摘要(yào)：詳細介(jie)紹了蒸(zheng)汽汽錘(chui)的成因(yīn)和汽錘(chui)的5種具(ju)體的物(wu)理形态(tài)。在此基(jī)礎上，安(ān)裝在蒸(zhēng)汽管線(xiàn)上的 渦(wo)街流量(liang) 和 孔闆(pǎn)流量計(jì) 的設計(ji)選型，進(jin)行了詳(xiang)細的比(bǐ)較和分(fèn)析。并對(duì)比了蒸(zhēng)汽流量(liàng)測量的(de)種不同(tóng)的溫壓(yā)補償設(she)計方案(àn)。然後，對(duì)氣動球(qiú)閥和氣(qì)動單座(zuo)閥在蒸(zhēng)汽工況(kuang)下的應(yīng)用也進(jin)行了深(shēn)入探讨(tao)。最後，指(zhi)出了于(yu)蒸汽工(gōng)況下流(liu)量計和(hé)氣動開(kāi)關📧閥設(shè)計選型(xing)的若幹(gàn)建議。
1.概(gài)述
　　化工(gōng)行業經(jing)常使用(yong)飽和蒸(zheng)汽對工(gong)藝介質(zhì)進行加(jia)熱，因此(cǐ)蒸汽管(guǎn)線在化(hua)工廠裏(lǐ)随處可(kě)見。蒸汽(qì)管線🏒中(zhōng)的🤩飽和(hé)蒸汽🌈很(hěn)容易發(fa)生冷凝(ning)，并形成(chéng)冷凝水(shuǐ)。如果蒸(zhēng)汽管線(xiàn)過🔞長，且(qie)未進行(hang)合理支(zhī)撐🔞，那麽(me)，在重力(li)的作用(yong)下，管道(dào)的中間(jiān)部分會(hui)下垂，并(bìng)在蒸汽(qi)管線停(tíng)用後，積(jī)存一部(bu)分冷凝(ning)水。蒸汽(qì)疏水👈閥(fá)設置和(he)安裝的(de)不合理(li)，也會導(dǎo)緻蒸汽(qì)管路的(de)排水不(bú)暢。當蒸(zhēng)🌍汽管線(xiàn)再次啓(qǐ)用😄時，入(ru)管道的(de)蒸汽🆚和(he)積存在(zai)管道内(nei)的冷凝(ning)水相遇(yù)，就💃會在(zài)管道内(nèi)形成汽(qi)錘。汽錘(chui)會對安(an)裝在蒸(zhēng)汽管線(xiàn)上的設(shè)備、儀表(biao)和閥門(mén)造成破(po)壞。此外(wài)，蒸汽的(de)溫度也(yě)較高。在(zài)工程設(she)計中，對(dui)這些💃🏻不(bú)利因素(sù)都✌️應加(jia)以考慮(lǜ)💞和防範(fàn)。
2.汽錘的(de)物理形(xíng)态
　　汽錘(chui)有以下(xià)5種主要(yào)的物理(lǐ)形态：
1）蒸(zheng)汽管線(xiàn)裏積存(cun)的冷凝(ning)水，在蒸(zhēng)汽的加(jia)熱下快(kuai)速蒸✍️發(fa)，使得管(guan)道内的(de)氣體體(ti)積迅速(su)膨脹，壓(ya)力上升(shēng)，從而對(dui)安裝在(zai)管線上(shàng)的儀表(biǎo)和閥門(mén)形成壓(yā)力沖擊(ji)。
2）蒸汽流(liú)速過快(kuai)，部分蒸(zhēng)汽沖入(ru)積存的(de)冷凝水(shuǐ)之中，使(shi)得中💯間(jiān)一段管(guan)道全部(bù)被蒸汽(qì)占據，而(ér)兩側則(ze)仍然是(shi)冷凝水(shuǐ)，當🐕這部(bù)㊙️分蒸汽(qì)在冷凝(níng)水中發(fā)生冷凝(ning)時，形成(cheng)局部真(zhen)空，使冷(leng)凝水從(cong)兩頭向(xiang)中間快(kuai)速流動(dòng)，填補真(zhēn)空，并發(fā)生激烈(lie)碰撞，在(zài)管線中(zhong)👅産生較(jiào)大♌的壓(yā)強和沖(chòng)擊波。
3）冷(lěng)凝水在(zài)管線底(di)部，被進(jin)入管線(xiàn)的蒸汽(qì)吹動，向(xiang)下遊流(liu)動🏃‍♂️，像🤩海(hǎi)🏃水被海(hǎi)風吹拂(fu)着，形成(cheng)了海浪(lang)。當管線(xiàn)上的開(kai)關閥關(guān)⛷️閉過于(yú)迅速時(shi)，流動的(de)冷凝水(shuǐ)漣漪，也(yě)會如海(hai)浪疊加(jiā)撞擊岸(àn)邊的峭(qiào)壁一🚩樣(yàng)，疊加撞(zhuang)擊并損(sǔn)壞開關(guān)閥的閥(fá)内件。
4）如(rú)果蒸汽(qi)管線上(shàng)的開關(guan)閥打開(kai)過快，則(ze)閥後的(de)冷凝水(shuǐ)🙇‍♀️有可能(néng)會被高(gao)速流動(dong)的蒸汽(qì)吹起，如(rú)子彈一(yī)般的，撞(zhuàng)擊下遊(yóu)的管✌️件(jiàn)和🐆儀表(biao)，并造成(cheng)相應的(de)損壞。
5）如(ru)果蒸汽(qi)管線上(shang)的開關(guān)閥打開(kai)過快，蒸(zhēng)汽流速(sù)較快，則(ze)蒸汽會(huì)和原積(jī)存在管(guan)線内的(de)，低溫的(de)冷凝水(shui)🤟混合在(zài)一🛀🏻起，并(bìng)在冷凝(ning)水内部(bù)形成由(you)蒸汽構(gòu)成的📧氣(qì)泡，當這(zhè)些蒸汽(qi)氣泡破(po)裂時👅，周(zhōu)圍的❓冷(leng)凝水在(zai)瞬間填(tián)補蒸汽(qi)氣泡破(pò)裂後形(xing)成🌈的空(kōng)間，形成(cheng)高壓強(qiáng)，并破壞(huài)臨近的(de)管件、閥(fa)門和儀(yí)表。這個(gè)過程有(you)點類似(si)于氣蝕(shi)裏的空(kōng)化。
3.渦街(jie)流量計(ji)和孔闆(pan)流量計(ji)分别應(yīng)用于蒸(zhēng)汽管線(xian)
　　渦街流(liú)量計通(tōng)常是利(lì)用差動(dòng)電容，測(cè)量漩渦(wō)發生體(tǐ)後💯産生(shēng)🈲的卡門(men)渦街的(de)漩渦頻(pín)率，從而(ér)推算出(chu)被測流(liu)體的流(liú)量。其量(liàng)程比大(dà)緻爲10∶1。孔(kong)闆流量(liàng)計則是(shì)通過測(cè)量孔闆(pan)🤞前後的(de)壓差，由(yóu)伯努利(lì)方程（孔(kong)闆兩側(cè)的壓差(cha)❗的開方(fang)值，與流(liú)經孔闆(pan)的流體(ti)🍓的流量(liàng)成正比(bi)），推算出(chū)🌈流體的(de)流量。其(qí)量程比(bǐ)比✨渦街(jiē)流量計(jì)狹窄，大(dà)緻爲3∶1。當(dang)渦街流(liú)量計和(hé)孔闆流(liú)量計分(fèn)别應用(yòng)在蒸汽(qì)🤟管線上(shang)時：
1）渦街(jiē)流量計(ji)測量漩(xuan)渦的差(chà)動電容(rong)是完全(quan)處于蒸(zhēng)汽⛱️管線(xiàn)内部的(de)。因此，差(chà)動電容(róng)幾乎時(shi)刻處于(yú)高溫之(zhi)中，其使(shi)用壽♉命(mìng)較短。孔(kǒng)闆流量(liàng)計分兩(liang)種：一體(tǐ)化孔闆(pǎn)流量計(ji)和帶冷(leng)凝罐的(de)孔闆流(liu)量計。一(yi)體化孔(kǒng)闆流量(liàng)計的差(cha)壓測量(liang)元件，在(zai)管道上(shàng)方，并不(bú)在管🐅道(dao)内。而帶(dai)冷凝罐(guàn)的孔闆(pǎn)流量計(jì)，其差壓(yā)測量元(yuan)件，隻接(jie)觸冷凝(ning)🚶‍♀️罐内的(de)冷凝水(shui)，與蒸汽(qi)是完全(quán)隔絕的(de)。因此，孔(kǒng)闆流量(liàng)計差壓(ya)測☀️量元(yuán)件的使(shi)用壽命(ming)較長。
　　渦(wo)街流量(liang)計通過(guo)可動部(bù)件（通常(chang)爲機械(xie)件極小(xiǎo)的🍓位移(yi)），去檢測(ce)💁卡門渦(wo)街的漩(xuan)渦，并通(tōng)過機械(xiè)傳動，将(jiang)這一物(wù)理位移(yi)傳遞給(gei)差動電(dian)容。當蒸(zheng)汽管線(xian)内發🔱生(sheng)汽錘❓時(shí)，該可動(dong)部件将(jiāng)受到較(jiào)大的沖(chong)擊力，有(yǒu)可能發(fa)生永久(jiu)形變。同(tóng)時，差動(dòng)電容本(běn)身也可(kě)能被該(gāi)可動部(bù)件傳來(lai)的力直(zhí)接破壞(huai)，從而導(dǎo)緻渦街(jie)流量💰計(jì)傳感器(qi)損壞。而(ér)孔闆流(liú)量計則(zé)沒有任(rèn)何可動(dong)部件。且(qie)安裝在(zài)管道内(nèi)，作爲孔(kong)闆流量(liang)計一次(ci)測量部(bu)🏃‍♀️件✉️的孔(kong)闆，機構(gòu)簡單🛀，非(fēi)常堅固(gu)。因此，孔(kǒng)闆流量(liàng)計很難(nán)被汽錘(chui)打壞。
　　當(dāng)汽錘發(fā)生時，蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的蒸(zhēng)汽受到(dào)壓力波(bō)的幹擾(rǎo)🐆，流場發(fā)生紊亂(luàn)，管線本(běn)身也強(qiang)烈震動(dong)。這會嚴(yan)重幹擾(rǎo)卡👅門渦(wo)街的穩(wen)定生成(chéng)，從而影(ying)響渦街(jie)流量🔞計(ji)的正常(chang)測量。當(dang)然，對渦(wō)街流量(liang)計兩側(ce)的管道(dào)，進🥵行額(e)外的加(jia)固支撐(cheng)，可以在(zai)一⁉️定程(cheng)度上減(jian)輕渦街(jie)流量計(ji)的震動(dong)。但卻無(wú)法消除(chu)，臨近管(guan)道内所(suǒ)發生🈚的(de)汽錘所(suo)帶來的(de)管道内(nèi)蒸汽‼️流(liu)場本身(shen)的紊亂(luan)和波動(dong)。而對孔(kong)闆流量(liang)計來說(shuo)，汽錘所(suo)産生的(de)管道震(zhen)動⛷️和流(liu)場紊亂(luàn)，并不🔱會(hui)影響孔(kǒng)闆前後(hòu)的壓差(cha)，也就🔴不(bú)會影響(xiǎng)孔闆流(liu)量計進(jìn)行準确(que)可靠的(de)流量測(cè)量。
4.蒸汽(qi)流量測(cè)量的溫(wen)壓補償(chang)
　　蒸汽管(guǎn)線流量(liàng)計設計(jì)選型的(de)另一個(gè)要點是(shì)溫壓補(bǔ)⛹🏻‍♀️償。蒸汽(qì)在化工(gong)生産中(zhong)的主要(yào)作用是(shì)對工藝(yì)介🌂質進(jin)行加熱(rè)，工藝設(shè)計師和(he)生産操(cao)作員所(suǒ)關心的(de)是蒸汽(qì)的質量(liang)流量，而(er)不是體(ti)✨積流量(liang)🌍。但渦街(jiē)流量計(jì)和孔闆(pan)🧡流量計(jì)都😍是體(tǐ)積流量(liàng)計，無法(fa)直接測(cè)量🐉質量(liàng)流量。因(yīn)此，必須(xu)對渦🌈街(jiē)流量計(jì)和孔闆(pan)流量計(ji)的測量(liàng)結果進(jìn)行溫壓(yā)補償。過(guo)熱蒸汽(qi)的溫度(du)和壓力(li)沒有對(dui)☔應關系(xi)🏃，需對過(guò)熱蒸汽(qi)的體積(jī)流量同(tong)時進行(háng)溫度補(bǔ)償和壓(yā)力補償(chang)。飽和蒸(zhēng)汽的溫(wen)度和壓(ya)力是一(yi)一對應(yīng)的，隻需(xū)🔅對飽和(he)蒸汽的(de)體積流(liú)量進行(hang)單一的(de)溫度補(bǔ)💯償或壓(ya)力補償(chang)即可。
　　溫(wen)壓補償(chang)有兩種(zhong)方案。第(dì)一種是(shì)在流量(liàng)計内集(jí)成溫度(du)♌測量和(he)壓力測(ce)量元件(jian)，并在變(biàn)送器内(nèi)進行溫(wen)壓補償(cháng)計👅算，然(rán)後将補(bǔ)償後的(de)質量流(liú)量信号(hao)傳給集(jí)散控制(zhì)系統（DCS）。第(di)二種方(fāng)案是在(zài)管線上(shang)加裝溫(wēn)度變送(sòng)器和壓(ya)力變送(song)器，然後(hou)将測得(dé)的壓力(lì)信号，和(he)蒸汽流(liú)量計測(cè)得的補(bǔ)償前的(de)體積流(liú)量信号(hao)，一起上(shàng)傳DCS，并在(zài)DCS内⭕根🚶據(jù)公式進(jin)行溫壓(ya)補償計(jì)算。
　　對過(guo)熱蒸汽(qi)來說，僅(jǐn)有個别(bié)品牌的(de)渦街流(liú)量計和(hé)孔闆流(liu)量計，同(tong)時集成(chéng)了溫度(dù)測量和(hé)壓力測(ce)量的功(gōng)能，而這(zhè)些型号(hào)的流量(liàng)計價格(gé)也較貴(gui)。當溫度(dù)或壓力(lì)測量元(yuán)件損壞(huài)後，需更(gèng)換✌️整個(gè)流量計(ji)，則更換(huàn)成本和(hé)備品備(bèi)件成本(běn)都非常(chang)昂貴。而(er)采用第(di)二種🥰設(she)計方案(àn)，不但采(cǎi)購和更(gèng)換成本(běn)低，同💃🏻時(shí)，也可将(jiang)過👣熱蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的溫(wen)度和壓(yā)力信号(hao)一起上(shàng)傳至DCS。有(you)利于生(shēng)産💛操作(zuo)人🥰員更(geng)好的掌(zhang)握蒸📐汽(qì)管線内(nèi)的實際(jì)工況。
　　對(dui)飽和蒸(zheng)汽來說(shuo)，可提供(gòng)單一溫(wēn)度補償(cháng)的渦街(jie)流量計(jì)或孔闆(pǎn)流量計(ji)都較爲(wèi)常見，采(cai)購和更(gèng)換成本(běn)都相🍉對(duì)較低。且(qie)采用第(di)一種方(fang)案可以(yǐ)簡化設(she)計，減少(shǎo)施工✉️現(xian)場的施(shī)工量和(he)未來運(yun)行階段(duàn)的維護(hù)工👄作量(liàng)，因此相(xiàng)對較爲(wei)合理。
5.球(qiu)閥切斷(duàn)閥和單(dān)座切斷(duàn)閥分别(bié)應用于(yu)蒸汽管(guǎn)線
　　與管(guǎn)道專業(ye)不同，儀(yí)表專業(ye)通常不(bu)會選擇(ze)單座閥(fa)☂️作爲氣(qì)動切斷(duàn)閥。這不(bú)僅僅是(shì)因爲單(dān)座閥所(suo)占用的(de)安🧡裝空(kōng)間較大(dà)，也是因(yīn)☂️爲單座(zuò)閥的開(kāi)關速度(dù)比球閥(fá)更💋慢。但(dan)在蒸汽(qì)管線上(shang)，和氣動(dòng)球閥相(xiàng)比，氣動(dòng)單座切(qie)斷閥卻(què)有若🌍幹(gàn)優勢：
蒸(zhēng)汽汽錘(chui)的破壞(huai)力驚人(rén)，實際工(gōng)業生産(chan)中，不止(zhǐ)一次發(fā)生過閥(fa)門被汽(qi)錘打壞(huai)的案例(li)。球閥的(de)閥體和(hé)閥芯比(bǐ)較👈單薄(báo)，所用鋼(gang)材👨‍❤️‍👨較少(shǎo)，結構相(xiàng)對脆弱(ruò)。而單座(zuo)閥的閥(fa)體和閥(fá)芯用料(liào)厚實，結(jié)構堅🔱固(gu)。當汽錘(chuí)發生在(zai)切斷閥(fá)附近時(shi)，閥體和(he)閥内件(jiàn)會承受(shòu)較大的(de)沖擊力(li)。此時，單(dan)座閥會(hui)比球閥(fa)更加堅(jian)固可靠(kào)，不容易(yì)被汽錘(chuí)打壞。
　　閥(fa)芯和閥(fá)座間密(mì)封的可(ke)靠性和(hé)密封面(miàn)上的密(mì)封壓力(lì)有很大(dà)的關系(xì)。球閥分(fen)浮動球(qiu)球閥和(he)固定球(qiú)球閥♋兩(liǎng)種。浮動(dong)球球閥(fa)關閉時(shi)，依靠上(shang)下遊的(de)壓差來(lái)實現閥(fá)芯和閥(fa)座間的(de)密封，固(gu)定球球(qiu)閥關閉(bi)時，依靠(kào)閥座⭐内(nei)的彈簧(huáng)來實現(xiàn)密🔱封，這(zhe)兩種密(mì)封力相(xiang)🔱對都較(jiao)小。而單(dān)座閥則(ze)依靠執(zhí)行機構(gòu)的輸出(chu)力，将閥(fa)芯壓在(zai)閥座上(shang)。因此，隻(zhī)要選擇(zé)合适的(de)執行🔅機(jī)構，就能(neng)在單座(zuò)閥閥芯(xin)閥座處(chu)獲得較(jiao)大的密(mi)封壓力(li)，從而改(gǎi)善閥座(zuò)處的密(mì)封性。當(dāng)蒸汽管(guan)線停用(yong)時，單座(zuo)閥的密(mi)封性更(geng)好，洩漏(lou)到下遊(yóu)管道的(de)蒸汽量(liang)就較少(shao)，管道内(nèi)的凝結(jie)水也會(hui)随之減(jian)少。當蒸(zhēng)汽管線(xian)😘再次啓(qǐ)用時，汽(qi)錘的發(fa)生🏃‍♀️概率(lǜ)也會更(gèng)低。
　　當蒸(zhēng)汽通過(guò)球閥時(shi)，閥内溫(wēn)度上升(shēng)，球閥的(de)閥球和(hé)閥座會(hui)發生熱(rè)膨脹，但(dan)由于鋼(gang)材用料(liao)量的不(bu)同，閥球(qiú)和閥座(zuò)的膨脹(zhàng)程度也(yě)會有所(suo)不同。這(zhè)樣一來(lai)，閥球就(jiù)有可能(néng)被閥座(zuò)抱死無(wu)法‼️動作(zuo)。而直行(háng)程的單(dān)座閥，其(qi)打開時(shí)，閥芯🧡直(zhí)接提升(shēng)，離開閥(fa)座。閥芯(xin)和閥❗座(zuò)之間不(bu)存在靜(jìng)摩擦力(li)，不會被(bei)抱死💞，因(yīn)此不存(cún)在👣球閥(fa)那樣的(de)問題。
6.結(jié)束語
　　發(fa)生在蒸(zheng)汽管線(xian)内的汽(qì)錘有5種(zhong)主要的(de)物理形(xing)态💚，并且(qiě)會對安(an)裝在蒸(zheng)汽管線(xiàn)上的儀(yí)表和閥(fá)門造成(chéng)🔅破壞。孔(kǒng)闆流量(liàng)計在管(guan)道内沒(mei)有測量(liàng)元件和(he)可動♋部(bù)件，其📐測(ce)量也不(bu)受管🈲道(dao)震動📐和(he)流體🧡紊(wěn)亂的影(yǐng)響，因此(cǐ)，在量🏒程(chéng)比允許(xǔ)的情況(kuang)下✂️，比渦(wo)街流量(liàng)計更适(shi)合應用(yòng)于蒸汽(qi)流量測(ce)量。蒸汽(qì)流量的(de)測量需(xū)進行溫(wēn)壓補償(chang)，對過📱熱(rè)蒸汽而(ér)言，應🙇🏻在(zài)管道上(shàng)安裝👌獨(dú)立的溫(wēn)度變送(song)器和壓(ya)力變送(sòng)器，然後(hòu)在DCS上進(jìn)行補償(cháng)計算。而(ér)對飽和(hé)蒸汽來(lai)說，可在(zài)渦街流(liú)量計或(huò)孔闆流(liu)量計内(nei)部集成(chéng)溫度傳(chuan)感器，并(bing)在流量(liàng)變送器(qì)内部進(jin)行溫度(dù)補償計(ji)算。氣🥵動(dòng)單座閥(fá)的閥内(nei)件堅固(gù)⁉️可靠，關(guan)閉時的(de)密封壓(ya)力較大(da)，洩漏量(liàng)小，且可(ke)選擇線(xiàn)性或等(děng)百分比(bǐ)的流量(liàng)特性，能(neng)較好的(de)限制蒸(zheng)汽🈚流量(liàng)的快速(sù)增加，其(qí)閥芯也(yě)不會因(yīn)爲熱膨(péng)脹而被(bèi)閥座抱(bao)死。因此(ci)，氣動單(dan)座閥比(bǐ)氣動球(qiu)閥更适(shi)合應👨‍❤️‍👨用(yong)于蒸汽(qì)管線的(de)切斷。

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