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气体限流孔板的计算

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限流孔板的计算

一、D-1101手动放空限流孔板FO-1134（气体）

1、计算孔板锐孔直径

11112)12(827.2PKKdGKK(184800 kg/h)

式中：G —— 通过喷嘴的流量，kg/h；本算例G =104186 kg/h

K ——气体绝热系数；本算例K = 1.606

P1—— 喷嘴前压力，MPa（a）；本算例P1= 7.3MPa（a）

ρ1 —— 喷嘴前气体密度，kg/m3；本算例ρ = 67.71 kg/m3

d —— 锐孔直径，mm；

则：锐孔直径

1111)12(827.2PKKGdKK

71.673.7)1606.12(606.1827.21041861606.11606.1

= 48.07mm

经圆整：取锐孔直径d = 48mm(60mm)

2、计算孔板厚度

当流体温度< 375℃时，PDH6.31

式中：H —— 孔板厚度，mm；

p—— 孔板前后的压力降，kg/cm2；

本算例p = （7.3-0.3）× 10.197 = 71.379kg/cm2

(62.20171kg/cm2)

D —— 管子内径，mm；本算例D = 89-5.5×2 = 243mm(78 mm)

 —— 挠度系数。本算例d/D = 45/78 = 0.576，查表8-15为0.5436。（0.3033）

则：孔板厚度 5436.0379.716.31243H = 47.90mm（5.90447mm）

孔板厚度一般不应超过0.1D，但此处用作降压孔板，厚度超过此值是允许的。 二、阻泡剂添加管道AW-1114上的限流孔板FO-1115（液体）

1、锐孔孔径计算

式中：q —— 流体的重量流率，kg/h；本算例q =1000 kg/h

α —— 流量系数，查《工艺管道安装手册（老）》；

ε —— 膨胀系数，对于液体及不压缩流体ε = 1；

d —— 锐孔直径，mm；

ρ —— 操作条件下流体密度，kg/m3；本算例ρ = 978 kg/m3

p—— 孔板前后的压力降，kg/cm2。

本算例p = 0.1×10.197 = 1.0197kg/cm2

则：锐孔直径 252.1qd

本算例管子内径D = 34-4.5×2 = 25〈 50mm，则对于液体α = 0.61，ε =

1

0197.1978161.0252.11000d = 6.44mm

2、计算孔板厚度

当流体温度< 375℃时，PDH6.31

式中：H —— 孔板厚度，mm；

p—— 孔板前后的压力降，kg/cm2；

本算例p = 0.1×10.197 = 1.0197kg/cm2

D —— 管子内径，mm；本算例D = 34-4.5×2 = 25mm

 —— 挠度系数。本算例d/D = 6.44/25 = 0.2576，查表8-15为0.5052。

则：孔板厚度 5052.00197.16.3125H = 0. 57mm 三 、P-1101/A、B小流量保护管道上的限流孔板FO-1149（液体）

1、锐孔孔径计算

式中：q —— 流体的重量流率，kg/h；本算例q = 220m3/h =213202 kg/h

α —— 流量系数，查《工艺管道安装手册（老）》；

ε —— 膨胀系数，对于液体及不压缩流体ε = 1；

d —— 锐孔直径，mm；

ρ —— 操作条件下流体密度，kg/m3；本算例ρ = 969.10 kg/m3

p—— 孔板前后的压力降，kg/cm2。

本算例p =0.1×10.197 = 1.0197kg/cm2

则：锐孔直径 252.1qd

本算例管子内径D = 219.1-3.76×2 = 211.58mm，则对于液体α = 0.61，ε = 1

0197.110.969161.0252.1213202d = 94.24mm

2、计算孔板厚度

当流体温度< 375℃时，PDH6.31

式中：H —— 孔板厚度，mm；

p—— 孔板前后的压力降，kg/cm2；

本算例p =0.1×10.197 = 1.0197kg/cm2

D —— 管子内径，mm；本算例D =219.1-3.76×2 = 211.58mm

 —— 挠度系数。本算例d/D = 94.24/211.58 = 0.4454，查表8-15为0.37911。

则：孔板厚度 37911.00197.16.3158.211H = 4.16mm

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限流孔板

限流孔板

管道的前后压差较大时，往往采用增加节流孔板的方式，其原理是：流体在管道中流动时，由于孔板的局部阻力，使得流体的压力降低，能量损耗，该现象在热力学上称为节流现象。该方式比采用调节阀要简单，但必须选择得当，否则，液体容易产生汽蚀现象，影响管道的安全运行。

1汽蚀现象

节流孔板的作用，就是在管道的适当地方将孔径变小，当液体经过缩口，流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游，称为缩流断面。在缩流断面处，流速是最大的，流速的增加伴随着缩流断面处压力的大大降低。当流束扩展进入更大的区域，速度下降，压力增加，但下游压力不会完全恢复到上游的压力，这是由于较大内部紊流和能量消耗的结果。如果缩流断面处的压力pvc降到液体对应温度下的饱和蒸汽压力pv以下，流束中就有蒸汽及溶解在水中的气体逸出，形成蒸汽与气体混合的小汽泡，压力越低，汽泡越多。如果孔板下游的压力p2仍低于液体的饱和蒸汽压力，汽泡将在下游的管道继续产生，液汽两相混合存在，这种现象就是闪蒸。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力，汽泡在高压的作用下，迅速凝结而破裂，在汽泡破裂的瞬间，产生局部空穴，高压水以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间，形成一个冲击力。由于汽泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结，在冲击力作用下又分成小汽泡，再被高压水压缩、凝结，如此形成多次反复，并产生一种类似于我们可以想象的砂石流过管道的噪音，此种现象称为空化（见图2）。流道材料表面在水击压力作用下，形成疲劳而遭到严重破坏。我们把汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。

闪蒸和空化的主要区别在于汽泡是否破裂。存在闪蒸现象的系统管道，由于介质为汽水两相流，介质比容和流速成倍增加，冲刷表面磨损相当厉害，其表现为冲刷面有平滑抛光的外形。闪蒸也产生噪音和振动，但其声级值一般为80 dB以下，不超出规范规定的许可范围。空化则不然，汽泡破裂和高速冲击会引起严重的噪音，管道振动大，在流道表面极微小的面积上，冲击力形成的压力可高达几百甚至上千兆帕，冲击频率可达每秒几万次，在短时间内就可能引起冲刷面的严重损坏，其表现为冲刷面会产生类似于煤渣的粗糟表面。而且，由液体中逸出的氧气等活性气体，借助汽泡凝结时放出热量，也会对金属起化学腐蚀作用。

限流孔板的工艺计算

限流孔板的工艺计算

限流孔板计算表编制说明PS323-03

—1— 限流孔板计算表编制说明1范围本标准规定了限流孔板计算表的格式和填写要求，以及限流孔板的计算方法，适用于工程设计。2引用标准HG／T 20570.15—95 《管路的限流孔板》3限流孔板的使用场所限流孔板适用于以下几个方面：3.1工艺物料需要降压且精度要求不高。3.2在管道中阀门上、下游需要有较大压降时，为减少流体对阀门的冲蚀，当经孔板节流不会产生气相时，可在阀门上游串联孔板。流体需要小流量且连续流通的地方，如泵的冲洗管道、热备用泵的旁路管道(低流量保护管道)、离心泵出口返回贮槽(罐)的旁路管、分析取样管等场所。4限流孔板计算表填写限流孔板计算表的格式见附表1，计算表应注明工程名称和装置名称。4.1限流孔板位号由系统专业提出并填写。4.2PID图号根据PID图填写。4.3管道号根据限流孔板所在的管道号填写。4.4管道类别根据限流孔板所在的管道填写。4.5介质根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.6流量根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.7孔板流量系数 由系统专业根据Re和d。／D值查附图(附图1)填写。4.8液体密度限流孔板计算表编制说明PS323-03

—2— 根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.9分子量 根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.10压缩系数 由系统专业根据流体对比压力、对比温度查气体压缩系数图求取4.11孔板前温度 根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.12绝热指数 根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.13粘度 根据工艺专业提供的工艺数据填写。4.14板数 见5.2中说明。4.15孔板允许压差 见5.2中说明。4.16孔板前绝压 见5.2中说明。4.17孔板后绝压 见5.2中说明。4.18开孔数 见5.1中说明。4.19计算孔径 见5.3中说明。4.20选用孔径 由系统专业按计算的孔径圆整后填写。5限流孔板的计算5.1限流孔板孔数的计算5.1.1管道公称直径小于或等于150m时，通常采用单孔孔板；大于150m时，采用多孔板。5.1.2孔数的确定限流孔板计算表编制说明PS323-03

限流孔板在民用小流量计量中的应用探讨

限流孔板在民用小流量计量中的应用探讨

一６８一■维修改造　石油和化工设备　２０１３年第１６卷　

限流孔板在民用小流量计量中的应用探讨　

肖博文　

（中国石油西南油气田公司输气管理处，四川成都６１０２１３）　

［摘　要］民用天然气小流量计量，既要流量计选型准确，满足民用气用气压力、流量的要求，又要防止下游私开口造成　漏计的隐患。基于民用气计量的特点以及管理难度，本文着重介绍了限流孔板的工作原理、计算方法等，同时分析了限流　孔板在民用气计量应用的可行性。　

［关键词］民用天然气；小流量；限流孔板；降压；计量　

民用天然气有其自身的用气特点，如用气量　

较小，但日间波动较大，用气压力较低等，故民　

用气计量多选用量程比宽安装方便的智能流量计　

进行计量。另一方面，因智能流量计在超量程后　

计量值失真（计量偏小）且多安装在阀室等无人　

值守点，亦存在下游私自开口隐患。如何在选定　

流量计口径后，在无人值守情况下防止下游用户　

流量超过仪表量程范围且能满足下游用户供气压　

力的问题，一般采用调压阀降压，采用数据远传　

来监控气量变化，这不仅提高了经济成本，也增　

加了工作强度。若采用限流孔板，即一定工况条　

件下，在流量计下游安装限流孔板，可以达到降　

压和限流的双重目的。　

１限流孔板的设置　

限流孔板是非标孔板的一种，既可以作为流　

量测量元件用来测量流量，也可作为节流元件用　

于限定流量和降低压力。　

１．１工作原理　

在圆形截面管安装一块端面与管轴线相垂直　

并带有圆形穿孔的薄板，当天然气流过圆孔时，　

产生的压差与流量成正比，但当压差超过某一数　

值（称为临界压差）时，其流速达到音速，此　

时，无论压差如何增加，流经孔板的流量（质量　

流量）将维持在一定数值而不再增加。限流孔板　

就是根据这一原理来限定流体的流量和降低压力　

的。　

１．２工艺计算　

限流孔板可按开孔数分为多孔板和单孔板，　

按板数分为单板和多板。根据ＳＬＤＩ　２３３Ａ２５—９８　《管路限流孔板设置》的规定：管道公称直径小　

于或等于１５０　ｍｍ的管路，通常采用单孔孔板。我　

孔板流量计的计算方法

孔板流量计的计算方法

标准孔板瓦斯混合流量的一般公式为（标准状况下）：

19.8pTQKbh

式中：Q——用标准孔板测定的混合瓦斯流量，m3/min；

K——流量校正系数（孔板系数）；

K＝189.76·a0·m·D2

a0——标准孔板流量系数；

m——截面比；

D——管道直径，m；

Δh——在孔板前后端所测之压差，Pa；

Δp ——压力校正系数；

δT ——温度校正系数；

293/(273)Tt

/101.325pTp

t ——同点的温度，℃；

273——标准绝对温度，K；

pT——孔板上风端测得的绝对压力，kPa。

b ——瓦斯浓度校正系数；

110.00446bX

X——混合气体中的瓦斯浓度。（若瓦斯浓度为39％，此处X＝39）

由上，先计算出混合瓦斯流量Q，再由下式计算出纯瓦斯流量：

cQQX（此处X＝0.39）

参考文献：程伟.煤与瓦斯突出危险性预测及防治技术.徐州：中国矿业大学出版社，2003 P151

赵洵众 流体力学与流体机械，北京：煤炭工业出版社，1995，P197