降低管路限流孔板计算耗时分析

刘晓丽

(中海油石化工程有限公司，山东 青岛 266101)

限流孔板作为一种节流元件，用来限制流体流量或降低流体压力[1]。限流孔板按孔板上开孔数分为单孔板和多孔板，按板数分为单板和多板[1]。限流孔板由于具有结构简单、成本较低、安装方便等优点，在工艺装置上应用十分广泛。在满足工艺要求的前提下，限流孔板可以代替调节阀来限流或降压，能够降低投资和维修费用[2]。在HG/T 20570.15-95《管路限流孔板的设置》和《炼油装置工艺管线安装设计手册(下册)》[3]中，对限流孔板的计算做了详细介绍，由于人工计算过程较繁琐，耗时长且出错率高，容易影响限流孔板选型的准确性。因此，需要寻找一种操作简易的计算方法来解决这个问题。

1 现状分析

1.1 计算过程

对于限流孔板的计算与选型，目前的方法主要是通过公式进行人工计算。计算过程示意图如下：

图1 介质为气体和蒸汽的限流孔板计算过程示意图

图2 介质为液体的限流孔板计算过程示意图

由图1、图2可以看出，计算过程中涉及的参数与计算公式较多，整个计算过程较为繁琐，耗时长，校审难度大，并且准确率不能保证。如果验证不满足要求还需要进行迭代计算。

1.2 影响因素分析

通过对生产项目中20个限流孔板计算进行检查，分析出以下导致限流孔板计算耗时长的影响因素，并绘制成图表。

表1 影响因素排列表

根据排列表绘制的排列图如图3所示。

图3 影响因素排列图

从图中得知，查询物性参数与板后压力和孔径计算是导致限流孔板计算耗时长的主要影响因素。

1.3 关联分析

通过对上述主要影响因素作进一步分析，绘制了关联分析图，如图4所示。针对图中5个末端因素进行调查分析，得出参数较多和人工计算量大是导致限流孔板计算耗时长的要因。一方面，由于参数较多，需要查询图表或计算得到相关物性参数，导致计算耗时长；另一方面，限流孔板计算涉及公式较多，计算过程易发生错误，且算出孔径后，需要验证孔板流量系数取值是否合适，验证孔板前后压力比与临界流率压力比的关系，若不满足要求需要重新计算，故人工计算量大导致孔板计算耗时长。

图4 关联分析图

2 计算优化

基于上述分析，本文旨在通过编写限流孔板计算程序完成孔板的选型工作，缩短工作时间，克服人工计算效率低且容易出错的问题，提高工程设计质量。具体优化过程见表2。

表2 优化实施表

3 应用实例

3.1 计算程序的效果检验

将编写的限流孔板计算程序以某装置已完成的限流孔板选型进行验证，结果见表3。

表3 程序验证对比表

从表3可见，人工计算平均耗时50min，程序计算平均耗时7min，本程序计算得出的结果与人工计算基本一致，保证了设计的准确性，且每个孔板的计算时间平均节省了43min，说明使用限流孔板计算程序达到了预期的效果，见图5。

图5 计算耗时对比图

3.2 现场应用实例

图6为采用限流孔板计算程序选型得到的四级限流孔板结构图，从业主反馈来看，该限流孔板选型合适且运行良好，取得了令人满意的效果。

图6 四级限流孔板结构图

4 结语

文章对限流孔板计算的现状进行分析，得出参数较多与人工计算量大是导致限流孔板计算耗时长的主要因素。通过编写计算程序完成限流孔板的选型，并以实例对其应用效果进行检验。实践证明，这种方法缩短了工作时间，克服了人工计算效率低且易出错的问题，为设计人员选择限流孔板，提供了快速且有效的计算工具。