摘要(yào):電站鍋爐(lú)管道流量(liang)計 是鍋爐(lu)上重要的(de)元件組合(hé)裝置，曾經(jīng)一直處于(yú)監管空白(bái)階㊙️段。本文(wén)首先介紹(shào)了流量計(ji)的原理及(jí)常見結構(gòu)。鍋🔞爐管道(dào)上的流量(liàng)計主要是(shì) 差壓式流(liu)量計 ，按照(zhào)結構的不(bu)同可分爲(wèi):焊接式、法(fǎ)蘭式、一體(tǐ)式和插🧑🏾‍🤝‍🧑🏼入(ru)式。然後介(jie)紹在檢驗(yan)過程中發(fa)現流量計(ji)存在的安(an)全隐患，如(ru)結構🧑🏾‍🤝‍🧑🏼問題(ti)、焊接材料(liào)錯用及流(liú)量計材質(zhì)錯用等。最(zui)後對流量(liang)計的結構(gòu)、材質選擇(ze)、安裝及監(jian)管和檢驗(yan)方面進行(háng)探讨分析(xi)。
　　針對近幾(ji)年電站鍋(guō)爐範圍内(nei)管道出現(xiàn)的問題，尤(yóu)其湖☂️北當(dāng)陽發生的(de)主蒸汽管(guǎn)道流量計(jì)焊縫爆裂(lie)事故，開展(zhǎn)電站鍋爐(lu)範圍内管(guǎn)道隐患專(zhuān)項排查工(gong)作其中着(zhe)重提到了(le)對👌于流量(liàng)計的相關(guan)要求及補(bu)充檢驗檢(jian)🏒測等。在此(ci)之前流量(liang)計的監管(guan)在各個環(huan)節基本處(chu)于空白階(jiē)段，在515号文(wen)之後，參與(yǔ)開展了多(duo)家熱電企(qi)業的鍋爐(lu)範圍内管(guǎn)道流量計(ji)的檢驗工(gōng)作，下面針(zhen)對鍋爐流(liu)量計存在(zai)的一系列(lie)問題進行(hang)探讨和分(fèn)析。
1電站鍋(guo)爐常用流(liú)量計的原(yuán)理及結構(gou)
　　電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道常用的(de)流量計爲(wèi)差壓式流(liu)量計，其原(yuan)理和結構(gòu)如下。
1.1差壓(ya)式流量計(ji)原理
　　差壓(yā)式流量計(jì)工作原理(lǐ)是基于封(feng)閉管道中(zhōng)流體質量(liang)守恒(連續(xù)性方程)和(hé)能量守恒(heng)(伯努利方(fang)程)兩個定(dìng)律。根據GB/T2624.1--2006《用(yòng)安裝在圓(yuán)形截面管(guǎn)道中的差(cha)壓裝置測(ce)量滿管流(liu)體流量第(dì)1部分:一般(bān)原🐉理和要(yào)求》中的規(gui)定:以🔆一次(ci)裝置(如孔(kong)闆、噴嘴、文(wén)丘裏管)安(an)裝在☀️充滿(man)流體的管(guan)線中爲依(yī)據确立的(de)。裝人一次(ci)裝置後裝(zhuāng)置的上遊(you)側與喉部(bù)或下遊側(cè)之間産生(sheng)一個靜壓(yā)差。根據該(gāi)壓差的實(shi)測值和流(liú)體流動的(de)特性以及(jí)裝置的使(shǐ)用環境，并(bing)假設該裝(zhuāng)置與經過(guò)校準的一(yi)個裝置幾(jǐ)何相似🐅且(qie)使用條件(jian)相同就可(ke)以确定流(liú)量。簡單而(er)言🌈就是根(gēn)據流量與(yǔ)壓差的關(guan)系，通過測(cè)定壓差,從(cong)而計算出(chū)流量，關系(xì)式如下:
 
式(shi)中:
qm一質量(liang)流量;
C一流(liú)出系數;
β一(yi)直徑比;
Ɛ一(yī)膨脹系數(shù);
d--節流孔或(huò)喉部直徑(jìng);
△p一壓差;
ρ一(yī)流體密度(du)。
1.2流量計結(jié)構與特點(dian)
　　按照一次(ci)裝置的不(bú)同，可将流(liu)量計分爲(wèi) 孔闆流量(liàng)計 、噴嘴流(liú)量計和文(wen)丘裏管流(liu)量計。根據(ju)連接結構(gòu)的不💘同可(kě)分爲法蘭(lán)式流量計(jì)、焊接式流(liu)量計和一(yī)體式流量(liàng)計👅。法蘭式(shì)流量計常(chang)爲孔闆流(liu)量計;焊接(jiē)式流量計(jì)🐅又分爲焊(han)接孔闆和(he)焊接噴嘴(zui)🧡流量計;一(yi)體式流量(liàng)計常爲長(zhǎng)頸噴嘴流(liú)量計。結構(gou)分别見圖(tú)(1)~圖(3)法蘭式(shi)流量計常(cháng)用于主給(gěi)水管道和(he)低參數鍋(guō)爐的主蒸(zhēng)汽管道，焊(han)接式流量(liang)計常用于(yú)高壓主給(gei)水和主蒸(zhēng)汽管道，一(yi)㊙️體式流量(liang)計主要用(yong)于高壓主(zhǔ)蒸汽管道(dào)”。
 
　　除以上常(cháng)見流量計(jì)結構外，近(jin)幾年發展(zhǎn)起來的還(hai)有✏️一🈲種插(chā)人式流量(liàng)計，又稱均(jun)速管流量(liang)計，對在用(yòng)鍋爐🙇‍♀️的檢(jian)驗過📧程中(zhōng)，此種🧑🏾‍🤝‍🧑🏼結構(gou)流量計較(jiao)爲少見。插(cha)人式流☁️量(liang)計是依據(ju)皮托管測(cè)量原理測(ce)量均速管(guan)高、低壓端(duān)🚩的壓力差(cha)👌，從而達到(dao)測量流量(liang)✌️的目的，本(běn)質上也屬(shǔ)于差壓式(shì)流量計，與(yu)圓柱繞流(liú)原理關系(xì)密切2，見圖(tu)4。此種結構(gòu)相比前幾(jǐ)🔆種流量計(ji)安裝🐆簡便(biàn)🈲、壓損小，且(qiě)無對接焊(han)口，但也存(cun)在輸出壓(yā)差低、容易(yì)堵塞、還沒(mei)有标準化(hua)等一些不(bú)足，目前正(zheng)♈處于發展(zhǎn)過程中。
 
2鍋(guo)爐流量計(ji)存在的問(wen)題
2.1結構問(wen)題
　　對流量(liang)計(殼體)的(de)結構要求(qiu)，原則_上應(ying)由整段無(wu)縫鋼管制(zhi)成，不得存(cun)在異種鋼(gang)焊接的環(huan)縫。特殊情(qíng)況需要使(shi)用兩截💃🏻管(guǎn)段用環縫(feng)焊接流量(liang)計(殼體)的(de)，應經鍋爐(lu)㊙️設計文件(jian)鑒定機構(gou)書面同意(yì)。法蘭式流(liú)量計和焊(hàn)接💋式流量(liàng)計均有兩(liang)截管段制(zhì)成，對于焊(hàn)接式流量(liang)計在👣制造(zao)環節多出(chu)一道焊口(kǒu)，在515号文之(zhī)前🐪，既未進(jin)行過監督(dū)檢驗，也無(wu)鍋爐設計(jì)文件鑒🍓定(dìng)機構出具(ju)的書面同(tong)意資料，而(er)且有文獻(xian)表面4焊接(jie)式流🐇量計(ji)殼體與孔(kong)闆焊接的(de)根部位置(zhì)🤞存在較大(dà)的應力，因(yin)此焊接式(shi)流量💁計此(ci)種結構存(cún)在一定的(de)安全隐患(huàn)。
2.2流量計焊(han)材錯用
　　流(liu)量計的安(ān)裝一般在(zai)鍋爐沖管(guǎn)結束後進(jìn)行，而鍋🏒爐(lú)及四大管(guǎn)💰道的檢驗(yan)檢測都已(yi)在吹管前(qián)結束，因此(ci)對在用流(liú)量計的補(bu)充✉️檢驗檢(jiǎn)測應包含(han)流量計與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道的安裝(zhuang)焊口。515号文(wén)要求💜對在(zai)用電站鍋(guō)爐流量計(jì)合金鋼🌈材(cái)質對接接(jie)頭進行100%化(huà)學成分✌️光(guang)譜分析和(he)硬度檢測(cè)。在👈一次主(zhu)蒸汽🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管道(dào)檢驗工✨作(zuo)中，發現流(liú)量計與主(zhu)蒸汽管道(dao)連接的兩(liang)個環焊縫(feng)現場光譜(pu)分析顯示(shi)含Cr約20%，含Ni約(yuē)10%，屬🈲于奧氏(shi)體焊材。管(guan)材和流量(liàng)計材質均(jun)爲12Cr1MoVG，管材規(guī)格爲φ219x7mm;工作(zuo)溫度450℃，工作(zuò)壓力3.82MPa。
　　奧氏(shì)體不鏽鋼(gāng)的線膨脹(zhàng)系數比12Cr1MoVG高(gāo)30%~50%，在高溫條(tiao)件下存在(zai)顯著的熱(re)應力;奧氏(shi)體鋼的彈(dàn)性模量較(jiào)12Cr1MoVG小5%左右、屈(qū)🏃‍♂️服應💁力低(di)20%~30%，易于産生(shēng)🧡彈塑性變(biàn)形，增加奧(ào)氏體區城(chéng)的應變。采(cai)用數值模(mo)拟的方法(fa)模拟流量(liang)計與主蒸(zheng)汽管道連(lian)接處焊接(jiē)接頭的應(yīng)力水平，如(rú)圖5顯示450C時(shí)焊接接♉頭(tou)的熱應力(li)🌏(MISES等效應力(li)，單位Pa)。可見(jian)焊縫🥵及其(qí)近鄰區域(yù)⁉️普遍存在(zai)較大的熱(re)應力,且焊(han)縫金🚶屬的(de)全部🏃‍♂️以及(jí)母❓材.上沿(yán)坡口寬約(yuē)2mm的帶狀區(qu)城均産生(shēng)了屈服。又(yòu)考慮📐到焊(hàn)縫金屬和(he)母材的化(huà)學成分差(chà)異較大，在(zài)高溫條件(jiàn)下碳的遷(qiān)移會形成(cheng)擴散遷移(yi)層(脆化層(céng)和軟化層(céng))I5],增加焊接(jiē)接頭開裂(lie)的風險。基(jī)于此，對此(ci)流量計提(ti)出❗了更換(huàn)或修理的(de)建議。
 
2.3流量(liàng)計材質與(yǔ)主蒸汽管(guan)道材質不(bu)同
　　在檢驗(yàn)的過程中(zhōng)經常遇到(dào)流量計材(cai)質與主蒸(zhēng)汽管道材(cai)質不同的(de)情況，主要(yào)分爲以下(xia)三種:1)流量(liàng)計爲碳鋼(gang)(20G),主☂️蒸汽管(guan)道爲低合(he)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流(liú)量計爲低(di)合金鋼，主(zhǔ)蒸汽管道(dào)爲碳鋼;3)流(liú)量㊙️計與主(zhu)蒸汽管道(dao)均爲低合(he)金鋼，但材(cai)質🤩不同，如(ru)流💋量計爲(wèi)15CrMoG，主蒸汽管(guan)道爲12Cr1MoVG，或反(fǎn)之。
　　流量計(ji)殼體不允(yun)許存在異(yi)種鋼焊接(jiē)環縫，但是(shi)對于流量(liàng)計與主蒸(zhēng)汽管道連(lian)接焊縫未(wèi)做具體要(yao)求。基于在(zai)檢驗中發(fa)現的問題(tí)，流量計與(yu)主蒸汽管(guǎn)道連接焊(hàn)👅縫往往更(gèng)容易出現(xian)問🈲題，因此(ci)應該做同(tong)等要求。針(zhen)對前面說(shuō)的第一-種(zhǒng)情況，20G在管(guan)道.上允許(xǔ)使🏃‍♀️用溫度(du)≤430℃，低合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻金鋼(gang)主蒸汽管(guǎn)道的使用(yong)溫度一般(ban)都🐉超過450℃，流(liu)量計材質(zhi)存在超溫(wēn)運行的危(wēi)險，因此這(zhè)種🈲情況，流(liu)量計應予(yu)以更換。針(zhēn)對第二種(zhǒng)情況，主蒸(zhēng)汽管🤩道爲(wèi)碳鋼，流量(liàng)計爲低合(he)金鋼，流量(liang)🌈計不存在(zài)超溫運行(háng)的🔆風險，雖(sui)同爲異種(zhong)鋼焊接，但(dan)是碳鋼🔱和(hé)低合金鋼(gāng)彈性模量(liang)相差不大(da)，線膨脹系(xì)數♋基本相(xiang)同，由此帶(dai)來的熱應(yīng)力不大，建(jiàn)議加強監(jiān)控。對于第(dì)三☂️種情況(kuàng)，同屬低合(hé)金鋼，不💘屬(shu)于異種鋼(gāng)焊接接頭(tou)，因此.是符(fú)合要求的(de)。
3分析與探(tàn)讨
3.1流量計(jì)結構選擇(ze)
　　流量計在(zài)制造、選型(xíng)和安裝過(guò)程沒有相(xiàng)應的監督(du)和約束，因(yin)此導緻出(chu)現了一系(xi)列問題。鍋(guo)爐範圍内(nei)🔞管道，主給(gěi)水和主蒸(zhēng)汽管道上(shang)一般都裝(zhuang)有流量計(jì)，對于母管(guǎn)制運行的(de)鍋爐，鍋爐(lu)至母管、母(mǔ)管至汽機(ji)🔞管道上分(fèn)别裝有流(liu)㊙️量計。流量(liang)計安裝的(de)✂️位置不同(tong)，工作環境(jing)也有差别(bie)。對于主給(gěi)水管道，雖(suī)工作壓力(li)💃高，但是工(gong)作溫度低(dī)，一般的流(liu)量計均可(ke)滿足要求(qiú)🚶‍♀️。而對于主(zhǔ)蒸汽管道(dào)，由前文的(de)讨論可知(zhī)，在結構上(shàng)，一體式流(liu)量計和插(chā)人式流量(liang)計均滿足(zu)515号文流量(liang)計殼體整(zhěng)段無縫鋼(gāng)管💔制成的(de)要求，法蘭(lan)式和焊接(jiē)🎯式均爲兩(liǎng)段式。在檢(jian)驗的☎️過程(chéng)中應對存(cun)在結構不(bú)🌍合理的流(liu)量🐇計應當(dāng)立即更換(huàn)滿足通知(zhi)規定的，但(dàn)❗是對😘于不(bu)合理結構(gou)未給予明(míng)确說明。從(cóng)安裝角度(dù)🌈來說，插人(rén)式流量計(ji)不存在安(an)裝環焊縫(féng)🐇，更易于保(bǎo)證流量計(jì)的安全運(yùn)💚行。
3.2流量計(ji)材質選擇(zé)與安裝
　　從(cong)前文所述(shù)的在檢驗(yan)中所遇到(dào)的問題可(kě)知,流量👄計(jì)在主⚽蒸汽(qi)管道的安(an)裝過程中(zhōng)，會出現焊(hàn)接材料錯(cuo)用和流量(liàng)計與管道(dao)連接存在(zài)異種鋼焊(han)接接頭情(qíng)況。這都是(shi)由于流量(liàng)計曾經疏(shu)于監管，使(shi)用單位或(huo)者安裝✏️單(dan)位自行安(ān)裝或者更(geng)換所導緻(zhi)。因此在流(liu)量計的選(xuǎn)擇方面，要(yao)選擇材質(zhi)與主蒸汽(qi)管道材質(zhi)相同的流(liu)量⚽計，避免(mian)出現異種(zhǒng)鋼焊接接(jie)頭。且在流(liu)量計安裝(zhuāng)後，應對安(an)裝焊口進(jìn)行相應檢(jian)驗檢測，如(ru)射線檢測(ce)、光譜複檢(jian)等，以防止(zhi)焊接接頭(tou)出現焊🈚材(cái)錯用、未焊(han)透.夾渣等(deng)質量問題(ti)。
3.3流量計的(de)監管與檢(jiǎn)驗
　　新發布(bu)的TSG07--2019《特種設(she)備生産和(hé)充裝單位(wèi)許可規則(ze)》将流量計(jì)(殼體)正式(shi)納人行政(zhèng)許可，明确(què)了流量計(ji)(殼體)的行(háng)政許可歸(gui)類✏️一壓力(lì)管道元件(jian)。但是流量(liàng)計(殼體)的(de)制造尚無(wu)相應的國(guo)家标準或(huò)者行業标(biao)準🌏，在鍋爐(lu)範圍内使(shi)用的流量(liàng)計應滿足(zu)鍋爐标準(zhun)對材料、設(shè)計、制造和(he)強度的要(yao)求。
　　在安裝(zhuang)環節,新裝(zhuāng)的流量計(jì)除要經過(guo)制造監檢(jian)外，在安裝(zhuāng)監♉檢🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的過(guo)程中，也應(ying)涵蓋對安(ān)裝焊口的(de)抽查,以确(què)保流量計(ji)的安裝🐆質(zhi)量。對于已(yi)經在用的(de)流量計,除(chú)🐅對流量📱計(jì)制造焊接(jie)接頭進行(háng)補充檢驗(yan)檢測外，對(dui)流量計與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道管道連(lian)接焊縫也(ye)應✉️做同等(děng)要求㊙️。同時(shí)針對不同(tóng)結構的流(liú)量計也應(ying)采☂️取不同(tóng)的檢㊙️測手(shǒu)段,如焊接(jiē)式流量計(jì)中間焊縫(féng)的🌈檢測，由(you)于傳統超(chāo)聲檢測的(de)局限性🔱”，可(ke)采用如TOFD.相(xiàng)控⭕陣等多(duō)檢測手段(duàn)相結合的(de)方式。
4結束(shu)語
　　流量計(ji)是鍋爐上(shang)不可或缺(que)的元件組(zu)合裝置，流(liu)量計形式(shì)多樣、結構(gòu)各有不同(tong)，流量計從(cong)制造、安裝(zhuāng)和使用環(huan)節尚未☀️形(xíng)成系統‼️的(de)監管。在以(yǐ)後的工作(zuò)中♊，對流量(liang)計應給予(yǔ)足夠的重(zhòng)視，保證鍋(guo)🧡爐的安全(quan)穩定運行(hang)。

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