摘要:歸納分析了電站鍋爐范圍內(nèi)常見的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、彎管流量計(jì)、威力巴式流量計(jì)和楔形流量計(jì)等五類流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用范圍,探討了該五類流量計(jì)容易出現(xiàn)的缺陷以及相應(yīng)的檢測(cè)手段，可供相關(guān)檢驗(yàn)人員參考。
0前言
目前,電站鍋爐在用的常用的流量計(jì)種類較多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,目前國(guó)內(nèi)已有學(xué)者對(duì)電站鍋爐流量計(jì)的檢驗(yàn)開展相關(guān)研究。對(duì)節(jié)流孔板流量計(jì)的制造焊縫進(jìn)行無(wú)損、理化和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn),得出制造焊縫容易出現(xiàn)裂紋、未焊透和未熔合缺陷";對(duì)長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)采用無(wú)損、理化和光譜檢驗(yàn)[2]。但對(duì)于彎管流量計(jì)和威力巴式流量計(jì)的檢驗(yàn)研究還很少。
本文基于對(duì)電站鍋爐范圍內(nèi)巳開展的流量計(jì)委托檢驗(yàn)工作，歸納目前常見類型流量計(jì)的檢測(cè)手段以及存在的主要問(wèn)題,分析了常見的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、彎管流量計(jì)、威力巴式和楔形流量計(jì)等五類流量計(jì)的結(jié)構(gòu)、優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,以及容易出現(xiàn)的常見缺陷,同時(shí)探討了流量計(jì)檢測(cè)手段的有效性,為電站鍋爐范圍內(nèi)流量計(jì)的隱患排查,以及汽機(jī)房壓力管道和供熱壓力管道上使用的流量計(jì)的檢驗(yàn)提供參考。
1電站鍋爐常見流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍
1.1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)的工作原理是通過(guò)測(cè)量節(jié)流件前后的壓降來(lái)計(jì)算流量大小。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單牢固性能穩(wěn)定可靠、精度較高(可達(dá)±0.5%)和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)”。但標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)適應(yīng)流量變化的能力較差、壓力損失大,流量計(jì)上游、下游直管段長(zhǎng)度較長(zhǎng)(上游直管段長(zhǎng)度不少于10倍管徑,下游直管段長(zhǎng)度不少于5倍管徑),因此標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)常用于高壓及以下鍋爐的主給水管道、主蒸汽管道、減溫水管道上,或者超高壓及以上鍋爐的減溫水管道上,一般用于貿(mào)易結(jié)算計(jì)量表,在電廠中得到廣泛應(yīng)用。
1.2長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)
長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)的工作原理與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)的工作原理相同。長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)具有量程比寬、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、制造成本低和使用壓力范圍廣等特點(diǎn),精度低于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì),精度在±1%左右[4]在電廠中廣泛用于高溫、高壓的主蒸汽和主給水管道上。
1.3彎管流量計(jì)
彎管流量計(jì)是利用流體在彎管處因離心力造成彎管內(nèi)的內(nèi)外側(cè)管壁存在差壓的原理工作,可適用于任何工藝管道流量測(cè)量裝置。彎管流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝維護(hù)方便,流阻小等優(yōu)點(diǎn)5],缺點(diǎn)是精.度不高。一般彎管流量計(jì)精度在+5%左右,經(jīng)專門加工的彎管流量計(jì)精度可提高為±0.5%。使用時(shí)要求上游直管段長(zhǎng)度至少為10倍管道直徑，下游至少為5倍管道直徑。
目前電廠采用的彎管流量計(jì)結(jié)構(gòu)形式有L形和S形,主要在高壓及以下鍋爐的主蒸汽、減溫水管道中使用。L形彎管流量計(jì)可以代替原彎頭,S形彎管流量計(jì)可代替原部分直管段。S形彎管流量計(jì)如圖1所示。
1.4威力巴式流量計(jì)
威力巴式流量計(jì)是一種差壓式流量計(jì)(如圖2),具有精度高(±1%)，重復(fù)性好(0.1),輸出信號(hào)穩(wěn)定、無(wú)脈沖信號(hào),量程大(大于10:1),安裝費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[6]。最小直管段要求為彎管后2倍管道直徑,流體流速不宜過(guò)小(液體>0.6m/s，蒸汽>0.7m/s)。缺點(diǎn)為流量計(jì)清洗復(fù)雜,需要專業(yè)的安裝人員,另外,需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償,制造成本高。該流量計(jì)使用溫度一般不超過(guò)500℃,主要在高壓及以下的鍋爐的主蒸汽、主給水和減溫水管道上使用。
1.5楔形流量計(jì)
楔形流量計(jì)(如圖3)的工作原理是當(dāng)充滿管道的流體流經(jīng)楔形孔板的時(shí)候,測(cè)量楔形孔板上游側(cè)和下游側(cè)流體的差壓,將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成4~20mA的電流信號(hào),經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理后輸出流量值。楔形流量計(jì)與前面四種流量計(jì)相比,其精度最高(可達(dá)0.2級(jí)),測(cè)量范圍最大(可達(dá)1:33)[6]。除此之外,在低流速(0.01m/s)的情況下,依然可以正常工作。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高。工作壓力一般≤10MPa,工作溫度一般≤400C。目前主要用于高壓及以下鍋爐的主給水和減溫水管道上的流量測(cè)量。
2電站鍋爐流量計(jì)常見缺陷
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)常見的缺陷有:
①流量計(jì)筒體和導(dǎo)壓管角焊縫存在裂紋。對(duì)于裂紋應(yīng)打磨消除,如果裂紋磨除深度超過(guò)0.5mm應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊;
②流量計(jì)筒體制造焊縫和接管對(duì)接環(huán)焊縫容易出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等焊接缺陷,除此之外還會(huì)出現(xiàn)接管與流量計(jì)本體錯(cuò)邊超標(biāo),對(duì)于焊接缺陷應(yīng)由廠家提供修理方案,并且找有資質(zhì)的維修單位進(jìn)行修理;
③流量計(jì)導(dǎo)壓管材質(zhì)與設(shè)計(jì)不符，導(dǎo)壓管腐蝕減薄等嚴(yán)重缺陷,應(yīng)更換合格的導(dǎo)壓管;
④流量計(jì)筒體和筒體制造焊縫硬度異常,應(yīng)進(jìn)行金相組織檢驗(yàn),如果金相組織異常,則需更換合格的流量計(jì)。如果金相組織未見異常,也建議更換合格的流量計(jì),或采取有效的措施監(jiān)控運(yùn)行。
長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)和彎管流量計(jì)常見的缺陷與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)存在的缺陷類型基本相似(除了流量計(jì)筒體制造焊縫外)。除此之外,由于彎管流量計(jì)中的測(cè)量介質(zhì)方向發(fā)生改變,彎管流量計(jì)容易出現(xiàn)壁厚減薄現(xiàn)象，這一情況特別容易出現(xiàn)在S形彎管流量計(jì)上。
威力巴流量計(jì)常見的缺陷有:
①導(dǎo)壓管管座角焊縫存在裂紋。由于威力巴流量計(jì)的結(jié)構(gòu)較為特殊,因此在對(duì)該類型流量計(jì)進(jìn)行修理時(shí),需要依據(jù)廠家提供的修理方案,并由專業(yè)的隊(duì)伍進(jìn)行修理;
②威力巴流量計(jì)安裝的管道硬度異常,處理方式與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)類似;
③威力巴流量計(jì)安裝的管道存在壁厚減薄現(xiàn)象,應(yīng)由廠家提供強(qiáng)度計(jì)算書,校核強(qiáng)度是否符合要求,如強(qiáng)度不符合要求,則需更換流量計(jì)。
楔形流量計(jì)常見的缺陷與威力巴流量計(jì)常見的缺陷類型基本-致。不同之處在于，楔形流量計(jì)的法蘭螺栓容易出現(xiàn)腐蝕、氧化和開裂。
3電站鍋爐常見類型流量計(jì)的檢測(cè)手段
流量計(jì)作為管道上的元件,與管道承受一樣的溫度和壓力。因此,在對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)時(shí),需要重點(diǎn)對(duì)流量計(jì)的資料、材質(zhì)、流量計(jì)筒體、導(dǎo)壓管角焊縫簡(jiǎn)體和接管對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)。
3.1標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)檢測(cè)手段
首先,需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)的資料進(jìn)行審查,重點(diǎn)審查質(zhì)量證明書、強(qiáng)度計(jì)算書和使用說(shuō)明書。通過(guò)了解流量計(jì)的材質(zhì)設(shè)計(jì)參數(shù)和工作參數(shù),審查流量計(jì)選用的材質(zhì)是否滿足對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)工況，流量計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是否合理,以及在后續(xù)進(jìn)行光譜分析時(shí),流量計(jì)材質(zhì)是否與設(shè)計(jì)材質(zhì)一致。其次,根據(jù)該類型流量計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)需要對(duì)流量計(jì)的簡(jiǎn)體、導(dǎo)壓管、導(dǎo)壓管角焊縫和接管對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行宏觀檢測(cè)、無(wú)損檢測(cè)、光譜檢測(cè)、壁序測(cè)定和理化檢測(cè)等檢測(cè)手段。
宏觀檢測(cè)主要是針對(duì)機(jī)械損傷焊縫錯(cuò)邊、咬邊和表面腐蝕。磁粉或者滲透檢測(cè)主要是檢測(cè)流量計(jì)筒體(抽查比例100%)、導(dǎo)壓管角焊縫(抽查比例100%)和接管對(duì)接環(huán)焊縫(抽查比例100%)表面和近表面是否存在裂紋等表面和近表面缺陷。
超聲檢測(cè)主要是檢測(cè)流量計(jì)筒體制造焊縫(抽查比例100%)、簡(jiǎn)體和接管對(duì)接環(huán)焊縫(抽查比例100%)是否存在埋藏缺陷,但在對(duì)該類型流量計(jì)的筒體制造焊縫進(jìn)行超聲檢測(cè)前需要對(duì)焊縫余高進(jìn)行打磨消除,使其與簡(jiǎn)體的母材齊平。采用常規(guī)超聲檢測(cè)對(duì)筒體對(duì)接環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需采用斜探和直探頭。常規(guī)超聲檢測(cè)結(jié)果是否正確與超聲檢測(cè)人員技術(shù)水平有著密切的關(guān)系,由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)筒體對(duì)接環(huán)焊縫的掃查距離較短,可能無(wú)法滿足.TOFT、相控陣檢測(cè)條件,因此在對(duì)其進(jìn)行常規(guī)超聲檢測(cè)時(shí)盡量選用超聲水平高的檢測(cè)人員。
射線檢測(cè)主要檢測(cè)簡(jiǎn)體與接管對(duì)接環(huán)焊縫(抽查比例100%)是否存在未熔合、未焊透等焊接缺陷。壁厚測(cè)定主要檢測(cè)該類型流量計(jì)的筒體、導(dǎo)壓管(外觀檢查不合格時(shí))、接管以及流量計(jì)筒體制造焊縫,檢驗(yàn).上述部位壁厚與設(shè)計(jì)是否一致、有無(wú)減薄。
光譜檢測(cè)主要是檢測(cè)流量計(jì)筒體(不少于1處)、導(dǎo)壓管(抽查比例100%)、接管(抽查比例100%)以及流量計(jì)筒體制造焊縫(不少于1處),檢驗(yàn)上述部位材質(zhì)與設(shè)計(jì)是否一致。
理化檢測(cè)主要是檢測(cè)流量計(jì)筒體以及筒體制造焊縫的金屬組織是否正常,具體可參照DL/T884-2019火電廠金相檢驗(yàn)與評(píng)定技術(shù)導(dǎo)則和DL/T773-2016火電廠用12Cr1MoV鋼球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)程;硬度值是否符合標(biāo)準(zhǔn),具體可參照DL/T438-2016火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程和DL/T869--2021火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程等規(guī)程。
3.2長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、彎管流量計(jì)、威力巴式流量計(jì)檢測(cè)手段
長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、彎管流量計(jì)、威力巴式流量計(jì)的資料審查內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)相同。長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)的簡(jiǎn)體、導(dǎo)壓管、導(dǎo)壓管角焊縫和接管對(duì)接環(huán)焊縫的檢驗(yàn)檢測(cè)手段可以參照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)。
3.3楔形流量計(jì)檢測(cè)手段
楔形流量計(jì)的資料審查內(nèi)容與標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)相同。楔形流量計(jì)的筒體、導(dǎo)壓管和導(dǎo)壓管角焊縫的檢驗(yàn)檢測(cè)手段可以參照標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)。但由于楔形流量計(jì)的簡(jiǎn)體導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管角焊縫被法蘭螺栓遮擋,因此在檢驗(yàn)時(shí)需要拆除法蘭螺栓,電廠在用的楔形流量計(jì)外形相對(duì)較小，因此法蘭角焊縫宜采用滲透檢測(cè)。
4結(jié)論
(1)許多電站鍋爐的流量計(jì)未開展檢驗(yàn),且在出廠前未開展制造監(jiān)檢,造成目前電廠在用的流量計(jì)質(zhì)量參差不齊,通過(guò)有針對(duì)性的檢驗(yàn)檢測(cè),及時(shí)給于修復(fù)或更換是很有必要的。
(2)電廠標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)和長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)的應(yīng)用最為廣泛,檢驗(yàn)時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)導(dǎo)壓管管座角焊縫和流量計(jì)簡(jiǎn)體存在裂紋,以及標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)筒體焊縫和接管對(duì)接環(huán)焊縫存在未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等焊接缺陷,應(yīng)采取相應(yīng)的修復(fù)或更換措施。
(3)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流孔板流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)和彎管流量計(jì)相對(duì)于威力巴流量計(jì)和楔形流量計(jì)而言,結(jié)構(gòu)較為規(guī)整,采用現(xiàn)有的檢測(cè)手段,其缺陷的檢測(cè)率高,不容易造成缺陷漏檢。由于威力巴流量計(jì)和楔形流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原因在現(xiàn)場(chǎng)難以開展有效的檢驗(yàn),特別是對(duì)在用的楔形流量計(jì)如何開展有效的檢驗(yàn),還需做進(jìn)一步的分析研究。
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