摘要:歸納分析了電站鍋爐范圍內常見的標準節(jié)流孔板流量計、長徑噴嘴流量計、彎管流量計、威力巴式流量計和楔形流量計等五類流量計的結構特點和適用范圍,探討了該五類流量計容易出現(xiàn)的缺陷以及相應的檢測手段，可供相關檢驗人員參考。
0前言
目前,電站鍋爐在用的常用的流量計種類較多，結構較復雜,目前國內已有學者對電站鍋爐流量計的檢驗開展相關研究。對節(jié)流孔板流量計的制造焊縫進行無損、理化和力學性能實驗,得出制造焊縫容易出現(xiàn)裂紋、未焊透和未熔合缺陷";對長徑噴嘴流量計采用無損、理化和光譜檢驗[2]。但對于彎管流量計和威力巴式流量計的檢驗研究還很少。
本文基于對電站鍋爐范圍內巳開展的流量計委托檢驗工作，歸納目前常見類型流量計的檢測手段以及存在的主要問題,分析了常見的標準節(jié)流孔板流量計、長徑噴嘴流量計、彎管流量計、威力巴式和楔形流量計等五類流量計的結構、優(yōu)缺點和適用范圍,以及容易出現(xiàn)的常見缺陷,同時探討了流量計檢測手段的有效性,為電站鍋爐范圍內流量計的隱患排查,以及汽機房壓力管道和供熱壓力管道上使用的流量計的檢驗提供參考。
1電站鍋爐常見流量計的優(yōu)缺點及適用范圍
1.1標準節(jié)流孔板流量計
標準節(jié)流孔板流量計的工作原理是通過測量節(jié)流件前后的壓降來計算流量大小。標準節(jié)流孔板流量計具有結構相對簡單牢固性能穩(wěn)定可靠、精度較高(可達±0.5%)和使用壽命長的優(yōu)點”。但標準節(jié)流孔板流量計適應流量變化的能力較差、壓力損失大,流量計上游、下游直管段長度較長(上游直管段長度不少于10倍管徑,下游直管段長度不少于5倍管徑),因此標準節(jié)流孔板流量計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,一般用于貿易結算計量表,在電廠中得到廣泛應用。
1.2長徑噴嘴流量計
長徑噴嘴流量計的工作原理與標準節(jié)流孔板流量計的工作原理相同。長徑噴嘴流量計具有量程比寬、結構相對簡單、制造成本低和使用壓力范圍廣等特點,精度低于標準節(jié)流孔板流量計,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
彎管流量計是利用流體在彎管處因離心力造成彎管內的內外側管壁存在差壓的原理工作,可適用于任何工藝管道流量測量裝置。彎管流量計具有結構簡單,安裝維護方便,流阻小等優(yōu)點5],缺點是精.度不高。一般彎管流量計精度在+5%左右,經(jīng)專門加工的彎管流量計精度可提高為±0.5%。使用時要求上游直管段長度至少為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結構形式有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形彎管流量計可以代替原彎頭,S形彎管流量計可代替原部分直管段。S形彎管流量計如圖1所示。
1.4威力巴式流量計
威力巴式流量計是一種差壓式流量計(如圖2),具有精度高(±1%)，重復性好(0.1),輸出信號穩(wěn)定、無脈沖信號,量程大(大于10:1),安裝費用低等優(yōu)點[6]。最小直管段要求為彎管后2倍管道直徑,流體流速不宜過小(液體>0.6m/s，蒸汽>0.7m/s)。缺點為流量計清洗復雜,需要專業(yè)的安裝人員,另外,需要進行溫度補償,制造成本高。該流量計使用溫度一般不超過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
楔形流量計(如圖3)的工作原理是當充滿管道的流體流經(jīng)楔形孔板的時候,測量楔形孔板上游側和下游側流體的差壓,將差壓信號轉變成4~20mA的電流信號,經(jīng)過單片機處理后輸出流量值。楔形流量計與前面四種流量計相比,其精度最高(可達0.2級),測量范圍最大(可達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。缺點是結構復雜,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量。
2電站鍋爐流量計常見缺陷
標準節(jié)流孔板流量計常見的缺陷有:
①流量計筒體和導壓管角焊縫存在裂紋。對于裂紋應打磨消除,如果裂紋磨除深度超過0.5mm應進行補焊;
②流量計筒體制造焊縫和接管對接環(huán)焊縫容易出現(xiàn)未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等焊接缺陷,除此之外還會出現(xiàn)接管與流量計本體錯邊超標,對于焊接缺陷應由廠家提供修理方案,并且找有資質的維修單位進行修理;
③流量計導壓管材質與設計不符，導壓管腐蝕減薄等嚴重缺陷,應更換合格的導壓管;
④流量計筒體和筒體制造焊縫硬度異常,應進行金相組織檢驗,如果金相組織異常,則需更換合格的流量計。如果金相組織未見異常,也建議更換合格的流量計,或采取有效的措施監(jiān)控運行。
長徑噴嘴流量計和彎管流量計常見的缺陷與標準節(jié)流孔板流量計存在的缺陷類型基本相似(除了流量計筒體制造焊縫外)。除此之外,由于彎管流量計中的測量介質方向發(fā)生改變,彎管流量計容易出現(xiàn)壁厚減薄現(xiàn)象，這一情況特別容易出現(xiàn)在S形彎管流量計上。
威力巴流量計常見的缺陷有:
①導壓管管座角焊縫存在裂紋。由于威力巴流量計的結構較為特殊,因此在對該類型流量計進行修理時,需要依據(jù)廠家提供的修理方案,并由專業(yè)的隊伍進行修理;
②威力巴流量計安裝的管道硬度異常,處理方式與標準節(jié)流孔板流量計類似;
③威力巴流量計安裝的管道存在壁厚減薄現(xiàn)象,應由廠家提供強度計算書,校核強度是否符合要求,如強度不符合要求,則需更換流量計。
楔形流量計常見的缺陷與威力巴流量計常見的缺陷類型基本-致。不同之處在于，楔形流量計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的檢測手段
流量計作為管道上的元件,與管道承受一樣的溫度和壓力。因此,在對流量計進行檢測時,需要重點對流量計的資料、材質、流量計筒體、導壓管角焊縫簡體和接管對接環(huán)焊縫進行檢測。
3.1標準節(jié)流孔板流量計檢測手段
首先,需要對標準節(jié)流孔板流量計的資料進行審查,重點審查質量證明書、強度計算書和使用說明書。通過了解流量計的材質設計參數(shù)和工作參數(shù),審查流量計選用的材質是否滿足對應的設計工況，流量計的設計結構是否合理,以及在后續(xù)進行光譜分析時,流量計材質是否與設計材質一致。其次,根據(jù)該類型流量計的結構特點需要對流量計的簡體、導壓管、導壓管角焊縫和接管對接環(huán)焊縫進行宏觀檢測、無損檢測、光譜檢測、壁序測定和理化檢測等檢測手段。
宏觀檢測主要是針對機械損傷焊縫錯邊、咬邊和表面腐蝕。磁粉或者滲透檢測主要是檢測流量計筒體(抽查比例100%)、導壓管角焊縫(抽查比例100%)和接管對接環(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。
超聲檢測主要是檢測流量計筒體制造焊縫(抽查比例100%)、簡體和接管對接環(huán)焊縫(抽查比例100%)是否存在埋藏缺陷,但在對該類型流量計的筒體制造焊縫進行超聲檢測前需要對焊縫余高進行打磨消除,使其與簡體的母材齊平。采用常規(guī)超聲檢測對筒體對接環(huán)焊縫進行檢測時需采用斜探和直探頭。常規(guī)超聲檢測結果是否正確與超聲檢測人員技術水平有著密切的關系,由于標準節(jié)流孔板流量計筒體對接環(huán)焊縫的掃查距離較短,可能無法滿足.TOFT、相控陣檢測條件,因此在對其進行常規(guī)超聲檢測時盡量選用超聲水平高的檢測人員。
射線檢測主要檢測簡體與接管對接環(huán)焊縫(抽查比例100%)是否存在未熔合、未焊透等焊接缺陷。壁厚測定主要檢測該類型流量計的筒體、導壓管(外觀檢查不合格時)、接管以及流量計筒體制造焊縫,檢驗.上述部位壁厚與設計是否一致、有無減薄。
光譜檢測主要是檢測流量計筒體(不少于1處)、導壓管(抽查比例100%)、接管(抽查比例100%)以及流量計筒體制造焊縫(不少于1處),檢驗上述部位材質與設計是否一致。
理化檢測主要是檢測流量計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火電廠金相檢驗與評定技術導則和DL/T773-2016火電廠用12Cr1MoV鋼球化評級標準等規(guī)程;硬度值是否符合標準,具體可參照DL/T438-2016火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程和DL/T869--2021火力發(fā)電廠焊接技術規(guī)程等規(guī)程。
3.2長徑噴嘴流量計、彎管流量計、威力巴式流量計檢測手段
長徑噴嘴流量計、彎管流量計、威力巴式流量計的資料審查內容與標準節(jié)流孔板流量計相同。長徑噴嘴流量計的簡體、導壓管、導壓管角焊縫和接管對接環(huán)焊縫的檢驗檢測手段可以參照標準節(jié)流孔板流量計。
3.3楔形流量計檢測手段
楔形流量計的資料審查內容與標準節(jié)流孔板流量計相同。楔形流量計的筒體、導壓管和導壓管角焊縫的檢驗檢測手段可以參照標準節(jié)流孔板流量計。但由于楔形流量計的簡體導壓管導壓管角焊縫被法蘭螺栓遮擋,因此在檢驗時需要拆除法蘭螺栓,電廠在用的楔形流量計外形相對較小，因此法蘭角焊縫宜采用滲透檢測。
4結論
(1)許多電站鍋爐的流量計未開展檢驗,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質量參差不齊,通過有針對性的檢驗檢測,及時給于修復或更換是很有必要的。
(2)電廠標準節(jié)流孔板流量計和長徑噴嘴流量計的應用最為廣泛,檢驗時經(jīng)常發(fā)現(xiàn)導壓管管座角焊縫和流量計簡體存在裂紋,以及標準節(jié)流孔板流量計筒體焊縫和接管對接環(huán)焊縫存在未熔合、未焊透、氣孔和裂紋等焊接缺陷,應采取相應的修復或更換措施。
(3)標準節(jié)流孔板流量計、長徑噴嘴流量計和彎管流量計相對于威力巴流量計和楔形流量計而言,結構較為規(guī)整,采用現(xiàn)有的檢測手段,其缺陷的檢測率高,不容易造成缺陷漏檢。由于威力巴流量計和楔形流量計的結構原因在現(xiàn)場難以開展有效的檢驗,特別是對在用的楔形流量計如何開展有效的檢驗,還需做進一步的分析研究。
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