摘要(yào)：詳細介(jiè)紹了蒸(zhēng)汽汽錘(chui)的成因(yīn)和汽錘(chui)的5種具(ju)📱體的物(wù)理形♈态(tai)。在此基(jī)礎上，安(ān)裝在蒸(zheng)汽管線(xian)上的 渦(wo)街流量(liang) 和 孔闆(pan)流量計(ji) 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(zheng)汽流量(liang)測量的(de)種不同(tong)的溫壓(yā)補償設(shè)計方案(an)。然後，對(dui)氣動球(qiú)閥和氣(qi)動單座(zuo)閥在蒸(zheng)汽工況(kuang)下的應(yīng)用也進(jìn)⛷️行了深(shēn)入探讨(tao)。最後，指(zhi)出了于(yu)🔞蒸汽工(gōng)況下㊙️流(liú)量計和(he)氣動開(kāi)關🔞閥設(she)計選型(xing)的若幹(gàn)建議。
1.概(gài)述
　　化工(gong)行業經(jīng)常使用(yòng)飽和蒸(zhēng)汽對工(gōng)藝介質(zhi)進行加(jiā)熱，因此(cǐ)🔞蒸汽管(guǎn)線在化(hua)工廠裏(li)随處可(ke)見。蒸汽(qi)管線中(zhōng)的飽和(he)蒸汽很(hěn)容易發(fa)生冷凝(níng)，并形成(cheng)冷凝水(shuǐ)。如⭕果蒸(zhēng)汽🈲管線(xian)過長，且(qie)未進行(háng)合理支(zhī)撐，那麽(me)，在重力(li)的作用(yòng)下，管道(dao)的中間(jian)部分會(hui)💰下垂，并(bing)在蒸汽(qi)管線停(ting)用後，積(jī)存♻️一部(bù)分冷凝(ning)水。蒸汽(qì)疏水🧑🏾‍🤝‍🧑🏼閥(fa)設置和(he)安裝的(de)不合理(lǐ)，也會導(dǎo)緻蒸汽(qi)管路的(de)排水不(bu)暢。當蒸(zheng)汽管線(xiàn)再次啓(qǐ)用❓時，入(ru)管道的(de)蒸汽和(he)積存在(zài)管道内(nei)⛷️的冷凝(níng)水相遇(yu)，就會在(zai)管道内(nèi)形成汽(qi)錘。汽錘(chuí)會對安(ān)裝在🤟蒸(zheng)汽管線(xian)上的設(shè)備、儀表(biǎo)和閥門(mén)造成破(pò)壞。此外(wài)，蒸汽的(de)溫度也(ye)較高。在(zài)工程設(shè)計中，對(dui)這些不(bu)利因素(sù)都應加(jia)以考慮(lü)和防範(fan)。
2.汽錘的(de)物理形(xíng)态
　　汽錘(chuí)有以下(xia)5種主要(yao)的物理(lǐ)形态：
1）蒸(zheng)汽管線(xiàn)裏積存(cun)的冷凝(ning)水，在蒸(zheng)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(yā)力上升(shēng)🚶‍♀️，從而對(dui)安💜裝在(zài)管線上(shàng)的儀表(biǎo)和閥門(men)形成壓(ya)力沖💃擊(ji)。
2）蒸汽流(liú)速過快(kuài)，部分蒸(zheng)汽沖入(rù)積存的(de)冷凝水(shuǐ)之中，使(shi)得中間(jian)一段管(guan)道全部(bu)被蒸汽(qi)占據，而(er)兩側則(ze)仍然是(shì)冷凝水(shui)，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(lěng)♊凝水從(cong)兩頭向(xiàng)中間快(kuai)速流動(dong)，填補真(zhēn)空，并發(fa)生激烈(lie)碰撞，在(zai)管線中(zhong)産生較(jiào)大👨‍❤️‍👨的壓(yā)強和沖(chòng)擊波。
3）冷(lěng)凝水在(zai)管線底(di)部，被進(jìn)入管線(xiàn)的蒸汽(qi)吹動，向(xiang)下遊流(liu)🚶動，像✏️海(hai)水被海(hai)風吹拂(fú)着，形成(chéng)了海浪(lang)。當管線(xiàn)上的開(kai)關閥關(guan)🔞閉過于(yú)迅速時(shí)，流動的(de)冷凝水(shui)漣漪，也(yě)會如海(hǎi)浪疊加(jia)撞擊岸(an)邊的峭(qiào)壁一🔴樣(yang)，疊加撞(zhuàng)擊并損(sun)壞開關(guān)閥的閥(fa)内件。
4）如(ru)果蒸汽(qì)管線上(shàng)的開關(guan)閥打開(kai)過快，則(ze)閥後的(de)冷凝水(shui)有可能(néng)會被高(gāo)速流動(dòng)的蒸汽(qi)吹起，如(ru)子彈一(yī)般的，撞(zhuang)擊下遊(yóu)的管件(jian)和儀表(biǎo)，并造成(chéng)相應的(de)損壞。
5）如(ru)果蒸汽(qi)管線上(shang)的開關(guān)閥打開(kāi)過快，蒸(zhēng)汽流速(su)較💋快✊，則(zé)蒸汽會(huì)❤️和原積(jī)存在管(guǎn)線内的(de)，低溫的(de)冷凝水(shui)混合在(zài)一🐪起，并(bìng)🐕在冷凝(níng)水内部(bù)形成由(yóu)蒸汽構(gou)成的氣(qi)泡，當這(zhe)些蒸汽(qi)氣泡破(pò)裂時，周(zhōu)圍的冷(lěng)凝水在(zai)瞬間填(tian)補蒸汽(qi)氣泡破(pò)裂後形(xíng)成的空(kōng)間，形成(chéng)高壓強(qiáng)，并破壞(huai)臨近的(de)管件、閥(fa)門和儀(yi)表。這個(gè)過程有(yǒu)點類似(si)于氣蝕(shi)裏的空(kong)化。
3.渦街(jiē)流量計(ji)和孔闆(pan)流量計(ji)分别應(ying)用于蒸(zheng)汽管線(xiàn)
　　渦街流(liu)量計通(tōng)常是利(li)用差動(dòng)電容，測(cè)量漩渦(wō)發生體(ti)後⁉️産生(shēng)的卡門(men)渦街的(de)漩渦頻(pín)率，從而(er)推算出(chū)被測流(liu)體的流(liu)量🏃🏻‍♂️。其量(liang)程比大(dà)緻爲10∶1。孔(kǒng)闆流量(liang)計則是(shi)通過測(ce)量孔闆(pan)🌈前後的(de)壓差，由(you)伯努利(li)方程（孔(kong)闆兩側(ce)的壓差(chà)的開方(fang)值，與流(liu)經孔闆(pan)的流體(tǐ)的流量(liang)成☂️正比(bǐ)），推算出(chū)流體的(de)流量。其(qi)量程比(bi)比渦街(jie)流量計(jì)✉️狹窄，大(da)緻爲3∶1。當(dāng)🔴渦街流(liu)量計和(he)孔闆流(liú)量計分(fen)别應用(yong)在蒸汽(qi)⛷️管線上(shang)時：
1）渦街(jiē)流量計(jì)測量漩(xuán)渦的差(cha)動電容(rong)是完全(quan)處于蒸(zheng)汽管🏃線(xian)内部的(de)。因此，差(cha)動電容(róng)幾乎時(shí)刻處于(yú)高溫之(zhi)中，其使(shi)用壽✉️命(ming)較🔅短。孔(kǒng)闆流量(liang)計分兩(liǎng)種：一體(ti)化孔闆(pan)流💰量計(ji)和帶冷(leng)凝罐的(de)孔闆流(liú)量㊙️計。一(yi)體化孔(kǒng)闆流量(liang)計的差(chà)壓測量(liàng)元件，在(zai)管道上(shang)方🚶，并不(bu)在管道(dào)内。而帶(dai)冷凝罐(guan)的孔闆(pan)流量計(jì)，其差壓(ya)測量元(yuán)件，隻接(jiē)觸冷凝(ning)罐内的(de)冷凝水(shui)，與蒸汽(qi)是完全(quan)隔絕的(de)。因此，孔(kong)闆🙇‍♀️流量(liàng)計差壓(yā)測量元(yuan)件的使(shi)用壽命(ming)較長。
　　渦(wō)街流量(liàng)計通過(guo)可動部(bu)件（通常(chang)爲機械(xiè)件極小(xiǎo)的位移(yí)），去檢測(cè)卡門渦(wō)街的漩(xuán)渦，并通(tong)過機械(xiè)傳動，将(jiang)這一☂️物(wu)理位移(yi)傳遞給(gei)差動電(diàn)容。當蒸(zheng)汽管線(xiàn)内發生(shēng)汽錘時(shí)，該可✌️動(dong)部件将(jiāng)受到較(jiao)大的💋沖(chòng)擊力，有(you)可能發(fā)生永久(jiu)形變。同(tong)時，差動(dong)電容本(ben)身也可(ke)能被該(gāi)可動部(bu)件傳來(lái)的力直(zhí)接破壞(huai)，從而導(dao)🔴緻渦街(jie)流量計(ji)傳感器(qì)損壞。而(ér)孔闆流(liu)量計則(ze)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(kǒng)闆，機構(gòu)簡單，非(fei)常堅固(gu)。因此，孔(kong)闆🤞流量(liang)計很難(nán)被汽錘(chui)打壞。
　　當(dang)汽錘發(fa)生時，蒸(zhēng)汽管線(xiàn)内的蒸(zheng)汽受到(dào)壓力波(bo)的💘幹擾(rao)，流場⛷️發(fā)生紊亂(luan)，管線本(běn)身也強(qiang)烈震動(dòng)。這會嚴(yán)重幹擾(rao)卡門渦(wo)街的穩(wěn)定♌生成(cheng)，從而影(ying)響渦街(jiē)流量計(ji)的正常(cháng)測量。當(dāng)然，對渦(wo)街流量(liang)計兩側(ce)的管道(dao)，進行額(e)外的🍉加(jiā)固支撐(cheng)，可以在(zai)一定程(chéng)度上🌈減(jiǎn)輕渦街(jiē)🤟流量計(jì)的震動(dong)。但卻無(wú)法消除(chú)，臨近管(guan)道内所(suo)發生🍉的(de)汽錘所(suǒ)帶來的(de)管道内(nei)蒸汽流(liu)場本身(shen)的紊亂(luan)和波動(dong)。而對☔孔(kǒng)闆流量(liàng)計來說(shuō)，汽錘所(suo)✊産生的(de)管道震(zhèn)動和流(liú)場紊亂(luàn)，并不☁️會(huì)影響孔(kǒng)闆前後(hòu)的壓差(cha)，也就不(bú)會影響(xiǎng)孔闆流(liú)量計進(jìn)行準👌确(que)可靠的(de)流量測(ce)量。
4.蒸汽(qi)流量測(ce)量的溫(wen)壓補償(chang)
　　蒸汽管(guǎn)線流量(liang)計設計(jì)選型的(de)另一個(gè)要點是(shi)溫壓補(bǔ)償。蒸汽(qì)在化工(gōng)生産中(zhōng)的主要(yào)作用是(shi)對工藝(yì)介質進(jìn)行加👉熱(rè)，工藝設(shè)計師和(hé)生産操(cao)作員所(suo)關心的(de)是蒸汽(qì)的質量(liàng)流量，而(er)不是體(tǐ)🌈積流量(liàng)。但渦街(jie)流量計(ji)和孔闆(pǎn)流量計(jì)都是體(tǐ)積流量(liang)計，無法(fǎ)直接測(cè)量質量(liàng)流量。因(yīn)此，必須(xu)對渦街(jiē)流量計(ji)和👈孔闆(pǎn)流量計(jì)的測量(liàng)結果進(jin)行溫壓(yā)補償。過(guo)🔞熱蒸汽(qi)的溫度(dù)和壓力(li)沒有對(dui)應關系(xi)♉，需對過(guo)熱蒸汽(qi)的體積(jī)流量同(tóng)時進行(háng)溫度補(bǔ)償和壓(ya)🏃🏻‍♂️力補償(cháng)。飽和蒸(zhēng)汽的溫(wēn)度和壓(ya)🐕力是一(yi)一對應(ying)的，隻需(xu)對飽和(hé)蒸汽的(de)體積流(liú)量進💃行(hang)單一的(de)溫度補(bu)償或壓(yā)🚶力補償(cháng)即可。
　　溫(wēn)壓補償(chang)有兩種(zhong)方案。第(dì)一種是(shì)在流量(liàng)計内集(ji)成☁️溫度(du)測量和(he)壓力測(ce)量元件(jian)，并在變(biàn)送器内(nei)進行溫(wēn)壓補償(chang)計算，然(ran)後将補(bu)償後的(de)質量流(liu)量信号(hào)傳給💃🏻集(jí)散控制(zhi)系統（DCS）。第(di)二種方(fang)案是🆚在(zài)管線上(shàng)加裝溫(wen)度變送(sòng)器和壓(ya)力變送(sòng)器，然後(hou)将測得(dé)的壓👨‍❤️‍👨力(lì)信号，和(hé)蒸汽流(liú)量計測(ce)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(ju)公式進(jìn)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(liu)量計和(hé)孔闆流(liu)量計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，同(tóng)時集成(chéng)了溫度(dù)測量和(he)壓力測(cè)量的功(gōng)能，而這(zhè)🤟些型号(hao)的流量(liàng)計價格(ge)也較貴(guì)。當溫度(dù)或壓力(li)測量元(yuán)件損壞(huài)後🏃‍♂️，需更(geng)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(ér)采用第(dì)二種🔴設(she)計方案(àn)，不但采(cai)購和更(geng)換成本(ben)低，同時(shí)，也可将(jiang)過熱蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的溫(wen)度和壓(ya)力信号(hao)一起上(shàng)傳至DCS。有(yǒu)利于生(shēng)産操作(zuò)人員更(gèng)好的掌(zhǎng)握蒸汽(qi)管線内(nei)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(jiē)流量計(ji)或孔闆(pǎn)流量計(ji)都較爲(wei)常見，采(cǎi)購和更(gèng)換成本(běn)都相對(dui)較低。且(qiě)👅采用🍉第(di)一種方(fāng)案可以(yǐ)簡化設(she)計，減少(shǎo)施工現(xiàn)場的施(shī)工量和(hé)未來運(yùn)行階段(duan)的維護(hù)工作量(liàng)，因此相(xiàng)對較爲(wèi)合理。
5.球(qiu)閥切斷(duàn)閥和單(dān)座切斷(duàn)閥分别(bie)應用于(yu)蒸汽管(guan)線
　　與管(guan)道專業(yè)不同，儀(yí)表專業(yè)通常不(bu)會選擇(zé)單座閥(fá)作爲氣(qì)✨動切斷(duàn)閥。這不(bu)僅僅是(shi)因爲單(dan)座閥所(suo)占用的(de)安裝空(kōng)間較大(da)，也是因(yin)爲單座(zuo)閥的開(kai)關速度(du)比球閥(fa)更慢。但(dan)在蒸汽(qi)管線上(shàng)，和氣動(dòng)球閥相(xiàng)比，氣動(dòng)單座切(qie)斷閥卻(que)有若幹(gàn)優勢：
蒸(zhēng)汽汽錘(chui)的破壞(huài)力驚人(ren)，實際工(gong)業生産(chǎn)中，不止(zhǐ)一😍次發(fā)生過閥(fá)門被汽(qì)錘打壞(huài)的案例(lì)。球閥的(de)閥體和(hé)閥芯🌈比(bǐ)較單薄(báo)🛀，所用鋼(gang)材較少(shao)，結構相(xiang)對脆弱(ruo)。而單座(zuò)閥的閥(fa)體和閥(fa)芯用料(liào)厚實，結(jié)構堅固(gu)。當汽錘(chui)發生在(zai)切斷閥(fa)附近時(shi)，閥體和(he)閥✉️内件(jian)會承受(shòu)較大的(de)沖擊力(lì)。此時，單(dān)座閥會(huì)比球閥(fa)更加堅(jian)固可靠(kào)，不容易(yì)被汽錘(chuí)打壞。
　　閥(fá)芯和閥(fá)座間密(mi)封的可(ke)靠性和(he)密封面(miàn)上的密(mì)封壓力(li)🏃‍♀️有很大(dà)的關系(xi)。球閥分(fen)浮動球(qiu)球閥和(he)固定球(qiú)球閥✂️兩(liang)種⚽。浮動(dòng)㊙️球球閥(fa)關閉時(shi)，依靠上(shàng)下遊的(de)壓差來(lai)實現閥(fa)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(nèi)的彈簧(huáng)來實現(xiàn)密封，這(zhè)兩種密(mi)封力相(xiàng)👈對都較(jiào)小。而單(dan)座閥則(zé)依💃🏻靠執(zhí)行機構(gòu)的輸出(chu)力，将閥(fá)芯壓在(zài)閥座上(shàng)。因此，隻(zhī)要選擇(zé)合适的(de)執行機(ji)構✔️，就能(néng)在單座(zuo)閥閥芯(xin)閥座👨‍❤️‍👨處(chù)獲得較(jiào)大的密(mì)封壓力(lì)，從而改(gai)善閥座(zuò)處的密(mi)封性。當(dang)蒸汽管(guǎn)線🈲停用(yòng)時，單座(zuò)閥的密(mi)封性更(geng)好，洩📐漏(lou)到下遊(yóu)管道的(de)蒸汽量(liàng)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(qi)用時，汽(qi)錘的發(fā)生概率(lü)也會更(geng)低。
　　當蒸(zhēng)汽通過(guo)球閥時(shí)，閥内溫(wēn)度上升(sheng)，球閥的(de)閥球和(he)閥座會(huì)發生熱(rè)膨脹，但(dàn)由于鋼(gang)材用料(liao)量的不(bú)同，閥球(qiú)和閥座(zuò)的膨脹(zhang)程度也(ye)會有所(suǒ)不同。這(zhe)樣一來(lái)，閥球就(jiù)有可能(neng)被閥座(zuò)抱死無(wu)法動作(zuò)。而✨直行(háng)程的單(dan)座閥，其(qí)打開時(shi)，閥芯直(zhi)接提升(shēng)，離開閥(fa)座💋。閥芯(xīn)和閥座(zuo)之間不(bu)存在靜(jìng)摩擦力(lì)，不會被(bèi)抱死，因(yin)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(zhǒng)主要的(de)物理形(xíng)态，并且(qiě)會對安(ān)裝在蒸(zheng)汽管線(xian)上的儀(yi)表和閥(fá)門造成(chéng)破壞。孔(kǒng)闆㊙️流量(liàng)💜計在管(guǎn)道内沒(méi)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(ci)，在量程(chéng)比允許(xǔ)的情況(kuang)下☎️，比渦(wō)街流📧量(liàng)計更适(shì)🚶合應用(yong)于蒸汽(qi)流量測(ce)量。蒸汽(qì)流量的(de)😄測量需(xu)進行溫(wēn)壓補償(cháng)，對過熱(rè)蒸汽而(er)言，應在(zài)管道上(shàng)安裝獨(du)立的溫(wēn)度變送(sòng)器和👉壓(ya)力變送(song)器，然後(hòu)🌈在DCS上進(jìn)行補償(chang)☂️計算。而(ér)對飽和(hé)蒸汽來(lai)說，可在(zai)渦街流(liu)量計或(huo)孔闆🐉流(liu)量計内(nèi)部集成(chéng)溫度傳(chuán)感器，并(bing)在流量(liàng)變送器(qì)内部進(jìn)行溫度(dù)補償計(jì)算。氣動(dong)單座閥(fá)的閥内(nèi)件堅固(gù)可靠，關(guān)閉時的(de)密封壓(ya)力較大(da)，洩漏量(liàng)小，且可(kě)選擇線(xian)性或等(deng)百分比(bǐ)的流量(liang)特性，能(neng)較好的(de)限制蒸(zhēng)汽流量(liang)的快⁉️速(sù)增加，其(qí)閥芯也(yě)不會因(yīn)爲熱膨(peng)脹而被(bèi)💯閥座抱(bào)死。因此(cǐ)，氣動🆚單(dān)座閥比(bǐ)氣動球(qiu)閥更适(shi)合應💛用(yòng)于蒸汽(qi)管線的(de)切斷。

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