摘要(yao):電站鍋爐(lú)管道流量(liàng)計 是鍋爐(lu)上重要的(de)元件組合(hé)裝置，曾經(jing)一直處于(yú)監管🧡空白(bái)階💔段。本文(wen)首先介紹(shao)了流量計(ji)的原理及(jí)常見結構(gou)。鍋爐管道(dao)上♉的流量(liang)計主要是(shì) 差壓式流(liu)量計 ，按照(zhao)結構的不(bú)同可分爲(wèi):焊接式、法(fa)蘭式、一體(tǐ)式和插入(ru)式。然後介(jiè)紹在檢驗(yàn)過程中發(fa)現流量計(jì)存在的安(an)全隐患，如(rú)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(liàng)計的🌏結構(gou)、材質選擇(ze)、安裝及監(jiān)管和檢驗(yàn)方面進行(hang)探讨♈分析(xī)。
　　針對近幾(ji)年電站鍋(guo)爐範圍内(nei)管道出現(xiàn)的問題，尤(you)其湖北當(dang)陽發生的(de)主蒸汽管(guǎn)道流量計(ji)焊縫爆裂(liè)事故🌈，開展(zhan)電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道隐患專(zhuān)項排查工(gōng)作其中着(zhe)重提到了(le)對于流量(liang)計的相📐關(guān)要求及補(bǔ)充檢驗檢(jian)🔞測等。在此(cǐ)之前流量(liang)計的監管(guǎn)📧在各個環(huan)🌈節基本處(chu)于👣空白階(jiē)段，在515号文(wén)之後，參✨與(yu)開展了多(duo)⭕家熱電企(qi)業的🥰鍋爐(lu)範圍内管(guan)道流量計(ji)的檢驗工(gōng)作，下面針(zhen)對鍋爐⭐流(liú)量計存在(zài)的一系列(liè)問題進行(hang)探讨和分(fen)析。
1電站鍋(guo)爐常用流(liu)量計的原(yuán)理及結構(gou)
　　電站鍋爐(lú)範圍内管(guǎn)道常用的(de)流量計爲(wei)差壓式流(liu)量🌈計，其👨‍❤️‍👨原(yuán)理💰和結構(gou)如下。
1.1差壓(ya)式流量計(jì)原理
　　差壓(yā)式流量計(ji)工作原理(li)是基于封(fēng)閉管道中(zhong)流體質量(liàng)守恒(連續(xù)性方程)和(he)能量守恒(héng)(伯努利方(fāng)程)兩💋個定(ding)律。根據GB/T2624.1--2006《用(yong)安裝在圓(yuan)形截面管(guǎn)道中的差(chà)壓裝置測(cè)量滿管流(liú)體流量第(di)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(ān)裝在✔️充滿(man)流體的管(guǎn)線中爲依(yī)據确立的(de)。裝人一次(cì)裝置🚶後裝(zhuāng)置的上遊(you)側與喉部(bu)或下遊側(ce)之間産生(sheng)一個靜壓(ya)差。根據該(gai)壓差的實(shí)測值和流(liú)體流動的(de)特性以及(jí)裝置的使(shǐ)用環境，并(bìng)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(guān)系，通💘過測(ce)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(liu)出系數;
β一(yi)直徑比;
Ɛ一(yi)膨脹系數(shù);
d--節流孔或(huò)喉部直徑(jing);
△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(bu)同，可将流(liu)量計分爲(wei) 孔闆流量(liang)計 、噴嘴流(liú)量計和文(wén)丘裏管流(liu)量計。根據(jù)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(yi)體式流量(liàng)計。法蘭式(shì)流量計常(cháng)爲孔闆流(liu)量計;焊接(jiē)式流量計(ji)⭐又分爲⛷️焊(hàn)接孔闆和(he)焊接噴嘴(zuǐ)⭐流量計;一(yī)體式流量(liang)計⚽常爲長(zhǎng)頸噴嘴流(liu)量計。結構(gou)分别見圖(tu)(1)~圖(3)法蘭式(shì)流量計常(cháng)用于主給(gěi)水管道和(he)低參數鍋(guo)爐的主蒸(zheng)汽管道，焊(han)接式流量(liàng)計常用于(yú)高壓主給(gěi)水和主蒸(zheng)汽管道，一(yi)體式流量(liang)計主要用(yòng)于高壓主(zhu)蒸汽🔞管道(dào)”。
 
　　除以上常(chang)見流量計(ji)結構外，近(jìn)幾年發展(zhan)起來的還(hai)有一種插(chā)人式流量(liàng)計，又稱均(jun1)速管流量(liang)計，對在用(yong)鍋爐☁️的檢(jiǎn)驗過程中(zhong)，此種結構(gòu)流量計較(jiao)爲少見。插(cha)人式流量(liang)計是📐依據(ju)皮托管測(ce)量原理測(cè)量均速管(guǎn)🌂高、低壓端(duan)的壓力差(chà)，從而達到(dào)測量流量(liang)💜的目的，本(ben)質上也屬(shu)于✍️差壓式(shi)流量計，與(yu)圓柱繞流(liú)原理關系(xi)密切2，見圖(tú)4。此種♈結構(gou)相比前幾(ji)種流量計(jì)安裝💜簡便(biàn)、壓損小，且(qiě)🐪無對接焊(hàn)口，但也存(cún)在輸出壓(yā)差低、容易(yi)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(wèn)題
　　對流量(liàng)計(殼體)的(de)結構要求(qiu)，原則_上應(ying)由整段無(wú)縫鋼管⛷️制(zhì)成，不得存(cun)在異種鋼(gang)焊接的環(huán)縫。特殊情(qíng)況需要🚶‍♀️使(shǐ)用兩截管(guan)段用環縫(féng)焊接流量(liang)計(殼體)的(de)，應經鍋爐(lu)設計文件(jiàn)鑒定🐆機構(gòu)書面同意(yi)。法蘭式流(liú)量🥵計和焊(hàn)接式流量(liang)計均有兩(liǎng)截管段制(zhì)成☎️，對于焊(hàn)接式流量(liang)計在❓制造(zao)環節多出(chū)一道焊口(kou)，在515号文之(zhī)前，既未進(jìn)行過監督(dū)檢驗，也無(wu)鍋爐設計(jì)文件鑒定(dìng)機構出具(jù)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(zhi)存在較大(da)的應力，因(yīn)此焊接式(shì)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(hàn)材錯用
　　流(liu)量計的安(ān)裝一般在(zai)鍋爐沖管(guǎn)結束後進(jin)行，而鍋爐(lu)及四大管(guan)道的檢驗(yàn)檢測都已(yǐ)在吹管前(qian)結束，因此(ci)對在用🈲流(liú)量計的補(bǔ)充檢驗檢(jian)測應包含(han)流量計🔱與(yǔ)主蒸汽管(guan)道的安裝(zhuang)焊口。515号文(wen)要求對在(zài)用電站👈鍋(guo)爐流量計(jì)合金鋼材(cai)質對接接(jie)頭進行100%化(hua)學成分光(guāng)譜分析和(he)硬度檢測(ce)。在一次主(zhu)蒸汽管道(dào)檢驗工🐅作(zuò)中，發現流(liú)量計與主(zhǔ)蒸汽管道(dào)連接的兩(liǎng)個環焊縫(féng)現場光譜(pu)分析顯示(shì)含Cr約20%，含Ni約(yue)10%，屬🍉于奧氏(shì)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(zhang)系數比12Cr1MoVG高(gāo)30%~50%，在高溫條(tiáo)件下存在(zài)顯著的熱(re)應力;奧氏(shì)體鋼的彈(dan)性模量較(jiào)12Cr1MoVG小5%左右、屈(qū)服應力低(dī)20%~30%，易于産生(sheng)彈塑性變(bian)形，增加奧(ao)氏體區城(cheng)的應變。采(cai)用數值🍉模(mo)拟的方法(fǎ)模拟流量(liang)計與主蒸(zheng)汽管道連(lián)接處焊接(jie)接頭的應(yīng)力水平，如(rú)圖5顯示450C時(shi)焊接接頭(tóu)的熱應力(li)♈(MISES等效應力(lì)，單位Pa)。可見(jiàn)焊縫⛷️及其(qi)近鄰區域(yu)普遍存在(zai)較大的熱(rè)應力,且焊(han)縫金屬的(de)全部以及(ji)母材.上沿(yan)♈坡口寬約(yuē)2mm的帶狀區(qu)城均産生(sheng)了屈服。又(yòu)考慮到焊(han)縫金屬和(he)母材的化(hua)學成分差(chà)異較大，在(zài)高溫條⛱️件(jiàn)下碳的遷(qian)移會形成(cheng)擴散遷移(yi)層(脆化層(ceng)和軟化層(ceng))I5],增加焊接(jie)接頭開裂(lie)的風險。基(jī)于此，對🈚此(ci)流量計提(ti)出了更換(huan)或修理的(de)建議。
 
2.3流量(liang)計材質與(yǔ)主蒸汽管(guǎn)道材質不(bú)同
　　在檢驗(yan)的過程中(zhōng)經常遇到(dao)流量計材(cái)質與主蒸(zheng)汽管道材(cai)質不同的(de)情況，主要(yào)分爲以下(xià)三種:1)流量(liang)計♊爲碳鋼(gāng)(20G),主蒸汽管(guǎn)道爲低📧合(he)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流(liú)量計爲低(dī)合金鋼，主(zhǔ)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼蒸汽管道(dào)爲碳鋼;3)流(liú)量計與主(zhǔ)蒸汽管道(dao)均爲低合(he)金鋼，但材(cai)質不同，如(rú)流量計爲(wei)15CrMoG，主蒸汽管(guan)道爲12Cr1MoVG，或反(fǎn)之。
　　流量計(jì)殼體不允(yun)許存在異(yi)種鋼焊接(jie)環縫，但是(shi)對于流量(liàng)計與主蒸(zheng)汽管道連(lián)接焊縫未(wei)做具體要(yào)求。基于在(zai)檢驗中🏒發(fā)現的問題(tí)，流量計與(yu)主蒸汽管(guan)道連接焊(han)縫往往更(geng)容易出現(xiàn)問題，因此(cǐ)應該做同(tong)等要求。針(zhen)對前面說(shuo)的第一-種(zhong)情況，20G在管(guan)道.上允許(xu)使💜用溫度(du)≤430℃，低合金鋼(gāng)主蒸汽🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管(guan)道的使用(yong)溫度一般(ban)都超過450℃，流(liú)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(zheng)汽管道爲(wèi)碳鋼，流量(liang)計爲低合(hé)金鋼，流量(liàng)☁️計不存在(zai)超溫運行(háng)的☎️風險，雖(sui)同爲異種(zhǒng)鋼焊接，但(dan)是碳鋼和(he)低合金鋼(gang)彈性模量(liang)相差不大(dà)，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(gang)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(zé)
　　流量計在(zai)制造、選型(xing)和安裝過(guò)程沒有相(xiàng)應的監督(du)和約束❄️，因(yin)此導緻出(chū)現了一系(xì)列問題。鍋(guō)爐範圍内(nei)管道，主給(gei)水和主蒸(zheng)汽管道上(shàng)一般都裝(zhuāng)有流量計(jì)，對于母管(guǎn)制運行的(de)鍋爐，鍋爐(lú)至母管、母(mu)管至汽機(ji)管道上分(fen)别裝有流(liú)👌量計。流量(liang)💞計安裝的(de)位置不同(tóng)⁉️，工作環境(jing)也💃🏻有差别(bié)。對于主給(gei)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(kě)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(shang)，一體式流(liú)量計和插(chā)🚶人式流量(liàng)計均滿足(zu)515号文流量(liàng)計殼體整(zheng)段無縫鋼(gāng)管制成的(de)要求，法蘭(lán)式和焊接(jie)式均爲兩(liǎng)段式。在檢(jian)驗的過程(cheng)中應對存(cun)在結構不(bu)合理的流(liu)量計應當(dāng)立即🥰更🙇🏻換(huan)滿足通知(zhi)規定的，但(dan)🏃‍♀️是對于不(bú)合理結構(gou)未給🧑🏽‍🤝‍🧑🏻予明(míng)💛确說明。從(cong)安裝角度(du)❗來說，插人(rén)♉式流量計(jì)不存在安(ān)裝🛀🏻環焊縫(feng)，更易于保(bao)證流量計(ji)的安全運(yun)行。
3.2流量計(jì)材質選擇(zé)與安裝
　　從(cóng)前文所述(shu)的在檢驗(yàn)中所遇到(dào)的問題可(ke)知,流量💋計(jì)在主蒸汽(qi)管道的安(ān)裝過程中(zhōng)，會出現焊(han)接材料錯(cuo)用和流量(liang)計與管道(dao)連接存在(zài)異種鋼焊(han)接接頭情(qing)況。這都是(shì)由于流量(liàng)計曾經疏(shu)于監💚管，使(shǐ)用單位或(huò)者安裝單(dan)位自行安(an)裝或者更(geng)換所導🈲緻(zhì)。因此在🐇流(liu)量計的選(xuǎn)擇方面，要(yao)選擇材質(zhì)與主蒸汽(qì)管道材質(zhì)相同的流(liu)量計，避免(mian)出現異種(zhong)鋼焊接接(jie)頭。且在流(liú)量計安裝(zhuāng)後，應對安(ān)裝焊口進(jin)行相應檢(jian)驗檢測，如(rú)💜射線檢測(ce)、光譜複檢(jiǎn)等，以防止(zhi)焊接接頭(tóu)出現焊材(cai)錯用、未焊(hàn)透.夾渣等(děng)質量問題(ti)。
3.3流量計的(de)監管與檢(jian)驗
　　新發布(bu)的TSG07--2019《特種設(shè)備生産和(he)充裝單位(wèi)許可規則(ze)》将🔴流量計(ji)(殼體)正式(shi)納人行政(zheng)許可，明确(que)了流量計(ji)(殼🈚體)的行(hang)政🔞許可歸(guī)類一壓力(li)管道元件(jian)。但是流量(liàng)計(殼體)的(de)制造尚無(wú)相應的國(guó)家标準或(huo)📞者行業标(biāo)準，在鍋爐(lu)範🈲圍内使(shi)用🐉的流量(liàng)計應滿足(zú)鍋爐标準(zhun)對材料、設(she)計、制造和(hé)強度的要(yao)求。
　　在安裝(zhuang)環節,新裝(zhuang)的流量計(jì)除要經過(guo)制造監檢(jiǎn)外，在🔆安裝(zhuāng)☁️監🙇🏻檢的過(guo)程中，也應(yīng)涵蓋對安(an)裝焊口的(de)抽查,以确(què)保流量計(ji)的安裝質(zhì)量。對于已(yǐ)經在用的(de)流量計,除(chú)對流量計(jì)制造焊接(jie)接頭進行(hang)補充檢驗(yàn)檢⭐測外，對(duì)流量計與(yǔ)主蒸汽管(guan)道管道連(lián)接🔅焊縫也(yě)應🚩做同等(deng)要求。同時(shi)針對不同(tóng)結構的流(liú)量計也應(ying)采💛取不同(tóng)的檢測📱手(shou)段,如焊接(jiē)式💯流量計(ji)中間焊縫(féng)的檢測，由(you)于傳統超(chāo)聲檢測㊙️的(de)局限性”，可(kě)采用如TOFD.相(xiàng)控陣等多(duo)檢測手段(duàn)相結合的(de)方式。
4結束(shù)語
　　流量計(jì)是鍋爐上(shàng)不可或缺(quē)的元件組(zu)合裝置，流(liú)量計形式(shì)多樣、結構(gòu)各有不同(tong)，流量計從(cóng)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(zuo)中，對流量(liàng)計應給予(yu)足夠的重(zhong)視，保證鍋(guō)爐的安全(quán)穩定運行(hang)。

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