孔板流量計計算方法及參考系數(一)

方法適用于各類煤礦的抽放支管路、抽采未安裝瓦斯抽采參數集中監測監控系統的煤礦和準備抽采的中小型煤礦，需要的配置簡單，可操作性強，能滿足煤礦瓦斯抽采的使用要求。

本方法所需配置：適宜的孔板流量計，空盒氣壓計，壓差計，溫度計，瓦斯濃度測定儀。

孔板流量計由抽采瓦斯管路中加的一個中心開孔的節流板、孔板兩側的垂直管段和取壓管等組成。當氣體流經管路內的孔板時，流束將形成局部收縮，在全壓不變的條件下，收縮使流速增加、靜壓下降，在節流板前后便會產生靜壓差。在同一管路截面條件下，氣體的流量越大，產生的壓差也越大，因而可以通過測量壓差來確定氣體流量。
混合氣體流量由下式計算：
Q=Ｋb△h^1/2δ_Pδ_T (1)

該公式系數計算如下：

Ｋ＝189.76a₀mD² (2)

b=(1/(1-0.00446x))^1/2 (3)

δ_P=(P_T/760)^1/2 (4)

δ_T=(293/(273+t))^1/2 (5)

式中：Q—混合流量，米³/秒；

Ｋ—孔板流量計系數，由實驗室確定；
b—瓦斯濃度校正系數，由有關手冊查??；
△h—孔板兩側的靜壓差，mmH₂O，由現場實際測定獲??；

δ_P—壓力校正系數；

δ_T—溫度校正系數；

x--混合氣體中瓦斯濃度，%；

t--同點溫度，℃；

a₀--標準孔板流量系數；(在相關手冊中查出)

m--孔板截面與管道截面比；

D--管道直徑，米；

P_T--孔板上風端測得的絕對壓力，毫米水銀柱；

p_T=測定當地氣壓(毫米水銀柱)+該點管內正壓(正)或負壓(負)(毫米水柱)÷13.6

為了計算方便，將δ_T、δ_P、b、K 值分別列入表1、表2、表3、表4中。
抽采的純瓦斯流量，采用下式計算：
Qw=x·Q (6)

式中x—抽采瓦斯管路中的實際瓦斯濃度，%。
孔板流量計在安裝時要注意孔板與瓦斯管的同心度，不能裝偏。在鉆場內安裝流量計時，應保證孔板前后各1m段應平直，不要有閥門和變徑管。在抽采巷瓦斯管末端安裝流量計應保證孔板前后各5m段應平直，不要有閥門和變徑管。

各礦井應根據不同的管路條件和具體位置安設相應的流量計，準確推敲計算公式，按規定定期維護校正，以便為瓦斯抽采提供可靠數據。

例：某礦井瓦斯抽采支管直徑為D=100毫米，擬定安設開口直徑d=50毫米的孔板，試建立其流量方程式？

解：m=(d/D)²=(0.05/0.1)²=0.25

計算瓦斯流量特性系數值，應用公式(2)得

K=189.76a₀mD²

=189.76×0.6327×0.25×0.I²

=0.3001

也可根據a₀、m值查表4求得K值，根據瓦斯濃度查表3可得瓦斯濃度校正系數b值。

則應用公式(1)可求得混合瓦斯流量為：

Q_混=0.3001b∆h^1/2δ_Pδ_T

應用公式(6)計算純瓦斯流量得

Q_W=Q_混X=0.3001b∆h^1/2δ_Pδ_TX

注：精度要求不高的計算，δ_Pδ_T近似為1，

公式(1)變為Q=Kb∆h^1/2 ,本題

Q_混= 0.3001b∆h^1/2

Q_W=Q_混X=0.3001b∆h^1/2x

表-1溫度校正系數δ_T值

溫度

℃

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

40

30

20

10

0

-0

-10

-20

-30

-40

0.968

0.983

1.000

1.017

1.035

1.035

1.056

1.076

1.098

1.122

0.966

0.982

0.998

1.016

1.034

1.037

1.058

1.078

1.099

1.123

0.964

0.980

0.997

1.014

1.033

1.039

1.059

1.080

1.103

1.126

0.963

0.979

0.995

1.012

1.032

1.041

1.061

1.083

1.105

1.129

0.961

0.977

0.993

1.010

1.029

1.043

1.063

1.085

1.108

1.131

0.960

0.975

0.992

1.008

1.027

1.045

1.066

1.086

1.109

1.133

0.958

0.974

0.990

1.007

1.025

1.047

1.068

1.089

1.112

1.136

0.957

0.972

0.988

1.005

1.023

1.049

1.070

1.091

1.115

1.139

0.955

0.971

0.987

1.003

1.021

1.052

1.072

1.094

1.117

1.147

0.954

0.696

0.985

1.001

1.019

1.054

1.074

1.095

1.119

1.143