摘要(yao):電站鍋爐(lu)管道流量(liang)計 是鍋爐(lu)上重要的(de)元件組合(he)裝置，曾經(jing)一直處于(yu)監管空🌈白(bai)階段🥰。本文(wen)首先介紹(shao)了流量計(ji)的原理及(ji)常見結構(gou)。鍋爐管㊙️道(dao)上的流量(liang)計主要是(shi) 差壓式流(liu)量計 ，按照(zhao)結構的不(bu)同可分爲(wei):焊接式、法(fa)蘭式、一體(ti)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(liao)錯用及流(liu)量計材質(zhi)錯用等。最(zui)後對流😘量(liang)計的結構(gou)、材質選擇(ze)、安裝🔞及監(jian)管和💘檢驗(yan)方面進行(hang)探讨分析(xi)。
　　針對近幾(ji)年電站鍋(guo)爐範圍内(nei)管道出現(xian)的問題，尤(you)其☁️湖北當(dang)陽🌈發生的(de)主蒸汽管(guan)道流量計(ji)焊縫爆裂(lie)事故，開展(zhan)電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道隐患專(zhuan)項排查工(gong)作其中着(zhe)重提到了(le)對于流量(liang)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(jie)段，在515号文(wen)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(gong)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(fen)析。
1電站鍋(guo)爐常用流(liu)量計的原(yuan)理及結構(gou)
　　電站鍋爐(lu)範圍内管(guan)道常用的(de)流量計爲(wei)差壓式流(liu)🔞量計，其原(yuan)理和結構(gou)如下。
1.1差壓(ya)式流量計(ji)原理
　　差壓(ya)式流量計(ji)工作原理(li)是基于封(feng)閉管道中(zhong)流體質量(liang)守恒(連續(xu)性方程)和(he)能量守恒(heng)(伯努利方(fang)程)兩個定(ding)㊙️律。根據GB/T2624.1--2006《用(yong)安裝在圓(yuan)形截面管(guan)道中的差(cha)壓裝置測(ce)量滿管流(liu)體流量第(di)1部分:一般(ban)原理和要(yao)求》中的規(gui)定:以一次(ci)裝置(如孔(kong)闆、噴嘴、文(wen)丘裏管)安(an)裝在㊙️充滿(man)流體的管(guan)線中爲依(yi)據确立的(de)。裝人一次(ci)裝置💛後裝(zhuang)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(shi)測值和流(liu)體流動的(de)特性以及(ji)裝置的使(shi)用環境，并(bing)假設該裝(zhuang)置與經過(guo)校準💜的一(yi)個裝置幾(ji)何相似且(qie)使用條件(jian)相同就可(ke)以确👈定流(liu)量。簡單而(er)言❗就是根(gen)據流量與(yu)壓差的關(guan)系，通📧過測(ce)定壓差,從(cong)而計算出(chu)流量，關系(xi)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(shu);
d--節流孔或(huo)喉部直徑(jing);
△p一壓差;
ρ一(yi)流體密度(du)。
1.2流量計結(jie)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(liu)量計和文(wen)丘裏管流(liu)量計。根據(ju)連接結構(gou)的🌂不同可(ke)分爲法蘭(lan)式流量計(ji)、焊接式流(liu)量計和一(yi)體式流量(liang)計。法蘭式(shi)流量計🌈常(chang)爲孔闆流(liu)量計;焊接(jie)式流量計(ji)又分爲焊(han)接孔闆和(he)焊接噴嘴(zui)流量計;一(yi)體👣式流量(liang)計🐉常爲長(zhang)頸🔴噴嘴流(liu)量計。結構(gou)分别見圖(tu)(1)~圖(3)法蘭式(shi)流量計常(chang)用于主🔱給(gei)水管道和(he)低參數鍋(guo)爐的主蒸(zheng)汽管道😄，焊(han)接式流量(liang)計常用于(yu)高壓主給(gei)水和主蒸(zheng)汽管道，一(yi)🛀🏻體式流量(liang)計主要用(yong)于高壓主(zhu)蒸汽管道(dao)”。
 
　　除以上常(chang)見流量計(ji)結構外，近(jin)幾年發展(zhan)起來的還(hai)有一種插(cha)人式流量(liang)計，又稱均(jun)速管流量(liang)計，對在用(yong)☁️鍋爐的檢(jian)驗過程中(zhong)，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(ce)量原理🏃🏻‍♂️測(ce)量均速管(guan)高、低壓端(duan)的壓力差(cha)，從而達到(dao)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(liu)原理關系(xi)密切2，見圖(tu)4。此種結構(gou)相比前幾(ji)種流量計(ji)安裝簡便(bian)、壓損小，且(qie)無對接焊(han)口，但也存(cun)在輸出壓(ya)差低、容易(yi)堵塞、還沒(mei)有标準化(hua)等一些不(bu)足，目前正(zheng)處于發展(zhan)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(qing)況需要使(shi)用兩截管(guan)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(yi)。法蘭式流(liu)量⭕計和焊(han)接🐇式流量(liang)計均有兩(liang)截管段制(zhi)成，對于焊(han)接式流量(liang)計在🍉制造(zao)環節多出(chu)一道焊口(kou)，在515号文之(zhi)前，既未進(jin)行過監督(du)檢驗，也無(wu)鍋❤️爐設計(ji)文件鑒定(ding)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(zhi)存在較大(da)的應力，因(yin)此焊接式(shi)流量計此(ci)種結構存(cun)在一定的(de)安全隐患(huan)。
2.2流量計焊(han)材錯用
　　流(liu)量計的安(an)裝一般在(zai)鍋爐沖管(guan)結束後進(jin)行，而鍋爐(lu)及四🏒大☔管(guan)道的檢驗(yan)檢測都已(yi)在吹管前(qian)結束，因此(ci)對在用流(liu)量計的🌐補(bu)充檢驗檢(jian)測應包含(han)流量計🌂與(yu)主蒸汽管(guan)道的安裝(zhuang)焊口。515号文(wen)要求對在(zai)用電站鍋(guo)爐流量計(ji)合金鋼材(cai)質對接接(jie)頭進行100%化(hua)學成分光(guang)譜分析和(he)硬度檢測(ce)。在💔一次主(zhu)蒸汽管道(dao)檢驗工作(zuo)中，發現流(liu)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(yue)10%，屬于奧氏(shi)體焊材。管(guan)材和流量(liang)計材質均(jun)爲12Cr1MoVG，管材規(gui)格爲φ219x7mm;工作(zuo)溫度450℃，工作(zuo)壓力3.82MPa。
　　奧氏(shi)體不鏽鋼(gang)的線膨脹(zhang)系數比12Cr1MoVG高(gao)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(dan)性模量較(jiao)12Cr1MoVG小5%左右、屈(qu)服應力低(di)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(fa)模拟流量(liang)計與🔞主蒸(zheng)汽管🏒道連(lian)接處焊接(jie)接頭的應(ying)力水平，如(ru)圖5顯示450C時(shi)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(qi)近鄰區域(yu)✉️普遍存在(zai)較大✌️的熱(re)應力,且焊(han)縫金屬的(de)全部以及(ji)母材.上沿(yan)坡口寬約(yue)2mm的帶狀區(qu)城均産生(sheng)了屈服。又(you)考慮㊙️到焊(han)縫金屬和(he)母材⛷️的化(hua)學成分差(cha)異較☎️大，在(zai)高溫條件(jian)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(ji)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(yu)主蒸汽管(guan)道材質不(bu)同
　　在檢驗(yan)的過程中(zhong)經常遇到(dao)流量計材(cai)質與主蒸(zheng)汽管道📱材(cai)質不🐅同的(de)情況，主要(yao)分爲以下(xia)三種:1)流量(liang)計爲碳鋼(gang)(20G),主蒸汽管(guan)道爲低合(he)金鋼，如15CrMoG/12Cr1MoVG;2)流(liu)量計爲低(di)合金鋼，主(zhu)🍓蒸汽管道(dao)爲碳鋼;3)流(liu)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(wei)15CrMoG，主蒸汽管(guan)道🌈爲12Cr1MoVG，或反(fan)之。
　　流量計(ji)殼體不允(yun)許存在異(yi)種鋼焊接(jie)環縫，但是(shi)對于流量(liang)計與主蒸(zheng)汽管道連(lian)接焊縫未(wei)做具體要(yao)求。基于在(zai)檢⛷️驗中發(fa)現的問題(ti)，流量計與(yu)主蒸汽管(guan)道💜連接焊(han)縫往往更(geng)容易出現(xian)問題，因此(ci)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(gang)主蒸汽管(guan)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(wen)運行的危(wei)險，因此這(zhe)種情況，流(liu)量計應予(yu)以更換🔱。針(zhen)對第二種(zhong)情況，主蒸(zheng)汽🏃‍♀️管道爲(wei)碳鋼，流量(liang)計📞爲低合(he)金鋼，流量(liang)計👄不存在(zai)超溫運行(hang)的風險，雖(sui)同爲異種(zhong)鋼✌️焊接，但(dan)是碳鋼🏃‍♂️和(he)低🌈合金鋼(gang)彈性模量(liang)相差不大(da)，線膨脹系(xi)數基本相(xiang)同👈，由此帶(dai)來的🥵熱應(ying)力不大，建(jian)議加強監(jian)控。對于第(di)三種情況(kuang)，同屬低合(he)金鋼，不屬(shu)于🐆異種鋼(gang)焊接接頭(tou)，因此.是符(fu)合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻要求的(de)。
3分析與探(tan)讨
3.1流量計(ji)結構選擇(ze)
　　流量計在(zai)制造、選型(xing)和安裝過(guo)程沒有相(xiang)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(gei)水和主蒸(zheng)汽管道上(shang)一般都裝(zhuang)有流量計(ji)🐅，對于母管(guan)制運🈲行的(de)鍋😍爐，鍋爐(lu)至母管、母(mu)管至汽機(ji)管道上分(fen)🔴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(gei)水管道，雖(sui)工作壓力(li)⛹🏻‍♀️高，但是工(gong)作溫度低(di)，一般的流(liu)🏃🏻量計均可(ke)滿足要求(qiu)🥵。而對于主(zhu)🤞蒸汽管道(dao)，由前📞文的(de)讨論可知(zhi)，在結構上(shang)，一體式流(liu)量計和插(cha)人式流量(liang)計均滿足(zu)515号文流量(liang)計殼體整(zheng)段無縫鋼(gang)管制成的(de)😍要求，法蘭(lan)式和焊接(jie)式均爲兩(liang)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(dang)立即更換(huan)滿足通知(zhi)規定的，但(dan)是對于不(bu)合理結構(gou)未給予明(ming)确說明。從(cong)安裝角度(du)來說，插人(ren)式流量計(ji)不存在安(an)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(ji)材質選擇(ze)與安裝
　　從(cong)前文所述(shu)的在檢驗(yan)中所遇到(dao)的問題可(ke)知,流量計(ji)在♍主蒸汽(qi)管道的安(an)裝過程中(zhong)，會出現焊(han)接材料錯(cuo)用♌和流量(liang)計與管道(dao)連接存在(zai)異種鋼焊(han)接接頭情(qing)況。這都是(shi)由⭕于流量(liang)計曾經疏(shu)于監管，使(shi)用單位或(huo)者安裝單(dan)位自行安(an)裝或者更(geng)換所導緻(zhi)。因此在流(liu)量計的選(xuan)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(zhong)鋼焊接接(jie)頭。且在流(liu)量計安裝(zhuang)後，應對安(an)裝🤟焊口進(jin)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(cai)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(jian)驗
　　新發布(bu)的TSG07--2019《特種設(she)備生産和(he)充裝單位(wei)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(gui)類一壓力(li)管道元件(jian)。但是流量(liang)計(殼體)的(de)制造尚👈無(wu)相應🏃‍♂️的國(guo)家标準或(huo)♌者行業标(biao)準，在鍋爐(lu)範圍内使(shi)用☎️的流量(liang)計應滿足(zu)鍋爐标準(zhun)對☎️材料、設(she)計、制造和(he)強度的要(yao)求。
　　在安裝(zhuang)環節,新裝(zhuang)的流量計(ji)除要經過(guo)制造監檢(jian)外，在安裝(zhuang)監✏️檢的過(guo)程中，也應(ying)涵蓋對安(an)裝焊口的(de)抽🚶‍♀️查,以确(que)保流量計(ji)的安裝質(zhi)量。對于已(yi)經在用的(de)流量計,除(chu)對流量計(ji)制造焊接(jie)接頭進行(hang)補充檢驗(yan)檢測外，對(dui)流🔞量計與(yu)主蒸汽管(guan)道管道連(lian)接☔焊縫也(ye)應🔱做同等(deng)要求。同時(shi)針對不⚽同(tong)結構的流(liu)量計也應(ying)采取不同(tong)的檢測手(shou)段,如焊接(jie)式‼️流量計(ji)中間焊縫(feng)的檢測，由(you)于傳統超(chao)聲檢測🌈的(de)局限性”，可(ke)采用如TOFD.相(xiang)控陣等多(duo)檢測手段(duan)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(shi)多樣、結構(gou)各有不同(tong)，流量計從(cong)制造、安裝(zhuang)和使用環(huan)節尚未形(xing)成系統的(de)監管。在以(yi)後的工作(zuo)中，對流量(liang)✉️計應給予(yu)足夠的重(zhong)視⛱️，保證鍋(guo)爐的安全(quan)穩定運行(hang)。

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