤差(chà)特别大，無法♊與(yu)其他測量方式(shì)對比🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，根本🐆不能(neng)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(kǒng)闆計算等4類[4]。
1孔(kǒng)闆在選型中的(de)問題
　　常見孔闆(pan)流量計的量程(cheng)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(chà)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(kong)闆的永久壓🔴力(li)損失随流體的(de)速度平方急劇(ju)增大，導緻抽采(cai)效率降低，能耗(hào)加大。人工孔闆(pan)的理想水柱高(gāo)差爲10～100mm。孔闆生産(chǎn)商常常通過調(diao)整✂️孔闆開孔比(bǐ)控制水柱高差(cha)範圍[5]。
　　用戶在選(xuǎn)擇孔闆時，如果(guǒ)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(jing)度。
　　因此選擇孔(kong)闆需要根據檢(jiǎn)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(kao)人工觀測，常以(yi)mm爲分度🛀🏻值，即肉(ròu)眼能分辨的刻(ke)度線爲毫米。由(yóu)于瓦斯抽采流(liu)量是随時波動(dong)的，加之玻璃管(guan)内水柱液面爲(wei)凹面，所以水柱(zhù)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(bi)免作爲計量依(yī)據❓。
　　事實上，多個(ge)煤礦用戶因選(xuǎn)型不當，或實際(jì)瓦斯抽采量比(bi)🏃‍♀️預期小得多時(shi)，孔闆水柱高差(chà)在0～1mm，甚至在0.2mm以下(xia)，觀💔測工👨‍❤️‍👨直接把(ba)水☂️柱高差計作(zuò)1mm。導緻誤差特别(bié)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(jì)值41.4％，即：

2孔闆制造(zào)誤差造成的誤(wù)差
　　 标準孔闆 制(zhi)造尺寸及公差(cha)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(kong)闆💰簡單，煤礦用(yòng)戶也不具備💜檢(jian)驗和試驗條件(jiàn)，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(zào)成孔闆誤差✊。
3孔(kǒng)闆安裝位置選(xuǎn)擇造成的誤差(chà)
标準孔闆安裝(zhuang)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(da)不垂直度不得(de)超越±1°。
3）節流件裝(zhuāng)置在管道中後(hou)，其開孔必需與(yǔ)管道同心✍️，其允(yǔn)💋許的最大不同(tong)心度ε不得超越(yue)：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能用太(tai)厚的材料，最好(hǎo)不超過0.5mm，墊片不(bú)能突出管壁内(nei)，否則會引起很(hen)大的測量誤差(cha)。
5）調節流量用的(de)閥門，應裝在節(jiē)流件前後最小(xiao)直管段🤩長度以(yi)外。現場孔闆常(cháng)常因位置狹小(xiao)，造成前後⛱️水平(ping)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(ān)裝條✨件差，直流(liú)件、節流件及墊(nian)片使用誤差會(huì)超過要求。導緻(zhi)孔闆測量誤差(chà)加大💞。安裝方式(shì)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(měi)次計算出的數(shu)據作爲這個時(shi)間段的平均流(liú)量🔞，而實際瓦斯(sī)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(bo)動流量，畢竟存(cun)在較大誤差；多(duō)個煤礦逐步使(shǐ)用在線流量傳(chuan)感器連續監測(cè)計量瓦斯抽采(cai)參數；考慮到在(zai)線流量傳感器(qi)也也需要周期(qī)校準，一般仍保(bǎo)留人工孔闆流(liú)量計做周期比(bǐ)對用。常見有以(yi)下2種安裝方式(shì)（圖2、圖3）。


　　比較2種布(bù)置方式，可以分(fèn)析出後者存在(zai)一定的問♌題：
1）2種(zhong)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(fa)做到同步。
2）氣流(liú)經過的路徑不(bú)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(liu)量傳感器前端(duan)的閥門，在線流(liu)量傳感器監測(cè)流量爲0，且持續(xu)1個孔闆對比時(shí)間⁉️，造成抽采👅量(liàng)計量損失。
4）需要(yào)開閉至少上下(xià)2個閥門，增加了(le)現場人員的工(gong)🐆作💃量。
而前者即(ji)串聯式布置，不(bú)存在上述問題(tí)，因此推薦串聯(lián)布置方式。
4孔闆(pǎn)計算
　　孔闆計算(suàn)在煤礦瓦斯抽(chou)采檢測領域一(yi)直有多個方💚法(fa)，但基本🌂歸結2大(dà)類：
1）MT/T642—1996管道瓦斯抽(chōu)放綜合參數測(ce)定儀技術條件(jian)規定了瓦🧡斯抽(chōu)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(pan)系數，Pa-0.5m3/min；△hk爲孔闆前(qian)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(xiào)正系數；x爲混合(hé)氣體中瓦斯濃(nong)度，％；pJ爲管道内氣(qi)體🤩絕對壓力，Pa；t爲(wei)氣體溫度💃，℃。

　　式中(zhōng)：Qc爲标況純流量(liàng)。
　　這是業内通用(yòng)的計算公式。
2）在(zai)很多煤礦用戶(hu)，常常使用該公(gong)式的簡易公式(shì)計算混合流量(liàng)♋，如下：

　　采用該公(gōng)式，如果用于測(ce)量常壓下通風(fēng)管路，誤差倒🌈不(bu)太大。但🐉是用在(zài)瓦斯抽采的負(fù)壓側，計算出的(de)流量值與實際(jì)标況🥵流量值偏(pian)差将很大。
5案例(lì)
案例：某礦地面(mian)泵站使用孔闆(pan)流量計，孔闆水(shui)柱差壓爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道(dào)☔負壓爲－28.4kPa，濃度23％，溫(wēn)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(suàn)标況混合流量(liàng)和純流量？
計算(suàn)過程如下：
1）絕壓(yā)
pJ＝當地大氣壓－管(guǎn)道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力修(xiū)正系數。

　　以下将(jiāng)壓力、濃度及溫(wen)度在流量計算(suan)中不修正引起(qi)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(liú)量計算必須考(kao)慮壓力、濃度、溫(wen)度的修正系數(shù)。
作爲在線計量(liang)的各種流量傳(chuán)感器，一般要求(qiu)流量誤差🎯不大(dà)于🐅±3％F.S.。如不對孔闆(pan)按照标準公式(shi)計算，其偏🌐差将(jiāng)動辄在10％以上，将(jiāng)失去對比意義(yì)。
6人工對比常見(jian)問題
　　煤礦瓦斯(si)抽采計量常常(chang)需要對比多種(zhong)儀器的測量值(zhi)，以掌😘握傳感器(qi)的運行穩定性(xìng)和精度。
由于瓦(wa)斯抽采工況的(de)波動性，對比工(gōng)作應遵循同點(diǎn)同時的原則，即(jí)應将2種以上傳(chuan)感器安裝在相(xiàng)近位置，同時進(jìn)行取樣🔴和對比(bi)，才能得到較真(zhēn)實的對比結果(guo)。
　　由于孔闆流量(liàng)計算涉及到壓(yā)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(nei)濃度低于10％，卻選(xuan)擇高濃度光學(xué)瓦斯鑒定器測(cè)量，造成測量量(liang)程誤差。
2）高負壓(ya)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(shui)柱測量差壓，造(zào)成誤差💞。
4）估計而(er)非測量當地大(da)氣壓，計算管道(dao)氣體絕壓時形(xíng)成誤差。
7孔闆維(wei)護中存在的問(wèn)題
孔闆處于完(wán)好狀态是孔闆(pan)準确計量的前(qián)提。但現場維🐅護(hù)經常存在以下(xià)幾個問題：
1）孔闆(pǎn)系數因管理不(bú)善被記錯誤用(yòng)。
2）由于瓦斯抽采(cai)管道塵大、水大(da)，孔闆前端常積(jī)水、積塵、積存👨‍❤️‍👨大(da)量雜物，使得孔(kǒng)闆系數嚴重失(shi)真。
3）孔闆一旦安(an)裝，大部分會在(zài)井下長期使用(yòng)。孔闆在瓦斯中(zhōng)🚩塵粒及碎煤屑(xie)的長期高速沖(chòng)刷之下，孔闆内(nèi)孔前緣的銳角(jiao)将⭐會被打磨成(cheng)圓角，孔闆表面(miàn)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(yuán)始孔闆系數進(jìn)行計算。
上述情(qing)況造成孔闆計(jì)量流量誤差加(jia)大。
8結語
　　孔闆計(jì)量瓦斯流量結(jie)構簡單，成本低(dī)，計量穩定；但🙇‍♀️真(zhen)正用好，做到長(zhǎng)期準确計量，需(xū)要嚴格按照技(ji)術規範🥵選型、安(an)裝🌍、使用，同時要(yao)掌握準确的孔(kǒng)闆系數，計算必(bi)須進行各種修(xiu)正。管理上必須(xu)🚶進行正常維護(hù)，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(zì)動放水器。定期(qī)進行孔闆系數(shu)的驗證。對于超(chāo)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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