1 孔板流量計(jì)的適用條件與參數(shù)測(cè)定
余吾煤業(yè)公司是一座高瓦斯礦井，瓦斯是制約礦井安全生產(chǎn)的主要因素，瓦斯抽放是解決生產(chǎn)過(guò)程中礦井瓦斯涌出量大的zui有效的方 法。準(zhǔn)確測(cè)量礦井及井下各地點(diǎn)瓦斯抽放量對(duì)礦井組織生產(chǎn)有重要意義。在煤礦瓦斯抽放流量測(cè)量中使用zui廣泛的流量計(jì)是徑距取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板，其適用條件如表1 所示。
表1 徑距取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)適用條件
應(yīng)用孔板流量計(jì)來(lái)測(cè)定并計(jì)算管道內(nèi)的瓦斯流量時(shí)，必須同時(shí)測(cè)量以下參數(shù)：孔板前后的壓差值、測(cè)量地點(diǎn)的大氣壓力值、管道內(nèi)的氣體壓力值（正壓或負(fù)壓）、管道內(nèi)的氣體溫度、管道內(nèi)氣體的瓦斯?jié)舛取?/span>
2 流量計(jì)算方法
2.1 用“流量系數(shù)法”計(jì)算混合氣體流量
對(duì)于D和D/2的取壓孔板，采用下列公式計(jì)算：
（1）
式中：Q為用標(biāo)準(zhǔn)孔板測(cè)定的混合瓦斯流量，m3/min；K1為孔板流量計(jì)實(shí)際流量特性系數(shù)（孔板系數(shù)），K1=0.0002085αβ2εD2；α為流量系數(shù)，流量系數(shù)α與孔板直徑比及雷諾數(shù)ReD（與D有關(guān)的雷諾數(shù)）有關(guān)，可查表求得；β為孔板直徑比，β=d/D；D為管道內(nèi)徑，mm；h20為20℃時(shí)的壓差，×9.8Pa；ρ1為工作狀態(tài)下孔板上游取壓孔處的混合氣體密度，工作狀態(tài)下，瓦斯密度可按下式計(jì)算：ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓦斯的密度，kg/m3；ρ1為工作狀態(tài)下瓦斯的密度，kg/m3；p1為工作狀態(tài)下瓦斯的壓力，Pa；T1為工作狀態(tài)下瓦斯的溫度，℃；T0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度（T0=273.15K）；Z為瓦斯壓縮系數(shù)（在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對(duì)于空氣，Z=1，對(duì)于CH4，Z=0.998）；ε為流束膨脹系數(shù)，對(duì)于D和D/2取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板的膨脹系數(shù)ε，當(dāng)時(shí)，流束膨脹系數(shù)按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：p1為孔板上游取壓孔的瓦斯靜壓力，Pa；k為等熵指數(shù)，對(duì)于空氣，k=1.4，對(duì)于CH4，k=1.32。
2.2 伴有溫度壓力校正的流量校正系數(shù)法
使用“伴有溫度壓力校正的流量校正系數(shù)法“計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)孔板瓦斯混合流量的一般公式為：
（2）
式中：Δh為在孔板前后端所測(cè)之壓差，Pa；δP為壓力校正系數(shù)，；δT為溫度校正系數(shù)b為瓦斯?jié)舛刃Ｕ禂?shù)，K=189.76·ao·m·D2；ao為標(biāo)準(zhǔn)孔板流量系數(shù)；m為截面比；D為管道直徑，m；T為同點(diǎn)的溫度；293為標(biāo)準(zhǔn)溫度，℃；pT為孔板上風(fēng)端測(cè)得的壓力，KPa；X為混合氣體中的瓦斯?jié)舛龋?。
2.3 按節(jié)流型流量計(jì)的流量計(jì)算
2.3.1 計(jì)算公式
節(jié)流式流量計(jì)的流量計(jì)算公式的普遍形式：
（3）
式中：K3為一常數(shù)項(xiàng)，由公式中各量的計(jì)算確定K3值的大小，在單位制中，K3=π/4=1.11072，若按工程上的習(xí)慣，孔徑D的單位用毫米，流量Q的單位用m3/min，則K3=π/4×60×10-6=0.00006664；C為流出系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)孔板的流出系數(shù)C由Stolz方程確定：C=0.5959+0.0312β2.1－0.1840β8+0.0029β2.50.75+0.0900L1β4（1－β4）-1－0.0337L2β3，當(dāng)L1≥0.0390/0.0900（=0.4333）時(shí)，β4（1－β4）-1的系數(shù)用0.0390；L1為孔板上游端面到上游取壓口的距離除以管道直徑得出的商，L1=l1/D；L2為孔板下游端面到下游取壓口的距離除以管道直徑得出的商，L2=l1/D。
對(duì)于D和D/2的取壓孔板，由于L1總大于0.4333，因此，β4（1-β4）-1的系數(shù)為0.0390，L2=0.47，所以β3的系數(shù)為-0.01584。故：C=0.5959+0.0312β2.1-0.1840β8+0.0029β2.5+0.0390β4（1-β4）-1-0.01584β3。
2.3.2 適用范圍
對(duì)于D-D/2取壓的標(biāo)準(zhǔn)孔板：孔徑d≥12.5mm；管徑50mm≤D≤1000mm；直徑比0.2≤β≤0.75；雷諾數(shù)ReD≥1260β2D。
3 各流量計(jì)算方法的對(duì)比
在實(shí)際礦井瓦斯抽放系統(tǒng)中，對(duì)流量影響zui大的參數(shù)為孔板流量計(jì)壓差，根據(jù)屯留煤礦井下瓦斯抽放主干管道上孔板流量計(jì)的直徑比β = 0.5、管道內(nèi)徑D=800mm，給出管道內(nèi)混合氣體溫度為17 ℃、孔板流量計(jì)上游取壓孔靜壓p1=75kPa，管道中甲烷濃度為19%時(shí)，不同壓差下三種方法計(jì)算出的體積流量（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下），如表2所示。
表2 管道中甲烷濃度為19%時(shí)不同壓差下
三種方法計(jì)算出的體積流量及偏差
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