摘要(yao)：詳細介(jiè)紹了蒸(zheng)汽汽錘(chui)的成因(yīn)和汽錘(chuí)的5種具(ju)🏃體的物(wu)理形态(tai)。在此基(jī)礎上，安(ān)裝在蒸(zhēng)汽管線(xian)上的 渦(wō)街流量(liàng) 和 孔闆(pǎn)流量計(ji) 的設計(jì)選型，進(jin)行了詳(xiang)細的比(bi)較和分(fèn)析。并對(duì)比了蒸(zhēng)汽流🤟量(liàng)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(qiu)閥和氣(qì)動單座(zuò)閥在蒸(zhēng)汽工況(kuàng)下的應(yīng)用也進(jin)🤟行了深(shen)入探讨(tao)。最後，指(zhǐ)出了于(yu)蒸汽工(gong)況下流(liú)量計和(hé)氣動開(kai)關閥設(shè)計選型(xing)的若幹(gàn)建議。
1.概(gài)述
　　化工(gong)行業經(jing)常使用(yòng)飽和蒸(zheng)汽對工(gong)藝介質(zhì)進行加(jia)熱，因此(ci)蒸汽管(guan)線在化(hua)工廠裏(lǐ)随處可(kě)見。蒸汽(qì)管線中(zhong)的飽和(hé)蒸汽很(hěn)容易發(fā)生冷凝(níng)，并形成(chéng)冷凝水(shuǐ)。如果蒸(zhēng)汽管線(xiàn)過㊙️長，且(qie)未進行(hang)合🏃‍♂️理支(zhī)撐，那麽(me)，在重力(li)的作用(yong)下，管道(dào)的中間(jiān)部分會(huì)下垂，并(bìng)在蒸汽(qì)管線⭐停(tíng)用後，積(jī)存一部(bu)分冷凝(níng)水。蒸汽(qì)疏水閥(fa)設置和(he)安裝的(de)不合理(li)，也會導(dao)緻蒸汽(qì)管路的(de)排水不(bu)暢。當蒸(zheng)🤞汽管線(xiàn)再🈚次啓(qi)用時，入(rù)管道的(de)蒸汽和(he)積存在(zai)管道内(nèi)的冷凝(ning)水相遇(yù)，就會在(zai)管道内(nèi)形成汽(qi)錘。汽錘(chuí)會🌂對安(ān)裝在🌈蒸(zhēng)汽管線(xiàn)上的設(she)備🍓、儀表(biao)和閥門(men)造💃成破(po)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(su)都應加(jiā)以考慮(lü)和防範(fàn)。
2.汽錘的(de)物理形(xing)态
　　汽錘(chuí)有以下(xià)5種主要(yào)的物理(li)形态：
1）蒸(zheng)汽管線(xian)裏積存(cún)的冷凝(níng)水，在蒸(zhēng)汽的加(jiā)熱下快(kuài)速蒸發(fa)💋，使得管(guǎn)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(zai)管線上(shàng)的儀表(biǎo)和閥門(mén)形成壓(yā)力沖擊(ji)。
2）蒸汽流(liú)速過快(kuai)，部分蒸(zheng)汽沖入(ru)積存的(de)冷凝水(shui)之中，使(shi)👉得中間(jian)一段管(guǎn)道全部(bù)被蒸汽(qì)占據，而(ér)兩側則(ze)仍然是(shi)冷凝水(shuǐ)，當這部(bu)分蒸🏃🏻汽(qì)在冷凝(ning)水中發(fā)生冷凝(níng)⭐時，形成(cheng)局部真(zhēn)空，使冷(leng)⁉️凝水從(cóng)兩頭向(xiàng)中間快(kuài)速流動(dòng)，填補真(zhen)空，并發(fā)生💰激烈(lie)碰撞，在(zài)管線中(zhōng)♌産生較(jiào)大的壓(ya)強和沖(chong)擊波。
3）冷(leng)凝水在(zài)管線底(di)部，被進(jin)入管線(xian)的蒸汽(qì)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(làng)。當管線(xiàn)🎯上的開(kai)關閥關(guan)閉過于(yu)迅速時(shí)，流動的(de)冷凝水(shuǐ)漣漪，也(ye)會如海(hai)浪疊加(jiā)撞擊岸(àn)邊的峭(qiao)壁一樣(yang)，疊加撞(zhuàng)擊㊙️并損(sun)壞開關(guan)閥的閥(fá)内件。
4）如(ru)果蒸汽(qi)管線上(shàng)的開關(guān)閥打開(kai)過快，則(zé)閥後的(de)冷凝🔴水(shuǐ)♋有可能(neng)會被高(gao)速流動(dong)的蒸汽(qi)吹起，如(ru)子彈一(yi)般的，撞(zhuang)擊🈲下遊(yóu)的管⭐件(jiàn)和儀表(biao)，并造成(cheng)相應的(de)損壞。
5）如(rú)果蒸汽(qi)管線上(shàng)的開關(guan)閥打開(kāi)過快，蒸(zhēng)汽流速(su)較快，則(zé)🌈蒸汽會(hui)和原積(ji)存在管(guan)線内的(de)，低溫的(de)冷凝水(shuǐ)混合在(zai)一起，并(bìng)♌在冷凝(ning)水内部(bù)形成由(yóu)蒸汽構(gou)成的氣(qì)泡，當這(zhe)些蒸汽(qì)氣泡破(pò)裂時，周(zhou)圍的🥵冷(lěng)凝水在(zài)瞬間填(tian)補蒸汽(qì)氣泡破(po)裂後形(xing)成的空(kong)間，形成(chéng)高壓強(qiang)🛀，并破壞(huài)臨近的(de)管件、閥(fa)門和儀(yi)表。這個(ge)😘過程有(you)點類似(si)于氣蝕(shí)裏的🈲空(kōng)化。
3.渦街(jiē)流量計(ji)和孔闆(pǎn)流量計(ji)分别應(yīng)用于蒸(zheng)汽管線(xian)⛱️
　　渦街流(liú)量計通(tong)常是利(lì)用差動(dòng)電容，測(cè)量漩渦(wō)發生體(ti)🌐後産生(sheng)❄️的卡門(mén)渦街的(de)漩渦頻(pin)率，從而(ér)推算出(chū)被測流(liú)體的流(liu)量。其量(liàng)🔴程比大(dà)緻爲10∶1。孔(kong)闆流量(liàng)計則是(shì)通過測(ce)量孔闆(pan)前後的(de)壓差，由(you)😄伯努利(lì)🈲方程（孔(kong)闆兩側(cè)的壓差(chà)🐇的開方(fāng)值，與流(liú)經孔闆(pǎn)的流體(ti)的流量(liàng)成正比(bǐ)），推算出(chu)🛀🏻流體的(de)流量。其(qí)量程比(bi)比渦街(jie)流量計(jì)🌈狹窄，大(da)緻爲3∶1。當(dang)⚽渦街流(liú)量計和(he)孔闆流(liu)量計分(fen)⭐别應用(yong)在蒸汽(qì)💜管線上(shàng)時：
1）渦街(jie)流量計(jì)測量漩(xuán)渦的差(cha)動電容(róng)是完全(quán)處于蒸(zhēng)🤞汽管線(xiàn)内部的(de)。因此，差(chà)動電容(róng)幾乎時(shí)刻處于(yú)高溫之(zhi)中，其使(shi)用壽🏃命(mìng)較短。孔(kong)闆流量(liàng)計分兩(liang)種：一體(tǐ)化孔闆(pǎn)流量計(ji)和❌帶冷(leng)凝罐的(de)孔闆流(liu)量計。一(yi)體化孔(kǒng)闆流量(liàng)計的差(cha)壓測量(liang)元件，在(zai)管道上(shàng)方🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，并不(bu)在管道(dào)内。而帶(dai)冷凝罐(guàn)的孔闆(pǎn)流量計(ji)，其差壓(yā)測量元(yuan)件，隻接(jie)觸冷凝(níng)罐内的(de)冷凝水(shuǐ)，與蒸汽(qi)是完全(quán)隔絕的(de)。因此，孔(kong)闆流量(liàng)計差壓(ya)測量元(yuán)件的使(shǐ)用壽命(mìng)較長。
　　渦(wo)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(yi)），去檢🥵測(ce)💞卡門渦(wō)街的漩(xuan)渦，并通(tong)過機械(xiè)傳動，将(jiāng)這一物(wù)理位移(yi)傳遞♋給(gei)差動電(diàn)容。當蒸(zheng)汽管線(xian)内發生(sheng)汽錘✉️時(shí)，該可動(dòng)部件将(jiāng)受到較(jiao)大的沖(chòng)擊力，有(yǒu)可能發(fa)生永久(jiu)形變。同(tóng)時，差動(dong)電容本(běn)身也可(kě)能被該(gāi)可動部(bu)件傳來(lái)的力直(zhí)接破壞(huài)，從而導(dao)緻渦街(jie)流量計(jì)傳感器(qì)損壞。而(ér)孔闆流(liú)量計💃🏻則(zé)沒有任(ren)何可🔞動(dòng)部件。且(qie)安裝在(zai)管道内(nei)，作爲孔(kǒng)闆流量(liàng)計一次(cì)測量部(bù)件的孔(kong)闆，機構(gòu)簡單，非(fēi)常堅固(gu)。因此，孔(kǒng)闆流量(liang)計很🐪難(nan)被汽錘(chui)打壞。
　　當(dāng)汽錘發(fa)生時，蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的蒸(zheng)汽受到(dào)壓力波(bo)的幹擾(rǎo)，流場發(fā)生紊亂(luan)，管線本(běn)身也強(qiáng)烈震動(dong)。這會嚴(yán)🈲重幹擾(rao)卡門渦(wō)街的穩(wen)定生成(cheng)，從而影(ying)響渦街(jie)流量計(jì)的正常(cháng)測量。當(dāng)然，對渦(wō)街流量(liàng)計兩側(cè)的管道(dào)，進行額(e)外的❄️加(jiā)固支撐(chēng)，可以在(zài)一定程(chéng)度上🍓減(jiǎn)輕渦街(jie)流量計(ji)的震動(dòng)。但卻無(wú)法消除(chu)，臨近管(guǎn)道内所(suǒ)發生🈲的(de)汽錘所(suo)帶來的(de)管道内(nèi)蒸汽流(liu)場本身(shen)的紊亂(luàn)和波動(dong)。而對孔(kong)闆流🚶‍♀️量(liàng)計來說(shuo)，汽錘所(suǒ)産生的(de)管道震(zhèn)⛱️動⁉️和流(liú)場紊亂(luàn)，并不會(hui)影響孔(kong)闆前後(hòu)的壓差(chà)，也就不(bú)會影響(xiǎng)孔闆流(liú)量計進(jin)行準❗确(que)可靠的(de)流量測(ce)量。
4.蒸汽(qi)流量測(cè)量的溫(wēn)壓補償(chang)
　　蒸汽管(guǎn)線流量(liàng)計設計(ji)選型的(de)另一個(ge)要點是(shi)溫壓補(bǔ)償。蒸汽(qi)在化工(gōng)生産中(zhōng)的主要(yao)作用是(shi)對工藝(yi)介🏃🏻質進(jin)行加熱(rè)，工藝設(shè)計師和(he)生産操(cāo)作員所(suǒ)關心的(de)是蒸汽(qi)的質量(liàng)流量，而(er)不是體(ti)🏃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(liàng)計，無法(fǎ)直接測(cè)量質量(liàng)流量。因(yin)🐅此，必須(xu)對渦街(jiē)流量計(jì)和🐉孔闆(pan)流量計(ji)的測量(liàng)結果🔞進(jìn)行溫壓(ya)補償。過(guò)熱蒸汽(qi)的溫度(dù)👣和壓力(lì)沒有對(duì)應關系(xi)㊙️，需對過(guò)熱蒸汽(qi)的😘體積(jī)流量同(tóng)時進行(hang)溫度補(bǔ)償和壓(ya)力補償(cháng)。飽和蒸(zhēng)汽的溫(wen)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(liu)量進行(háng)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(di)一種是(shì)在流量(liàng)計内集(ji)成溫度(du)測量和(he)壓力測(cè)量元件(jian)，并在變(bian)送器内(nèi)進行溫(wen)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(ji)散控制(zhi)系統（DCS）。第(dì)二種方(fāng)案是在(zai)管線上(shang)加裝溫(wen)度變送(song)器和💁壓(ya)力變送(song)🤞器，然後(hòu)将測得(dé)的壓🌂力(lì)信号，和(hé)蒸汽流(liu)量計測(cè)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(jù)公式進(jin)行溫壓(yā)補償計(ji)算。
　　對過(guò)熱蒸汽(qi)來說，僅(jin)有個别(bié)品牌的(de)渦街流(liu)量計和(hé)孔闆流(liú)㊙️量計，同(tóng)時集成(chéng)了溫度(dù)測量和(he)壓力測(cè)量的功(gong)能，而這(zhè)些型号(hào)的流量(liàng)計價格(gé)也較貴(gui)。當溫度(dù)或壓力(lì)測量元(yuán)件損壞(huài)後，需更(geng)換♍整個(gè)流⛷️量計(jì)，則更換(huàn)成本和(he)備品備(bei)件成本(běn)都非常(chang)昂貴。而(ér)采♌用第(di)二種設(shè)計方案(an)，不但采(cǎi)購和更(gèng)換成本(ben)低，同⁉️時(shí)，也可将(jiāng)過熱蒸(zhēng)汽管線(xiàn)内的溫(wen)度和壓(yā)力信号(hao)一起上(shàng)傳至DCS。有(you)利于生(sheng)産操作(zuò)人員更(geng)好的掌(zhǎng)握蒸汽(qi)管線内(nèi)的實際(ji)工況。
　　對(duì)飽和蒸(zheng)汽來說(shuo)，可提供(gòng)單一溫(wēn)度補償(cháng)的渦街(jie)流量計(ji)或孔闆(pan)☔流量計(ji)都較爲(wèi)常見，采(cai)購和更(gèng)換成本(běn)都相對(duì)較低。且(qiě)🌂采用第(di)一✂️種方(fang)案可以(yi)簡化設(she)計，減少(shao)施工現(xiàn)場的施(shi)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(qiú)閥切斷(duàn)閥和單(dan)座切斷(duan)閥分别(bié)應用于(yu)蒸汽管(guan)線
　　與管(guǎn)道專業(ye)不同，儀(yí)表專業(yè)通常不(bu)會選擇(zé)單座閥(fa)作爲氣(qì)動切斷(duàn)閥。這不(bú)僅僅是(shì)因爲單(dan)座閥所(suǒ)占用的(de)安裝空(kong)間較🤟大(da)，也是因(yin)爲單座(zuò)閥的開(kai)關速度(dù)比球閥(fá)更慢。但(dan)在蒸汽(qi)管🔴線上(shang)，和氣動(dong)球閥相(xiàng)比，氣動(dòng)單座切(qie)斷閥卻(que)有若幹(gan)優勢：
蒸(zhēng)汽汽錘(chuí)的破壞(huài)力驚人(rén)，實際工(gong)業生産(chǎn)中，不止(zhi)一次發(fa)生過⁉️閥(fa)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(xiàng)對脆弱(ruo)。而單座(zuò)閥的💁閥(fa)體和閥(fá)芯用料(liào)厚實，結(jie)構堅固(gu)。當汽錘(chui)發🍉生在(zai)切斷閥(fa)附近時(shí)🔞，閥體和(he)閥内件(jiàn)會承受(shòu)較大的(de)🏃‍♀️沖擊力(li)。此時，單(dan)座閥會(huì)比球閥(fa)更加堅(jiān)固可靠(kao)，不容易(yi)被汽錘(chuí)打壞。
　　閥(fá)芯和閥(fa)座間密(mì)封的可(ke)靠性和(he)密封面(miàn)上的密(mi)封壓力(li)有很🔞大(dà)的關系(xì)。球閥分(fèn)浮動球(qiú)球閥和(he)固定球(qiu)球閥兩(liǎng)種。浮動(dòng)球球💜閥(fá)關閉時(shí)，依靠上(shang)下遊的(de)壓差來(lái)實現閥(fá)芯和閥(fá)座間的(de)密封，固(gù)定球💛球(qiú)閥關閉(bì)時，依靠(kào)閥座内(nèi)的彈簧(huáng)✊來實現(xiàn)密封，這(zhè)兩種🔞密(mì)封力相(xiang)對都較(jiao)小。而單(dān)座閥則(zé)依靠執(zhi)行機構(gòu)的輸出(chu)力，将閥(fa)芯壓在(zai)閥座上(shang)。因此，隻(zhī)要選擇(zé)合适的(de)執行機(jī)構🐪，就能(néng)在單座(zuo)閥閥芯(xin)閥座處(chù)獲得較(jiào)大的密(mi)封壓力(lì)，從而改(gǎi)善閥座(zuo)處的密(mi)封性。當(dang)蒸汽管(guan)線停用(yòng)時，單座(zuo)閥的密(mi)封性更(gèng)好，洩漏(lòu)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(zheng)汽管線(xiàn)再次啓(qi)用時，汽(qi)錘的發(fa)生概☔率(lǜ)也會更(geng)低。
　　當蒸(zheng)汽通過(guò)球閥時(shi)，閥内溫(wen)度上升(shēng)，球閥的(de)閥球和(he)閥座會(huì)發生熱(re)膨脹，但(dan)由于鋼(gang)材用料(liào)量的不(bú)同，閥球(qiú)和閥座(zuò)的膨脹(zhàng)程🌏度也(yě)🐉會有所(suo)不同。這(zhe)樣一來(lái)，閥球就(jiu)有可能(néng)被閥座(zuo)抱死無(wú)法動作(zuò)。而直行(hang)程的單(dan)座閥，其(qi)打開時(shí)，閥芯直(zhí)接提升(sheng)，離開閥(fá)座。閥芯(xin)和閥座(zuò)之間不(bu)存在靜(jing)摩擦力(li)，不會被(bèi)抱死，因(yin)此不存(cún)在球閥(fa)那樣的(de)問題。
6.結(jie)束語
　　發(fā)生在蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的汽(qì)錘有5種(zhong)主要的(de)物理形(xing)态👌，并且(qie)會對安(ān)裝在蒸(zhēng)汽管線(xian)上的儀(yí)表和閥(fa)門造成(cheng)破壞🤞。孔(kong)闆流量(liàng)計在管(guǎn)道内沒(méi)有測量(liang)元件和(he)可動部(bù)件，其測(cè)量也不(bu)受管道(dào)震動和(hé)流體🔱紊(wen)亂的影(ying)響，因此(cǐ)，在量👅程(cheng)比允許(xǔ)的情況(kuàng)下，比渦(wo)街流量(liàng)計更适(shì)🔴合應用(yòng)于蒸汽(qi)流量測(ce)量。蒸汽(qi)流量的(de)測量需(xu)進行👅溫(wēn)壓補償(chang)，對過熱(rè)蒸汽而(ér)言，應🍉在(zai)管道上(shang)安裝獨(du)立👨‍❤️‍👨的溫(wen)度變送(sòng)器和壓(ya)力變🎯送(sòng)器，然後(hou)在DCS上進(jin)行補償(chang)計算。而(er)對飽和(hé)蒸汽來(lái)說，可在(zài)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(liang)變送器(qi)内📞部進(jin)行溫度(dù)補償🏃‍♀️計(jì)算。氣動(dong)單座閥(fá)的閥内(nèi)件堅固(gu)可靠，關(guān)閉時的(de)密封壓(yā)力👅較大(dà)，洩漏量(liang)小，且可(kě)選擇線(xian)性🔞或等(děng)百分比(bi)的流量(liang)特性，能(neng)較好的(de)限制蒸(zhēng)汽流量(liàng)的快速(su)增加，其(qí)閥芯也(ye)不會因(yīn)爲熱膨(peng)脹而被(bèi)閥座抱(bao)死。因此(ci)，氣動單(dan)座閥比(bi)氣動球(qiú)閥更适(shi)合應用(yong)于蒸汽(qi)管線的(de)切斷。

以(yǐ)上内容(róng)源于網(wǎng)絡，如有(yǒu)侵權聯(lian)系即删(shān)除!