摘要：瓦斯抽采計(jì)量為煤礦采掘工作面抽采效果分析和瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，采用合適的流量計(jì)量工具能夠起到事半功倍的效果。孔板流量計(jì)以操作簡(jiǎn)易、計(jì)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于礦井瓦斯抽采計(jì)量工作。受瓦斯抽采管路中惡劣的計(jì)量環(huán)境及其他因素影響，孔板流量計(jì)在使用過程會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)波動(dòng)，存在計(jì)量誤差的問題。結(jié)合孔板流量計(jì)計(jì)量的方法和步驟，對(duì)誤差來源深入分析，得出安裝、流體雜質(zhì)阻塞、附屬物選擇、人工操作等方面造成的流量計(jì)量誤差原因，采取有針對(duì)性的措施以減少系統(tǒng)、環(huán)境和人為誤差影響。瓦斯抽采計(jì)量誤差的減少和消除，有效提高了瓦斯抽采計(jì)量的正確率，是提高災(zāi)害防治效果和效益的重要手段，是安全生產(chǎn)的重要保證。
0引言
瓦斯抽采工作是一項(xiàng)環(huán)節(jié)精細(xì)、工序復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在整個(gè)工藝流程中出現(xiàn)任何細(xì)小差錯(cuò)，都將造成前功盡棄，抽采零效果。抽采流量計(jì)量是瓦斯抽采的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是衡量抽采鉆孔施工、封孔質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。鄭煤集團(tuán)楊河煤業(yè)的瓦斯抽采系統(tǒng)干、支管路均采用孔板流量計(jì)計(jì)量管道氣體流量，孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、性能穩(wěn)定、使用可靠的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于煤礦瓦斯抽采計(jì)量工作。
標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于天然氣貿(mào)易計(jì)算，占天然氣貿(mào)易計(jì)量的50％左右。其原因在于標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便、技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定且無需標(biāo)定。這些優(yōu)點(diǎn)使得標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)在燃?xì)夤艿赖挠?jì)量中被大量使用。
1孔板流量計(jì)計(jì)量原理
孔板流量計(jì)為差壓式流量計(jì)，該流量計(jì)是以伯努利方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為原理，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)流經(jīng)節(jié)流件時(shí)，在其兩側(cè)產(chǎn)生差壓，差壓與流量有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此通過測(cè)量差壓的方法，就可以測(cè)得工況流量［1221］。孔板流量計(jì)是在流體經(jīng)過的管道內(nèi)安裝節(jié)流裝置，即孔板。節(jié)流件造成其前后局部收縮，流速增加，在其上、下側(cè)產(chǎn)生了壓力降，即壓差，流體流動(dòng)的流量越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的壓力差就越大，通過節(jié)流件（孔板）前后的壓力降計(jì)算流體流量的裝置［3］，其結(jié)構(gòu)原理如圖1所示。
2孔板瓦斯流量計(jì)的安裝要求
孔板前后管件必須平直，其中孔板前10Ｄ，后5Ｄ，其中Ｄ為管道的直徑。管道內(nèi)孔板前后不得有積水，積渣和雜物等。與孔板連接的管道必須平直，防止漏氣的橡膠墊不得偏離管道內(nèi)徑，以防止流體在經(jīng)過孔板前改變其原來的層流狀態(tài)�？装宀灰税惭b在傾斜巷道中，也不可安裝在巷道低洼處或靠近龍門處，即便該段巷道為平直巷道。在孔板安裝段前宜安裝放水除雜裝置，以減少或降低水或雜物等對(duì)孔板的影響。
3孔板流量計(jì)誤差來源分析
3.1孔板選取及安裝影響因素
孔板流量計(jì)的選用規(guī)格應(yīng)與可能通過該孔板處的流量應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)，若孔板流量計(jì)選型不當(dāng)，過大或過小均可導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失真�？装逑禂�(shù)選取不當(dāng)也能造成計(jì)量結(jié)果偏差較大。另外，孔板方向安裝錯(cuò)誤也能夠?qū)е聼o法計(jì)量。
3.2孔板處積水、積渣影響因素
（1）孔板處產(chǎn)生積水的原因分析。有煤層內(nèi)含水、煤層內(nèi)縫隙與其他各種水源相連、煤層注水或人工放水不徹底、自動(dòng)放水器失靈等，抽采管道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定積水，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)試濃度降低。多次試驗(yàn)表明，當(dāng)孔板與抽采箱、集抽器直接相連時(shí)，水對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響在10％～40％；在主管路、分支管路的孔板中，水對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響在5％～20％。
（2）孔板處產(chǎn)生積渣的原因分析。鉆孔施工完成后初期抽采時(shí)，一般由于孔內(nèi)的煤巖粉清除不干凈、正常抽采時(shí)期煤層受外界擾動(dòng)或自身不同程度的埸孔等會(huì)將部分煤巖粉抽入抽采管道內(nèi)，管道內(nèi)的煤巖粉和積水混合在一起在經(jīng)過孔板時(shí)受阻而逐步沉積在孔板處。孔板處的積水、積渣使孔板的有效截面變小，從而使流體在經(jīng)過孔板處之前流速已經(jīng)呈線性增加，即孔板的有效作用降低壓力差絕對(duì)值降低，即測(cè)量結(jié)果會(huì)比實(shí)際值偏小。
（3）孔板前后雜物影響原因分析。人員在安裝抽采管道時(shí)常常由于趕工期或粗心大意，未將管道內(nèi)的雜物，如煤巖塊等清理干凈，雜物在負(fù)壓的作用下通過孔板時(shí)受孔板阻擋而沉積在孔板處，此時(shí)孔板的同心圓的面積減小，從而使流經(jīng)孔板的流體流速增大，壓力差絕對(duì)值增大，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果比實(shí)際結(jié)果偏大。
3.3旁通管控制閥門影響因素
正常情況下孔板流量計(jì)的旁通閥門處于常開狀態(tài)，只有在測(cè)量時(shí)才關(guān)閉。由于閥門本身質(zhì)量問題或頻繁開關(guān)導(dǎo)致閥門失靈或關(guān)不嚴(yán)。此時(shí)多數(shù)流體經(jīng)過孔板而一部分流體則經(jīng)過旁通管控制閥門直接繞過孔板，即通過孔板的有效流體流量減少，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏小。
3.4連接膠管微漏氣影響因素
連接測(cè)試孔和Ｕ型壓差計(jì)玻璃管的橡膠管存在人體察覺不到的微量漏氣，究其原因：①橡膠管選材不當(dāng)。常用的孔板測(cè)試孔有外徑為2ｍｍ和外徑為4ｍｍ的2種，Ｕ型壓差計(jì)測(cè)試孔外徑為4ｍｍ。配套橡膠管材質(zhì)和彈性不同，造成橡膠管兩端的連接部位存在人體察覺不到的輕微漏氣，造成測(cè)試結(jié)果偏小。②橡膠管老化，長(zhǎng)期未更換。橡膠管長(zhǎng)期使用，受井下環(huán)境（溫度、濕度等）影響會(huì)產(chǎn)生龜裂、腐化、硬度增強(qiáng)而彈性下降等現(xiàn)象。此時(shí)會(huì)產(chǎn)生人體察覺不到的輕微漏氣，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果比實(shí)際值偏小。③測(cè)試孔受損。受井下條件限制、搬運(yùn)孔板時(shí)損壞或維護(hù)不到位等情況，導(dǎo)致測(cè)試孔脫焊、變形等，此時(shí)連接橡膠管時(shí)亦產(chǎn)生漏氣，從而導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏小。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，微量漏氣影響測(cè)量結(jié)果比真值偏小5％～10％。
4減小及消除誤差的措施
在孔板流量計(jì)使用過程中要規(guī)范各項(xiàng)操作，選取與抽采流量相匹配的流量計(jì)，消除孔板選取及安裝影響因素�？装灏惭b后要定期維護(hù)、保養(yǎng)，在抽采系統(tǒng)的合適位置加裝除渣放水器，定期除渣放水，安排專業(yè)人員清除孔板前后的積水、積渣，避免孔板前后的積水、積渣影響流量計(jì)量精度。在旁通管控制閥門使用過程中要注意閥門的靈活程度及開閉情況，發(fā)現(xiàn)控制閥門閉合不嚴(yán)或存在故障要及時(shí)更換，另外采用電磁自控閥門也能夠消除此類誤差。操作人員要選取合適的橡膠管，消除橡膠管與Ｕ型壓差計(jì)玻璃管之間的漏氣現(xiàn)象。在操作人員測(cè)試過程中要觀察橡膠管的使用情況，若發(fā)現(xiàn)老化、龜裂等現(xiàn)象，要及時(shí)更換橡膠管。再者，在流量計(jì)使用過程中應(yīng)重視操作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)培訓(xùn)，增強(qiáng)測(cè)試人員的觀察分析能力，對(duì)瓦斯抽采系統(tǒng)特別是與計(jì)量相關(guān)的各種裝置或配件進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理或更換，確保在抽采計(jì)量中測(cè)試的結(jié)果真實(shí)可靠。
5結(jié)語(yǔ)
影響孔板瓦斯流量計(jì)計(jì)量出現(xiàn)誤差的主要原因是由各種情況下產(chǎn)生的漏氣，孔板流量計(jì)選取、安裝、維護(hù)等問題和測(cè)試人員的不規(guī)范操作等造成的。在日常的瓦斯抽采計(jì)量工作中應(yīng)當(dāng)選取。
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