瓦(wǎ)斯抽采準(zhǔn)确計量是瓦斯(sī)抽采(cǎi)達标評價的前提。由于(yú)抽采環(huán)境極(jí)端(duān)惡(è)劣，高塵、高(gāo)濕、高負壓，多(duō)數瓦斯(sī)流量(liàng)傳感(gǎn)器(qì)使用中(zhōng)存在種種(zhǒng)問題(tí)，常常需要進行(háng)現場比對，而孔闆(pǎn)流(liú)量計 是最(zuì)傳統的(de)現場比(bǐ)對基(jī)準。通(tōng)過煤(méi)礦瓦斯(sī)抽采檢測計(jì)量儀(yí)器的技(jì)術(shù)應用(yòng)及研(yán)究，在(zài)流量(liàng)傳感器應用過程中，發現孔闆流量(liàng)計因其結(jié)構簡(jiǎn)單、性(xìng)能(néng)穩定、操(cāo)作方便(biàn)，在煤礦瓦斯(sī)抽(chōu)采(cǎi)檢測(cè)計量領(lǐng)域得以普遍(biàn)應(yīng)用，應用(yòng)其他檢測流量(liàng)的傳感器時還(hái)常常(cháng)以孔(kǒng)闆測(cè)量結(jié)果作爲基(jī)準[1]。在煤(méi)礦瓦斯抽采計量領域(yù)，煤礦普遍選擇(zé)标準孔(kǒng)闆作爲(wèi)瓦斯抽采(cǎi)流量的計(jì)量(liàng)手段，目(mù)前多依靠(kào)人工定期(qī)觀(guān)測(cè)“u”型差壓計的(de)差壓水柱高度(dù)、用光學(xué)瓦檢儀檢測瓦(wǎ)斯(sī)濃度、用“u”型差(chà)壓計的差壓(yā)水(shuǐ)銀柱高度測量負壓、用氣壓表測量(liàng)當地大氣(qì)壓(yā)、通過(guò)公式人(rén)工計算(suàn)管道瓦(wǎ)斯标況流量。但(dàn)多個(gè)用(yòng)戶因種(zhǒng)種原因，并不能(néng)正确使用孔闆(pǎn)流量計測量瓦(wǎ)斯流(liú)量，緻使測(cè)量結果誤差特别大(dà)，無法與其他(tā)測量(liàng)方式對(duì)比，根(gēn)本(běn)不能作(zuò)爲檢測結(jié)果計(jì)量瓦(wǎ)斯(sī)流量[2-3]。常見問題有(yǒu)孔闆選型(xíng)、孔闆制造(zào)、孔闆安裝位置(zhì)選取和安裝不(bú)符合要(yào)求(qiú)、孔闆(pǎn)計算(suàn)等4類[4]。
1孔闆(pǎn)在選型中(zhōng)的問(wèn)題
　　常(cháng)見孔闆流(liú)量計(jì)的量(liàng)程比(bǐ)爲1:3～1:4。在此之間的(de)流量(liàng)值測(cè)量正确(què)性(xìng)相對高。低(dī)于測量下(xià)限孔(kǒng)闆自(zì)身誤(wù)差和(hé)人工讀取(qǔ)誤差加大，高(gāo)于(yú)測量(liàng)上(shàng)限(xiàn)，孔(kǒng)闆(pǎn)自身(shēn)誤差加大，同時流體流過孔闆的永(yǒng)久壓力損(sǔn)失随流體的速(sù)度平方(fāng)急(jí)劇增(zēng)大，導緻抽(chōu)采效(xiào)率降(jiàng)低，能耗加(jiā)大。人工孔闆的(de)理想水(shuǐ)柱高差(chà)爲10～100mm。孔闆生産商(shāng)常常通過調整(zhěng)孔闆開(kāi)孔比控制水柱高差範(fàn)圍[5]。
　　用(yòng)戶在選擇孔闆(pǎn)時(shí)，如果不(bú)清楚選型原則(zé)，将導(dǎo)緻要麽在(zài)孔闆的測(cè)量下(xià)限，要(yào)麽在孔闆(pǎn)測量上限，嚴重(zhòng)影響(xiǎng)計量精度(dù)。
　　因此(cǐ)選擇(zé)孔闆(pǎn)需要根(gēn)據(jù)檢測(cè)的流(liú)量(liàng)大小設計合适的(de)水柱(zhù)差壓範圍。煤礦瓦斯(sī)抽采水柱(zhù)差壓一(yī)般(bān)靠人工觀測(cè)，常以mm爲分度值，即(jí)肉眼(yǎn)能分辨的刻度(dù)線爲毫(háo)米。由于(yú)瓦斯(sī)抽采流量(liàng)是随時(shí)波(bō)動的，加之(zhī)玻璃管内(nèi)水柱(zhù)液(yè)面爲(wèi)凹面，所(suǒ)以(yǐ)水柱高差頂多能(néng)估讀到小數點後1位(wèi)。因此5mm以(yǐ)下(xià)的水(shuǐ)柱高(gāo)差應避免(miǎn)作爲(wèi)計(jì)量(liàng)依據。
　　事實(shí)上，多個煤(méi)礦用戶因選型不當(dāng)，或實際瓦(wǎ)斯抽采量比預(yù)期小(xiǎo)得多(duō)時，孔(kǒng)闆水(shuǐ)柱高差在(zài)0～1mm，甚至(zhì)在0.2mm以下，觀(guān)測工直接把水柱高差計作1mm。導(dǎo)緻誤差特别大(dà)。
　　在其他參數相(xiàng)同前(qián)提(tí)下(xià)，0.5mm水柱(zhù)高被讀作1mm水柱(zhù)高的誤(wù)差，經計算約大(dà)實(shí)際值(zhí)41.4％，即：

2孔闆(pǎn)制(zhì)造誤差造成的誤差
　　 标(biāo)準孔闆 制造(zào)尺寸及公差國家有相應(yīng)的标準。煤(méi)礦一般選(xuǎn)擇的标準孔闆由制造(zào)商提供(gòng)。實際上(shàng)部(bù)分(fèn)制(zhì)造商在加(jiā)工孔(kǒng)闆時認(rèn)爲孔闆(pǎn)簡單(dān)，煤礦用戶(hù)也不(bú)具備檢驗(yàn)和試(shì)驗條(tiáo)件，常(cháng)常尺寸和形位(wèi)公差(chà)控制不嚴(yán)格，也不具(jù)備标定條件，尺寸超(chāo)差嚴(yán)重，進(jìn)口處(chù)倒角誤差較大(dà)[6]，也能通過驗收(shōu)，導緻制造造成(chéng)孔闆誤(wù)差(chà)。
3孔闆安裝位置(zhì)選擇造成的誤差
标準孔闆安(ān)裝有(yǒu)一定的要求[7-8]：
1）直管段(duàn)要求，按計(jì)算書計算出安(ān)裝孔闆時要求(qiú)的前後直(zhí)管段(duàn)長度，通常爲前(qián)20d後10d（d是(shì)指孔(kǒng)闆的通徑）安裝(zhuāng)節流(liú)裝置[9-10]。
2）直(zhí)流(liú)件裝(zhuāng)置在管道中，其前端(duān)面必需與(yǔ)管道軸(zhóu)線(xiàn)垂直(zhí)，允許(xǔ)的最大不垂直度不得超(chāo)越±1°。
3）節流件(jiàn)裝置(zhì)在管(guǎn)道中後，其(qí)開孔必需(xū)與管(guǎn)道同(tóng)心，其允許(xǔ)的最大不(bú)同心(xīn)度ε不(bú)得(dé)超(chāo)越：ε≤0.015d（1/β－1）。
4）墊(niàn)片不能用(yòng)太厚的材料，最(zuì)好不(bú)超過0.5mm，墊片(piàn)不能突出(chū)管壁(bì)内，否(fǒu)則會(huì)引起很大(dà)的測量誤差。
5）調節(jiē)流量用的閥(fá)門，應裝在節(jiē)流件前(qián)後最(zuì)小直(zhí)管段(duàn)長度以外。現場孔闆常常(cháng)因位置狹小，造(zào)成前(qián)後水平直管段(duàn)長度(dù)滿足不了(le)前20d後10d的要(yào)求，閥(fá)門的位置(zhì)距離孔闆也不(bú)滿足要求。由于(yú)井下管道(dào)安裝(zhuāng)條件差，直流件(jiàn)、節流(liú)件及墊片使用(yòng)誤差(chà)會超(chāo)過要求。導(dǎo)緻(zhì)孔(kǒng)闆測量誤差加(jiā)大。安裝(zhuāng)方(fāng)式及要求如圖1。

　　實際工作(zuò)中，由于人(rén)工孔闆監測靠人工每隔(gé)一段時間讀數1次，把每次(cì)計算出的數據作爲(wèi)這個時間(jiān)段的平均(jun1)流量(liàng)，而實(shí)際瓦斯抽(chōu)采過程中抽采(cǎi)參數(shù)随時(shí)存在(zài)波動，1個瞬(shùn)時流(liú)量代(dài)表1個波動(dòng)流量，畢竟存在(zài)較(jiào)大誤差；多個(gè)煤礦(kuàng)逐步使用(yòng)在線流量傳感(gǎn)器連(lián)續監測計量瓦斯抽采參(cān)數；考慮到(dào)在線(xiàn)流量傳感器(qì)也(yě)也需要周(zhōu)期校準，一般仍保留(liú)人工(gōng)孔闆流量(liàng)計做周期(qī)比對(duì)用。常見(jiàn)有(yǒu)以下(xià)2種安(ān)裝方式（圖(tú)2、圖3）。


　　比較2種布置方式，可以分析(xī)出後者(zhě)存(cún)在一定的(de)問(wèn)題：
1）2種流(liú)量檢測方式做對比(bǐ)時必須先(xiān)做其中1個(gè)，後做(zuò)另外1個，無(wú)法做(zuò)到同步(bù)。
2）氣流經(jīng)過的(de)路(lù)徑不同(tóng)，沿程和(hé)局(jú)部阻(zǔ)力損(sǔn)失不一樣(yàng)，造成(chéng)同樣的抽采條件，經過2種(zhǒng)流量計的流量(liàng)大小(xiǎo)不(bú)同。
3）做孔(kǒng)闆計量時(shí)，隻能(néng)關閉(bì)在線流量(liàng)傳感器(qì)前端的(de)閥門，在(zài)線流量(liàng)傳感器監測流量爲0，且(qiě)持續1個(gè)孔闆(pǎn)對比時(shí)間，造成抽(chōu)采量計(jì)量損(sǔn)失(shī)。
4）需要開(kāi)閉至少上下2個(gè)閥門，增加(jiā)了現(xiàn)場人員(yuán)的工作(zuò)量。
而前者即串聯式布置(zhì)，不存(cún)在上(shàng)述問題，因此推(tuī)薦(jiàn)串聯布(bù)置方式。
4孔闆(pǎn)計(jì)算
　　孔闆計算在(zài)煤礦瓦(wǎ)斯抽采檢測(cè)領域一直有多個(gè)方(fāng)法，但(dàn)基本(běn)歸結2大類(lèi)：
1）mt/t642—1996管道瓦(wǎ)斯(sī)抽放(fàng)綜合參(cān)數(shù)測定(dìng)儀技術條件規定了(le)瓦斯抽采(cǎi)标準狀況(kuàng)混合流量計量計算(suàn)公式(shì)爲[11]：

　　式中：qh爲(wèi)管道(dào)混合(hé)氣體(tǐ)流(liú)量，m3/min；kk爲(wèi)孔(kǒng)闆系(xì)數，pa-0.5m3/min；△hk爲孔闆前後(hòu)端壓差，pa；δx爲瓦斯(sī)濃度(dù)校(xiào)正系數(shù)；δp爲壓(yā)力校(xiào)正系(xì)數(shù)；δt爲(wèi)溫度(dù)校正(zhèng)系數；x爲混(hùn)合氣(qì)體中(zhōng)瓦(wǎ)斯(sī)濃度(dù)，％；pj爲管道内(nèi)氣體(tǐ)絕對(duì)壓力，pa；t爲氣(qì)體溫度，℃。

　　式中：qc爲(wèi)标況純(chún)流(liú)量。
　　這(zhè)是業(yè)内通(tōng)用的計算(suàn)公(gōng)式。
2）在很(hěn)多煤礦用戶，常常使用該公式(shì)的簡(jiǎn)易公式計(jì)算混(hùn)合(hé)流(liú)量，如(rú)下：

　　采用該公式(shì)，如果(guǒ)用于測量(liàng)常壓下(xià)通(tōng)風管(guǎn)路，誤(wù)差倒不(bú)太(tài)大。但是用(yòng)在瓦(wǎ)斯抽采(cǎi)的負壓(yā)側，計算(suàn)出的流(liú)量(liàng)值與(yǔ)實際标(biāo)況流量值(zhí)偏差(chà)将很大。
5案(àn)例
案(àn)例：某礦地(dì)面泵站使(shǐ)用(yòng)孔闆流(liú)量計，孔闆(pǎn)水柱(zhù)差壓爲225mmh2o（1mmh2o=9.8pa），管道負(fù)壓爲－28.4kpa，濃(nóng)度(dù)23％，溫度(dù)18℃；當地大(dà)氣壓爲(wèi)94kpa，管道(dào)爲dn600，孔(kǒng)闆系數爲10.6176。試計算标(biāo)況混合流量(liàng)和純流量(liàng)？
計(jì)算過(guò)程如下：
1）絕壓
pj＝當(dāng)地大(dà)氣壓－管道(dào)負壓＝94－28.4＝65.6kpa
2）壓力修正(zhèng)系數。

　　以下将壓(yā)力、濃度及(jí)溫度(dù)在流量(liàng)計算中(zhōng)不修(xiū)正引起的(de)流量誤差做一(yī)彙總（表1）。

　　因此，對(duì)于瓦斯抽采用人工孔闆計量(liàng)比對(duì)，标況(kuàng)流量(liàng)計算必須(xū)考慮壓力、濃度、溫(wēn)度(dù)的修正系數。
作爲在線計量的(de)各種(zhǒng)流量傳感(gǎn)器，一般要求流(liú)量誤差不大于±3％f.s.。如不對孔(kǒng)闆按(àn)照标(biāo)準公式計算，其偏差将動(dòng)辄在(zài)10％以上，将失(shī)去對(duì)比意(yì)義。
6人(rén)工對(duì)比常(cháng)見問題
　　煤礦(kuàng)瓦斯抽(chōu)采計量常常需(xū)要對比多種儀(yí)器的測(cè)量值，以掌握(wò)傳感器的運行穩(wěn)定(dìng)性和精度(dù)。
由于瓦斯(sī)抽采工(gōng)況(kuàng)的波(bō)動性，對比(bǐ)工作(zuò)應遵(zūn)循同(tóng)點同時的原(yuán)則，即應(yīng)将2種(zhǒng)以上傳感(gǎn)器安裝在相近(jìn)位置，同時進行(háng)取樣和對比，才(cái)能得(dé)到(dào)較(jiào)真實的對(duì)比結果。
　　由(yóu)于孔闆流量計(jì)算涉及(jí)到壓力和濃度修正，因此應(yīng)準确(què)測量(liàng)瓦斯的濃度和(hé)壓力。
測量瓦斯(sī)濃度(dù)常見(jiàn)的(de)問(wèn)題有(yǒu)：
1）管道内濃(nóng)度低于(yú)10％，卻(què)選擇(zé)高濃(nóng)度(dù)光學瓦(wǎ)斯鑒定器測量(liàng)，造成測(cè)量量(liàng)程(chéng)誤差。
2）高負(fù)壓狀(zhuàng)态應(yīng)用(yòng)抽氣筒多次(cì)抽(chōu)取(qǔ)氣樣，卻用常壓下使(shǐ)用的橡膠(jiāo)吸氣球取(qǔ)氣，造(zào)成取(qǔ)樣誤差。
3）差壓較(jiào)小時(shí)，用(yòng)水銀柱(zhù)而不是(shì)用水柱(zhù)測量差壓，造成(chéng)誤差。
4）估計(jì)而非(fēi)測量(liàng)當地大氣(qì)壓，計(jì)算管道氣體絕(jué)壓(yā)時形成(chéng)誤差(chà)。
7孔(kǒng)闆維護中存(cún)在的問題(tí)
孔闆處于完好(hǎo)狀态(tài)是孔闆準(zhǔn)确計量的(de)前提(tí)。但現場維護經(jīng)常存在以(yǐ)下幾個問(wèn)題：
1）孔闆系(xì)數因(yīn)管理不善被記錯誤用。
2）由(yóu)于瓦斯抽采管道塵大、水(shuǐ)大，孔(kǒng)闆前端常(cháng)積水(shuǐ)、積塵、積存大量(liàng)雜(zá)物，使得(dé)孔闆(pǎn)系數嚴重失(shī)真。
3）孔闆(pǎn)一旦安裝(zhuāng)，大部分(fèn)會在井(jǐng)下長期使用。孔闆在(zài)瓦斯中塵(chén)粒及碎煤(méi)屑的(de)長期高速(sù)沖刷(shuā)之下，孔闆内孔(kǒng)前緣(yuán)的銳角将(jiāng)會被打磨(mó)成圓(yuán)角，孔(kǒng)闆表(biǎo)面(miàn)的(de)粗糙度将會變大，将(jiāng)會(huì)造成孔(kǒng)闆系(xì)數顯著變(biàn)化。但用戶(hù)做不(bú)到定期(qī)在(zài)實(shí)驗(yàn)室裏重新(xīn)核定(dìng)孔闆系(xì)數(shù)。常用進廠(chǎng)時(shí)孔(kǒng)闆廠家提供的(de)原始(shǐ)孔闆(pǎn)系數進行(háng)計算(suàn)。
上(shàng)述(shù)情況(kuàng)造成孔闆(pǎn)計量流量(liàng)誤(wù)差(chà)加大。
8結(jié)語
　　孔闆計量(liàng)瓦斯流量結構(gòu)簡單，成(chéng)本(běn)低，計(jì)量穩定；但(dàn)真正(zhèng)用好(hǎo)，做到長期(qī)準确計(jì)量(liàng)，需要(yào)嚴格(gé)按照技術(shù)規範(fàn)選型(xíng)、安裝、使用(yòng)，同(tóng)時(shí)要掌(zhǎng)握準确的孔闆(pǎn)系數，計(jì)算必須(xū)進行各種修正(zhèng)。管理(lǐ)上(shàng)必須進(jìn)行正常維(wéi)護，定(dìng)期清(qīng)理孔(kǒng)闆及(jí)管道内的(de)積塵(chén)、雜物，對于(yú)容易(yì)積水的孔(kǒng)闆位(wèi)置，應安裝自動(dòng)放水(shuǐ)器。定期進(jìn)行(háng)孔(kǒng)闆系數的(de)驗證。對于超過(guò)一定年(nián)限的孔(kǒng)闆，應及(jí)時(shí)報廢處理(lǐ)。因此應引(yǐn)起(qǐ)瓦斯抽采檢(jiǎn)測專業人員(yuán)的(de)高度(dù)重(zhòng)視(shì)。

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