降低管路限流孔板計算耗時分析

劉曉麗

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266101)

限流孔板作為一種節(jié)流元件，用來限制流體流量或降低流體壓力[1]。限流孔板按孔板上開孔數(shù)分為單孔板和多孔板，按板數(shù)分為單板和多板[1]。限流孔板由于具有結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、安裝方便等優(yōu)點，在工藝裝置上應(yīng)用十分廣泛。在滿足工藝要求的前提下，限流孔板可以代替調(diào)節(jié)閥來限流或降壓，能夠降低投資和維修費用[2]。在HG/T 20570.15-95《管路限流孔板的設(shè)置》和《煉油裝置工藝管線安裝設(shè)計手冊(下冊)》[3]中，對限流孔板的計算做了詳細介紹，由于人工計算過程較繁瑣，耗時長且出錯率高，容易影響限流孔板選型的準確性。因此，需要尋找一種操作簡易的計算方法來解決這個問題。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 計算過程

對于限流孔板的計算與選型，目前的方法主要是通過公式進行人工計算。計算過程示意圖如下：

圖1 介質(zhì)為氣體和蒸汽的限流孔板計算過程示意圖

圖2 介質(zhì)為液體的限流孔板計算過程示意圖

由圖1、圖2可以看出，計算過程中涉及的參數(shù)與計算公式較多，整個計算過程較為繁瑣，耗時長，校審難度大，并且準確率不能保證。如果驗證不滿足要求還需要進行迭代計算。

1.2 影響因素分析

通過對生產(chǎn)項目中20個限流孔板計算進行檢查，分析出以下導(dǎo)致限流孔板計算耗時長的影響因素，并繪制成圖表。

表1 影響因素排列表

根據(jù)排列表繪制的排列圖如圖3所示。

圖3 影響因素排列圖

從圖中得知，查詢物性參數(shù)與板后壓力和孔徑計算是導(dǎo)致限流孔板計算耗時長的主要影響因素。

1.3 關(guān)聯(lián)分析

通過對上述主要影響因素作進一步分析，繪制了關(guān)聯(lián)分析圖，如圖4所示。針對圖中5個末端因素進行調(diào)查分析，得出參數(shù)較多和人工計算量大是導(dǎo)致限流孔板計算耗時長的要因。一方面，由于參數(shù)較多，需要查詢圖表或計算得到相關(guān)物性參數(shù)，導(dǎo)致計算耗時長；另一方面，限流孔板計算涉及公式較多，計算過程易發(fā)生錯誤，且算出孔徑后，需要驗證孔板流量系數(shù)取值是否合適，驗證孔板前后壓力比與臨界流率壓力比的關(guān)系，若不滿足要求需要重新計算，故人工計算量大導(dǎo)致孔板計算耗時長。

圖4 關(guān)聯(lián)分析圖

2 計算優(yōu)化

基于上述分析，本文旨在通過編寫限流孔板計算程序完成孔板的選型工作，縮短工作時間，克服人工計算效率低且容易出錯的問題，提高工程設(shè)計質(zhì)量。具體優(yōu)化過程見表2。

表2 優(yōu)化實施表

3 應(yīng)用實例

3.1 計算程序的效果檢驗

將編寫的限流孔板計算程序以某裝置已完成的限流孔板選型進行驗證，結(jié)果見表3。

表3 程序驗證對比表

從表3可見，人工計算平均耗時50min，程序計算平均耗時7min，本程序計算得出的結(jié)果與人工計算基本一致，保證了設(shè)計的準確性，且每個孔板的計算時間平均節(jié)省了43min，說明使用限流孔板計算程序達到了預(yù)期的效果，見圖5。

圖5 計算耗時對比圖

3.2 現(xiàn)場應(yīng)用實例

圖6為采用限流孔板計算程序選型得到的四級限流孔板結(jié)構(gòu)圖，從業(yè)主反饋來看，該限流孔板選型合適且運行良好，取得了令人滿意的效果。

圖6 四級限流孔板結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

文章對限流孔板計算的現(xiàn)狀進行分析，得出參數(shù)較多與人工計算量大是導(dǎo)致限流孔板計算耗時長的主要因素。通過編寫計算程序完成限流孔板的選型，并以實例對其應(yīng)用效果進行檢驗。實踐證明，這種方法縮短了工作時間，克服了人工計算效率低且易出錯的問題，為設(shè)計人員選擇限流孔板，提供了快速且有效的計算工具。