CN112525307A - 孔板阀性能在线监测装置和监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孔板阀性能在线监测装置，在线监测装置包括开设在所述孔板阀上游的进口、开设在孔板阀下游的第一出口和第二出口、设置在所述进口与第一出口之间的第一差压变送器、设置在所述进口与第二出口之间的第二差压变送器以及与所述第一差压变送器和第二差压变送器连接的控制机构，所述第二出口位于所述第一出口与所述孔板阀之间，所述第一差压变送器用于监测所述进口与第一出口间的差压△P，所述第二差压变送器监测进口与第二出口间的差压△P1，所述控制机构用于监测△P1/△P的值，并在△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时进行预警。本发明的孔板阀性能在线监测装置，实现了孔板阀性能的在线监测和故障预警。

Description

孔板阀性能在线监测装置和监测方法

技术领域

本发明专利属于工业计量技术领域，如能源或化工行业的流量计量，具体涉及一种孔板阀性能在线监测装置以及基于该在线监测装置进行孔板阀性能在线监测的方法。

背景技术

孔板流量计节流装置(孔板阀)与差压变送器配套形成的孔板流量计可测量液体、蒸汽、气体的流量，孔板流量计广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等场合。孔板流量计又称为差压式流量计，是由一次检测件(节流件孔板阀) 和二次装置(差压变送器和流量显示仪)组成，广泛应用于气体、蒸汽和液体的流量测量，其具有结构简单，维修方便，性能稳定等优点。

现有工业现场应用的孔板流量计都是流量计厂加工完成之后，将其运送到检定中心进行检定，检定合格后方可装载到工业现场进行使用。但是孔板流量计的孔板阀在使用过程中其性能会发生变化，如孔板的迎面锐角、平整度、粗糙度都会发生变化。这些变化会导致计量误差的存在及增大，如果不进行监测和处理，则会对设备和运行的安全性、可靠稳定性以及经济性造成重大影响。

现有技术中对孔板流量计的性能监测和故障诊断采用的方式一般有两种：一种就是到一定周期进行更换，但是往往更换的费用较高，周期较长，期间造成很多难以估量的损失；另外一种就是采用定期对流量计进行拆解检定，如核电站大修会对流量计进行检定，但是这种检定的周期往往也难以满足高精度应用现场的需求，并且无法追踪特定流量计使用过程的性能变化。所以亟需一种能够在线对孔板流量计尤其是孔板阀进行性能监测和诊断的技术方案。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷和达到上述目的，本发明的目的是提供一种孔板阀性能在线监测装置，其能够对孔板阀的性能实现在线监测。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种孔板阀性能在线监测装置，在线监测装置包括开设在所述孔板阀上游的进口、开设在孔板阀下游的第一出口和第二出口、设置在所述进口与第一出口之间的第一差压变送器、设置在所述进口与第二出口之间的第二差压变送器以及与所述第一差压变送器和第二差压变送器连接的控制机构，所述第二出口位于所述第一出口与所述孔板阀之间，所述第一差压变送器用于监测所述进口与第一出口间的差压△P，所述第二差压变送器监测进口与第二出口间的差压△P1，所述控制机构用于监测△P1/△P的值，并在△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时进行预警。

通过第一差压变送器与孔板阀结合形成的孔板流量计为现有技术，本发明在这样的现有技术上，新开设了第二出口并在进口与第二出口之间增加第二差压变送器，通过监测△P1/△P值的变化，实现对孔板阀性能的在线监测和故障预警，为工业现场安全、高效、经济的运行提供了保障，节省了人力、财力和物力。

根据本发明的一些优选实施方面，所述管道的内径为D，所述进口与孔板阀之间的距离为D，所述第一出口与孔板阀之间的距离为D/2。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第二出口与孔板阀之间的距离为 D/4。将第二出口设置在孔板阀下游的D/4，在该点与进口之间设置第二差压变送器，可以使得检测的结果相对于其他点开设的出口更加精确和稳定，波动小。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第二出口的开设尺寸与第一出口的开设尺寸相同。

根据本发明的一些优选实施方面，所述变化程度设定的阈值为0.2％-0.5％。

一种孔板阀性能在线监测方法，在线监测方法包括如下步骤：在管道中孔板阀的上游开设进口，在孔板阀的下游开设第一出口和第二出口，所述第二出口位于所述第一出口与所述孔板阀之间，所述进口与第一出口之间设置有第一差压变送器，所述进口与第二出口之间设置有第二差压变送器；所述第一差压变送器和第二差压变送器上连接有控制机构；

通过第一差压变送器监测进口与第一出口间的差压为△P；

通过第二差压变送器监测进口与第二出口间的差压为△P1；

通过控制机构计算△P1/△P的值；

当孔板阀性能稳定时，△P1/△P的值为定值；当△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时，所述控制机构进行预警。

根据本发明的一些优选实施方面，所述管道的内径为D，所述进口与孔板阀之间的距离为D，所述第一出口与孔板阀之间的距离为D/2。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第二出口与孔板阀之间的距离为D/4。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第二出口的开设尺寸与第一出口的开设尺寸相同。

根据本发明的一些优选实施方面，所述变化程度设定的阈值为0.2％-0.5％。

由于采用如上所述的技术方案，与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本申请的孔板阀性能在线监测装置，相比现有的只能通过解体检修来确认孔板是否存在问题，并且解体装回的过程中存在造成进一步误差的可能性，本发明中的技术方案实现了径距取压孔板流量计孔板区域即孔板阀性能的在线监测和故障预警，为工业现场安全、高效、经济的运行提供了保障，节省了人力、财力和物力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例中孔板阀性能在线监测装置的示意图；

图2为本发明优选实施例2中不同雷诺数下的计算结果示意图；

附图中，管道-1，孔板阀-2，进口-3，第一出口-4，第二出口-5，第一差压变送器-6，第二差压变送器-7。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1孔板阀2性能在线监测装置

如图1所示，本实施例的孔板阀2性能在线监测装置，包括开设在孔板阀 2上游的进口3、开设在孔板阀2下游的第一出口4和第二出口5、设置在进口 3与第一出口4之间的第一差压变送器6、设置在进口3与第二出口5之间的第二差压变送器7以及与第一差压变送器6和第二差压变送器7连接的控制机构，第二出口5位于第一出口4与孔板阀2之间，第一差压变送器6用于监测进口3与第一出口4间的差压△P，第二差压变送器7监测进口3与第二出口5间的差压△P1，控制机构用于监测△P1/△P的值，并在△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时进行预警。本实施例中的变化程度设定的阈值为0.2％。

第二出口5的开设尺寸与第一出口4的开设尺寸相同。本实施例中，管道 1的内径为D，进口3与孔板阀2之间的距离为D，第一出口4与孔板阀2之间的距离为D/2。第二出口5与孔板阀2之间的距离为D/4。将第二出口5设置在孔板阀2下游的D/4，在该点与进口3之间设置第二差压变送器7，可以使得检测的结果相对于其他点开设的出口更加精确和稳定，波动小。

通过第一差压变送器6与孔板阀2结合形成的孔板流量计为现有技术，本实施例在这样的现有技术上，新开设了第二出口5并在进口3与第二出口5之间增加第二差压变送器7，通过监测△P1/△P值的变化，实现对孔板阀2性能的在线监测和故障预警，为工业现场安全、高效、经济的运行提供了保障，节省了人力、财力和物力。

实施例2孔板阀2性能在线监测方法

通过第一差压变送器6与孔板阀2结合形成的孔板流量计为现有技术，其主要原理是利用孔板阀2的孔板前后产生的节流压差来计算流量，第一差压变送器 6的高压接口和低压接口分别接到孔板阀2的进口3和第一出口4上。利用变送器 (图1中的第一差压变动器)测得的进出口差压△P，并通过以下公式计算出管道内的流体流量。

式中，C为流出系数，ε为可膨胀性系数，β为d与D的比值，△P为进出口引压孔压差。

但是当孔板阀2应用一段时间后或者是解体检修后重新安装后，孔板阀2的孔板部分区域会发生微小的变化，如果这种变化超过标准的要求，或者是对流量测量影响较大时就会对流量的计算产生较大的误差。

基于实施例1的孔板阀2性能在线监测装置，本实施例的孔板阀2性能在线监测方法包括如下步骤：

1)在管道1中孔板阀2的上游开设进口3，在孔板阀2的下游开设第一出口4和第二出口5，第二出口5位于第一出口4与孔板阀2之间，进口3与第一出口4之间设置有第一差压变送器6，进口3与第二出口5之间设置有第二差压变送器7；第一差压变送器6和第二差压变送器7上连接有控制机构；管道1的内径为D，进口3与孔板阀2之间的距离为D，第一出口4与孔板阀2 之间的距离为D/2，第二出口5与孔板阀2之间的距离为D/4。且第二出口5 的开设尺寸与第一出口4的开设尺寸相同。

2)通过第一差压变送器6监测进口3与第一出口4间的差压为△P。

3)通过第二差压变送器7监测进口3与第二出口5间的差压为△P1。

4)通过控制机构计算△P1/△P的值。

5)当孔板阀2性能稳定时，△P1/△P的值为定值；当△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时，控制机构进行预警。变化程度设定的阈值为 0.2％-0.5％，本实施例中优选为0.2％以进行更加精准的检测。即本实施例中，当△P1/△P的值相对孔板阀2性能稳定时的变化程度超过0.2％时，就进行预警。

如图2的模拟计算结果所示，针对D＝364mm的径距取压孔板阀2，不同流量即不同雷诺数(Re)下，△P1/△P的值稳定在0.89，通过模拟计算可知，当该值变化超过0.2％时候，孔板区域存在迎面锐角、孔板沾污的可能性就急剧增加。所以针对D＝364mm的管道设定变化程度设定的阈值为0.2％，可以利用该值的变化实现径距取压孔板流量计节流区在线性能监测预警。

现有技术只能通过对孔板流量计进行更换或者定期检定来解决孔板流量计在使用过程中出现的误差和误差逐渐增大的问题，并且不能对流量计进行持续的性能监测和预警诊断。本实施例解决的就是径距取压孔板流量计持续的性能监测和误差预警问题，本实施例的方案为是在孔板阀2的下游，即孔板后D/4 处(图1中第二出口5)，与原引压孔等截面处开同样大小的取压孔，在新添加的取压孔即第二出口5与孔板上游取压孔(进口3)接上第二差压变送器7，测得差压△P1。在孔板检定合格无任何问题时，△P1/△P的值是一个稳定的值，当该值变化超过0.2％时候，孔板区域存在迎面锐角、孔板沾污的可能性就急剧增加。可以利用该值的变化实现径距取压孔板流量计节流区在线性能监测预警。

相比其他方案只能通过解体检修来确认孔板是否存在问题，并且解体装回的过程中存在造成进一步误差的可能性，本发明的方案实现了径距取压孔板流量计孔板区域性能的在线监测和故障预警，为工业现场安全、高效、经济的运行提供了保障，节省了人力、财力和物力。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种孔板阀性能在线监测装置，其特征在于，在线监测装置包括开设在所述孔板阀上游的进口、开设在孔板阀下游的第一出口和第二出口、设置在所述进口与第一出口之间的第一差压变送器、设置在所述进口与第二出口之间的第二差压变送器以及与所述第一差压变送器和第二差压变送器连接的控制机构，所述第二出口位于所述第一出口与所述孔板阀之间，所述第一差压变送器用于监测所述进口与第一出口间的差压△P，所述第二差压变送器监测进口与第二出口间的差压△P1，所述控制机构用于监测△P1/△P的值，并在△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时进行预警。

2.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述管道的内径为D，所述进口与孔板阀之间的距离为D，所述第一出口与孔板阀之间的距离为D/2。

3.根据权利要求2所述的在线监测装置，其特征在于，所述第二出口与孔板阀之间的距离为D/4。

4.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述第二出口的开设尺寸与第一出口的开设尺寸相同。

5.根据权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述变化程度设定的阈值为0.2％-0.5％。

6.一种孔板阀性能在线监测方法，其特征在于，在线监测方法包括如下步骤：在管道中孔板阀的上游开设进口，在孔板阀的下游开设第一出口和第二出口，所述第二出口位于所述第一出口与所述孔板阀之间，所述进口与第一出口之间设置有第一差压变送器，所述进口与第二出口之间设置有第二差压变送器；所述第一差压变送器和第二差压变送器上连接有控制机构；

通过第一差压变送器监测进口与第一出口间的差压为△P；

通过第二差压变送器监测进口与第二出口间的差压为△P1；

通过控制机构计算△P1/△P的值；

当孔板阀性能稳定时，△P1/△P的值为定值；当△P1/△P值的变化程度超过设定的阈值时，所述控制机构进行预警。

7.根据权利要求6所述的在线监测方法，其特征在于，所述管道的内径为D，所述进口与孔板阀之间的距离为D，所述第一出口与孔板阀之间的距离为D/2。

8.根据权利要求6所述的在线监测方法，其特征在于，所述第二出口与孔板阀之间的距离为D/4。

9.根据权利要求6所述的在线监测方法，其特征在于，所述第二出口的开设尺寸与第一出口的开设尺寸相同。

10.根据权利要求6所述的在线监测方法，其特征在于，所述变化程度设定的阈值为0.2％-0.5％。

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