摘要(yào):電站鍋爐(lu)管道流量(liàng)計 是鍋爐(lu)上重要的(de)元件組合(hé)裝置，曾經(jīng)一直處于(yu)監管空白(bái)階段👅。本文(wén)首先介紹(shào)了流量計(jì)的原理及(jí)常見結構(gòu)。鍋爐管道(dao)上的流量(liang)計主要是(shi) 差壓式流(liú)量計 ，按照(zhào)結構的不(bú)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(fa)現流量計(ji)存在的安(an)全隐患，如(ru)👅結構問題(tí)、焊接材料(liào)錯用及流(liu)量計材質(zhi)錯用等。最(zui)後對流🔆量(liang)計的結構(gou)、材質選擇(ze)、安裝及監(jiān)管和檢驗(yàn)方面進行(háng)探讨分析(xī)。
　　針對近幾(ji)年電站鍋(guō)爐範圍内(nèi)管道出現(xiàn)的問題，尤(you)🥵其湖北當(dāng)陽發生的(de)主蒸汽管(guan)道流量計(ji)焊縫爆裂(liè)事故，開展(zhǎn)電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道隐患專(zhuān)項排查工(gong)作其中着(zhe)重提到了(le)對于流量(liàng)👌計的相關(guan)要求及補(bu)充檢驗檢(jian)測等。在此(cǐ)之前流量(liàng)計的監管(guan)在各個環(huan)🧡節基本處(chu)于空白階(jie)段，在515号文(wen)之後，參與(yǔ)開展了多(duo)家熱電企(qǐ)業😘的鍋爐(lu)範圍内管(guǎn)道流量計(ji)的檢驗工(gōng)👈作，下面針(zhen)😄對鍋爐流(liu)量計存在(zai)的一系列(liè)問題進行(háng)⛷️探讨和分(fèn)析。
1電站鍋(guo)爐常用流(liu)量計的原(yuan)理及結構(gòu)
　　電站鍋爐(lú)範圍内管(guǎn)道常用的(de)流量計爲(wei)差壓式流(liú)量❓計，其原(yuan)理和結構(gou)如下。
1.1差壓(ya)式流量計(ji)原理
　　差壓(ya)式流量計(jì)工作原理(lǐ)是基于封(fēng)閉管道中(zhong)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(dìng)律。根據GB/T2624.1--2006《用(yong)安裝在圓(yuán)形截面管(guan)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(yào)求》中💘的規(gui)定:以一次(cì)裝置(如孔(kong)闆、噴嘴、文(wen)丘裏管)安(an)裝在充滿(man)流體的管(guan)線中爲依(yī)據确立的(de)。裝人一次(ci)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(yā)差。根據該(gai)壓差的實(shí)測值和流(liu)體流動的(de)特性以及(jí)裝置的使(shǐ)用環境，并(bing)假設該裝(zhuang)置與經過(guo)校準的一(yi)個裝置幾(ji)何相似⭕且(qie)使用條件(jiàn)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(guan)系，通過測(cè)定壓差,從(cóng)而計算出(chū)流量，關系(xi)式如下:
 
式(shi)中:
qm一質量(liang)流量;
C一流(liu)出系數;
β一(yī)直徑比;
Ɛ一(yi)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(dù)。
1.2流量計結(jie)構與特點(diǎn)
　　按照一次(ci)裝置的不(bú)同，可将流(liú)量計分爲(wei) 孔闆流量(liàng)計 、噴嘴流(liu)量計和文(wén)丘裏管流(liu)量計。根據(jù)連接結構(gòu)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不🤞同可(ke)分爲法蘭(lán)式流量計(jì)、焊接式流(liu)量計和一(yi)體式流🔞量(liàng)計💋。法蘭式(shi)流量計💃常(cháng)爲孔闆流(liú)量計;焊接(jiē)式流量計(ji)又分爲焊(han)接孔闆和(he)焊接噴嘴(zui)流量計;一(yī)體式流量(liang)計常爲長(zhǎng)頸🥰噴嘴流(liú)量計。結構(gou)分别見圖(tú)(1)~圖(3)法蘭式(shi)流量計常(chang)用于主給(gei)水管道和(he)低參數鍋(guō)爐的主蒸(zhēng)汽管♈道，焊(han)接式流量(liàng)計常用于(yu)高壓主給(gei)水和主蒸(zheng)汽管道，一(yī)🌈體式流量(liang)計主要用(yòng)于高壓主(zhǔ)蒸汽管道(dao)”。
 
　　除以上常(cháng)見流量計(ji)結構外，近(jìn)幾年發展(zhǎn)起來的還(hai)有👨‍❤️‍👨一種插(chā)💋人式流量(liang)計，又稱均(jun)速管流量(liang)計，對在用(yong)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(cè)量原理🥰測(cè)量均速管(guǎn)高、低壓端(duān)的壓力差(cha)，從而達到(dào)🐇測量流量(liang)👨‍❤️‍👨的目的，本(ben)🤞質上也屬(shu)于差壓式(shi)流量計，與(yǔ)圓柱繞流(liú)原理關系(xi)密切2，見圖(tú)4。此種結構(gòu)相比前幾(ji)種流量計(ji)安裝簡便(bian)、壓損小，且(qiě)無對接焊(han)口，但也存(cún)在輸🈲出壓(yā)差低、容易(yì)堵塞、還沒(méi)有标準化(hua)☔等一些不(bú)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(wèn)題
2.1結構問(wèn)題
　　對流量(liang)計(殼體)的(de)結構要求(qiú)，原則_上應(yīng)由整段無(wú)縫鋼管制(zhi)成，不得存(cun)在異種鋼(gang)焊接的環(huán)縫。特殊情(qíng)況需要使(shi)用兩截⛹🏻‍♀️管(guan)段用環縫(féng)焊接流量(liàng)計(殼體)的(de)，應🈚經鍋爐(lu)設計文件(jiàn)鑒定機構(gou)書面同意(yi)☂️。法蘭式流(liu)量😄計和焊(hàn)接式流量(liang)計♈均有兩(liang)截管段制(zhì)成，對于焊(hàn)接式流量(liang)計在制造(zào)環節多㊙️出(chu)一道焊口(kou)🚶‍♀️，在515号文之(zhī)前🐪，既未進(jìn)行過監督(du)檢驗，也無(wu)鍋爐設計(jì)文件鑒定(ding)機構出具(ju)的書面同(tong)意資料，而(ér)且有文💃獻(xiàn)表面4焊接(jie)式流量計(jì)殼體與孔(kǒng)闆焊接的(de)根部位置(zhì)存在較大(dà)的⚽應力，因(yīn)此焊接式(shì)流量計此(ci)種結構存(cun)在一定的(de)安全隐患(huan)。
2.2流量計焊(hàn)材錯用
　　流(liú)量計的安(ān)裝一般在(zai)鍋爐沖管(guan)結束後進(jìn)行，而鍋爐(lú)及四大管(guan)道的檢驗(yan)檢測都已(yǐ)在吹管前(qián)結束，因此(cǐ)對在用🏃🏻‍♂️流(liu)量計的補(bǔ)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(wén)要求🤟對在(zai)用電站🔞鍋(guo)爐流量計(ji)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(zhu)蒸汽管道(dào)檢驗工😘作(zuò)中，發現流(liú)量計與主(zhu)蒸汽管道(dào)連接的兩(liang)個🔆環焊縫(feng)現場光譜(pu)分析顯示(shi)含Cr約20%，含Ni約(yuē)10%，屬✍️于奧氏(shì)體焊材。管(guan)材和流量(liang)計材質均(jun1)爲12Cr1MoVG，管材規(gui)格爲φ219x7mm;工作(zuo)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(tiáo)件下存在(zài)🏃‍♀️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(qu)服應☁️力低(di)20%~30%，易于産生(sheng)彈塑性變(biàn)形，增加奧(ào)氏體🔞區城(cheng)的應變。采(cai)用數值模(mó)拟的方法(fa)模拟流量(liang)計與主蒸(zhēng)汽管⛷️道連(lian)接處焊接(jie)接頭的應(ying)力水平，如(rú)圖5顯🈲示450C時(shi)焊接接頭(tou)的熱應力(lì)(MISES等效應力(lì)，單🚶‍♀️位Pa)。可見(jiàn)焊縫及其(qí)近鄰區☁️域(yù)普遍存在(zài)較大的熱(rè)應力,且焊(hàn)縫金🏃🏻屬的(de)全部以及(ji)母材.上沿(yan)🚩坡口寬約(yuē)2mm的帶狀區(qu)城均産生(shēng)了屈服。又(yòu)考慮到焊(han)縫金屬和(he)母材的化(hua)學成⛱️分差(cha)異較大，在(zài)高溫條件(jiàn)下碳的遷(qiān)移會形成(chéng)擴散遷移(yi)層(脆化層(céng)和軟化層(ceng))I5],增加焊接(jie)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(yu)主蒸汽管(guan)道材質不(bu)同
　　在檢驗(yàn)的過程中(zhong)經常遇到(dao)流量計材(cai)質與主蒸(zhēng)汽♌管道材(cai)✊質㊙️不同的(de)情況，主要(yào)分爲以下(xià)三種:1)流量(liàng)計爲碳鋼(gang)(20G),主蒸汽管(guan)道💋爲低👈合(hé)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(liu)量計與主(zhǔ)蒸汽管道(dao)均爲低合(hé)金鋼，但材(cái)質不同，如(ru)流量計爲(wèi)15CrMoG，主蒸汽管(guǎn)道爲12Cr1MoVG，或反(fan)之。
　　流量計(jì)殼體不允(yǔn)許存在異(yì)種鋼焊接(jiē)環縫，但是(shì)對于流量(liang)計💜與主蒸(zheng)汽管道連(lián)接焊縫未(wèi)做具體要(yao)求🛀🏻。基于在(zài)檢驗中發(fa)現的問題(tí)，流量計與(yu)主蒸汽管(guan)道連接焊(hàn)💜縫往往更(gèng)容易❄️出現(xiàn)問題，因此(ci)應該做同(tóng)等要求。針(zhēn)對👄前面說(shuo)的♍第一-種(zhong)情況，20G在管(guan)道.上允許(xǔ)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(zhè)種情況，流(liu)量☔計應予(yu)以更換。針(zhēn)對第二種(zhong)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(zai)超溫運行(háng)的風險，雖(suī)同爲異種(zhǒng)鋼焊接，但(dan)是碳鋼和(he)低合金鋼(gāng)彈性模量(liang)相差不大(da)，線膨脹系(xì)數基本相(xiàng)同⁉️，由此帶(dai)來的熱應(yīng)力不大，建(jian)議加強監(jiān)控。對于第(di)三💜種情況(kuàng)，同屬低合(hé)金鋼，不💛屬(shu)于異種鋼(gang)焊接接頭(tou)，因此.是符(fu)合✉️要求的(de)。
3分析與探(tan)讨
3.1流量計(jì)結構選擇(ze)
　　流量計在(zai)制造、選型(xíng)和安裝過(guò)程沒有相(xiàng)應的監督(du)和約束，因(yin)此❓導緻出(chū)現了一系(xi)列問題。鍋(guō)爐範圍内(nèi)管道，主給(gěi)水和主蒸(zhēng)汽管⭐道上(shàng)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(ji)管道上分(fèn)别裝有流(liu)量計。流量(liang)計安裝的(de)位置不同(tóng)，工作環境(jìng)也🔞有差别(bié)。對于🌂主給(gei)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(qiu)。而對于主(zhǔ)蒸汽管✊道(dao)，由前文的(de)讨論可知(zhi)，在結構上(shàng)，一體式流(liú)量計和插(cha)人式流量(liàng)計均滿足(zu)✌️515号文流量(liàng)🔴計殼體整(zheng)段無縫鋼(gāng)管⁉️制成的(de)要求，法蘭(lan)式和焊接(jiē)式均爲兩(liǎng)段式。在檢(jiǎn)驗的過程(chéng)中應對存(cún)在結構不(bú)合理的流(liu)量計應當(dāng)立即㊙️更換(huan)滿足通知(zhi)規定的，但(dan)☀️是對于不(bu)合理結構(gou)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(yun)行。
3.2流量計(jì)材質選擇(zé)與安裝
　　從(cóng)前文所述(shu)的在檢驗(yan)中所遇到(dào)的問題可(ke)知,流量🌂計(ji)在主蒸汽(qi)管道的安(ān)裝過程中(zhōng)，會出現焊(han)接材料錯(cuò)用和流量(liang)計與管道(dào)連接存在(zai)異種鋼焊(hàn)接接頭情(qíng)況。這🈲都是(shì)由于流量(liàng)計曾經疏(shu)于監管，使(shǐ)用單位🛀🏻或(huo)者安裝💔單(dān)位自行安(ān)裝或者更(geng)換所導緻(zhi)。因此在㊙️流(liu)量計的選(xuan)擇方面，要(yao)選擇材質(zhi)與主蒸汽(qi)管道材質(zhi)相同的流(liú)量計，避免(miǎn)出現異種(zhong)鋼焊接接(jiē)頭。且在流(liú)量計安裝(zhuāng)後，應🛀對安(an)裝🈲焊口進(jin)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(cai)錯用、未焊(han)透.夾渣等(deng)質量問題(tí)。
3.3流量計的(de)監管與檢(jiǎn)驗
　　新發布(bù)的TSG07--2019《特種設(shè)備生産和(he)充裝單位(wèi)許可規則(ze)》将流量計(ji)☀️(殼體)正式(shi)納人行政(zheng)許可，明确(que)了流量計(jì)(殼☔體)的♉行(hang)政許可歸(gui)類🌍一壓力(li)管道元件(jiàn)。但是流量(liang)計(殼體)的(de)制造尚⁉️無(wu)相應的國(guo)家标準或(huò)💚者行業标(biāo)準，在鍋爐(lu)範圍内使(shǐ)用的流量(liang)計應滿足(zu)鍋爐标準(zhǔn)對🈲材料、設(shè)計、制造和(hé)強度的要(yao)求。
　　在安裝(zhuāng)環節,新裝(zhuang)的流量計(jì)除要經過(guò)制造監檢(jiǎn)外，在安裝(zhuāng)監檢的過(guo)程中，也應(yīng)涵蓋對安(ān)裝焊口的(de)抽查,以确(què)保流量♊計(ji)的✌️安裝質(zhi)量。對于已(yi)經在用的(de)流量計,除(chu)對流量計(jì)制造焊接(jiē)接頭進行(hang)補充檢驗(yàn)檢測外，對(dui)流量計與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道管道連(lián)接焊縫也(ye)應🐪做同等(děng)要求🤟。同時(shí)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(yóu)于傳統超(chao)聲檢測的(de)局限性”，可(ke)采用如TOFD.相(xiàng)控陣等多(duō)檢測手段(duàn)相✉️結合的(de)方式。
4結束(shù)語
　　流量計(ji)是鍋爐上(shàng)不可或缺(quē)的元件組(zu)合裝置，流(liú)量計形式(shi)多樣、結構(gòu)各有不同(tong)，流量計從(cóng)制造、安裝(zhuāng)和🔞使用環(huan)節尚未形(xing)成系統的(de)監管。在以(yǐ)後的工作(zuò)中，對流量(liang)計應給予(yǔ)足夠的重(zhong)視，保證鍋(guo)爐的安全(quán)穩定運行(háng)。

本文來源(yuán)于網絡,如(rú)有侵權聯(lian)系即删除(chu)！