气田集输限流孔板孔径计算方法的对比分析.pdf

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1、石油和化工设备-28-论文广场2016年第19卷气田集输限流孔板孔径计算方法的对比分析1222姜炜，李尚泽，程浩力，陈鹏轩（1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610041）（2.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京100085）[摘要]限流孔板因其结构简单、造价低廉、易于加工及安装等优点，已广泛应用于海外气田地面工程。不同的行业规范中限流孔板孔径的计算方法各不相同。本文详解基于Perry’sChemicalEngineers’Handbook和ISO5167.2-2003的两种计算模型。结合某海外气田集输限流孔板实

2、例，运用CORREL函数对比分析了两种计算方法的结果。建议优先推荐采用基于Perry’sChemicalEngineers’Handbook的计算方法。[关键词]气田集输工程；限流孔板；计算方法限流孔板外形为带有一小圆锐孔的金属板，1限流孔板的计算模型其结构简单、制造成本低、易于加工、安装方已知孔板前后的操作压力、操作温度、主管便。在海外气田集输工程中，对于限流精度要求内径、气体相关物性参数和限制流量，求解所需不苛刻的工艺场合，常使用限流孔板代替调节的孔板孔径。在海外气田集输工程中，可以采用[1]阀，以优化流程、节省投资。当采用限流孔板进两种方法进

3、行限流孔板的孔径计算。行限流时，孔板前后压差必须超过临界压差，这第1种方法来自DonW.Green编写的《Perry’s样才能保证经孔板的流量不再随着压差的变化而ChemicalEngineers’Handbook》（8thEdition）变化，使得流量维持在一个稳定的数值，以实现[3]第10章：[2]流量限制的功能。根据取压形式的不同，限流孔板一般可分为D(1)和D/2取压、法兰取压以及角接取压三种类型，如图1、图2所示。式中，ω为气体质量流量，kg/s；q1为孔板前3操作压力和温度下的体积流量，m/s；ρ1为孔板3前操作压力和温度下的气体密度，

4、kg/m；C为排2放系数；Y为膨胀系数；A2为孔径横截面积，m；2gc为常数，1.0(kg•m)/(N•s)；p1为孔板前静压，kPa；p2为孔板后静压，kPa；β为孔径与孔板前主图1D和D/2取压及法兰取压孔板管内径的比值。在采用式(1)进行计算时，排放系数C由式(2)计算得出：(2)其中，系数K的取值可由图3拟合得出。作者简介：姜炜（1990—），男，四川人，2011年7月毕业于西南石油大学油气储运工程专业，大学本科，助理工程师。在中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司从事油气田地面工程集输图2角接取压孔板设计工作。第10期姜炜等气田集输限

5、流孔板孔径计算方法的对比分析-29-多次给出孔径d，进行试算，直到求解的气体质量流量（约）等于需要的限制流量值，此时的孔径d即为所求。应当注意，使用此种计算方法有一个前置约束条件，缩颈处雷诺数不小于30000，通常大多数限流工况下都能满足该条件。[4]第2种方法来自ISO5167.2-2003：(6)式中，qm为气体质量流量，kg/s；Δp为孔板前后压差，Pa。在ISO5167.2-2003中，排放系数C采用Reader-Harris/Gallagher(1998)公式计算：图3系数K的取值膨胀系数Y可由式(3)计算得出：(7)(3)若主管内径D<

6、71.12mm，还应把下列项加入公式(7)：式中，r为孔板后与孔板前的静压比(p2/p1)；k为绝热指数。(8)此外，需要使用到紊流方程(4)以及临界方程式(7)中，ReD为根据主管内径D计算出的雷诺(5)：数；L1为孔板上游端面到上游取压口的距离除以管道内径得出的商；M’2和A分别由式(9)和式(10)(4)计算：(5)(9)式中，p4为完全恢复压力，kPa；rc为临界压力比。(10)将上述式(1)~(5)整合到Excel中，编写公式进行计算。其中，L’2为孔板下游端面到下游取压口的设计输入：孔板前压力p1，孔板后完全恢复压距离除以管道直径得出的

7、商。力p4，操作温度T，主管内径D为已知，绝热指数在实际计算中，上述公式中采用的L1和L’2可k、气体黏度μ、压缩因子z和分子量均用ASPEN如下取值：HYSYS计算。对于角接取压口，L1=L’2=0；对于D和D/2上述公式(5)可使用Excel中的单变量求解或者取压口，L1=0，L’2=0.47；对于法兰取压口，编程实现。L1=L’2=25.4/D。石油和化工设备-30-论文广场2016年第19卷式(6)中的可膨胀系数ε，可采用经验公式(11)表2工艺参数进行计算：工艺参数RO-01RO-02RO-03RO-04孔板前操作压力8110905050

8、07200kPa.g压差kPa742090504006700(11)主管内径mm96.796.72523.4绝热指数1.6