1 孔板流量計的適用條件與參數測定
余吾煤業公司是一座高瓦斯礦井，瓦斯是制約礦井安全生產的主要因素，瓦斯抽放是解決生產過程中礦井瓦斯涌出量大的zui有效的方 法。準確測量礦井及井下各地點瓦斯抽放量對礦井組織生產有重要意義。在煤礦瓦斯抽放流量測量中使用zui廣泛的流量計是徑距取壓的標準孔板，其適用條件如表1 所示。
表1 徑距取壓的標準孔板流量計適用條件
應用孔板流量計來測定并計算管道內的瓦斯流量時，必須同時測量以下參數：孔板前后的壓差值、測量地點的大氣壓力值、管道內的氣體壓力值（正壓或負壓）、管道內的氣體溫度、管道內氣體的瓦斯濃度。
2 流量計算方法
2.1 用“流量系數法”計算混合氣體流量
對于D和D/2的取壓孔板，采用下列公式計算：
（1）
式中：Q為用標準孔板測定的混合瓦斯流量，m3/min；K1為孔板流量計實際流量特性系數（孔板系數），K1=0.0002085αβ2εD2；α為流量系數，流量系數α與孔板直徑比及雷諾數ReD（與D有關的雷諾數）有關，可查表求得；β為孔板直徑比，β=d/D；D為管道內徑，mm；h20為20℃時的壓差，×9.8Pa；ρ1為工作狀態下孔板上游取壓孔處的混合氣體密度，工作狀態下，瓦斯密度可按下式計算：ρ0為標準狀態下瓦斯的密度，kg/m3；ρ1為工作狀態下瓦斯的密度，kg/m3；p1為工作狀態下瓦斯的壓力，Pa；T1為工作狀態下瓦斯的溫度，℃；T0為標準狀態下的溫度（T0=273.15K）；Z為瓦斯壓縮系數（在標準狀態下，對于空氣，Z=1，對于CH4，Z=0.998）；ε為流束膨脹系數，對于D和D/2取壓的標準孔板的膨脹系數ε，當時，流束膨脹系數按以下經驗公式計算：p1為孔板上游取壓孔的瓦斯靜壓力，Pa；k為等熵指數，對于空氣，k=1.4，對于CH4，k=1.32。
2.2 伴有溫度壓力校正的流量校正系數法
使用“伴有溫度壓力校正的流量校正系數法“計算標準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之壓差，Pa；δP為壓力校正系數，；δT為溫度校正系數b為瓦斯濃度校正系數，K=189.76·ao·m·D2；ao為標準孔板流量系數；m為截面比；D為管道直徑，m；T為同點的溫度；293為標準溫度，℃；pT為孔板上風端測得的壓力，KPa；X為混合氣體中的瓦斯濃度，%。
2.3 按節流型流量計的流量計算
2.3.1 計算公式
節流式流量計的流量計算公式的普遍形式：
（3）
式中：K3為一常數項，由公式中各量的計算確定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，標準孔板的流出系數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L1≥0.0390/0.0900（=0.4333）時，β4（1－β4）-1的系數用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的系數為0.0390，L2=0.47，所以β3的系數為-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
對于D-D/2取壓的標準孔板：孔徑d≥12.5mm；管徑50mm≤D≤1000mm；直徑比0.2≤β≤0.75；雷諾數ReD≥1260β2D。
3 各流量計算方法的對比
在實際礦井瓦斯抽放系統中，對流量影響zui大的參數為孔板流量計壓差，根據屯留煤礦井下瓦斯抽放主干管道上孔板流量計的直徑比β = 0.5、管道內徑D=800mm，給出管道內混合氣體溫度為17 ℃、孔板流量計上游取壓孔靜壓p1=75kPa，管道中甲烷濃度為19%時，不同壓差下三種方法計算出的體積流量（標準狀態下），如表2所示。
表2 管道中甲烷濃度為19%時不同壓差下
三種方法計算出的體積流量及偏差
