瓦(wa)斯抽采準确計量(liàng)是瓦斯抽采達标(biāo)評價的前提。由于(yú)抽采環境極端惡(è)劣，高塵、高濕、高負(fù)壓，多數瓦斯流量(liàng)傳感器使用📱中存(cún)在種種問題，常常(cháng)需要進行現場比(bi)對，而孔闆流量計(ji) 是最傳統的現場(chǎng)比對基準。通過煤(mei)礦瓦斯抽采檢測(ce)計量儀器的技術(shu)應用及研究，在流(liu)量傳感器應用過(guo)程中，發現孔闆🧡流(liu)量計因其結構簡(jiǎn)單、性能穩定、操作(zuò)🚶‍♀️方便，在✔️煤礦瓦☎️斯(si)抽采檢測計量領(lǐng)域得以普遍應用(yòng)，應用其他檢測流(liú)量的傳感器時還(hai)常常以孔闆測量(liang)結果作爲基🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準[1]。在(zai)煤礦瓦斯抽采計(ji)量🤩領域，煤礦普遍(bian)💘選擇标準孔闆🧑🏽‍🤝‍🧑🏻作(zuò)爲瓦斯抽采😍流量(liang)的計量手段，目前(qian)多依靠人工定期(qī)觀測“U”型差壓計的(de)差壓水柱高度、用(yòng)光學瓦檢儀檢測(ce)瓦斯濃度、用“U”型差(cha)壓計的差壓水銀(yín)柱高度測量負壓(ya)、用氣壓表測量當(dang)地大氣壓、通過公(gōng)式人工計算管道(dao)瓦斯标況流量。但(dàn)多個用戶因種種(zhǒng)⛱️原因，并不能正确(què)使用😘孔闆流量計(jì)測量瓦斯流量，緻(zhì)使測量結果誤差(cha)特别大，無法與其(qi)他測量方式對比(bǐ)，根本不能作爲檢(jian)測結果計量瓦斯(si)流量[2-3]。常見問題有(you)孔闆選型、孔闆👣制(zhì)造、孔闆安裝位置(zhì)選取和安🔴裝不符(fu)合要求、孔闆計算(suàn)等4類[4]。
1孔闆在選型(xíng)中的問題
　　常見孔(kong)闆流量計的量程(cheng)比爲1:3～1:4。在此之間的(de)流量值測量正☔确(què)😘性相對高。低于測(cè)量下限孔闆自身(shen)誤差和人工讀取(qu)誤差加大，高于測(ce)量上限，孔闆自身(shēn)誤差加大，同時流(liu)體流過🐪孔闆的永(yǒng)久壓力損失随流(liú)體的速度平方急(jí)劇增大，導緻抽采(cai)效率降低，能耗🐪加(jia)大。人工孔闆的理(li)想水🆚柱高差爲10～100mm。孔(kong)🏃🏻闆生産商常常通(tong)過調整💘孔闆開孔(kong)比控制水柱高差(chà)範圍[5]。
　　用戶在選擇(ze)孔闆時，如果不清(qing)楚選型原則，将導(dao)緻🏃‍♀️要麽在孔闆🤟的(de)測量下限，要麽在(zài)孔闆測量上限，嚴(yan)重影響計量精度(du)。
　　因此選擇孔闆需(xu)要根據檢測的流(liu)量大小設計合适(shi)🤩的水柱🌈差壓範圍(wei)。煤礦瓦斯抽采水(shui)柱差壓一般靠人(rén)工觀🆚測，常🛀以mm爲分(fen)度值，即肉眼能分(fèn)辨的刻度線爲毫(háo)米。由于🔞瓦斯抽采(cai)流量🐕是随時波動(dòng)的，加之玻璃管内(nei)水柱液面爲凹面(miàn)，所❗以水柱高差頂(ding)多能🈲估讀到小數(shù)點後1位。因此5mm以下(xia)的水柱高差應避(bì)免作爲計量依據(jù)。
　　事實上，多個煤礦(kuang)用戶因選型不當(dang)，或實際瓦斯抽采(cǎi)🥵量💛比預期小得多(duo)時，孔闆水柱高差(chà)在0～1mm，甚至在0.2mm以下，觀(guān)測工直接把水柱(zhù)高差計作1mm。導緻誤(wu)差特别大。
　　在其他(tā)參數相同前提下(xia)，0.5mm水柱高被讀作1mm水(shuǐ)柱高的誤♍差，經⚽計(ji)算約大實際值41.4％，即(ji)：

2孔闆制造誤差造(zào)成的誤差
　　 标準孔(kong)闆 制造尺寸及公(gong)差國家有相應的(de)标準。煤礦一般選(xuan)✂️擇的标準❤️孔闆由(yóu)制造商提供。實際(jì)上部分制造商在(zai)加工孔闆時認爲(wei)孔闆簡單，煤礦用(yong)戶也不具備檢驗(yàn)和試驗條🔅件，常常(chang)尺寸和形位公差(chà)控制不嚴格，也不(bu)具備标定條件，尺(chi)寸超差嚴重，進口(kǒu)處倒角👉誤差較大(da)[6]，也能通過驗收，導(dǎo)緻制造造成孔闆(pǎn)誤差☀️。
3孔闆安裝位(wei)置選擇造成的誤(wu)差
标準孔闆安裝(zhuang)有一定的要求[7-8]：
1）直(zhí)管段要求，按計算(suan)書計算出安裝孔(kong)闆時要求的前後(hòu)直管段♈長度，通常(chang)爲前20D後10D（D是指孔闆(pan)的通徑）安裝節📱流(liu)裝置[9-10]。
2）直流件裝置(zhì)在管道中，其前端(duān)面必需與管道軸(zhóu)線垂直，允❗許的最(zui)大不垂直度不得(de)超越±1°。
3）節流件裝置(zhì)在管道中後，其開(kai)孔必需與管道同(tóng)心，其允許☀️的最大(dà)不同心度ε不得超(chao)越：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能用太(tai)厚的材料，最好不(bu)超過0.5mm，墊片不能突(tu)出管🆚壁内，否則會(huì)引起很大的測量(liang)誤差。
5）調節流量用(yong)的閥門，應裝在節(jie)流件前後最小直(zhi)管段長度以外。現(xian)場孔闆常常因位(wei)置狹小，造成前後(hou)水平💃🏻直管段長度(dù)滿足不了前20D後10D的(de)要求，閥門的位置(zhì)距離孔闆也不滿(mǎn)足要求。由于井下(xià)管道安裝條件差(cha)，直流件、節流件及(ji)墊片使用誤差會(huì)超過要求。導緻孔(kǒng)闆測量誤差加大(da)🏃‍♀️。安裝方式及要求(qiu)如圖1。

　　實際(jì)工作中，由于人工(gong)孔闆監測靠人工(gōng)每隔一段時間🐇讀(du)數1次，把每次計算(suan)出的數據作爲這(zhè)個時間段的🔞平均(jun1)流量，而實際瓦🈚斯(sī)抽采過程中抽采(cǎi)參數随時存在波(bō)動，1個瞬時流量代(dai)表1個波動流量，畢(bì)竟存在較大誤差(cha)；多個煤礦逐步使(shi)用在線流量傳感(gan)器連續監測計量(liang)瓦斯抽👌采參數；考(kao)慮到在線流量🛀🏻傳(chuan)感器也也需要周(zhou)期校準，一般仍保(bao)留人工孔闆流量(liang)計做周期比對用(yòng)。常見有以下2種安(an)裝方式（圖2、圖3）。


　　比(bi)較2種布置方式，可(ke)以分析出後者存(cun)在一定的問☎️題：
1）2種(zhong)流量檢測方式做(zuò)對比時必須先做(zuo)其中1個，後做另外(wai)1個，無法做到同步(bù)。
2）氣流經過的路徑(jing)不同，沿程和局部(bù)阻力損失不一樣(yang)🔅，造成同樣的抽采(cai)條件，經過2種流量(liàng)計的流量大小不(bú)🏃🏻‍♂️同。
3）做孔闆計量時(shi)，隻能關閉在線流(liu)量傳感器前端的(de)閥門，在線流♊量傳(chuan)感器監測流量爲(wèi)0，且持續1個孔闆對(duì)比時間🤟，造成抽采(cai)量計量損失。
4）需要(yao)開閉至少上下2個(gè)閥門，增加了現場(chang)人員的工作量⚽。
而(er)前者即串聯式布(bu)置，不存在上述問(wèn)題，因此推薦串📧聯(lián)布置🐉方式。
4孔闆計(ji)算
　　孔闆計算在煤(mei)礦瓦斯抽采檢測(ce)領域一直有多個(gè)方法🌏，但基本📞歸結(jié)2大類：
1）MT/T642—1996管道瓦斯抽(chōu)放綜合參數測定(ding)儀技術條件規定(ding)了瓦斯抽采标準(zhun)狀況混合流量計(jì)量計算公式爲[11]：

　　式(shi)中：QH爲管道混合氣(qì)體流量，m3/min；Kk爲孔闆系(xì)數，Pa-0.5m3/min；△hk爲孔闆前後端(duan)壓🐕差🍉，Pa；δx爲瓦斯濃度(dù)校正系數；δp爲壓力(li)校正系數🔅；δT爲溫度(du)校📞正系數；x爲混合(he)氣體中瓦斯濃度(dù)，％；pJ爲管道内氣體絕(jué)對壓力，Pa；t爲氣體溫(wēn)度，℃。

　　式中：Qc爲标況純(chun)流量。
　　這是業内通(tong)用的計算公式。
2）在(zài)很多煤礦用戶，常(chang)常使用該公式的(de)簡易公式計算混(hun)合流量，如下：

　　采用(yòng)該公式，如果用于(yu)測量常壓下通風(fēng)管路，誤差倒不太(tài)大🐕。但是用在瓦斯(sī)抽采的負壓側，計(ji)算出的流量💜值與(yǔ)實際标況🐪流量值(zhí)偏差将很大。
5案例(li)
案例：某礦地面泵(beng)站使用孔闆流量(liàng)計，孔闆水柱差壓(ya)爲225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道負壓爲－28.4kPa，濃(nóng)度23％，溫度18℃；當地大氣(qi)壓爲94kPa，管道爲DN600，孔闆(pǎn)系數爲10.6176。試🤞計算标(biāo)況混合流量和純(chun)流量？
計算過程如(ru)下：
1）絕壓
pJ＝當地大氣(qi)壓－管道負壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力(li)修正系數。

　　以下将(jiang)壓力、濃度及溫度(dù)在流量計算中不(bu)修正引起的流量(liàng)誤差做一彙總（表(biao)1）。

　　因此，對于瓦斯抽(chōu)采用人工孔闆計(ji)量比對，标況流量(liàng)計算必須考慮壓(ya)力、濃度、溫度的修(xiu)正系數。
作爲在線(xian)計量的各種流量(liang)傳感器，一般要求(qiu)流量🔱誤差不大于(yú)±3％F.S.。如不對孔闆按照(zhào)标準公式計算，其(qi)偏差将動辄在10％以(yǐ)上，将失去對比意(yi)義。
6人工對比常見(jian)問題
　　煤礦瓦斯抽(chōu)采計量常常需要(yao)對比多種儀器的(de)測😄量值，以掌握傳(chuán)感器的運行穩定(ding)性和精度。
由于瓦(wǎ)斯抽采工況的波(bō)動性，對比工作應(yīng)遵循同點同時的(de)原則，即應将2種以(yi)上傳感器安裝在(zai)相近位置😄，同時進(jìn)行取樣和對比，才(cái)能得到較真實的(de)對比結果。
　　由于孔(kǒng)闆流量計算涉及(ji)到壓力和濃度修(xiū)正，因此應💜準💯确測(ce)量瓦斯的濃度和(he)壓力。
測量瓦斯濃(nóng)度常見的問題有(you)：
1）管道内濃度低于(yu)10％，卻選擇高濃度光(guang)學瓦斯鑒定器測(cè)量，造成測量量程(cheng)誤差。
2）高負壓狀态(tài)應用抽氣筒多次(ci)抽取氣樣，卻用常(cháng)壓下使用的橡㊙️膠(jiāo)吸氣球取氣，造成(chéng)取樣誤差。
3）差壓較(jiào)小時，用水銀柱而(ér)不是用水柱測量(liàng)差壓，造‼️成誤✂️差。
4）估(gu)計而非測量當地(di)大氣壓，計算管道(dao)氣體絕壓時形成(cheng)誤差。
7孔闆維護中(zhong)存在的問題
孔闆(pan)處于完好狀态是(shi)孔闆準确計量的(de)前提。但現場維護(hu)經常存在以下幾(jǐ)個問題：
1）孔闆系數(shù)因管理不善被記(ji)錯誤用。
2）由于瓦斯(sī)抽采管道塵大、水(shuǐ)大，孔闆前端常積(ji)水、積塵🎯、積存大量(liang)雜物，使得孔闆系(xi)數嚴重失真。
3）孔闆(pǎn)一旦安裝，大部分(fèn)會在井下長期使(shǐ)用。孔闆在🌈瓦斯🌈中(zhong)塵粒及碎煤屑的(de)長期高速沖刷之(zhi)下，孔闆🛀内孔♻️前緣(yuan)的銳角将會被打(da)磨成圓角，孔闆表(biǎo)面的粗糙度将會(huì)變大，将會造成孔(kong)闆系數顯著變化(huà)。但用戶做不到定(dìng)期在實驗室裏重(zhòng)新核定孔闆系數(shù)😄。常用進廠時🍉孔闆(pan)廠家提供的原始(shi)孔✂️闆系數進行計(jì)算。
上述情況造成(cheng)孔闆計量流量誤(wù)差加大。
8結語
　　孔闆(pan)計量瓦斯流量結(jié)構簡單，成本低，計(jì)量穩定；但真🌈正用(yong)好♌，做到長期準确(que)計量，需要嚴格按(an)照技術規範選型(xing)、安裝、使用，同時要(yao)掌握準确的孔闆(pǎn)系數，計算必須進(jin)行各種修正。管理(li)上必須進行正常(cháng)維護，定期清理孔(kǒng)闆及管道内的👌積(jī)塵、雜物，對于容易(yì)積水的孔闆位置(zhì)，應安裝自動放水(shui)器。定期進行孔✉️闆(pǎn)系數的驗💰證。對于(yu)超過一定年限的(de)孔闆，應🌂及時報廢(fei)處理。因此應引起(qi)瓦斯抽采檢🔅測專(zhuān)業人員的高🎯度重(zhong)視。

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