摘要:電(diàn)站鍋爐(lú)管道流(liú)量計 是鍋爐(lú)上重要的元(yuán)件(jiàn)組合裝置(zhì)，曾經一直處于(yú)監管空白階段(duàn)。本文(wén)首先介紹(shào)了流(liú)量計的原(yuán)理及常(cháng)見結構(gòu)。鍋爐(lú)管道(dào)上的(de)流量計主(zhǔ)要是 差壓式流量計(jì) ，按照(zhào)結構的不同可分爲:焊接(jiē)式、法蘭式、一體式和插入式。然(rán)後介紹(shào)在(zài)檢驗(yàn)過程(chéng)中發現流(liú)量計存在的安(ān)全隐(yǐn)患，如結構(gòu)問題、焊接(jiē)材料錯用(yòng)及流量計(jì)材質(zhì)錯(cuò)用(yòng)等。最後對(duì)流量計的(de)結構(gòu)、材質選擇、安裝及監(jiān)管和(hé)檢驗方面進行探讨(tǎo)分(fèn)析。
　　針對近幾年電站鍋(guō)爐範圍内管道出現的問(wèn)題，尤其湖(hú)北(běi)當陽發(fā)生的主蒸(zhēng)汽管道(dào)流量計焊縫(féng)爆裂事故(gù)，開展(zhǎn)電站(zhàn)鍋(guō)爐範圍内管道隐(yǐn)患專(zhuān)項排查工作其中着重提(tí)到了(le)對于流量計的相關要求(qiú)及補(bǔ)充檢(jiǎn)驗檢(jiǎn)測等(děng)。在此(cǐ)之前(qián)流量(liàng)計的監管(guǎn)在各(gè)個環節基(jī)本處于空白(bái)階段，在(zài)515号文之(zhī)後，參與開展(zhǎn)了多家熱(rè)電企(qǐ)業的(de)鍋爐(lú)範圍(wéi)内管道(dào)流(liú)量計的檢(jiǎn)驗工(gōng)作，下面針對鍋(guō)爐流(liú)量(liàng)計(jì)存在(zài)的一(yī)系列(liè)問題(tí)進行探讨和分(fèn)析。
1電(diàn)站鍋爐常用流量計(jì)的原理及(jí)結(jié)構
　　電站(zhàn)鍋(guō)爐範(fàn)圍内管(guǎn)道常用的流量(liàng)計爲差壓式流量計(jì)，其(qí)原理和(hé)結構(gòu)如下(xià)。
1.1差壓(yā)式流(liú)量計原理(lǐ)
　　差壓(yā)式流量計工作原理是基(jī)于封閉管道中(zhōng)流體(tǐ)質(zhì)量守恒(héng)(連續性方(fāng)程)和(hé)能量(liàng)守恒(伯努利方程)兩(liǎng)個定律。根據gb/t2624.1--2006《用安裝(zhuāng)在圓(yuán)形截面管道(dào)中(zhōng)的(de)差壓裝(zhuāng)置測量滿(mǎn)管流體流(liú)量第1部分(fèn):一般原理和要(yào)求》中的規定:以(yǐ)一次裝置(如孔(kǒng)闆、噴(pēn)嘴(zuǐ)、文丘裏管)安裝(zhuāng)在充滿(mǎn)流體的管線中(zhōng)爲依據确(què)立的(de)。裝人(rén)一次裝置(zhì)後裝(zhuāng)置(zhì)的上遊側與(yǔ)喉部(bù)或下(xià)遊側(cè)之間産生(shēng)一個靜壓差。根(gēn)據(jù)該壓差的實(shí)測值和流體流動的特性以及(jí)裝置(zhì)的(de)使用環(huán)境，并假設該裝置與(yǔ)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的一(yī)個(gè)裝(zhuāng)置幾何相(xiàng)似且(qiě)使用條件相(xiàng)同(tóng)就可以确(què)定(dìng)流量。簡(jiǎn)單而言就(jiù)是根據流量與壓差(chà)的關(guān)系，通(tōng)過測(cè)定壓差,從而計(jì)算出(chū)流量，關系(xì)式如下(xià):
 
式中:
qm一(yī)質量流量;
c一流(liú)出系數(shù);
β一直徑(jìng)比;
Ɛ一膨脹(zhàng)系數(shù);
d--節流(liú)孔(kǒng)或喉部直徑;
△p一壓差;
ρ一(yī)流體密度。
1.2流量(liàng)計結構與特點(diǎn)
　　按照(zhào)一(yī)次裝置(zhì)的不同，可(kě)将流(liú)量計分爲(wèi) 孔闆(pǎn)流量計 、噴(pēn)嘴流(liú)量計和文(wén)丘裏(lǐ)管流量(liàng)計。根據(jù)連接(jiē)結構的不同可分爲法蘭式流(liú)量計、焊(hàn)接(jiē)式流量計和一(yī)體式流量計。法(fǎ)蘭式(shì)流量(liàng)計常爲(wèi)孔闆流量計(jì);焊接式流量計(jì)又分爲焊(hàn)接孔闆和焊接(jiē)噴嘴(zuǐ)流量(liàng)計;一體式(shì)流量計常(cháng)爲長(zhǎng)頸噴(pēn)嘴流量計。結構分别見圖(1)~圖(3)法蘭式流量(liàng)計常用于主給水(shuǐ)管道和低參(cān)數鍋爐的(de)主蒸(zhēng)汽管(guǎn)道，焊(hàn)接式(shì)流量計(jì)常用于(yú)高壓主給水和(hé)主蒸汽管(guǎn)道，一體式流量計主(zhǔ)要用于高(gāo)壓主(zhǔ)蒸汽管道”。
 
　　除以(yǐ)上常見流(liú)量計(jì)結構(gòu)外，近幾年(nián)發展起來的還有一種插人式(shì)流量計(jì)，又稱均(jun1)速管(guǎn)流量計，對(duì)在(zài)用鍋爐(lú)的檢驗過程中，此(cǐ)種(zhǒng)結構流量計較爲少見。插人式(shì)流量(liàng)計是依據皮托管測(cè)量原(yuán)理測量均速管高、低壓端的壓(yā)力差，從(cóng)而達到(dào)測量流量的目(mù)的，本(běn)質上也屬(shǔ)于差壓式(shì)流(liú)量(liàng)計，與圓柱(zhù)繞流(liú)原理關系密切(qiē)2，見圖4。此種(zhǒng)結構相比(bǐ)前幾(jǐ)種流(liú)量計安裝簡便(biàn)、壓損(sǔn)小，且(qiě)無對接焊口(kǒu)，但也存在輸出壓差低(dī)、容易(yì)堵塞、還沒(méi)有标(biāo)準化等一些不足(zú)，目(mù)前正(zhèng)處于(yú)發展過程(chéng)中。
 
2鍋爐流量計(jì)存在的問題
2.1結(jié)構問題
　　對(duì)流量(liàng)計(殼(ké)體)的結構要求(qiú)，原則(zé)_上應(yīng)由整段無(wú)縫鋼管制成，不(bú)得存(cún)在異種(zhǒng)鋼焊接(jiē)的環縫。特殊情況需要使用兩(liǎng)截管(guǎn)段用(yòng)環縫焊接(jiē)流(liú)量計(殼(ké)體)的，應(yīng)經(jīng)鍋(guō)爐(lú)設計(jì)文件鑒定(dìng)機構書面(miàn)同意(yì)。法蘭式流量計和焊接式(shì)流量(liàng)計均有兩截管段制成，對于焊接式流量計在(zài)制造環節多出一道(dào)焊口(kǒu)，在515号(hào)文之前，既未進(jìn)行過(guò)監督檢驗(yàn)，也無鍋爐設計(jì)文件鑒定機構出具的(de)書面同(tóng)意資料，而(ér)且有(yǒu)文獻表面(miàn)4焊接(jiē)式流(liú)量計殼體(tǐ)與孔(kǒng)闆焊接的(de)根部(bù)位置(zhì)存在(zài)較大(dà)的應力，因此焊(hàn)接式流量(liàng)計此種(zhǒng)結構存(cún)在一定(dìng)的安全(quán)隐患。
2.2流(liú)量計焊(hàn)材錯(cuò)用
　　流量(liàng)計(jì)的安(ān)裝一(yī)般在鍋爐(lú)沖管結束(shù)後進行，而(ér)鍋爐(lú)及(jí)四(sì)大管(guǎn)道的(de)檢驗檢(jiǎn)測都(dōu)已(yǐ)在吹(chuī)管前(qián)結束(shù)，因此對(duì)在用流量計(jì)的補充檢(jiǎn)驗檢測應包含(hán)流量計與主蒸(zhēng)汽管道的安裝焊口。515号(hào)文(wén)要求對在用電站鍋(guō)爐流(liú)量計合金(jīn)鋼材質對接(jiē)接頭進行100%化(huà)學成(chéng)分光(guāng)譜(pǔ)分析和硬度(dù)檢測。在一(yī)次主蒸汽(qì)管道(dào)檢驗(yàn)工作(zuò)中，發(fā)現流量計與主蒸汽(qì)管(guǎn)道(dào)連接(jiē)的兩個環(huán)焊縫(féng)現場光(guāng)譜分析(xī)顯示含cr約(yuē)20%，含(hán)ni約(yuē)10%，屬于奧氏(shì)體焊(hàn)材。管材(cái)和流量(liàng)計材(cái)質均爲12cr1movg，管(guǎn)材規格爲φ219x7mm;工作(zuò)溫度450℃，工作壓力(lì)3.82mpa。
　　奧氏體不(bú)鏽鋼的線膨(péng)脹系數(shù)比12cr1movg高30%~50%，在高溫條(tiáo)件下存在顯著(zhe)的熱應(yīng)力;奧(ào)氏體鋼(gāng)的彈性模(mó)量較(jiào)12cr1movg小5%左右、屈服應力(lì)低(dī)20%~30%，易于(yú)産生(shēng)彈(dàn)塑性變(biàn)形，增(zēng)加奧氏(shì)體(tǐ)區城的(de)應(yīng)變。采用數(shù)值(zhí)模拟的(de)方法(fǎ)模拟流量(liàng)計與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道連接(jiē)處焊接(jiē)接頭的應(yīng)力水(shuǐ)平，如圖(tú)5顯示450c時焊接(jiē)接頭的熱(rè)應力(mises等效(xiào)應力(lì)，單位pa)。可見焊縫(féng)及其(qí)近鄰區域(yù)普遍存在較大的熱應力,且焊縫(féng)金屬的(de)全部(bù)以及母材.上沿坡口(kǒu)寬約(yuē)2mm的帶(dài)狀區城(chéng)均産生(shēng)了屈(qū)服。又(yòu)考慮(lǜ)到(dào)焊縫(féng)金屬和(hé)母材的化學成分差異較(jiào)大，在(zài)高溫條件下碳的遷移(yí)會(huì)形成(chéng)擴散遷移層(脆(cuì)化層和軟化層(céng))i5],增加(jiā)焊接接頭(tóu)開裂的(de)風險。基于此(cǐ)，對此流量計(jì)提出了更換(huàn)或修理(lǐ)的(de)建議(yì)。
 
2.3流量計材(cái)質與(yǔ)主蒸汽管道材質不(bú)同
　　在檢驗(yàn)的過程中經常(cháng)遇到流(liú)量(liàng)計材(cái)質與(yǔ)主蒸(zhēng)汽管道材質不(bú)同的情況(kuàng)，主要分爲(wèi)以下三種(zhǒng):1)流量(liàng)計爲碳鋼(20g),主蒸汽管道爲低合金鋼，如15crmog/12cr1movg;2)流量計(jì)爲低(dī)合(hé)金(jīn)鋼，主(zhǔ)蒸汽管(guǎn)道(dào)爲碳(tàn)鋼;3)流(liú)量(liàng)計(jì)與主(zhǔ)蒸汽管道(dào)均爲(wèi)低合金鋼，但材(cái)質不(bú)同(tóng)，如流量(liàng)計(jì)爲(wèi)15crmog，主蒸汽管道爲(wèi)12cr1movg，或反之(zhī)。
　　流(liú)量計殼體(tǐ)不允(yǔn)許存在(zài)異種鋼(gāng)焊接(jiē)環(huán)縫(féng)，但是(shì)對于流(liú)量計與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道連接焊縫未做具(jù)體要求(qiú)。基(jī)于在(zài)檢驗中發現的(de)問題，流量計與(yǔ)主蒸汽(qì)管道連(lián)接焊縫往(wǎng)往更容易出(chū)現(xiàn)問題(tí)，因此應該做同等要(yào)求(qiú)。針對前(qián)面說的第(dì)一-種(zhǒng)情況(kuàng)，20g在管道.上(shàng)允許使(shǐ)用溫度≤430℃，低合(hé)金鋼(gāng)主蒸(zhēng)汽(qì)管(guǎn)道的(de)使用溫度一般(bān)都超(chāo)過450℃，流量計(jì)材質存在超溫運行(háng)的危險，因此這(zhè)種情況(kuàng)，流量計(jì)應予以更換。針(zhēn)對第(dì)二種情況，主蒸汽管道爲碳鋼(gāng)，流量(liàng)計爲(wèi)低合金鋼，流量(liàng)計不(bú)存在超溫(wēn)運行的風(fēng)險，雖(suī)同爲異(yì)種鋼焊(hàn)接，但(dàn)是碳鋼和(hé)低(dī)合金鋼彈性(xìng)模量相差(chà)不大，線膨脹(zhàng)系(xì)數基(jī)本相同，由此帶來的熱(rè)應力不(bú)大，建議加強監(jiān)控。對于第三種(zhǒng)情況(kuàng)，同(tóng)屬(shǔ)低合(hé)金鋼(gāng)，不屬于異(yì)種鋼(gāng)焊接(jiē)接頭，因此(cǐ).是(shì)符合要(yào)求的。
3分析(xī)與探(tàn)讨
3.1流量計結構(gòu)選擇
　　流(liú)量(liàng)計在(zài)制造、選(xuǎn)型和安裝(zhuāng)過(guò)程沒(méi)有相(xiàng)應的監督(dū)和約(yuē)束，因此導緻出(chū)現了(le)一(yī)系列問(wèn)題。鍋爐範圍内(nèi)管(guǎn)道，主(zhǔ)給水和(hé)主蒸汽(qì)管(guǎn)道上一般都(dōu)裝有流(liú)量計，對于母管(guǎn)制運(yùn)行的鍋爐(lú)，鍋爐至(zhì)母管、母(mǔ)管至汽機管道(dào)上分(fèn)别裝(zhuāng)有流量計。流(liú)量計安裝的位置不同，工作(zuò)環境也有(yǒu)差别(bié)。對于主(zhǔ)給(gěi)水管(guǎn)道，雖工作(zuò)壓力(lì)高(gāo)，但是工(gōng)作溫(wēn)度低，一般的流量計均可(kě)滿足要求。而對于主蒸汽(qì)管道(dào)，由前(qián)文的讨論(lùn)可知(zhī)，在結(jié)構上(shàng)，一體(tǐ)式流量計(jì)和插人式(shì)流量(liàng)計均(jun1)滿足515号文(wén)流量計殼(ké)體整(zhěng)段無縫鋼管制(zhì)成的要(yào)求，法蘭(lán)式和焊(hàn)接式均爲兩段式(shì)。在檢(jiǎn)驗的過(guò)程中應(yīng)對存在結(jié)構不合理的(de)流量計(jì)應當立即(jí)更(gèng)換(huàn)滿足(zú)通知規定(dìng)的，但是對(duì)于不(bú)合理(lǐ)結構未給(gěi)予明确說明。從(cóng)安裝(zhuāng)角度來(lái)說(shuō)，插人式(shì)流(liú)量計(jì)不存在安(ān)裝環焊縫(féng)，更(gèng)易于保(bǎo)證流量計的安(ān)全運行。
3.2流(liú)量計材質(zhì)選擇與安(ān)裝
　　從(cóng)前(qián)文(wén)所述(shù)的在(zài)檢(jiǎn)驗(yàn)中所(suǒ)遇到的問(wèn)題可知,流(liú)量計在主(zhǔ)蒸汽管道的安(ān)裝過程中，會出(chū)現焊接材(cái)料錯(cuò)用和(hé)流量計與(yǔ)管道連接(jiē)存在(zài)異種鋼焊(hàn)接接(jiē)頭情(qíng)況(kuàng)。這(zhè)都是(shì)由于(yú)流(liú)量計曾經疏于(yú)監(jiān)管，使(shǐ)用單位或者安(ān)裝單位自行安裝或者更換所(suǒ)導緻。因此在流量(liàng)計的選擇方(fāng)面，要選擇材(cái)質與主蒸汽(qì)管道(dào)材質(zhì)相(xiàng)同的流(liú)量計(jì)，避免出現(xiàn)異種鋼焊接接(jiē)頭。且(qiě)在流量(liàng)計(jì)安裝後，應(yīng)對安(ān)裝焊口進行相應檢驗檢(jiǎn)測，如射(shè)線(xiàn)檢(jiǎn)測、光譜(pǔ)複檢等，以防止(zhǐ)焊接(jiē)接頭出現焊材錯用(yòng)、未焊(hàn)透.夾(jiá)渣等質量(liàng)問題。
3.3流量計的監管(guǎn)與檢驗
　　新(xīn)發布(bù)的tsg07--2019《特(tè)種設(shè)備生(shēng)産和(hé)充裝(zhuāng)單位許可規則(zé)》将流量計(jì)(殼體(tǐ))正式納(nà)人行政(zhèng)許可(kě)，明(míng)确了流(liú)量計(殼體)的行政許(xǔ)可歸類一(yī)壓(yā)力(lì)管道元件(jiàn)。但是(shì)流(liú)量計(jì)(殼(ké)體)的(de)制造尚無(wú)相應的國家标(biāo)準或(huò)者行(háng)業标準(zhǔn)，在鍋爐範圍(wéi)内使用(yòng)的(de)流量(liàng)計應滿足鍋爐(lú)标準對材(cái)料、設(shè)計、制(zhì)造和強度(dù)的要求。
　　在安裝(zhuāng)環節,新裝的流量計除(chú)要(yào)經過(guò)制造監(jiān)檢外，在(zài)安裝監檢的過(guò)程中，也應涵蓋(gài)對安裝(zhuāng)焊(hàn)口的(de)抽查(chá),以(yǐ)确(què)保流(liú)量計的(de)安(ān)裝質量。對于已經在(zài)用的流量(liàng)計,除(chú)對流量計制造焊接接(jiē)頭(tóu)進行(háng)補充檢驗檢測(cè)外，對(duì)流量計與(yǔ)主蒸汽管道管(guǎn)道連接焊(hàn)縫(féng)也應做同(tóng)等要求(qiú)。同時針對不同結構(gòu)的流量計(jì)也應(yīng)采取不同(tóng)的檢測手(shǒu)段,如(rú)焊接式流(liú)量計(jì)中間焊縫(féng)的檢(jiǎn)測，由于傳統超(chāo)聲檢(jiǎn)測的局限(xiàn)性”，可采用如(rú)tofd.相(xiàng)控陣(zhèn)等多(duō)檢測(cè)手段相結(jié)合的(de)方式(shì)。
4結(jié)束語
　　流量(liàng)計是鍋爐上(shàng)不可或缺的元(yuán)件組合裝置，流量計(jì)形式多樣(yàng)、結構(gòu)各(gè)有(yǒu)不同(tóng)，流(liú)量(liàng)計(jì)從制造(zào)、安裝和使用(yòng)環(huán)節尚未(wèi)形成系(xì)統的(de)監管(guǎn)。在以後的(de)工(gōng)作中，對(duì)流量計應給予足夠的重(zhòng)視，保(bǎo)證鍋爐(lú)的安全(quán)穩定運行。

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