摘(zhāi)要:電站鍋爐(lú)管道流量計(jì)
是鍋爐上重(zhong)要的元件組(zu)合裝置，曾經(jīng)一直處于監(jian)管空白階段(duàn)。本文首先介(jie)紹了流量計(jì)的原理及常(chang)見結構。鍋爐(lú)管道上的流(liú)💞量計主要是(shi)
差壓式流量(liang)計
，按照結構(gòu)的不同可分(fèn)爲:焊接式、法(fǎ)蘭式、一體式(shì)和插入式。然(rán)後⁉️介紹在檢(jian)驗過程中發(fā)現流量計存(cun)在的安全隐(yǐn)患，如結構問(wen)題🔴、焊接材料(liao)錯用及流量(liang)計材質錯用(yòng)等。最後對流(liú)量計的結構(gou)、材質選擇、安(an)裝及監管和(hé)檢驗方面進(jin)行探讨分析(xī)。
針對近幾年(nian)電站鍋爐範(fàn)圍内管道出(chū)現的問題，尤(you)其湖北當陽(yáng)發生的主蒸(zheng)汽管道流量(liàng)計焊縫爆裂(liè)事故，開展電(diàn)站鍋爐範圍(wéi)内管道隐患(huan)專項排查工(gong)作其中着重(zhòng)提到了對于(yú)流量計的相(xiang)關要求及補(bu)充檢驗檢測(ce)等。在此🐕之前(qian)流量計的監(jian)管在各個環(huán)節基本處于(yu)空白階段，在(zài)515号文之後，參(can)與開展了多(duō)家熱電企業(ye)的鍋爐範圍(wéi)内管道流量(liàng)計的檢驗工(gong)作，下面針對(dui)鍋爐🐕流量計(jì)存在的一系(xì)列問題進行(háng)探讨和分析(xi)。
1電站鍋爐常(chang)用流量計的(de)原理及結構(gou)
電站鍋爐範(fan)圍内管道常(cháng)用的流量計(jì)爲差壓式流(liu)量🏃♂️計，其原理(li)和結構如下(xià)。
1.1差壓式流量(liang)計原理
差壓(ya)式流量計工(gong)作原理是基(ji)于封閉管道(dào)中流體質量(liang)守恒(連續性(xing)方程)和能量(liàng)守恒(伯努利(li)方程)兩📞個定(dìng)律。根據GB/T2624.1--2006《用安(an)裝在圓形截(jié)面管道中的(de)差壓裝置測(ce)量滿管流體(ti)流量第1部分(fen)✍️:一般原理和(he)要求》中的規(guī)定:以一次裝(zhuang)置(如孔闆、噴(pen)嘴、文丘裏管(guan))安裝在充滿(man)流體的📞管線(xian)中爲依據确(que)立的。裝📞人一(yi)次裝置後裝(zhuang)置的上遊側(cè)與喉部或下(xia)遊側之間産(chǎn)生一個靜壓(yā)差。根據該壓(yā)差的實測值(zhí)和流體流動(dong)的特性以及(ji)裝置的使用(yòng)環境，并假設(shè)該裝置與經(jīng)過校準的一(yī)個裝置幾何(he)相似且使用(yòng)條件相同就(jiù)可以确⭐定流(liu)量。簡單而言(yán)就是根據流(liu)量與壓差的(de)關系，通過測(ce)定壓差👉,從而(er)計算出流♊量(liang)，關系式如下(xià):
式中:
qm一質量(liàng)流量;
C一流出(chū)系數;
β一直徑(jing)比;
Ɛ一膨脹系(xi)數;
d--節流孔或(huo)喉部直徑;
△p一(yī)壓差;
ρ一流體(tǐ)密度。
1.2流量計(ji)結構與特點(diǎn)
按照一次裝(zhuang)置的不同，可(ke)将流量計分(fen)爲
孔闆流量(liàng)計
、噴嘴流量(liang)計和文丘裏(li)管流量計。根(gen)據連接結構(gòu)的不同可分(fèn)💃🏻爲法蘭式流(liu)量計、焊接式(shì)流量計和一(yī)體式流量計(ji)。法蘭式流量(liàng)計🏃♂️常爲孔闆(pǎn)流量計;焊接(jie)式流量計💃🏻又(yòu)分爲焊接孔(kǒng)闆和焊接噴(pen)嘴流量計;一(yi)體式流量計(ji)🏃常爲長頸噴(pēn)嘴流量計。結(jie)構分别見圖(tú)(1)~圖(3)法蘭式流(liu)量計常用于(yu)主給水管道(dao)和低參數鍋(guo)爐🔴的主蒸汽(qì)管道，焊接式(shì)流量計常用(yòng)于高壓主🌍給(gěi)水和主蒸汽(qì)管道，一體式(shì)流量計主要(yao)🙇🏻用于高壓主(zhǔ)蒸汽管道”。
除(chu)以上常見流(liú)量計結構外(wài)，近幾年發展(zhan)起來的還有(yǒu)一👨❤️👨種插人式(shi)流量計，又稱(chēng)均速管流量(liàng)計，對在用鍋(guo)爐🥵的檢驗過(guò)程中，此種結(jié)構流量計較(jiào)爲少見。插人(rén)式流♻️量計是(shi)依據皮托管(guǎn)測量原理測(ce)量均速管高(gao)、低壓端🌈的壓(ya)力差，從而達(da)到測量流量(liang)的目的，本💚質(zhi)上也屬于差(chà)壓式流量❌計(ji)，與圓柱繞🥰流(liu)原理關系密(mì)切2，見圖4。此種(zhǒng)結構相比前(qian)幾種流量計(jì)安裝簡便、壓(yā)損小，且無對(duì)接焊口，但也(ye)存在輸📧出壓(yā)差低、容易堵(dǔ)塞、還沒有标(biao)準化等一些(xie)不足，目前正(zheng)處于發展過(guò)程中。
2鍋爐流(liú)量計存在的(de)問題
2.1結構問(wen)題
對流量計(ji)(殼體)的結構(gou)要求，原則_上(shàng)應由整段無(wú)縫鋼管制成(chéng)🔞，不得存在異(yi)種鋼焊接的(de)環縫。特殊情(qíng)況需要使用(yòng)兩截🔞管段用(yòng)環縫焊接流(liú)量計(殼體)的(de)，應經鍋爐設(she)計文件鑒定(dìng)機構書♌面同(tong)意。法蘭式流(liú)量計和焊接(jie)式流量計均(jun1)有兩截管段(duan)制成☂️，對于焊(han)接👄式流量計(jì)在制造環節(jiē)多📧出一道焊(han)口，在515号文之(zhi)前，既未進行(háng)過監督檢驗(yan)，也無鍋爐設(shè)計文件鑒定(dìng)機構出具的(de)書面同意資(zi)料🐕，而且有文(wen)獻表面4焊接(jiē)式流量計殼(ké)體與孔闆🔞焊(han)接的根部位(wèi)置存在較大(dà)的🈲應力，因此(cǐ)焊接式流量(liàng)計此種結構(gòu)存在一定的(de)安全隐患。
2.2流(liú)量計焊材錯(cuo)用
流量計的(de)安裝一般在(zài)鍋爐沖管結(jie)束後進行，而(ér)鍋爐✂️及四🔞大(dà)管🤟道的檢驗(yan)檢測都已在(zai)吹管前結束(shu)，因此對在用(yong)✔️流量計的補(bu)充檢驗檢測(cè)應包含流量(liàng)計與主蒸汽(qi)管道的安裝(zhuang)焊口。515号文要(yao)求對在用電(dian)站鍋爐流量(liang)🐅計合金鋼材(cái)質對接接頭(tou)進行100%化學成(cheng)分光譜分析(xi)和硬度檢測(cè)。在一次主蒸(zhēng)汽管道檢驗(yan)工作中，發現(xiàn)流量計與主(zhu)蒸汽管道連(lián)接的兩個環(huán)焊縫現場光(guang)譜分析顯示(shi)含Cr約20%，含Ni約10%，屬(shu)🏒于奧氏體焊(hàn)材☁️。管材和流(liú)量計材質💞均(jun)爲12Cr1MoVG，管材規格(ge)爲φ219x7mm;工作溫度(du)450℃，工作壓力3.82MPa。
奧(ào)氏體不鏽鋼(gang)的線膨脹系(xì)數比12Cr1MoVG高30%~50%，在高(gāo)溫條件下存(cun)在顯🧑🏽🤝🧑🏻著的熱(rè)應力;奧氏體(tǐ)鋼的彈性模(mo)量較12Cr1MoVG小5%左右(yòu)、屈㊙️服應力低(di)20%~30%，易于産生彈(dàn)塑性變形，增(zēng)加奧氏體區(qu)城的應變。采(cai)用數值模拟(nǐ)的方法模拟(nǐ)流量計與主(zhǔ)蒸汽管道連(lian)接處焊接接(jie)頭的應力水(shui)平，如圖5顯示(shi)450C時焊接接頭(tou)的熱應力(MISES等(děng)效應力，單位(wei)Pa)。可見焊縫及(ji)其近鄰區域(yù)📱普遍存在較(jiao)大的熱應力(lì),且焊縫金💘屬(shǔ)的全部以及(jí)母材.上沿坡(po)口寬約2mm的帶(dai)狀區城均産(chǎn)生了屈服。又(you)考慮到焊縫(féng)金屬和母材(cái)的化學成分(fen)差異較大，在(zài)高溫條件下(xia)碳的遷移會(huì)形成擴散遷(qiān)移層(脆化層(ceng)和軟化層)I5],增(zēng)加焊接接頭(tóu)⭕開裂的風🧑🏽🤝🧑🏻險(xiǎn)。基于此，對☎️此(cǐ)流量計提出(chū)了更換或修(xiu)理的建議♈。
2.3流(liú)量計材質與(yu)主蒸汽管道(dao)材質不同
在(zai)檢驗的過程(cheng)中經常遇到(dào)流量計材質(zhi)與主蒸汽管(guan)道材質不同(tong)的情況，主要(yao)分爲以下三(sān)種:1)流量計爲(wèi)碳鋼(20G),主蒸汽(qi)管道爲低合(hé)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流量(liàng)計爲低合💰金(jin)鋼，主蒸汽管(guan)道爲碳鋼;3)流(liu)量計與主蒸(zheng)汽管道均爲(wèi)低合金鋼，但(dàn)材質不同，如(rú)流量計爲15CrMoG，主(zhǔ)蒸汽管道爲(wei)12Cr1MoVG，或反之。
流量(liang)計殼體不允(yun)許存在異種(zhǒng)鋼焊接環縫(féng)，但是對于👨❤️👨流(liú)✔️量計與主蒸(zhēng)汽管道連接(jiē)焊縫未做具(jù)體要求。基于(yu)在檢驗中發(fa)現的問題，流(liu)量計與主蒸(zhēng)汽管道連接(jie)焊縫往往更(gèng)容易🆚出現問(wèn)題，因此應該(gai)做同等要求(qiu)。針對前面說(shuo)的第一-種情(qing)況，20G在管道.上(shang)允許使用溫(wen)度≤430℃，低合☔金鋼(gāng)主蒸汽♋管道(dào)的使用溫度(dù)一般都🐇超過(guo)450℃，流量計材質(zhi)存在超溫運(yùn)行的危險，因(yin)此這種情況(kuàng)，流量計應予(yǔ)以更換。針對(duì)第二種情況(kuang)，主蒸汽管🎯道(dào)爲碳鋼，流量(liàng)計📐爲低合金(jin)鋼，流量計不(bú)存在超✉️溫運(yùn)行的風險，雖(suī)同爲異種鋼(gang)焊接，但是碳(tan)鋼和低🔴合金(jin)鋼彈性模量(liàng)相差不大，線(xiàn)膨脹系數基(ji)本相同，由此(ci)帶來的🔞熱應(yīng)力不大，建議(yi)加強監控。對(dui)于第三♌種情(qíng)況，同屬低合(he)金鋼，不屬于(yú)異種鋼焊接(jiē)接頭，因此.是(shì)符合要求的(de)。
3分析與探讨(tao)
3.1流量計結構(gòu)選擇
流量計(jì)在制造、選型(xing)和安裝過程(chéng)沒有相應的(de)監督和約束(shù)，因此導緻出(chu)現了一系列(lie)問題。鍋爐範(fàn)圍内管道，主(zhǔ)給✍️水和主蒸(zheng)汽管道上一(yi)般都裝有流(liu)量計，對于母(mu)管制運🏃🏻行的(de)鍋爐，鍋爐至(zhi)母管、母管至(zhì)汽機管道上(shàng)分别裝有流(liu)量計。流量計(jì)安裝的🐅位置(zhi)不同🤞，工作環(huan)境也有差别(bie)。對于主給水(shui)管道，雖工作(zuo)壓力🈲高，但是(shì)工作溫度低(dī)，一般的流量(liang)計均可滿足(zu)要求。而對于(yu)主蒸汽管道(dao)，由前😄文的讨(tǎo)論可知，在結(jie)構上，一🤞體式(shi)流量計和插(cha)人式流量計(ji)均滿⛱️足515号文(wen)流量計殼體(ti)整段無縫鋼(gang)管🈲制成的要(yao)求，法蘭式和(hé)焊接♋式均爲(wei)兩段式。在檢(jiǎn)驗的過程中(zhong)應對存在結(jié)構不💚合理的(de)流量計應當(dāng)立即更換滿(mǎn)足通知規定(dìng)的，但是對于(yu)不合理結構(gòu)未給予明确(que)👌說明。從安裝(zhuang)角度來說，插(chā)人式流量計(ji)不存在安裝(zhuāng)環焊縫，更易(yi)于保證流量(liàng)計的安全運(yùn)行。
3.2流量計材(cái)質選擇與安(an)裝
從前文所(suǒ)述的在檢驗(yan)中所遇到的(de)問題可知,流(liu)量計在主蒸(zhēng)汽管道的安(ān)裝過程中，會(huì)出現焊接材(cái)料錯用和流(liú)量計🏃🏻♂️與管道(dào)連接存在異(yì)種鋼焊接接(jie)頭☀️情況。這🧡都(dou)是由于流量(liang)計曾經疏于(yú)監管，使用單(dān)位或者安裝(zhuang)單位自行安(an)裝或者💁更換(huàn)所導緻。因此(cǐ)在流量計的(de)選擇方面，要(yao)選擇材質與(yǔ)主蒸汽管道(dào)材質相同的(de)流量計，避免(mian)出現異種鋼(gang)焊接接頭。且(qiě)在流量計安(an)裝後，應對安(ān)裝焊口進行(háng)相應檢驗檢(jian)測，如射線檢(jiǎn)測、光譜複檢(jian)等，以防止焊(han)接接🈲頭出現(xiàn)焊材錯用、未(wèi)焊透.夾渣等(deng)✊質量問題。
3.3流(liú)量計的監管(guǎn)與檢驗
新發(fa)布的TSG07--2019《特種設(she)備生産和充(chōng)裝單位許可(ke)規則》将🌐流量(liàng)計(殼體)正式(shì)納人行政許(xu)可，明确了流(liu)量計(殼🏃🏻♂️體)的(de)行政✔️許可歸(gui)類一壓力管(guan)道元件。但是(shì)流量計(殼體(ti))的制造尚無(wu)相應😍的國家(jia)👌标準或者行(háng)業标準，在鍋(guō)爐範🌏圍内使(shǐ)用的流量計(ji)應滿足鍋爐(lú)标準對材料(liào)、設計、制造和(he)強度的要求(qiú)。
在安裝環節(jie),新裝的流量(liàng)計除要經過(guo)制造監檢外(wài)，在安裝監檢(jiǎn)的過程中，也(yě)應涵蓋對安(ān)裝焊口的抽(chōu)查,以确保流(liu)量計的💚安裝(zhuang)質量。對于已(yǐ)經在用的流(liú)量計,除對流(liu)量計制造焊(han)接接頭進行(hang)補充檢驗檢(jian)🌍測外，對流量(liàng)計與主蒸汽(qi)管道管道連(lián)接🌈焊縫也應(yīng)✍️做同等要求(qiu)。同時針對不(bú)同結構的流(liu)量計也應采(cai)取不同的檢(jian)測手段,如焊(hàn)接式流量計(ji)中間焊♌縫的(de)檢測，由于傳(chuán)統超👈聲檢測(ce)的局限性”，可(kě)采用如TOFD.相控(kong)陣等多檢測(ce)手段相結合(hé)的方式。
4結束(shù)語
流量計是(shì)鍋爐上不可(kě)或缺的元件(jiàn)組合裝置，流(liú)量計形式多(duō)樣🐕、結構各有(yǒu)不同，流量計(jì)從制造、安裝(zhuang)和使用環節(jiē)尚未💁形成系(xì)統❓的監管。在(zai)以後的工作(zuo)中，對流量計(ji)應給予足夠(gou)的重視，保證(zheng)鍋爐的安全(quán)穩定運行。
本(ben)文來源于網(wang)絡,如有侵權(quán)聯系即删除(chu)！