孔板流量计技术资料(老大节选).doc

4） 孔板流量计
煤矿瓦斯抽采流量测量中使用最广泛的流量计是径距取压的标准孔板，其适用条件为：
孔板圆孔直径 d≥12.5mm
管道直径 50≤D≤769mm
直径比 0.20≤β＝d/D≤0.75
雷诺数 1260β2D≤Reo≤108
1）结构
孔板流量计由孔板、取压嘴和钢管组成，如图8-3所示。
孔板是一块具有圆形开孔并相对于开孔轴线对称的圆形薄板，如图8-4所示。不同管道内径的孔板，其结构形式是几何相似的。
孔板开孔上游侧直角入口边缘应锐利，边缘角应不大于0.0004d。孔板开孔圆筒形部分长度e＝（0.005～0.02）D；孔板厚度E在e和0.05D之间，一般不小于2mm；出口处向下游侧扩散的锥面的圆锥角为30～45°。
孔板加工应达到下列要求：
① 孔板上游侧端面A面，如图8-4所示，应无可见损伤，在离中心1.5d，范围内轮廓的算术平均偏差Ra≤0.000d，它相当于如下粗糙度：
当50㎜≤ D≤125mm时，为；
当125mm≤ D≤250㎜时，为；
当250mm≤D≤760mm时，为；
② 孔板下游侧端面B面,如图8-4所示,应与A面平行,其粗糙度可较A面低一级。
③ 在两点或多点测得的e值之间最大偏差不得超过0.001D,e表面的粗糙度为。
④ 各处测得的E值之间偏差不超过0.001D,如图8-4所示。
⑤ 孔板出口锥面粗糙度为。
⑥ 孔板开孔圆筒形直径d的加工误差为±0.0005d。

图 8-3 孔板流量计 图 8-4 标准孔板
1-孔板；2-测量嘴；3-钢管
2）使用孔板流量计的管道条件和安装要求
① 孔板上游侧的测量管长度为10D,下游侧的长度为4D。
② 测量管内表面应清洁无凹陷和沉淀物,其相对粗糙度K/D应少于或等于0.001。
③ 孔板上、下游所需直管长度不得小于表8-2所示最小值。
表8-2 孔板上、下游侧的最小直管长度 (D的倍数)
β=
孔板上游侧局部阻力件形式
孔板
下游侧

一个90°弯头或只有一个支管流动的三通
在同一平面内有2个或2个以上的90°弯头
在不同平面内有2个或2个以上的90°弯头
渐缩管(在1.5D到3D长度上从2D到D)
渐扩管(在1D到2D长度上从0.5D到D)
全开球阀
全开闸阀
≤0.2
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
20
20
20
24
28
28
28
32
36
44
56
72
92
28
28
32
32
36
36
40
44
52
64
72
84
100
68
68
68
72
72
76
80
88
96
108
128
140
160
10
10
10
10
10
10
12
16
18
22
28
44
60
32
32
32
32
32
34
36
40
44
50
60
76
108
36
36
36
36
40
40
44
48
52
56
64
72
88
24
24
24
24
24
24
24
28
28
32
40
48
60
8
8
10
10
12
12
12
12
14
14
14
16
16
④ 测量管长度之外的直管段内表面的相对粗糙度K/D小于或等于0.001，但也允许使用相对粗糙度更高一些的管子。
⑤ 在测量管中安装孔板时，开孔轴线测量管轴线同轴，孔板上游侧端面与管道轴线垂直，垂直度小于±1%。
3）流量计算
① 混合瓦斯量
对于D和D/2的取压孔板，采用下列公式计算：
QC＝ （8-1）
k＝0.01252αβ2εD2 (8-2)
式中： k—孔板流量计实际流量特性系数；
QC—工作状态下的体积流量，m3/h ；
α—流量系数；
β—孔板直径比，β＝d/D；
ε—流束膨胀系数；
D—管道内径，mm；
h20—20℃时的压差,×9.8Pa；
ρ—工作状态下孔板上游取压孔处的瓦斯密度,kg/m3。
流量系数α与孔板直径比及雷诺数ReD有关，可查表8-4求得。
ReD=354×10-3M/Dε。
式中： ：M—工作状态下的质量流量,kg/h；
ε—工作状态下瓦斯的动力粘度，Pa·So 见表8-5。
D和D/2取压孔板适用的最小雷诺数ReDmin见表8-6。
表8-4 D和D/2取压孔板的流量系数
ReD
β
104
2×104
3×104
5×104
7×104
105
106
107
108
0.23
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
0.40
0.42
0.44
0.46
0.48
0.50
0.52
0.54
0.56
0.58
0.60
0.62
0.64
0.66
0.68
0.70
0.72
0.74
0.76
0.78
0.80
0.599
0.600
0.602

0.603
0.605
0.607
0.617
0.621
0.624
0.628
0.633
0.637
0.643
0.649
0.655
0.662
0.671
0.680
0.690
0.710
0.714
0.728
0.745
0.764
0.786
0.812
0.843
0.598
0.598
0.599
0.601
0.603
0.604
0.614
0.617
0.620
0.624
0.628
0.633
0.638
0.643
0.649
0.656
0.664
0.672
0.682
0.693
0.705
0.718
0.734
0.752
0.772
0.797
0.825
0.597
0.597
0.599
0.600
0.602
0.603
0.612
0.615
0.618
0.622
0.626
0.630
0.635
0.641
0.647
0.653
0.661
0.669
0.678
0.689
0.701
0.714
0.729
0.746
0.756
0.790
0.817
0.596
0.597
0.598
0.599
0.600
0.602
0.611
0.614
0.617
0.620
0.624
0.628
0.633
0.638
0.644
0.651
0.658
0.666
0.675
0.685
0.697
0.709
0.724
0.741
0.760
0.783
0.809
0.596
0.596
0.597
0.598
0.600
0.601
0.610
0.613
0.616
0.619
0.623
0.627
0.632
0.637
0.643
0.649
0.656
0.664
0.673
0.683
0.694
0.707
0.721
0.738
0.757
0.779
0.805
0.595
0.596
0.597
0.598
0.599
0.601
0.607
0.612
0.615
0.618
0.622
0.626
0.631
0.636
0.641
0.648
0.655
0.663
0.671
0.681
0.692
0.705
0.719
0.735
0.754
0.776
0.801
0.594
0.594
0.595
0.596
0.598
0.599
0.607
0.609
0.612
0.615
0.619
0.623
0.627
0.632
0.637
0.643
0.650
0.657
0.666
0.675
0.686
0.697
0.711
0.726
0.744
0.764
0.788
0.594
0.594
0.595
0.596
0.597
0.598
0.606
0.608
0.611
0.614
0.618
0.621
0.626
0.630
0.636
0.642
0.648
0.656
0.664
0.673
0.683
0.695
0.708
0.723
0.741
0.761
0.784
0.593
0594
0.595
0.596
0.597
0.598
0.605
0.608
0.611
0.614
0.617
0.621
0.625
0.630
0.635
0.641
0.648
0.655
0.663
0.672
0.683
0.694
0.707
0.772
0.740
0.759
0.783

表8-5 在0℃和1标准大气压时甲烷与空气的混合气体动力粘度表
甲烷浓度%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1.7530
1.6875
1.6210
1.5537
1.4851
1.4155
1.3448
1.2731
1.2002
1.1260
1.0505
1.7465
1.6809
1.6143
1.5467
1.4782
1.4085
1.3377
1.2658
1.1927
1.1183
1.7400
1.6743
1.6078
1.5401
1.4712
1.4014
1.3307
1.2589
1.1852
1.1111
1.7335
1.6677
1.6009
1.5331
1.4644
1.3945
1.3234
1.2511
1.1779
1.1036
1.7270
1.6610
1.5943
1.5264
1.4575
1.3874
1.3164
1.2442
1.1707
1.0961
1.7205
1.6545
1.5875
1.5194
1.4505
1.3804
1.3090
1.2367
1.1633
1.0886
1.7137
1.6476
1.5808
1.5126
1.4434
1.3733
1.3020
1.2294
1.1558
1.0809
1.7094
1.6411
1.5740
1.5057
1.4365
1.3662
1.2947
1.2221
1.1485
1.0735
1.7006
1.6344
1.5672
1.4989
1.4295
1.3590
1.2876
1.2148
1.1409
1.0658
1.6942
1.6278
1.5604
1.4921
1.4227
1.3519
1.2803
1.2075
1.1336
1.0584

表8-6 D和D/2取压孔板的最小雷诺数
β
ReDmin
β
ReDmin
β
ReDmin
0.200
0.250
0.275
0.300
0.325
0.350
0.375
0.400
5.0×103
5.0×103
5.4×103
7.2×103
9.4×103
1.2×104
1.5×104
1.9×104
0.425
0.450
0.475
0.500
0.525
0.550
0.575
0.600
2.3×104
2.8×104
3.3×104
4.0×104
4.6×104
5.4×104
6.2×104
7.2×104
0.625
0.650
0.675
0.700
0.725
0.750
0.775
0.800
8.2×104
9.3×104
1.1×105
1.2×105
1.4×105
1.5×105
1.7×105
1.9×105
当时，流束膨胀系数按下式计算：
ε＝1－（0.41+0.35β4） （8—3）
式中： ΔP—压差，Pa；
P1—孔板上游侧取压孔的瓦斯绝对静压力，Pa；
K—等熵指数，对于空气，K＝1.4，对于CH4，K＝1.32.
工作状况下，干的瓦斯的密度可按下式计算：
（8—4）
式中： ρ0—标准状态下的瓦斯密度，kg/m3；
ρ1—工作状态下的瓦斯密度，kg/m3；
P1—工作状态下的瓦斯压力，Pa；
T1—工作状态下瓦斯温度，℃；
T0—标准状态下的绝对温度（T0＝273.15K）；
Z—瓦斯压缩系数，（在标准状态下，对于空气，Z＝1，对于CH4，Z＝0.998）。干瓦斯在20℃和101325Pa状态下的密度见表8－7。
表8－7 甲烷与空气混合气体在20℃和1标准大气压下的密度 kg/m3
甲烷浓度
%
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1.20500
1.19963
1.19426
1.18889
1.18352
1.17815
1.17278
1.16741
1.16204
1.15667
10
1.15130
1.14593
1.14056
1.13519
1.12982
1.12445
1.11908
1.11401
1.10834
1.10297
20
1.09760
1.09223
1.08686
1.08149
1.07612
1.07075
1.06538
1.06001
1.05464
1.04927
30
1.04390
1.03853
1.03316
1.02779
1.02242
1.01168
1.01169
1.00631
1.00094
0.99557
40
0.99020
0.98483
0.97946
0.97409
0.96872
0.95798
0.95798
0.95261
0.94724
0.94187
50
0.93650
0.93113
0.92216
0.92039
0.91502
0.90428
0.90428
0.89891
0.89354
0.88817
60
0.88280
0.87743
0.87206
0.86669
0.86132
0.85058
0.85058
0.84521
0.83984
0.83447
70
0.82910
0.82373
0.81836
0.81299
0.80762
0.79688
0.79688
0.79151
0.78614
0.78077
80
0.77540
0.77003
0.76466
0.75929
0.75392
0.74318
0.74318
0.73781
0.73244
0.72707
90
0.72170
0.71633
0.71096
0.70559
0.70022
0.68948
0.68948
0.68411
0.67874
0.67337
100
0.66800

② 纯瓦斯量
Q0＝QcΧ/100 （8-5）
式中： Q0——纯瓦斯量，m3/min；
Χ——瓦斯浓度，%。