多孔孔板节流装置的应用

    0 引　言

    流量测量在石化企业生产过程控制和计量核算中具有重要地位,特别是在注重节约能源、提高企业经济效益和产品质量的今天,对流量测量的要求更为严格。在石化企业作为流量测量对象的各种流体介质包括石油、成品油、蒸汽等都是重要的能源,只有把这些介质的流量测量准确,才能做到“控制有效、耗能有据、节能有数”,才能正确地进行经济核算,使生产活动建立在可靠的科学的基础之上,使经济管理工作切实有效地进行^[1]。

    标准孔板节流装置结构简单、应用技术成熟、产品标准化,是目前工业应用最广泛的流量仪表^[2]。然而标准节流装置仍存有不足,如精度较低;量程比窄,仅为3∶1;安装时上下游有较长的直管段要求;永久压力损失大,运行成本高。

    对自控工程师而言,长期以来一直在寻找一种既继承标准节流装置的优点又克服其不足的流量检测仪表,而多孔孔板节流装置就是其中一种最具代表性的产品。

    1　测量原理

    差压式流量检测仪表的测量原理是当管道中安装一个直径比管径小的节流元件时,流体在管道中流动,由于流通截面突然缩小,流束必然要产生局部的收缩,流速加快。根据能量守恒定律,动压能和静压能在一定条件下可以互相转换,流速加快的结果必然要导致静压能的降低,因而在节流件的上、下游之间产生了静压差,这个静压差的大小和流过流体的流量有关,所以可通过此静压差求得流量^[3]。

    作为一种差压式流量检测仪表,多孔孔板节流装置与标准孔板节流装置有相同的测量原理,不同之处在于多孔孔板节流装置将多孔整流器和标准孔板整合成一个多孔的圆盘节流整流器,实现节流和整流一体化,形成多系列由不同厂商提供的多孔孔板节流装置,基本结构如图1所示。

    若在充满流体的圆管中设置多孔孔板节流装置,每个孔的尺寸和分布基于独特的公式和测试数据定制,称为函数孔,当流体流经多孔孔板时,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成近似理想流体,在其上下游侧就会产生稳定的静压力差(即差压),通过差压变送器测量得到差压值。

    在稳定流的情况下,管道中的流量与差压的平方根成正比就可以计算出流经多孔孔板流体的体积流量,经温压补偿后可以得到质量流量。

    2　特　点^[4]

    a)线性度高、重复性好。由于多孔孔板流量传感器具有对称多孔结构特点,能对流场进行平衡,降低了涡流、振动和信号噪声,流场稳定性大大提高,使线性度比标准孔板提升了5~10倍,重复性提高。