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      孔板排液裝置的改進

      作者: 來源: 發布時間:2019-06-25 14:33:00
      摘要:利用孔板流量計對含液氣體進行計量時,為防止孔板上游積液對計量準確性的影響,通常會安裝排液裝置。文章對現有的敞開式孔板排液裝置進行了討論,指出其不足,并改進成封閉式孔板排液裝置。分析表明,對有危害的氣體,改進后的新排液裝置能更安全、更方便地完成排液作業,對保障安全生產和維持孔板流量計的計量準確度有較好效果。
      1標準孔板流量計
      標準孔板流量計是唯一實現全球統一標準的流量計,按國際統一標準制造的孔板流量計無需實流標定即可投入使用,這一特點為孔板流量計的制造和使用帶來巨大便利,因此在流量計量領域獲得了廣泛應用。但是孔板的結構特點決定其對流動流體具有較大阻擋作用,對水平管道而言,管道中流動的氣體在重力和孔板阻擋的雙重作用下,氣體中所含的液體容易沉積在孔板上游面正下方形成積液,隨著時間的推移,當這些積液積累到一定程度,就會占據一部分管道流通面積,迫使孔板上游管道的氣體流速加快,孔板上下游壓差減小,造成計量值比實際值偏小。為解決這一問題,人們在管道積液處開孔安裝帶閥排液管制造出敞開式孔板排液裝置,如圖1所示,通過定期打開閥3將孔板1上游積液2排放出去來保證計量準確度。
      敞開式孔板排液裝置
      由于絕對干燥(絕對濕度等于零)的氣體幾乎不存在,氣體中含有的液體的情況普遍存在。水平管道的孔板運行一定時間后都會產生積液,因此以合理的頻率周期性地排出積液對維持孔板流量計的計量準確度有重要意義。然而,對一些有毒、易燃易爆、高溫、高壓、有腐蝕性等有危害的氣體,如將其貿然排出管道容易對人員、設備、環境造成危害,帶來安全事故。例如對取暖蒸汽計量的孔板,若用敞開式孔板排液裝置進行孔板排液,噴出的高溫蒸汽和積液容易燙傷現場人員;又如對含劇毒硫化氫的天然氣進行孔板排液,噴出的硫化氫會毒害現場人員,天然氣也容易燃燒和爆炸;再如生產鹽酸時需要對進入反應爐的氫氣和氯氣用孔板流量計計量來監控進料量,若進行孔板排液易造成氫氣和氯氣外泄,十分危險;還有煤氣中含有的大量水汽容易積聚在計量孔板前,排液時泄出的煤氣有毒且易燃。這些情況表明,為保證孔板排液的安全性和可行性,有必要設計一種安全的孔板排液裝置來保證排液作業安全。
      2封閉式孔板排液裝置
      由于敞開式孔板排液裝置實行敞開排放有安全隱患,因此設計了封閉式孔板排液裝置,如圖2所示,該新裝置是在敞開排放裝置的基礎上加裝一根連接孔板上、下游管道的帶閥排液管,稱為“內排管”,內排管由閥4控制通斷,而閥3所在排液管稱為“外排管”,通過開關閥3和閥4可實現不同的排液方式。
      封閉式孔板排液裝置
      新裝置的工作原理是:平時閥3和閥4關閉,不影響孔板流量計的運行,當孔板流量計運行一段時間需排液時,關閉狀態的閥3不動,打開閥4,由于運行中的孔板上下游之間因節流存在持續的壓差,孔板上游積液2在這個壓差作用下自動從孔板上游經內排管排放到孔板下游,再被流動的氣體帶走,從而消除了孔板積液,保證了孔板流量計的計量準確度。
      由于新裝置的排液方式是在密閉的管路內進行,因此能防止危害氣體外泄帶來的安全事故,提高了孔板排液作業的安全性。
      孔板排液的目的是防止積液累積到一定程度影響計量準確度,因此排液頻率的高低對控制積液累積程度有重要影響。如圖3所示,橫軸t是時間,縱軸Y是積液累積程度,實線和虛線分別是兩種排液頻率的積液累積程度曲線,本圖中虛線的排液頻率是實線的2倍,虛線對應的積液累積峰值Y2比實線的Y1低許多,這說明增加排液頻率可減少積液累積程度,從而降低對計量準確度的影響。對有危害的氣體,傳統的敞開式孔板排液裝置進行排液操作時需要做好必要的安全防護工作,這增加了排液操作的不便,為此常常降低排液頻率,使孔板流量計長時間處于計量值偏小狀態。相比傳統的敞開式孔板排液裝置,封閉式孔板排液裝置排液時能把流體物質和能量有效封閉在管路內,無需增加額外的安全防護工作,這使得孔板排液操作變得十分便利,而便利的結果是:可以提高排液頻率,將積液累積程度控制在較低水平,從而使孔板流量計能長時間處于計量準確狀態。
      由于流量越大孔板節流產生的壓差也越大,因此宜選擇在流量較大的時候進行排液。排液進行中和積液排完后內排管的聲響會有差別,以此判斷排液結束,并關閉閥4完成排液作業。
      積液累積程度曲線
      作為備用排液方式,若內排管發生堵塞時,也可關閉閥4、打開閥3進行外排,此時其工作方式與敞開式孔板排液裝置相同。
      3結束語
      綜上所述,對有危害的氣體,相比傳統的敞開式孔板排液裝置,封閉式孔板排液裝置有如下優點:
      (1)安全。有危害的氣體及其能量不外泄,避免造成安全事故。
      (2)方便。孔板排液無需額外安全防護,省事省力。
      (3)準確。由于安全和方便,因此可增加孔板排液次數、縮短排液周期,將積液累積程度始終限制在較低水平,從而提高計量準確性。
      (4)冗余設計可靠性高。在寒冷季節排液管容易堵塞,此時內排管與外排管互為備用,當一管堵塞可啟用另一管排液,提高了排液裝置的可靠性。
      (5)效費比高。相比傳統的敞開式孔板排液裝置,封閉式孔板排液裝置僅增加了一小段排液管和一個閥門,成本僅有微量增加,卻能產生較好的安全和計量效果,因此效費比較高。由于封閉式孔板排液裝置有這些優點,因此可廣泛用于測量危害氣體的孔板流量計,為安全生產和準確計量發揮作用。

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