巧用限流孔板

1、<p><b>　　巧用限流孔板</b></p><p>　　摘要：限流孔板作為節(jié)流元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、制造成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，在滿足工藝要求的前提下，使用限流孔板代替調(diào)節(jié)閥來限定流量或降低壓力，將會大大地降低投資和操作維修費(fèi)用，對裝置的安全運(yùn)行起著重要的作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：限流孔板；限流；降壓 </p><

2、p>　　中圖分類號：TM631+.2S 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　1概述 </b></p><p>　　限流孔板作為節(jié)流元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、制造成本低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。在滿足工藝要求的前提下，使用限流孔板代替調(diào)節(jié)閥來限定流量或降低壓力，將會大大地降低投資和操作維修費(fèi)用，因此在國外已被廣泛地應(yīng)用于工藝裝置，對裝置的安全運(yùn)行起著重要的作

3、用。目前在國內(nèi)工藝裝置中限流孔板的應(yīng)用還很不夠，與國外相比存在差距。在需要限定流量或降低壓力之處，大多采用調(diào)節(jié)回路來實(shí)現(xiàn)。在某些地方流體的流量僅要求限定在某一規(guī)定的范圍內(nèi)而不需要調(diào)節(jié)，而且，對其流量的準(zhǔn)確性要求也不高，完全可以使用限流孔板來代替。因此，在工藝裝置的設(shè)計(jì)中有必要充分認(rèn)識限流孔板的優(yōu)點(diǎn)，重視限流孔板的應(yīng)用。 </p><p>　　2限流孔板在工藝裝置中的應(yīng)用 </p><p>

4、　　在石油化工裝置中，限流孔板安裝在管道中用于限制流體的流量或降低流體的壓力。主要應(yīng)用于以下幾個方面： </p><p>　　物料需要降壓，而且降壓的精度要求不高時； </p><p>　　在管道中閥門上、下游需要有較大壓力降時，為減少流體對閥門的沖蝕，而且經(jīng)孔板減壓后不會產(chǎn)生氣化室，可在閥門上游串聯(lián)孔板； </p><p>　　當(dāng)需要連續(xù)流過小流量的地方，如泵的沖

5、洗管道、熱備用泵的旁路管道（低流量保護(hù)管道）、分析取樣管等地； </p><p>　　當(dāng)需要降低壓力降以減少噪音或磨損的地點(diǎn)，如放空系統(tǒng)上。 </p><p>　　2.1保證離心泵安全啟動和正常工作 </p><p>　　2.1.1保證離心泵的最小流量要求 </p><p>　　離心泵在啟動時，為了使出口壓力達(dá)到一定值，減少電動機(jī)啟動電流，要

6、求在出口閥關(guān)閉或部分關(guān)閉下啟動。但是，對于某些離心泵，如高揚(yáng)程離心泵及輸送揮發(fā)性液體的離心泵，由于泵內(nèi)葉輪與泵體間隙很小，流體易于氣化，這類離心泵在啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)時要求必須有一定流量。如果這類離心泵在沒有液體流出的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)(即密閉運(yùn)轉(zhuǎn))，泵內(nèi)液體將產(chǎn)生渦流，使其發(fā)熱汽化而發(fā)生氣蝕或憋壓，易造成泵損壞。為了保證這類離心泵安全啟動和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要求泵有最小排出流量，此值稱為離心泵的最小流量。通常最小流量由泵制造廠規(guī)定。為了保證最小流量，在離心泵

7、出口管道上加一條返回線，稱為最小流量線，如圖1。在最小流量線上使用限流孔板，即使在發(fā)生誤操作將泵出口閥門關(guān)閉時，也能保證離心泵安全運(yùn)轉(zhuǎn)，不致造成泵損壞 </p><p>　　2.1.2保證屏蔽泵適當(dāng)?shù)姆聪蜓h(huán)流 </p><p>　　屏蔽泵是電動機(jī)和泵葉輪裝在一個殼體內(nèi)，機(jī)體和軸承依靠一定量的工藝流體反向循環(huán)來沖洗、冷卻和潤滑。故在泵體上要裝有一條反向循環(huán)管道，使其滿足屏蔽泵的冷卻和潤滑要

8、求。如果反向循環(huán)流量太小會造成冷卻或潤滑不足使軸承損壞，而反向循環(huán)流量太大，又會使泵的效率降低。為此，采用限流孔板保持適當(dāng)?shù)姆聪蜓h(huán)流量，見圖1。 </p><p>　　圖1限流孔板用于保證泵安全啟動和正常工作 </p><p>　　2.2代替流量調(diào)節(jié)閥限定最大流量 </p><p>　　在工藝操作中，在流量不需調(diào)節(jié)，僅要求限定最大流量的場合，可使用限流孔板代替流量

9、調(diào)節(jié)回路防止超流量，節(jié)約投資。這也是限流孔板最常見的用途之一。例如，在分子篩干燥器或固定床反應(yīng)器的降壓放空和再生操作期間，使用限流孔板限定放空流速或再生氣體流量，可防止因流量過大，破壞床層結(jié)構(gòu)，或保證再生在適當(dāng)?shù)臍怏w流量下進(jìn)行。如聚乙烯裝置中乙烯干燥器分子篩的再生，見圖2。 </p><p>　　圖2限流孔板用于乙烯干燥器分子篩的再生 </p><p>　　2.3防止各支管偏流 </

10、p><p>　　在某種情況下，工藝要求各分支管道流量相同。但是由于各支管阻力降很難完全相等，所以其流量存在差別。使用限流孔板可以調(diào)節(jié)各支管的壓力降，使各支管的流量保持一致。例如，由于停留時間對裂解深度影響很大，乙烯裂解爐對各組爐管流量分配有嚴(yán)格的要求。如果某組爐管內(nèi)停留時間長，裂解深度加深，乙烯收率則降低，而且還會發(fā)生結(jié)焦；反之，乙烯收率也會降低。因此，不允許各組爐管偏流。采用限流孔板，可防止偏流，保證各爐管內(nèi)停留時

11、間及裂解深度一致，滿足乙烯裂解的工藝要求，如圖3所示。 </p><p>　　圖3限流孔板防止裂解爐各組爐管偏流 </p><p>　　2.4用于較大幅度降壓 </p><p>　　要將流體壓力降低并控制在某一規(guī)定值，可使用自力式調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)。這種調(diào)節(jié)閥是由閥后壓力直接控制閥芯開度，從而使閥后壓力降低并能穩(wěn)定在設(shè)定壓力值。如果其降壓幅度較大就要求自力式調(diào)節(jié)閥芯口徑較

12、小，制造困難，加工費(fèi)用高，控制精確度難于保證，還可能發(fā)出噪聲。特別在用于液體時，由于降壓幅度大而容易發(fā)生氣蝕，產(chǎn)生振動，嚴(yán)重時會造成調(diào)節(jié)閥和管道損壞。為了改善這種狀況，當(dāng)然可以采用兩個或多個自力式調(diào)節(jié)閥串聯(lián)，分級降壓。但這樣投資就會大為增加。顯然這種串聯(lián)調(diào)節(jié)閥的降壓方式不經(jīng)濟(jì)。如果采用限流孔板先初步降壓，然后再由自力式調(diào)節(jié)閥將下游壓力穩(wěn)定在設(shè)定值，這樣即使上游側(cè)壓力波動會引起孔板后壓力的波動，但經(jīng)過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后，下游側(cè)壓力仍會穩(wěn)定在設(shè)定

13、值，滿足工藝要求，如圖4所示。 </p><p>　　圖4限流孔板用于較大幅度降壓 </p><p>　　2.5與自力式調(diào)節(jié)閥配合使用 </p><p>　　根據(jù)限流孔板原理，流體通過限流孔板縮孔處的流速保持音速，因此體積流量基本不受上游壓力波動影響而保持恒定。而對氣體來說，雖然體積流量保持不變，而其質(zhì)量流量則隨上游壓力而波動。若采用自力式調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定限流孔板上游壓

14、力，就能使氣體質(zhì)量流量恒定在某規(guī)定值，而不受上游壓力波動的影響，如圖5所示。 </p><p>　　圖5限流孔板與自力式調(diào)節(jié)閥配合使用 </p><p>　　2.6多段限流孔板的應(yīng)用 </p><p>　　流體為氣體時，如果只是為了限定流量，對下游的壓力沒有要求，單段限流孔板即可滿足要求。但如果在限定流量的同時還要限制孔板下游側(cè)壓力，單段限流孔板就滿足不了這一要求，

15、因?yàn)閱味蜗蘖骺装宀淮罂赡茉谙薅髁康耐瑫r還限制下游的壓力，這時就應(yīng)采用多段限流孔板來實(shí)現(xiàn)。液體通過單段限流孔板時其壓力變化如圖6所示。圖中：pu為孔板上游側(cè)壓力；pd為孔板下游側(cè)壓力；pc為孔板的縮流壓力；pv為流體飽和蒸氣壓力。由圖6可以看出，流體經(jīng)過孔板時壓力降低為pc，隨著流速的減小，壓力逐漸增大至pd。如果pc低于pv，液體氣化產(chǎn)生氣泡，隨著流動，壓力增大，氣泡消失。在這個過程中就發(fā)生氣蝕，發(fā)出噪聲，產(chǎn)生振動，加速管道的損壞。這

16、種情況下，可以采用多段限流孔板來消除氣蝕。 </p><p>　　圖6限流孔板前后的壓力變化 </p><p><b>　　3工作原理 </b></p><p>　　孔板可以作為流量測量元件用來測量流量，也可以作為節(jié)流元件用來限定流量和降低壓力。當(dāng)孔板前后存在一定壓差，流體流經(jīng)孔板，對于一定的孔徑，流經(jīng)孔板的流量隨著壓差增大而增大。但當(dāng)壓差超過

17、某一數(shù)值（稱為臨界壓差）時，流體通過孔板縮孔處的流速達(dá)到音速，這時，無論壓差如何增加，流經(jīng)孔板的流量將維持在一定數(shù)值而不再增加。 </p><p>　　限流孔板就是根據(jù)這一原理來限定流體的流量和降低壓力的。 </p><p><b>　　4結(jié)論 </b></p><p>　　隨著人們對限流孔板認(rèn)識的不斷提高，限流孔板在工藝裝置中的應(yīng)用將會越來越