限流孔板的作用

1、限流孔板作为节流元件,由于具有结构简单、易加工、制造本钱低、安装方便等 优点,在满足工艺要求的前提下,使用限流孔板代替调节阀来限定流量或降低压 力,将会大大地降低投资和操作维修费用, 因此在国外已被广泛地应用于工艺装 置,对装置的平安运行起着重要的作用. 然而,目前在国内工艺装置中限流孔板 的应用还很不够,与国外相比存在差距.在需要限定流量或降低压力之处,大多 采用调节回路来实现.在某些地方流体的流量仅要求限定在某一规定的范围内而 不需要调节,而且,对其流量的准确性要求也不高, 完全可以使用限流孔板来代 替.因此,在工艺装置的设计中有必要充分熟悉限流孔板的优点,重视限流孔板的应用.1限流孔板的

2、工作原理孔板可以作为流量测量元件用来测量流量,也可以作为节流元件用来限定流 量和降低压力.当孔板前后存在一定压差,流体流经孔板,对于一定的孔径,流 经孔板的流量随着压差增大而增大.但当压差超过某一数值称为临界压差时, 流体通过孔板缩孔处的流速到达音速, 这时,无论压差如何增加,流经孔板的流 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.2限流孔板在工艺装置中的应用2.1保证离心泵平安启动和正常工作 2.1.1保证离心泵的最小流量要求离心泵在启动时,为了使出口压力到达一定值,减少电动机启动电流,要求 在出口阀关闭或局部关闭下启动. 但是,对于某些离心泵,如

3、高扬程离心泵及输 送挥发性液体的离心泵,由于泵内叶轮与泵体间隙很小,流体易于气化,这类离 心泵在启动和运转时要求必须有一定流量.如果这类离心泵在没有液体流出的情 况下运转即密闭运转,泵内液体将产生涡流,使其发热汽化而发生气蚀或憋压, 易造成泵损坏.为了保证这类离心泵平安启动和正常运转,要求泵有最小排出流 量,此值称为离心泵的最小流量. 通常最小流量由泵制造厂规定. 为了保证最小 流量,在离心泵出口管道上加一条返回线,称为最小流量线 ,如图1.在最小流 量线上使用限流孔板,即使在发生误操作将泵出口阀门关闭时, 也能保证离心泵 平安运转,不致造成泵损坏.图1限流孔板用于保证泵平安启动和正常工作2.

4、1.2保证屏蔽泵适当的反向循环流量屏蔽泵是电动机和泵叶轮装在一个壳体内,机体和轴承依靠一定量的工艺流 体反向循环来冲洗、冷却和润滑.故在泵体上要装有一条反向循环管道, 使其满 足屏蔽泵的冷却和润滑要求.如果反向循环流量太小会造成冷却或润滑缺乏使轴 承损坏,而反向循环流量太大,又会使泵的效率降低.为此,采用限流孔板保持适当的反向循环流量,见图1.2.2 代替流量调节阀限定最大流量在工艺操作中,在流量不需调节,仅要求限定最大流量的场合,可使用限流 孔板代替流量调节回路预防超流量,节约投资.这也是限流孔板最常见的用途之 一.例如,在分子筛枯燥器或固定床反响器的降压放空和再生操作期间,使用限流孔板限定

5、放空流速或再生气体流量, 可预防因流量过大,破坏床层结构,或保 证再生在适当的气体流量下进行. 如聚乙烯装置中乙烯枯燥器分子筛的再生, 见 图2.图2限流孔板用于乙烯枯燥器分子筛的再生2.3 预防各支管偏流在某种情况下,工艺要求各分支管道流量相同.但是由于各支管阻力降很难 完全相等,所以其流量存在差异.使用限流孔板可以调节各支管的压力降, 使各 支管的流量保持一致.例如,由于停留时间对裂解深度影响很大, 乙烯裂解炉对 各组炉管流量分配有严格的要求.如果某组炉管内停留时间长,裂解深度加深, 乙烯收率那么降低,而且还会发生结焦；反之,乙烯收率也会降低.因此,不允许 各组炉管偏流.采用限流孔板,可预

6、防偏流,保证各炉管内停留时间及裂解深度 一致,满足乙烯裂解的工艺要求,如图 3所示.图3限流孔板预防裂解炉各组炉管偏流2.4 用于较大幅度降压要将流体压力降低并限制在某一规定值, 可使用自力式调节阀来实现.这种调节 阀是由阀后压力直接限制阀芯开度,从而使阀后压力降低并能稳定在设定压力值.如果其降压幅度较大就要求自力式调节阀芯口径较小,制造困难,加工费用高,限制精确度难于保证,还可能发出噪声.特别在用于液体时,由于降压幅度大而容易发生气蚀,产生振动,严重时会造成调节阀和管道损坏. 为了改善这种状况,当然可以采用两个或多个自力式调节阀串联, 分级降压.但这样投资就会大为增加.显然这种串联调节阀的降

7、压方式不经济. 如果采用限流孔板先初步降压,然后再由自力式调节阀将下游压力稳定在设定值, 这样即使上游侧压力波动会引起孔板后压力的波动,但经过调节阀调节后,下游侧压力仍会稳定在设定值,满足工艺要求,如图4所示.图4限流孔板用于较大幅度降压2.5 与自力式调节阀配合使用根据限流孔板原理,流体通过限流孔板缩孔处的流速保持音速,因此体积流量基本不受上游压力波动影响而保持恒定.而对气体来说,虽然体积流量保持不变, 而其质量流量那么随上游压力而波动.假设采用自力式调节阀来稳定限流孔板上游压 力,就能使气体质量流量恒定在某规定值,而不受上游压力波动的影响,如图 5 所示.图5限流孔板与自力式调节阀配合使用2.6 多段限流孔板的应用流体为气体时,如果只是为了限定流量,对下游的压力没有要求,单段限流 孔板即可满足要求.但如果在限定流量的同时还要限制孔板下游侧压力,单段限 流孔板就满足不了这一要求,由于单段限流孔板不大可能在限定流量的同时还限 制下游的压力,这时就应采用多段限流孔板来实现.液体通过单段限流孔板时其压力变化如图 6所示.图中：pu为孔板上游侧 压力；pd为孔板下游侧压力；pc为孔板的缩流压力；pv为流体饱和蒸气压力.图6限流孔板前后的压力变化由图6可以看出,流体经过孔板时压力降低为 pc,随着流速的减小,压力逐渐 增大至pd.如果pc低于pv,液体气化产生气泡,随着流动,压力增大,