摘(zhai)要:标準孔(kong)闆流量計(ji) 是目前計(ji)量氣體流(liu)量最爲正(zheng)确的計量(liang)器具,針對(dui)目前計算(suan)标準孔闆(pan)流量計流(liu)量的三種(zhong)方法,按照(zhao)煤礦瓦斯(si)抽放管道(dao)内混合氣(qi)體狀态,對(dui)三種計算(suan)方法的計(ji)算誤差進(jin)行了探讨(tao),得出使用(yong)“流量系數(shu)法“計算孔(kong)闆流量計(ji)流量,計算(suan)精度完全(quan)能夠滿足(zu)礦井瓦斯(si)抽放工程(cheng)需要的結(jie)論。
1孔闆流(liu)量計的适(shi)用條件與(yu)參數測定(ding).
　　餘吾煤業(ye)公司是一(yi)座高瓦斯(si)礦井,瓦斯(si)是制約礦(kuang)井安全生(sheng)産的主要(yao)因素，瓦斯(si)抽放是解(jie)決生産過(guo)程中礦井(jing)絕對瓦斯(si)湧出量大(da)的最有效(xiao)的方法。正(zheng)确測量礦(kuang)井及井下(xia)各地點瓦(wa)斯抽放量(liang)對礦井組(zu)織生産有(you)重要意義(yi)。在煤礦瓦(wa)斯抽放流(liu)量測量中(zhong)使用最廣(guang)泛的流量(liang)計是徑距(ju)取壓的标(biao)準孔闆，其(qi)适用條件(jian)如表1所示(shi)。

　　應用孔闆(pan)流量計來(lai)測定并計(ji)算管道内(nei)的瓦斯流(liu)量時,必須(xu)同時測量(liang)以下參數(shu):孔闆前後(hou)的壓差值(zhi)、測量地點(dian)的大氣壓(ya)力值、管道(dao)内的氣體(ti)壓力值(正(zheng)壓或負壓(ya))、管道内的(de)氣體溫度(du)、管道内氣(qi)體的瓦斯(si)濃度。
2流量(liang)計算方法(fa)
2.1用“流量系(xi)數法”計算(suan)混合氣體(ti)流量
對于(yu)D和D/2的取壓(ya)孔闆,采用(yong)下列公式(shi)計算:

　　式中(zhong):Q爲用标準(zhun)孔闆測定(ding)的混合瓦(wa)斯流量，m3/min;K,爲(wei)孔闆流量(liang)計實際流(liu)量特性系(xi)數(孔闆系(xi)數),K=0.0002085aqβ'eD';ax爲流量(liang)系數,流量(liang)系數a與孔(kong)闆直徑比(bi)及雷諾數(shu)R.,(與D有關的(de)雷諾數)有(you)關,可查表(biao)求得";β爲孔(kong)闆直徑比(bi),β=d/D;D爲管道内(nei)徑,mm;h2爲20C時的(de)壓差，x9.8Pa;pi爲工(gong)作狀态下(xia)孔闆上遊(you)取壓孔處(chu)的混.合氣(qi)體密度,工(gong)作狀态下(xia)，瓦斯密度(du)可按下式(shi)計算:爲标(biao)準狀态下(xia)瓦斯的密(mi)度,kg/m3Pi爲工作(zuo)狀态下瓦(wa)斯的密度(du),kg/m';p,爲工作狀(zhuang)态下瓦斯(si)的壓力,Pa;T爲(wei)工作狀态(tai)下瓦斯的(de)溫度,℃C;T。爲标(biao)準狀态下(xia)的絕對溫(wen)度(T。=273.15K);Z爲瓦斯(si)壓縮系數(shu)(在标準狀(zhuang)态下，對于(yu)空氣,Z=1,對于(yu)CH,Z=0.998);ε爲流束膨(peng)脹系數,對(dui)于D和D/2取壓(ya)的标準孔(kong)闆的膨脹(zhang)系數ε,當ΔP/P1≤0.25時(shi)，流束膨脹(zhang)系數按以(yi)下經驗公(gong)式計算：爲(wei)孔闆上遊(you)取壓孔的(de)瓦斯絕對(dui)靜壓力,Pa;h爲(wei)等熵指數(shu),對于空氣(qi),k=1.4,對于CH,k=1.32。
2.2伴有(you)溫度壓力(li)校正的流(liu)量校正系(xi)數法
使用(yong)“伴有溫度(du)壓力校正(zheng)的流景校(xiao)正系數法(fa)計算标準(zhun)孔闆瓦斯(si)混合流量(liang)的--般公式(shi)爲:

　　标準孔(kong)闆流量系(xi)數;m爲截面(mian)比;D爲管道(dao)直徑,m;T爲同(tong)點的溫度(du);293爲标準絕(jue)對溫度,℃;Pr爲(wei)孔闆上風(feng)端測得的(de)絕對壓力(li),KPa;X爲混合氣(qi)體中的瓦(wa)斯濃度,%。
2.3按(an)節流型流(liu)量計的流(liu)量計算
2.3.1.計(ji)算公式
節(jie)流式流量(liang)計的流量(liang)計算公式(shi)的普遍形(xing)式:

　　式中:K3爲(wei)一常數項(xiang),由公式中(zhong)各量的計(ji)算确定K3值(zhi)的大小，在(zai)國際單位(wei)制中,K=/2π/4=1.11072,若按(an)工程上的(de)習慣,孔徑(jing)D的單位用(yong)毫米,流量(liang)Q的單位用(yong)m3/min,則K3=/2π/4x60x10-6=0.00006664;C爲流出(chu)系數,标準(zhun)孔闆的流(liu)出系數C由(you)Stolz方程确定(ding):C=0.5959+100.75+0.0312β-1-0.1840β°+0.0029p2S(一)ReD0.0900L,β*(1-β')-1-0.0337L2β',當L≥0.0390/0.0900(=0.4333)時,β*(1-β°)-的(de)系數用0.0390;L爲(wei)孔闆上遊(you)端面到上(shang)遊取壓口(kou)的距離除(chu)以管道直(zhi)徑得出的(de)商,L=l,/D;L2爲孔闆(pan)下遊端面(mian)到下遊取(qu)壓口的距(ju)離除以管(guan)道直徑得(de)出的商,L2=l1/D。
對(dui)于D和D/2的取(qu)壓孔闆,由(you)于L1總大于(yu)0.4333,因此,β4(1–β4)-'的系(xi)數爲0.0390,L2=0.47,所以(yi)β的系數爲(wei)-0.01584。故:C=0.5959+0.03123'-0.1840β°+0.0029β^'(j)1060.75+Ren0.0390β°(1-β*)-1-0.01584β。
2.3.2适用範(fan)圍
　　對于D-D/2取(qu)壓的标準(zhun)孔闆:孔徑(jing)d≥12.5mm;管徑50mm≤D≤1000mm;直徑(jing)比0.2≤β≤0.75;雷諾數(shu)R≥1260βD。
3各流量計(ji)算方法的(de)對比
　　在實(shi)際礦井瓦(wa)斯抽放系(xi)統中,對流(liu)量影響最(zui)大的參數(shu)爲孔闆流(liu)量計壓差(cha),根據屯留(liu)煤礦井下(xia)瓦斯抽放(fang)主幹管道(dao)上孔闆流(liu)量計的直(zhi)徑比β=0.5、管道(dao)内徑D=800mm,給出(chu)管道内混(hun)合氣體溫(wen)度爲17℃、孔闆(pan)流量計上(shang)遊取壓孔(kong)絕對靜壓(ya)p,=75kPa,管道中甲(jia)烷濃度爲(wei)19%時,不同壓(ya)差下三種(zhong)方法計算(suan)出的體積(ji)流量(标準(zhun)狀态下)，如(ru)表2所示。

4結(jie)論
　　由表2的(de)計算結果(guo)可知，三種(zhong)計算方法(fa)的偏差在(zai)0.82%~2.57%之間,其中(zhong)“流量系數(shu)法”與“節流(liu)型流量計(ji)計算法”的(de)計算結果(guo)最爲接近(jin),其相對偏(pian)差在0.358%~0.364%之間(jian),因此在礦(kuang)井瓦斯抽(chou)放系統中(zhong)，使用“流量(liang)系數法"計(ji)算孔闆流(liu)量計流量(liang),計算精度(du)完全能夠(gou)滿足礦井(jing)瓦斯抽放(fang)工程中礦(kuang)井掌握抽(chou)放瓦斯量(liang)的要求,給(gei)礦井安全(quan)生産及瓦(wa)斯抽放工(gong)程合理組(zu)織提供可(ke)靠數據。

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