孔板在石化工业应用中的常见问题

    随着仪表技术的发展,越来越多的流量测量手段被应用到石化领域中。其中,孔板以其低廉的价格、广泛的应用场合、长期的使用经验,在流量测量领域中一直占有非常重要的地位。但是近来在仪表行业有这样一种看法,认为孔板测量精度低,维护工作量大,倾向于用流量计作为主要流量测量手段。实际上,孔板是一种非常成熟的流量测量方式,本身的测量精度并不低,它的测量误差主要来自于错误的计算、不合理的选型和安装。在工程项目中有一些人对此认识不足,本文将结合具体情况分别加以介绍。

    1　分类

    在计算中,根据各种不同的工况,会选用不同形式的孔板。常见的有标准孔板、圆缺孔板、偏心孔板和1/4圆孔板几种,其中后三种属于非标准节流元件。现场可以通过标志板的外形将它们区分开来。

    1.1　标准孔板

    适合一般洁净、黏度不大的介质。标志板中心有一圆孔,两端有圆弧倒角。如图1所示。

    1.2　圆缺孔板

    适合测量黏度较高、比较脏的介质。标志板一侧边有一半圆豁口,两端有圆弧倒角。如图2所示。

    1.3　偏心孔板

    适合介质中包含固体颗粒物流体的流量测量,也可测量气液混相介质的液体气化率。标志板中心有一圆孔,两端没有圆弧倒角。如图3所示。图3　偏心孔板

    1.4　1/4圆孔板

    适合黏度高、流速小的介质的流量测量。标志板中心有一圆孔,只有一端有一个圆弧倒角。见图4所示。

    国外的一些工程公司要求:凡是孔径大于25 mm的孔板,应用在液体场合下时要带气孔;气体场合下时要带液孔。气孔上沿与管道(法兰)内壁顶端相内切,液孔下沿与管道内壁底端相内切。这样可以降低流体流经孔板时轻微相变对于测量带来的影响。以6″(1 =25·4 mm,下同)管径、3 mm气(液)孔直径、β=0.35孔板为例,计算结果显示带气孔和不带气孔的标准孔板,它们的差压上限偏差不到0.7%。但是在国内这种方式却很少使用,孔板一般没有气(液)孔的要求。到目前为止,国内外节流元件规范中还没有找到气(液)孔对于流量测量所引起的误差进行定量描述的章节。

    由图14可以看出,除标准孔板外,其余孔板的标志板与气(液)孔不在同一中心线上,之间存在一个夹角a。这是用来避免标志板与取压口和顶开螺栓之间的碰撞。表1以某国石油部部标为例介绍a与法兰规格之间的关系。

    2　计算和选型

    在特定条件下,流体经过节流元件,上下游的差压与流量之间具有确定的关系,这种关系可以通过柏努利方程推导得出。目前在孔板计算方面最权威的应属国际标准化组织ISO5167中的有关公式。最新版制订的ISO5167-2 2003根据16 522个数据点回归的Reader-Harris/Gallagher公式取代了原ISO 5167-1 1991中的Stolz公式。