摘要(yào):電站鍋爐(lu)管道流量(liang)計
是鍋爐(lú)上重要的(de)元件組合(he)裝置，曾經(jing)一直處于(yú)監管空白(bai)階🏃♂️段。本文(wén)首先介紹(shào)了流量計(ji)的原理及(ji)常見結構(gou)。鍋爐管道(dao)上⛹🏻♀️的流🔞量(liàng)計主要是(shì)
差壓式流(liú)量計
，按照(zhao)結構的不(bu)同可分爲(wei):焊接式、法(fǎ)蘭式、一體(tǐ)式和插👉入(ru)式。然後介(jiè)紹在檢驗(yan)過程中發(fā)現流量計(ji)存在的安(ān)全隐患，如(rú)結構🌈問題(tí)、焊接材料(liao)錯用及流(liu)量計材質(zhi)錯用等。最(zuì)後對流量(liang)計的結構(gou)、材質選擇(zé)、安裝及監(jian)管和檢驗(yan)方面進行(hang)探讨分析(xi)。
針對近幾(ji)年電站鍋(guo)爐範圍内(nèi)管道出現(xian)的問題，尤(yóu)💋其⛷️湖北當(dang)陽發生的(de)主蒸汽管(guan)道流量計(jì)焊縫爆裂(lie)事故，開展(zhǎn)電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道隐患專(zhuan)項排查工(gōng)作其中着(zhe)重提到了(le)對于流量(liàng)計的相關(guan)要求及補(bǔ)充檢驗檢(jian)測等。在此(cǐ)之前流量(liàng)計的監管(guan)在各個環(huán)節基本處(chu)于空白階(jiē)段，在㊙️515号文(wén)之後，參與(yǔ)開展了多(duo)👣家熱電企(qi)業💞的鍋爐(lu)範圍内管(guan)道流量計(ji)的檢驗工(gōng)作，下面針(zhen)對鍋爐流(liu)量計🌂存在(zài)的一㊙️系列(lie)問題進行(háng)探讨和分(fèn)析。
1電站鍋(guō)爐常用流(liu)量計的原(yuán)理及結構(gòu)
電站鍋爐(lu)範圍内管(guǎn)道常用的(de)流量計爲(wèi)差壓式流(liu)量🈲計，其原(yuan)理和結構(gòu)如下。
1.1差壓(ya)式流量計(ji)原理
差壓(ya)式流量計(ji)工作原理(li)是基于封(fēng)閉管道中(zhōng)流體質量(liang)守恒(連續(xù)性方程)和(he)能量守恒(heng)(伯努利方(fang)程)兩♻️個定(ding)律。根據GB/T2624.1--2006《用(yòng)安裝在圓(yuán)🏒形截面管(guǎn)道中的差(cha)壓裝㊙️置測(cè)量滿管流(liu)體流量第(dì)1部分:一般(bān)原理和要(yao)求》中的規(guī)定:以一次(cì)裝置(如孔(kǒng)闆、噴嘴、文(wen)丘裏管)安(an)裝在💋充滿(man)流體的管(guǎn)線中爲依(yi)據确立的(de)。裝⭕人一次(cì)裝置後裝(zhuang)置的上遊(you)側與喉部(bù)或下🔅遊側(cè)之間産生(shēng)一個靜壓(ya)差。根據該(gai)壓差的實(shí)🐕測值和流(liú)體流動的(de)特性以及(ji)裝置的使(shǐ)用環境，并(bìng)假設該裝(zhuang)置與經過(guo)校準👉的一(yī)個裝置幾(ji)何相似且(qie)使用條件(jian)相同就可(ke)以确定流(liú)量。簡單而(ér)言就是根(gēn)🚶♀️據流量與(yu)壓差的關(guān)系，通過測(ce)定壓差,從(cong)而計算出(chu)流量，關系(xi)式如下:
式(shi)中:
qm一質量(liang)流量;
C一流(liú)出系數;
β一(yī)直徑比;
Ɛ一(yī)膨脹系數(shu);
d--節流孔或(huo)喉部直徑(jing);
△p一壓差;
ρ一(yī)流體密度(du)。
1.2流量計結(jie)構與特點(diǎn)
按照一次(ci)裝置的不(bu)同，可将流(liú)量計分爲(wèi)
孔闆流量(liàng)計
、噴嘴流(liú)量計和文(wén)丘裏管流(liú)量計。根據(jù)連接結構(gòu)的不同可(ke)分爲🛀🏻法蘭(lán)式流量計(ji)、焊接式流(liú)量計和一(yī)體式流量(liàng)計。法蘭式(shi)流🍉量計常(cháng)爲孔闆流(liú)量計;焊接(jie)式🤞流量計(jì)又分爲🙇♀️焊(hàn)接孔🔞闆和(he)焊接噴嘴(zuǐ)流量計;一(yi)體式流量(liang)計常爲長(zhǎng)頸噴嘴流(liu)量計。結構(gou)分别見圖(tu)(1)~圖(3)法蘭式(shi)流量計常(chang)用于主🔱給(gěi)水管道和(hé)低參數鍋(guō)爐的主蒸(zhēng)汽管⭕道，焊(hàn)接式流量(liang)計常用于(yú)高壓主給(gěi)水🏃♀️和主蒸(zhēng)汽管道，一(yī)體式流量(liàng)計主要用(yòng)于高壓主(zhǔ)蒸汽管道(dào)”。
除以上常(cháng)見流量計(jì)結構外，近(jìn)幾年發展(zhan)起來的還(hái)👣有一種插(chā)🆚人式流量(liàng)計，又稱均(jun)速管流量(liang)計，對在用(yòng)鍋爐的檢(jian)驗過程中(zhōng)，此種🌈結構(gòu)流量計較(jiào)爲少見。插(cha)㊙️人式流量(liàng)計是依據(jù)皮托管測(ce)量原理👈測(cè)量均速管(guan)高、低壓端(duān)的壓力差(chà)，從而達到(dào)測量流量(liàng)的目的，本(ben)🙇♀️質上也屬(shu)于✏️差壓式(shì)流量計，與(yu)圓柱繞✨流(liú)原理關系(xi)密切2，見圖(tu)4。此種結構(gou)相比前幾(ji)種流量計(jì)安裝簡便(biàn)、壓損小，且(qie)無對接焊(hàn)口，但也存(cún)在輸👌出壓(yā)差低、容易(yì)堵塞、還沒(mei)有标準化(hua)等一些不(bu)足，目前正(zheng)處于發展(zhan)♈過程中。
2鍋(guō)爐流量計(jì)存在的問(wen)題
2.1結構問(wen)題
對流量(liàng)計(殼體)的(de)結構要求(qiú)，原則_上應(ying)由整段無(wú)縫鋼管制(zhi)成🛀🏻，不得存(cún)在異種鋼(gang)焊接的環(huan)縫。特殊情(qing)況需要使(shǐ)用⛷️兩截管(guǎn)段用環縫(feng)焊接流量(liang)計(殼體)的(de)，應經鍋爐(lú)設計文件(jiàn)鑒定機構(gou)書面同意(yi)。法蘭式流(liú)量計和焊(hàn)接式流量(liang)計均有兩(liǎng)截管段制(zhi)成，對于焊(hàn)接🌈式流量(liàng)計在制造(zao)環節多出(chu)一道焊口(kǒu)，在515号文之(zhī)前，既未進(jìn)行過監督(dū)檢驗，也無(wú)鍋爐設計(ji)文件鑒定(dìng)機構出具(ju)的❄️書面同(tóng)意資料，而(ér)且有文獻(xiàn)表面4焊接(jiē)式流量計(ji)殼體與孔(kong)闆焊接的(de)根部位置(zhi)存在較大(da)的應力，因(yīn)此焊接式(shì)流量計此(cǐ)種結構存(cun)在一定的(de)安全隐患(huàn)。
2.2流量計焊(han)材錯用
流(liu)量計的安(an)裝一般在(zài)鍋爐沖管(guan)結束後進(jin)行，而鍋爐(lú)及四大管(guan)道的檢驗(yàn)檢測都已(yi)在吹管前(qian)結束，因🈲此(cǐ)對在用🐇流(liú)量計的😘補(bu)充檢驗檢(jian)測應包含(han)流量計與(yu)主蒸⛷️汽管(guan)道的安裝(zhuang)焊口。515号文(wen)要求對在(zai)用電站🔞鍋(guo)爐流量計(jì)合金鋼材(cái)質對接🈚接(jiē)頭進行100%化(huà)學成分光(guāng)譜分析和(he)硬度檢測(cè)。在❄️一次主(zhǔ)蒸汽管道(dao)檢驗工作(zuo)中，發現流(liú)量計與主(zhǔ)蒸汽管道(dào)連接的兩(liǎng)個環焊🔴縫(feng)現場光譜(pǔ)分析👄顯示(shì)含Cr約20%，含Ni約(yue)10%，屬于奧氏(shi)體焊材🔞。管(guǎn)❤️材和流量(liàng)計材質☁️均(jun)爲12Cr1MoVG，管材規(guī)格爲φ219x7mm;工作(zuò)溫度450℃，工♌作(zuo)壓力3.82MPa。
奧氏(shi)體不鏽鋼(gāng)的線膨脹(zhang)系數比12Cr1MoVG高(gāo)30%~50%，在高溫條(tiao)件下存在(zai)🔞顯著✊的熱(rè)應力;奧氏(shì)體鋼的彈(dan)性模量較(jiao)12Cr1MoVG小5%左右、屈(qū)服應🌏力低(di)20%~30%，易于産生(shēng)彈塑性變(bian)形，增加奧(ao)氏體區城(cheng)的應變。采(cǎi)🈲用數值模(mó)拟的🈚方法(fa)模拟流量(liàng)計與主蒸(zhēng)汽管道連(lian)接處🥰焊接(jie)接頭的應(yīng)力水平，如(ru)圖5顯示450C時(shi)焊接接💞頭(tóu)的熱應力(li)(MISES等效應力(li)，單位Pa)。可見(jian)焊縫及其(qi)近鄰區域(yu)普遍存在(zài)較大的熱(re)應力,且焊(han)縫金屬的(de)全部以及(jí)母材.上沿(yan)坡口寬約(yue)2mm的帶狀區(qu)城均産生(shēng)了屈服。又(yòu)考慮到焊(hàn)縫金屬和(hé)母材的化(hua)學成分差(cha)異較大，在(zai)高溫條件(jiàn)下碳的遷(qiān)移會形成(chéng)擴散遷移(yí)層(脆化層(ceng)和軟化層(céng)👄)I5],增加焊接(jiē)接頭⭐開裂(liè)的風♊險。基(ji)于此，對此(cǐ)流量計提(tí)出了更換(huan)或修理的(de)建議。
2.3流量(liang)計材質與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道材質不(bu)同
在檢驗(yan)的過程中(zhōng)經常遇到(dao)流量計材(cái)質與主蒸(zheng)汽管道材(cái)✍️質不同的(de)情況，主要(yào)分爲以下(xia)三種:1)流量(liàng)計爲碳鋼(gang)(20G),主蒸汽管(guǎn)道爲低合(he)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流(liu)量計爲低(dī)合金鋼，主(zhu)🐉蒸汽管道(dào)爲碳鋼;3)流(liú)量計與主(zhu)蒸汽管道(dào)均爲低合(hé)金💯鋼，但材(cái)質不同，如(ru)流量計爲(wei)15CrMoG，主蒸汽管(guan)道爲12Cr1MoVG，或反(fǎn)之。
流量計(ji)殼體不允(yun)許存在異(yì)種鋼焊接(jiē)環縫，但是(shì)對于流量(liàng)🚩計與主蒸(zhēng)汽管道連(lián)接焊縫未(wèi)做具體要(yào)求。基于在(zai)檢驗中🌈發(fā)現的問題(ti)，流量計與(yu)主蒸汽管(guan)道連接焊(hàn)縫往往更(geng)容易出現(xian)問題，因此(ci)🈲應該做同(tóng)等✉️要求。針(zhen)對前面說(shuō)的第一-種(zhong)情🏃🏻♂️況，20G在管(guǎn)道.上允許(xu)使用溫度(du)≤430℃，低合金鋼(gang)主蒸汽👅管(guan)道的使用(yong)溫度一般(ban)都🔱超過450℃，流(liu)量計材❌質(zhi)存在超溫(wēn)運行的危(wēi)險，因此這(zhe)種情況，流(liu)量計應予(yu)以更換。針(zhen)對第二種(zhǒng)情況，主蒸(zhēng)汽管道爲(wèi)碳鋼，流量(liàng)計👣爲低合(he)金鋼，流量(liàng)計不存在(zài)超🐉溫運行(háng)的🐪風險，雖(suī)同爲異種(zhǒng)鋼焊接，但(dàn)是碳鋼和(he)低合金鋼(gang)彈性模量(liang)相差不大(da)，線膨脹系(xi)數基本相(xiang)同🈲，由此帶(dai)來的熱應(yīng)力不大，建(jian)議加強監(jian)控。對于第(di)三👄種情況(kuàng)，同屬低合(hé)金鋼，不✌️屬(shu)于異種鋼(gāng)焊接接頭(tou)，因此.是符(fu)合要求的(de)。
3分析與探(tàn)讨
3.1流量計(ji)結構選擇(zé)
流量計在(zai)制造、選型(xíng)和安裝過(guo)程沒有相(xiàng)應的監督(dū)和🌈約束，因(yin)☁️此導緻出(chu)現了一系(xi)列問題。鍋(guo)爐範圍内(nei)管道，主給(gei)水和主蒸(zheng)汽管道上(shang)一般都裝(zhuang)有流量計(jì)☔，對于母管(guan)制運行的(de)鍋爐，鍋爐(lu)☀️至母管、母(mǔ)管至汽機(jī)管道上分(fen)别裝有流(liu)量計。流量(liàng)計安裝的(de)位置不同(tóng)，工作環境(jìng)也有差别(bié)。對于主給(gěi)水管道💃，雖(sui)工作壓力(lì)🈲高，但是工(gōng)作溫度低(di)，一般的流(liú)量計均可(kě)滿足要求(qiú)。而對于主(zhǔ)蒸汽管道(dào)，由前文的(de)讨論可知(zhi)，在結構上(shàng)🚶，一體式流(liú)量計和插(chā)人式流量(liang)計均滿足(zu)515号文流量(liang)計殼體整(zhěng)段無縫鋼(gang)管‼️制成的(de)要求，法蘭(lán)式和焊接(jie)🍉式均爲兩(liang)段式。在檢(jiǎn)驗的過程(cheng)中應對存(cún)在結構不(bú)合理的流(liu)量計應當(dang)立即❓更換(huàn)滿足通知(zhī)規定的，但(dan)是對于不(bú)合理結構(gòu)未給予明(míng)确🔱說明。從(cóng)安裝角度(du)來說，插人(ren)式流量計(ji)不存在安(an)裝環焊🤩縫(féng)👉，更易于保(bao)證流量計(jì)的安全運(yùn)🈲行。
3.2流量計(ji)材質選擇(zé)與安裝
從(cong)前文所述(shù)的在檢驗(yàn)中所遇到(dao)的問題可(kě)知,流量計(jì)在主蒸汽(qì)⛱️管道的安(ān)裝過程中(zhong)，會出現焊(han)接材料錯(cuò)用和流量(liàng)計與管道(dào)連接存在(zai)異種鋼焊(han)接接頭情(qíng)況。這都是(shì)由于流量(liàng)計曾經疏(shū)于監管，使(shi)用單位💛或(huò)者安裝單(dan)位自行安(ān)裝或者更(geng)換所導緻(zhi)。因此在流(liu)量計的選(xuǎn)擇方面，要(yao)選✂️擇材質(zhi)與主蒸汽(qi)管道材質(zhi)相同的流(liu)量計，避免(mian)出現異種(zhǒng)鋼焊接接(jiē)頭。且在流(liú)量計安裝(zhuāng)後，應對安(ān)裝焊口進(jìn)行相應檢(jiǎn)驗檢測，如(rú)射線檢測(cè)、光譜複檢(jiǎn)等，以防止(zhǐ)焊接🌈接頭(tóu)出現焊🐪材(cái)錯用、未焊(hàn)透.夾渣等(děng)🌈質量問題(tí)。
3.3流量計的(de)監管與檢(jiǎn)驗
新發布(bu)的TSG07--2019《特種設(shè)備生産和(hé)充裝單位(wei)許可規則(ze)》将流☂️量計(ji)(殼體)正式(shi)納人行政(zhèng)許可，明确(que)了流量計(ji)(殼體)的行(háng)政❌許可歸(guī)類💛一壓力(li)管道元件(jiàn)。但是流量(liàng)計(殼體)的(de)制造尚無(wú)相應的國(guo)家标準或(huò)者行業标(biao)準，在鍋爐(lú)範圍内使(shi)用的流量(liang)計應滿足(zu)鍋爐标準(zhun)對🙇♀️材料、設(shè)計、制造和(hé)強度的要(yào)求。
在安裝(zhuang)環節,新裝(zhuāng)的流量計(jì)除要經過(guò)制造監檢(jian)外，在🈚安💁裝(zhuang)監檢的過(guò)程中，也應(yīng)涵蓋對安(ān)裝焊口的(de)抽🤞查,以🔞确(que)保流量計(ji)的安裝質(zhi)量。對于已(yǐ)經在用的(de)流量計,除(chú)對流量🔴計(jì)制造🙇🏻焊接(jiē)接頭進行(háng)補充檢驗(yàn)檢🙇🏻測外，對(dui)流量計與(yu)主蒸汽管(guǎn)道🧑🏽🤝🧑🏻管道連(lián)接焊縫也(yě)應🚶♀️做同等(děng)要求。同時(shi)針對不同(tóng)結構的流(liú)🔆量計也應(ying)采取不同(tóng)的檢測手(shǒu)段,如焊接(jiē)式流量計(jì)中間焊縫(feng)的檢測，由(you)于傳統超(chāo)聲檢測的(de)局限性”，可(ke)采用如TOFD.相(xiang)控📐陣等多(duo)檢測手段(duan)相結合的(de)方式。
4結束(shu)語
流量計(jì)是鍋爐上(shang)不可或缺(que)的元件組(zǔ)合裝置，流(liú)量計形式(shì)多🧡樣、結構(gòu)各有不同(tong)，流量計從(cóng)制造、安裝(zhuang)和使用環(huán)節尚未形(xing)成系統的(de)監管。在以(yǐ)後的工作(zuo)中，對流量(liang)計應給予(yǔ)足夠的重(zhong)視👌，保證鍋(guō)爐的安全(quán)穩定運行(háng)。
本文來源(yuán)于網絡,如(rú)有侵權聯(lián)系即删除(chu)！
