摘(zhai)要:電站鍋爐(lu)管道流量計(ji) 是鍋爐上重(zhòng)要的元件組(zǔ)合裝置，曾經(jīng)一直處于監(jiān)管空白階段(duàn)🌏。本文首先介(jie)紹了流量計(jì)的原理及常(cháng)見結💁構。鍋爐(lú)管道上的流(liu)量計主要是(shi) 差壓式流量(liàng)計 ，按照結構(gou)的不同可分(fen)爲:焊接式、法(fa)蘭式、一體式(shi)和✔️插入式💛。然(ran)後介紹在檢(jiǎn)驗過程中發(fa)現流量計存(cun)在的安全隐(yin)患，如結構🏃🏻問(wèn)題、焊接材料(liao)錯用及流量(liàng)計材質錯用(yòng)等。最後對流(liu)量計的🏃‍♀️結構(gòu)、材質選擇、安(ān)裝及監管和(he)♊檢驗方面進(jin)行探讨分析(xi)。
　　針對近幾年(nian)電站鍋爐範(fàn)圍内管道出(chū)現的問題，尤(yóu)其😄湖北當陽(yang)🐅發生的主蒸(zheng)汽管道流量(liàng)計焊縫爆裂(lie)事故，開展電(diàn)站鍋爐範圍(wei)内管道隐患(huan)專項排查工(gōng)作其中着重(zhòng)提🏃‍♂️到了對于(yú)流量💋計的相(xiàng)關要求及補(bǔ)充檢驗檢測(cè)等。在此之前(qian)流量計的監(jiān)管💋在各個環(huan)💔節基本處于(yú)空白階段，在(zai)515号文之後，參(cān)與開展了多(duō)家熱電企業(ye)的鍋爐範圍(wei)内管道流量(liang)計的檢驗工(gōng)作，下面針對(dui)鍋爐流量計(ji)存在的一系(xì)列問題進行(hang)探讨和分析(xi)。
1電站鍋爐常(cháng)用流量計的(de)原理及結構(gòu)
　　電站鍋爐範(fan)圍内管道常(cháng)用的流量計(ji)爲差壓式流(liu)💁量計，其原理(lǐ)😍和結構如下(xià)。
1.1差壓式流量(liàng)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(xìng)方程)和能量(liàng)守恒(伯努利(lì)方程)兩個定(ding)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(cè)量滿管流體(tǐ)流量第1部分(fen)♈:一般原💁理和(hé)要求》中的規(guī)定:以一次裝(zhuang)置(如孔闆、噴(pēn)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(zhuāng)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(dòng)的特性以及(ji)裝置的使用(yong)環境，并假設(she)該裝置與🥵經(jing)過校準的一(yī)個裝置幾何(hé)相似且使用(yòng)條件相同就(jiù)可以确定流(liú)量。簡單而言(yan)就是根據流(liu)量與壓差的(de)關系，通過測(cè)定壓差,從而(ér)計算出流量(liàng)，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(jìng)比;
Ɛ一膨脹系(xi)數;
d--節流孔或(huò)喉部直徑;
△p一(yi)壓差;
ρ一流體(ti)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(fèn)爲 孔闆流量(liàng)計 、噴嘴流量(liang)計和文丘裏(lǐ)管流量計。根(gen)據連接結構(gou)的不🐪同可分(fen)🌏爲♌法蘭式流(liú)量計、焊接式(shì)流量計和一(yī)體式流💔量計(ji)♊。法蘭式流量(liang)計🚶‍♀️常爲孔闆(pan)流量計;焊接(jiē)式流量計又(you)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(jié)構分🚶‍♀️别見圖(tú)(1)~圖❓(3)法蘭式流(liú)量計常用于(yú)主給水管道(dao)和👅低參數鍋(guo)爐的主蒸汽(qi)管道㊙️，焊接式(shì)流量計常用(yòng)于高壓主給(gěi)水和主蒸汽(qi)管道，一體式(shì)流🔞量計主要(yào)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(liang)計，對在用🛀鍋(guo)爐的檢驗過(guo)🚶‍♀️程中，此種結(jie)構流量計較(jiao)爲少見。插人(ren)式流量計是(shi)依據皮⁉️托管(guǎn)測量原理測(cè)量均速管高(gāo)、低壓端的壓(ya)力差㊙️，從而達(dá)到測量流量(liàng)的目的，本質(zhì)上也屬于差(chà)壓式流量計(ji)，與圓柱繞流(liu)原理關系密(mi)切2，見圖4。此種(zhong)結構相比前(qián)幾種流量計(jì)安裝簡便、壓(yā)損小，且無對(dui)接焊口，但也(ye)存在輸出壓(ya)差低、容易堵(du)塞、還沒有标(biao)準化👅等一些(xiē)不足，目前正(zheng)處于發展過(guo)程中。
 
2鍋爐流(liu)量計存在的(de)問題
2.1結構問(wèn)題
　　對流量計(jì)(殼體)的結構(gou)要求，原則_上(shàng)應由整段無(wu)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(liu)量計(殼體)的(de)，應經鍋爐👣設(she)計文件鑒定(ding)機構書面同(tong)意。法蘭式流(liu)量計和焊接(jie)式流量計均(jun1)有兩截管段(duàn)制成，對于焊(hàn)接🥰式流量計(ji)在制造環節(jie)多出一道焊(han)口，在515号文之(zhi)前，既未進行(háng)過監督檢驗(yàn)，也無鍋爐設(she)計文件鑒🚶定(ding)機構出具的(de)書面同意資(zī)料，而且有文(wén)獻表面4焊接(jiē)式流量計殼(ke)體與孔闆焊(hàn)接的根部位(wei)置存在較大(da)的應力，因此(ci)焊接式流量(liàng)計此種結構(gou)存在一定的(de)安全隐患。
2.2流(liu)量計焊材錯(cuo)用
　　流量計的(de)安裝一般在(zai)鍋爐沖管結(jié)束後進行，而(ér)鍋爐🔴及四大(dà)管道的檢驗(yàn)檢測都已在(zài)吹管前結束(shu)，因此對在用(yong)流量計的補(bu)充檢驗檢測(ce)應包含流量(liàng)計與主蒸汽(qi)管道的安裝(zhuāng)焊口。515号文要(yào)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(yàn)工⭐作中，發現(xian)流量計與主(zhu)蒸汽管道連(lian)接的兩個✔️環(huan)焊縫現場光(guāng)譜分析顯示(shì)含Cr約20%，含Ni約10%，屬(shǔ)于奧氏體焊(han)材。管材和流(liu)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(ao)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(re)應力;奧氏體(ti)鋼的彈性模(mó)量較12Cr1MoVG小5%左右(yòu)、屈服應💚力低(dī)20%~30%，易于産生彈(dan)塑性變形，增(zēng)加奧氏體區(qū)城的應變。采(cǎi)用數值模拟(ni)的⛷️方法模拟(ni)流量計與主(zhu)蒸汽管道連(lián)接處💋焊接接(jiē)頭的應力水(shuǐ)平，如圖5顯示(shi)450C時焊接接頭(tóu)的熱應力(MISES等(děng)效應力，單位(wèi)Pa)。可見焊縫🏃及(ji)其近鄰區域(yu)普遍存在較(jiào)大的熱應力(li),且焊縫金屬(shu)的全部以及(ji)母材.上沿📐坡(pō)口寬約2mm的帶(dai)狀區城均産(chǎn)生了屈服。又(yòu)考慮到焊縫(feng)金屬和母材(cái)💘的化學成分(fèn)差異較大，在(zài)高溫條件下(xia)碳⛷️的遷移會(hui)形成擴散✉️遷(qiān)移層(脆化層(ceng)和軟化層)I5],增(zeng)加焊接接頭(tou)開裂的風險(xiǎn)。基于此，對此(ci)流量計提出(chu)了更換或修(xiu)理的建議。
 
2.3流(liu)量計材質與(yǔ)主蒸汽管道(dào)材質不同
　　在(zài)檢驗的過程(cheng)中經常遇到(dào)流量計材質(zhì)與主蒸汽管(guǎn)☁️道🏃材質不同(tóng)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(qì)管道🤞爲低合(hé)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流量(liang)計爲低合🈲金(jīn)鋼，主蒸汽管(guǎn)道爲碳鋼;3)流(liú)量計與主蒸(zheng)汽管道均爲(wèi)低合金鋼，但(dàn)材質💋不同，如(ru)流量計爲15CrMoG，主(zhu)蒸汽管道🤟爲(wei)12Cr1MoVG，或反之。
　　流量(liàng)計殼體不允(yǔn)許存在異種(zhǒng)鋼焊接環縫(féng)，但是對于流(liú)量計與主蒸(zheng)汽管道連接(jiē)焊縫未做具(ju)體要求。基于(yú)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(geng)容易出現問(wèn)題，因此應該(gāi)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(gang)主蒸汽管道(dao)的使用溫度(du)一般都🚩超過(guo)450℃，流量計材質(zhì)存在超溫運(yùn)行的危險，因(yīn)此這種情況(kuàng)，流量計應予(yu)以更換。針對(duì)第二種情況(kuang)，主蒸汽管道(dao)爲碳鋼，流量(liàng)計👉爲低合金(jīn)鋼，流量💘計不(bu)存在超溫運(yùn)行的風險，雖(sui)同爲異種鋼(gāng)💃焊接，但是碳(tan)鋼和低合金(jīn)鋼彈性模量(liàng)相差不大，線(xiàn)膨脹系數基(jī)本相同🆚，由此(ci)帶來的熱應(ying)力不大，建🏃議(yi)加強監控。對(duì)于第三種情(qing)況，同屬低合(hé)金鋼，不屬于(yu)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(liè)問題。鍋爐範(fàn)圍内管道，主(zhǔ)給水和主蒸(zheng)🚶‍♀️汽管道上一(yī)般都裝有流(liú)量計，對于母(mǔ)管制運行的(de)鍋爐，鍋爐🚶‍♀️至(zhi)母管、母管至(zhì)汽機管道上(shang)分别裝有流(liu)量計。流量計(ji)安裝的位置(zhì)不同，工作環(huan)境也💋有差别(bié)。對于主給水(shuǐ)管道，雖工作(zuo)壓力高，但是(shi)工作溫度低(dī)，一般的流量(liàng)計均可滿足(zú)要求🈲。而對于(yu)主蒸汽管道(dào)，由前文的讨(tǎo)論✔️可知，在結(jié)構上，一體式(shì)流量計和插(cha)💋人式流量計(jì)均滿足515号文(wén)流量計殼體(ti)整段無縫鋼(gang)管制成的要(yào)求，法蘭式和(he)♋焊接式均爲(wei)兩段式。在🐪檢(jian)驗的過程中(zhōng)應對存🔞在結(jie)構不💛合理的(de)流量計應當(dang)立即更換滿(mǎn)足通知規定(ding)的，但是對于(yu)不合理結構(gou)未給予明确(que)說明。從安裝(zhuang)角度來說，插(cha)人式流量計(ji)不存在安裝(zhuāng)環焊縫♊，更易(yì)于保證流量(liàng)計的安全運(yun)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(yàn)中所遇到的(de)問題可知,流(liu)量‼️計在🙇‍♀️主蒸(zheng)汽管道的安(an)裝過程中，會(hui)出現焊接材(cai)料錯用和流(liu)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(liàng)🈲計曾經疏于(yú)監管，使用單(dān)位💰或者安裝(zhuāng)單位自行安(ān)裝或者更換(huan)所導緻。因此(cǐ)在流量計的(de)選擇方面，要(yao)選擇材質與(yu)主蒸汽管道(dao)材質相同的(de)流量計，避免(miǎn)出現異種鋼(gāng)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(jiǎn)測，如射線檢(jiǎn)測、光譜複檢(jian)等，以防止焊(hàn)接接頭出現(xian)焊㊙️材錯用、未(wèi)焊透.夾渣等(děng)質量問⛹🏻‍♀️題。
3.3流(liu)量計的監管(guǎn)與檢驗
　　新發(fā)布的TSG07--2019《特種設(she)備生産和充(chong)裝單位許可(kě)規則》将流量(liang)計(殼體)正式(shi)納人行政許(xǔ)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(shi)流量計(殼體(tǐ))的制造尚♉無(wú)相應的國家(jiā)标準或者行(háng)業标準，在鍋(guo)爐範📧圍内使(shi)用的流量計(ji)應滿足鍋爐(lu)标準對❓材料(liao)、設計、制🏃‍♀️造和(hé)強度的要求(qiu)。
　　在安裝環節(jiē),新裝的流量(liàng)計除要經過(guo)制造監檢外(wài)，在安裝監檢(jian)的過程中，也(yě)應涵蓋對安(ān)裝焊口的抽(chou)查,以确保流(liú)量計的安裝(zhuāng)質量。對于已(yi)經在用的流(liu)量計,除對流(liu)量計制造焊(hàn)接接頭進行(háng)補充檢驗檢(jian)測外，對流❓量(liàng)計與主蒸汽(qì)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(liú)量計也應采(cǎi)取不同的檢(jian)測📧手段,如焊(han)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(ke)采用如TOFD.相控(kòng)陣等多檢測(ce)手段相結合(hé)的方式。
4結束(shu)語
　　流量計是(shi)鍋爐上不可(kě)或缺的元件(jian)組合裝置，流(liu)量計形式多(duo)樣、結構各有(you)不同，流量計(ji)從制造、安裝(zhuāng)和使用環節(jie)🌍尚未形成系(xì)統🐆的監管。在(zai)以後的工作(zuò)中，對流量計(ji)應給予足夠(gou)的重視，保證(zhèng)鍋🌐爐的安全(quán)穩定運行。

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