虞兆麟:我见证的法兰取压节流装置

2022/11/5 2:29:42 人评论 次浏览 分类:文化长廊  文章地址://www.e-cumulus.com/community/4549.html

节流装置是流量测量最常用的测量元件。尤其在20世纪80年代之前,用节流装置的流量测量仪表品种少;而其他成熟的新型流量测量仪表既少且价格也昂贵,故只要工艺条件允许,节流装置理所当然地成为首选仪表,是流量测量的主力,在石油化工行业中,管径大、流量大的工况下尤为适用,占流量仪表的70%左右。

学校专业课中老师讲的节流装置-锐孔板测量流量,主要有角接取压和1吋法兰取压两种方法。学校安排我们到吴泾化工厂实习和到兰化合成氨厂毕业实习中,见到的都是角接取压带环室的节流装置,这在化工行业应用中非常广泛。

1964年,笔者大学毕业分配到石油部抚顺设计院工作,后设计院迁至洛阳。1965年,笔者做第一个设计项目时,流量测量仪表选用的就是1吋法兰取压节流装置,从此开始直到退休也就只用过这一种节流装置。当时孔板计算采用燃化部第一石油化工建设公司设计研究所编制、化工部自控中心站(原名兰化设计院石油化工自控设计建设组)出版的《法兰取压节流装置计算手册》,使用计算尺加上查图表,计算出锐孔板的孔径比,而后确定孔板孔径,全是手工一步一步算出来的。

60年代初,石油部搞“五朵金花”,都是国内的第1套装置,其中抚顺设计院设计了其中的3套:消化吸收国外技术,自行设计的第1套流化催化裂化装置;自行设计的第1套延迟焦化装置;在引进装置基础上,自行设计的加氢裂化装置。这些装置先后于1965年-1966年投产。上述装置的设计中全都采用1吋法兰取压节流装置。

当时,抚顺设计院编制有一套1吋法兰取压节流装置的制造图,随施工图纸一起发给业主,由业主发到制造厂;至于在哪个厂加工制造,设计院不知道也不干预。该图纸参考了引进装置的图纸,在抚顺设计院一直沿用了近20年。


1981年,在与国外合作设计中得到ISO5167-1980《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量》标准的完整版,经过一段时间准备后,1983年开始着手编制符合ISO5167-1980标准的1吋法兰取压节流装置制造图册,并列入设计院1983年-1984年设计二线计划,由段泽灜主持,笔者和高云亮、谢英奋参加设计。经过对 ISO5167-1980 的消化、研讨,发觉我们原有的节流装置图册并不完全符合该标准规定,对锐孔板制造、节流装置安装的严格要求,在老的图册中没有具体规定。当时我们常称孔板的测量精度是0.5%,实际上计算孔板时流出系数的不确定度可以保证在0.5%以内,但没有孔板制造和安装的严格限制条件,就无法保证测量精度。


此前,1吋取压法兰多采用光滑面(RF)法兰安装,仅从使用压力高的角度采用金属环垫(RJ),孔板安装的不同心度根本达不到ISO5167 规定的要求。经讨论后,采用孔板和八角垫做成一体,并提高法兰密封槽和环垫的加工精度,来保证孔板的不同心度和取压孔与孔板面间距 25.4mm的要求,保证流出系数的不确定度小于0.5%,并且没有附加误差。后来,在进口节流装置样本中也看到了相同的结构设计。考虑到生产过程中流量控制并不需要精确计量的场合,又设计了一套光滑面法兰连接的节流装置,放宽了安装要求,流出系数有附加误差,适用于过程控制场合以降低成本。


1984年,1吋取压法兰节流装置图纸设计完成后,要找一家仪表制造厂试制。距离最近、技术力量强大的开封仪表厂本来就生产节流装置,又有当时国内最大的流量仪表标定设备,但与该厂联系后,他们对此没有兴趣。因为当时国内1吋取压法兰节流装置市场不大,主要在炼油行业中使用,而化工行业都使用角接取压节流装置。正当试制无门时,浙江省苍南县农机厂厂长黄瑞祥来我们设计院,介绍仪表阀门和管件;当与他谈及节流装置试制时,黄提出带图纸回去研究,看看能否试制。当黄再次来到设计院表示能试制时,我们却担心农机厂的装备能否做出孔径加工精度为0.05%的锐孔板。双方商定,先试制一套无流量系数附加误差DN100的1吋取压法兰节流装置,并要送到上海自动化仪表研究所(现上海工业自动化仪表研究院)标定,如能达到设计要求,就将全套图纸转让给他们生产。


设计院提供了一套DN100的1吋取压法兰节流装置的设计数据和图纸,交浙江省苍南县农机厂试制。样机制作完成后,院里安排笔者参与孔板标定工作。几次往返于洛阳、上海之间,联系上海自动化仪表研究所流量室,商讨标定内容、日期,查看标定设备和准备标定用安装管道。


标定工作开始,先按ISO5167-1980标准,测量锐孔板的孔径误差、椭圆度、锐口,以及节流装置所带直管段的管径、椭圆度等,经检测都合格后,再上标定装置标定。用事先准备好的材料和管道安装测试管路,很顺利,只用一天时间连安装加标定都完成了。


几天后,标定报告送到洛阳,结果全部符合ISO5167的规定,流量系数不确定度小于0.5%,也就是说,设计、试制都成功了。洛阳石油化工工程公司与苍南仪表厂(此时苍南农机厂已更名为苍南仪表厂)签订了技术转让协议,提供全套图纸。1984年秋,1吋取压法兰节流装置在杭州通过鉴定,先在石油化工行业中推广使用,后又推向其他行业。


在图纸设计的同时,设计院也开发了用于小型计算机的计算程序(当时设计院也只有这种小型计算机),以终结手工计算时代。计算程序也提供给制造厂,并帮助厂里培训一名孔板计算人员。


后来有几家仪表厂也要求得到该制造图,但洛阳石化工程公司按照原先的承诺只转让给一家制造厂。


现在1吋法兰取压节流装置已在石化行业中广泛应用,同时ISO5167用差压装置测量流量标准、制造图和计算软件也更加完善。


作者简介

虞兆麟:上海人,1964年毕业于华东化工学院化工自动控制专业,原石油部抚顺设计院(现中国石化洛阳石油化工工程公司)从事石油化工自动化设计,历任高级工程师、副主任工程师及电仪室主任,2000年退休。

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