降低管路限流孔板計(jì)算耗時(shí)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(lái)限制流體流量或降低流體壓力[1]。限流孔板按孔板上開(kāi)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(jiǎn)單、成本較低、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，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(lái)限流或降壓，能夠降低投資和維修費(fèi)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(jì)手冊(cè)(下冊(cè))》[3]中，對(duì)限流孔板的計(jì)算做了詳細(xì)介紹，由于人工計(jì)算過(guò)程較繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)且出錯(cuò)率高，容易影響限流孔板選型的準(zhǔn)確性。因此，需要尋找一種操作簡(jiǎn)易的計(jì)算方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 計(jì)算過(guò)程

對(duì)于限流孔板的計(jì)算與選型，目前的方法主要是通過(guò)公式進(jìn)行人工計(jì)算。計(jì)算過(guò)程示意圖如下：

圖1 介質(zhì)為氣體和蒸汽的限流孔板計(jì)算過(guò)程示意圖

圖2 介質(zhì)為液體的限流孔板計(jì)算過(guò)程示意圖

由圖1、圖2可以看出，計(jì)算過(guò)程中涉及的參數(shù)與計(jì)算公式較多，整個(gè)計(jì)算過(guò)程較為繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)，校審難度大，并且準(zhǔn)確率不能保證。如果驗(yàn)證不滿足要求還需要進(jìn)行迭代計(jì)算。

1.2 影響因素分析

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)項(xiàng)目中20個(gè)限流孔板計(jì)算進(jìn)行檢查，分析出以下導(dǎo)致限流孔板計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)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(jì)算是導(dǎo)致限流孔板計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)的主要影響因素。

1.3 關(guān)聯(lián)分析

通過(guò)對(duì)上述主要影響因素作進(jìn)一步分析，繪制了關(guān)聯(lián)分析圖，如圖4所示。針對(duì)圖中5個(gè)末端因素進(jìn)行調(diào)查分析，得出參數(shù)較多和人工計(jì)算量大是導(dǎo)致限流孔板計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)的要因。一方面，由于參數(shù)較多，需要查詢圖表或計(jì)算得到相關(guān)物性參數(shù)，導(dǎo)致計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)；另一方面，限流孔板計(jì)算涉及公式較多，計(jì)算過(guò)程易發(fā)生錯(cuò)誤，且算出孔徑后，需要驗(yàn)證孔板流量系數(shù)取值是否合適，驗(yàn)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(jì)算，故人工計(jì)算量大導(dǎo)致孔板計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)。

圖4 關(guān)聯(lián)分析圖

2 計(jì)算優(yōu)化

基于上述分析，本文旨在通過(guò)編寫(xiě)限流孔板計(jì)算程序完成孔板的選型工作，縮短工作時(shí)間，克服人工計(jì)算效率低且容易出錯(cuò)的問(wèn)題，提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體優(yōu)化過(guò)程見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化實(shí)施表

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 計(jì)算程序的效果檢驗(yàn)

將編寫(xiě)的限流孔板計(jì)算程序以某裝置已完成的限流孔板選型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 程序驗(yàn)證對(duì)比表

從表3可見(jiàn)，人工計(jì)算平均耗時(shí)50min，程序計(jì)算平均耗時(shí)7min，本程序計(jì)算得出的結(jié)果與人工計(jì)算基本一致，保證了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，且每個(gè)孔板的計(jì)算時(shí)間平均節(jié)省了43min，說(shuō)明使用限流孔板計(jì)算程序達(dá)到了預(yù)期的效果，見(jiàn)圖5。

圖5 計(jì)算耗時(shí)對(duì)比圖

3.2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例

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

圖6 四級(jí)限流孔板結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)限流孔板計(jì)算的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，得出參數(shù)較多與人工計(jì)算量大是導(dǎo)致限流孔板計(jì)算耗時(shí)長(zhǎng)的主要因素。通過(guò)編寫(xiě)計(jì)算程序完成限流孔板的選型，并以實(shí)例對(duì)其應(yīng)用效果進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)踐證明，這種方法縮短了工作時(shí)間，克服了人工計(jì)算效率低且易出錯(cuò)的問(wèn)題，為設(shè)計(jì)人員選擇限流孔板，提供了快速且有效的計(jì)算工具。