瓦斯抽采準(zhǔn)確計(jì)量是瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)的前提。由于抽采環(huán)境極端惡劣，高塵、高濕、高負(fù)壓，多數(shù)瓦斯流量傳感器使用中存在種種問(wèn)題，常常需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)，而孔板流量計(jì)是最傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)基準(zhǔn)。通過(guò)煤礦瓦斯抽采檢測(cè)計(jì)量?jī)x器的技術(shù)應(yīng)用及研究，在流量傳感器應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)孔板流量計(jì)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、操作方便，在煤礦瓦斯抽采檢測(cè)計(jì)量領(lǐng)域得以普遍應(yīng)用，應(yīng)用其他檢測(cè)流量的傳感器時(shí)還常常以孔板測(cè)量結(jié)果作為基準(zhǔn)[1]。在煤礦瓦斯抽采計(jì)量領(lǐng)域，煤礦普遍選擇標(biāo)準(zhǔn)孔板作為瓦斯抽采流量的計(jì)量手段，目前多依靠人工定期觀(guān)測(cè)“U”型差壓計(jì)的差壓水柱高度、用光學(xué)瓦檢儀檢測(cè)瓦斯?jié)舛�、用“U”型差壓計(jì)的差壓水銀柱高度測(cè)量負(fù)壓、用氣壓表測(cè)量當(dāng)?shù)卮髿鈮�、通過(guò)公式人工計(jì)算管道瓦斯標(biāo)況流量。但多個(gè)用戶(hù)因種種原因，并不能正確使用孔板流量計(jì)測(cè)量瓦斯流量，致使測(cè)量結(jié)果誤差特別大，無(wú)法與其他測(cè)量方式對(duì)比，根本不能作為檢測(cè)結(jié)果計(jì)量瓦斯流量[2-3]。常見(jiàn)問(wèn)題有孔板選型、孔板制造、孔板安裝位置選取和安裝不符合要求、孔板計(jì)算等4類(lèi)[4]。
1孔板在選型中的問(wèn)題
　　常見(jiàn)孔板流量計(jì)的量程比為1:3～1:4。在此之間的流量值測(cè)量正確性相對(duì)高。低于測(cè)量下限孔板自身誤差和人工讀取誤差加大，高于測(cè)量上限，孔板自身誤差加大，同時(shí)流體流過(guò)孔板的永久壓力損失隨流體的速度平方急劇增大，導(dǎo)致抽采效率降低，能耗加大。人工孔板的理想水柱高差為10～100mm�？装迳�產(chǎn)商常常通過(guò)調(diào)整孔板開(kāi)孔比控制水柱高差范圍[5]。
　　用戶(hù)在選擇孔板時(shí)，如果不清楚選型原則，將導(dǎo)致要么在孔板的測(cè)量下限，要么在孔板測(cè)量上限，嚴(yán)重影響計(jì)量精度。
　　因此選擇孔板需要根據(jù)檢測(cè)的流量大小設(shè)計(jì)合適的水柱差壓范圍。煤礦瓦斯抽采水柱差壓一般靠人工觀(guān)測(cè)，常以mm為分度值，即肉眼能分辨的刻度線(xiàn)為毫米。由于瓦斯抽采流量是隨時(shí)波動(dòng)的，加之玻璃管內(nèi)水柱液面為凹面，所以水柱高差頂多能估讀到小數(shù)點(diǎn)后1位。因此5mm以下的水柱高差應(yīng)避免作為計(jì)量依據(jù)。
　　事實(shí)上，多個(gè)煤礦用戶(hù)因選型不當(dāng)，或?qū)嶋H瓦斯抽采量比預(yù)期小得多時(shí)，孔板水柱高差在0～1mm，甚至在0.2mm以下，觀(guān)測(cè)工直接把水柱高差計(jì)作1mm。導(dǎo)致誤差特別大。
　　在其他參數(shù)相同前提下，0.5mm水柱高被讀作1mm水柱高的誤差，經(jīng)計(jì)算約大實(shí)際值41.4％，即：

2孔板制造誤差造成的誤差
　　標(biāo)準(zhǔn)孔板制造尺寸及公差國(guó)家有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。煤礦一般選擇的標(biāo)準(zhǔn)孔板由制造商提供。實(shí)際上部分制造商在加工孔板時(shí)認(rèn)為孔板簡(jiǎn)單，煤礦用戶(hù)也不具備檢驗(yàn)和試驗(yàn)條件，常常尺寸和形位公差控制不嚴(yán)格，也不具備標(biāo)定條件，尺寸超差嚴(yán)重，進(jìn)口處倒角誤差較大[6]，也能通過(guò)驗(yàn)收，導(dǎo)致制造造成孔板誤差。
3孔板安裝位置選擇造成的誤差
標(biāo)準(zhǔn)孔板安裝有一定的要求[7-8]：
1）直管段要求，按計(jì)算書(shū)計(jì)算出安裝孔板時(shí)要求的前后直管段長(zhǎng)度，通常為前20D后10D（D是指孔板的通徑）安裝節(jié)流裝置[9-10]。
2）直流件裝置在管道中，其前端面必需與管道軸線(xiàn)垂直，允許的最大不垂直度不得超越±1°。
3）節(jié)流件裝置在管道中后，其開(kāi)孔必需與管道同心，其允許的最大不同心度ε不得超越：ε≤0.015D（1/β－1）。
4）墊片不能用太厚的材料，最好不超過(guò)0.5mm，墊片不能突出管壁內(nèi)，否則會(huì)引起很大的測(cè)量誤差。
5）調(diào)節(jié)流量用的閥門(mén)，應(yīng)裝在節(jié)流件前后最小直管段長(zhǎng)度以外�，F(xiàn)場(chǎng)孔板常常因位置狹小，造成前后水平直管段長(zhǎng)度滿(mǎn)足不了前20D后10D的要求，閥門(mén)的位置距離孔板也不滿(mǎn)足要求。由于井下管道安裝條件差，直流件、節(jié)流件及墊片使用誤差會(huì)超過(guò)要求。導(dǎo)致孔板測(cè)量誤差加大。安裝方式及要求如圖1。

　　實(shí)際工作中，由于人工孔板監(jiān)測(cè)靠人工每隔一段時(shí)間讀數(shù)1次，把每次計(jì)算出的數(shù)據(jù)作為這個(gè)時(shí)間段的平均流量，而實(shí)際瓦斯抽采過(guò)程中抽采參數(shù)隨時(shí)存在波動(dòng)，1個(gè)瞬時(shí)流量代表1個(gè)波動(dòng)流量，畢竟存在較大誤差；多個(gè)煤礦逐步使用在線(xiàn)流量傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)計(jì)量瓦斯抽采參數(shù)；考慮到在線(xiàn)流量傳感器也也需要周期校準(zhǔn)，一般仍保留人工孔板流量計(jì)做周期比對(duì)用。常見(jiàn)有以下2種安裝方式（圖2、圖3）。


　　比較2種布置方式，可以分析出后者存在一定的問(wèn)題：
1）2種流量檢測(cè)方式做對(duì)比時(shí)必須先做其中1個(gè)，后做另外1個(gè)，無(wú)法做到同步。
2）氣流經(jīng)過(guò)的路徑不同，沿程和局部阻力損失不一樣，造成同樣的抽采條件，經(jīng)過(guò)2種流量計(jì)的流量大小不同。
3）做孔板計(jì)量時(shí)，只能關(guān)閉在線(xiàn)流量傳感器前端的閥門(mén)，在線(xiàn)流量傳感器監(jiān)測(cè)流量為0，且持續(xù)1個(gè)孔板對(duì)比時(shí)間，造成抽采量計(jì)量損失。
4）需要開(kāi)閉至少上下2個(gè)閥門(mén)，增加了現(xiàn)場(chǎng)人員的工作量。
而前者即串聯(lián)式布置，不存在上述問(wèn)題，因此推薦串聯(lián)布置方式。
4孔板計(jì)算
　　孔板計(jì)算在煤礦瓦斯抽采檢測(cè)領(lǐng)域一直有多個(gè)方法，但基本歸結(jié)2大類(lèi)：
1）MT/T642—1996管道瓦斯抽放綜合參數(shù)測(cè)定儀技術(shù)條件規(guī)定了瓦斯抽采標(biāo)準(zhǔn)狀況混合流量計(jì)量計(jì)算公式為[11]：

　　式中：QH為管道混合氣體流量，m3/min；Kk為孔板系數(shù)，Pa-0.5m3/min；△hk為孔板前后端壓差，Pa；δx為瓦斯?jié)舛刃Ｕ�系�?shù)；δp為壓力校正系數(shù)；δT為溫度校正系數(shù)；x為混合氣體中瓦斯?jié)舛�，％；pJ為管道內(nèi)氣體絕對(duì)壓力，Pa；t為氣體溫度，℃。

　　式中：Qc為標(biāo)況純流量。
　　這是業(yè)內(nèi)通用的計(jì)算公式。
2）在很多煤礦用戶(hù)，常常使用該公式的簡(jiǎn)易公式計(jì)算混合流量，如下：

　　采用該公式，如果用于測(cè)量常壓下通風(fēng)管路，誤差倒不太大。但是用在瓦斯抽采的負(fù)壓側(cè)，計(jì)算出的流量值與實(shí)際標(biāo)況流量值偏差將很大。
5案例
案例：某礦地面泵站使用孔板流量計(jì)，孔板水柱差壓為225mmH2O（1mmH2O=9.8Pa），管道負(fù)壓為－28.4kPa，濃度23％，溫度18℃；當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?4kPa，管道為DN600，孔板系數(shù)為10.6176。試計(jì)算標(biāo)況混合流量和純流量？
計(jì)算過(guò)程如下：
1）絕壓
pJ＝當(dāng)?shù)卮髿鈮海�管道�?fù)壓＝94－28.4＝65.6kPa
2）壓力修正系數(shù)。

　　以下將壓力、濃度及溫度在流量計(jì)算中不修正引起的流量誤差做一匯總（表1）。

　　因此，對(duì)于瓦斯抽采用人工孔板計(jì)量比對(duì)，標(biāo)況流量計(jì)算必須考慮壓力、濃度、溫度的修正系數(shù)。
作為在線(xiàn)計(jì)量的各種流量傳感器，一般要求流量誤差不大于±3％F.S.。如不對(duì)孔板按照標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算，其偏差將動(dòng)輒在10％以上，將失去對(duì)比意義。
6人工對(duì)比常見(jiàn)問(wèn)題
　　煤礦瓦斯抽采計(jì)量常常需要對(duì)比多種儀器的測(cè)量值，以掌握傳感器的運(yùn)行穩(wěn)定性和精度。
由于瓦斯抽采工況的波動(dòng)性，對(duì)比工作應(yīng)遵循同點(diǎn)同時(shí)的原則，即應(yīng)將2種以上傳感器安裝在相近位置，同時(shí)進(jìn)行取樣和對(duì)比，才能得到較真實(shí)的對(duì)比結(jié)果。
　　由于孔板流量計(jì)算涉及到壓力和濃度修正，因此應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量瓦斯的濃度和壓力。
測(cè)量瓦斯?jié)舛瘸Ｒ?jiàn)的問(wèn)題有：
1）管道內(nèi)濃度低于10％，卻選擇高濃度光學(xué)瓦斯鑒定器測(cè)量，造成測(cè)量量程誤差。
2）高負(fù)壓狀態(tài)應(yīng)用抽氣筒多次抽取氣樣，卻用常壓下使用的橡膠吸氣球取氣，造成取樣誤差。
3）差壓較小時(shí)，用水銀柱而不是用水柱測(cè)量差壓，造成誤差。
4）估計(jì)而非測(cè)量當(dāng)?shù)卮髿鈮�，�?jì)算管道氣體絕壓時(shí)形成誤差。
7孔板維護(hù)中存在的問(wèn)題
孔板處于完好狀態(tài)是孔板準(zhǔn)確計(jì)量的前提。但現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)經(jīng)常存在以下幾個(gè)問(wèn)題：
1）孔板系數(shù)因管理不善被記錯(cuò)誤用。
2）由于瓦斯抽采管道塵大、水大，孔板前端常積水、積塵、積存大量雜物，使得孔板系數(shù)嚴(yán)重失真。
3）孔板一旦安裝，大部分會(huì)在井下長(zhǎng)期使用。孔板在瓦斯中塵粒及碎煤屑的長(zhǎng)期高速?zèng)_刷之下，孔板內(nèi)孔前緣的銳角將會(huì)被打磨成圓角，孔板表面的粗糙度將會(huì)變大，將會(huì)造成孔板系數(shù)顯著變化。但用戶(hù)做不到定期在實(shí)驗(yàn)室里重新核定孔板系數(shù)。常用進(jìn)廠(chǎng)時(shí)孔板廠(chǎng)家提供的原始孔板系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。
上述情況造成孔板計(jì)量流量誤差加大。
8結(jié)語(yǔ)
　　孔板計(jì)量瓦斯流量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，計(jì)量穩(wěn)定；但真正用好，做到長(zhǎng)期準(zhǔn)確計(jì)量，需要嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范選型、安裝、使用，同時(shí)要掌握準(zhǔn)確的孔板系數(shù)，計(jì)算必須進(jìn)行各種修正。管理上必須進(jìn)行正常維護(hù)，定期清理孔板及管道內(nèi)的積塵、雜物，對(duì)于容易積水的孔板位置，應(yīng)安裝自動(dòng)放水器。定期進(jìn)行孔板系數(shù)的驗(yàn)證。對(duì)于超過(guò)一定年限的孔板，應(yīng)及時(shí)報(bào)廢處理。因此應(yīng)引起瓦斯抽采檢測(cè)專(zhuān)業(yè)人員的高度重視。

以上內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系即刪除!