賈軍輝

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.083

摘 要：在核電站工藝系統(tǒng)中，流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管作為節(jié)流裝置，起到了流量測(cè)量和限流的作用。節(jié)流裝置的特點(diǎn)是：形式多樣、安裝要求不同、容易混淆，最終會(huì)影響系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)。因此，本文系統(tǒng)地對(duì)工藝管道中安裝的各種節(jié)流裝置的工作原理、結(jié)構(gòu)形式、尺寸檢查、安裝流程及注意事項(xiàng)進(jìn)行詳盡闡明。

關(guān)鍵詞：流量孔板（KD） 限流孔板（DI） 文丘里管

中圖分類號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（a）-0083-05

在工藝系統(tǒng)中，流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管作為節(jié)流裝置，應(yīng)用于工藝統(tǒng)中各種介質(zhì)如氣體、蒸汽和液體的流量測(cè)量以及流量限制。這些節(jié)流裝置形式多樣，安裝要求不同，下面針對(duì)這三種節(jié)流裝置進(jìn)行闡明。

1 流量孔板（KD）

1.1 流量孔板（KD）工作原理

在工藝系統(tǒng)中，充滿流體的圓形管道中安裝了節(jié)流孔板后，由于節(jié)流件的孔徑小于管道內(nèi)徑，當(dāng)被測(cè)流體流過(guò)節(jié)流件時(shí)，流束將在節(jié)流處形成局部突然收縮，流速加快，從而使收縮截面內(nèi)平均流速增加，在節(jié)流件上游側(cè)靜壓力上升，下游側(cè)靜壓力下降，于是在節(jié)流件前后產(chǎn)生靜壓力差（見(jiàn)圖1）。靜壓力差與流量之間呈一定的函數(shù)關(guān)系，流體的流速越大，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的靜壓力差越大；反之，流體的流速越小，在節(jié)流件前后產(chǎn)生的靜壓力差越小，用差壓變送器（或差壓計(jì)）測(cè)量節(jié)流件前后的差壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的測(cè)量。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下，根據(jù)流動(dòng)連續(xù)性原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量之間的關(guān)系而求得流量。其基本公式如下：

其中，c為流出系數(shù)，無(wú)量綱；d為工作條件下節(jié)流件的節(jié)流孔或喉部直徑；D為工作條件下上游管道內(nèi)徑；qm為質(zhì)量流量，kg/s；qv為體積流量，m3/s；β為直徑比d/D，無(wú)量綱；ρ流體的密度，kg/m；ε為可膨脹性系數(shù)，無(wú)量綱。

在CPR1000G機(jī)型2臺(tái)機(jī)組中，流量孔板（KD）共有250多塊，大量分散在核島各個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中。流量孔板（KD）為同心圓形板，并帶有便于安裝和拆卸的手柄（見(jiàn)圖2）?？装宓臉?biāo)識(shí)標(biāo)在手柄正面，在流體流向的上游側(cè)，包括開(kāi)孔直徑、公稱直徑、孔板功能位置標(biāo)識(shí)，以及標(biāo)記“上游UPSTREAM”。

1.2 取壓裝置

在工藝管道系統(tǒng)中，流量的測(cè)量是通過(guò)流量孔板（KD）配合測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)管線內(nèi)流量測(cè)量的。核電廠常用的測(cè)量裝置包括：就地流量計(jì)（LD）、遠(yuǎn)傳流量變送器（MD）、流量開(kāi)關(guān)（SD）、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流量計(jì)（YD）。流量孔板（KD）配合測(cè)量?jī)x表組合成取壓裝置，從而實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。

取壓裝置組成如下，見(jiàn)圖3和圖4。

1.3 流量孔板（KD）安裝前的檢查

流量孔板到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，需對(duì)流量測(cè)量類孔板（KD）進(jìn)行檢查，是由安裝承包商的物資計(jì)量部門進(jìn)行檢測(cè)的，并將測(cè)量結(jié)果填寫《孔板類儀表調(diào)校數(shù)據(jù)單》，在檢測(cè)合格后發(fā)放到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝。

（1）目視檢查。

在拿到孔板后，首先要對(duì)流量孔板進(jìn)行目視檢查，包括：

檢查流量孔板的功能位置號(hào)；

檢查孔板表面是否平直；

檢查部件總的外觀，包括：撞擊或裂紋痕跡、意外的變形、擦傷或劃痕、不銹鋼的污染、清潔度及其表面光潔度（是否被氧化或腐蝕）；

檢查孔板邊緣是否存在毛口卷邊等缺陷或其他特性。

（2）孔板內(nèi)徑的確認(rèn)。

孔板內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)供應(yīng)商供貨時(shí)所提供的技術(shù)文件確定。

（3）孔板外徑的確定。

對(duì)于流量測(cè)量類孔板（KD），孔板的外徑等于法蘭螺栓孔中心所在圓周直徑減去螺栓直徑與一個(gè)附加值之和。這個(gè)附加值為：

NPS≤4"時(shí)為1mm；

4"

10"≤NPS<18"時(shí)為2mm；

NPS≥18"時(shí)為2.5mm；

注：NPS：管道公稱直徑。

（4）孔板厚度的確定。

對(duì)于流量測(cè)量類孔板KD，孔板的厚度應(yīng)遵循下列值：

NPS≤4"時(shí)為3mm；

4"

NPS≥14"時(shí)為10mm。

1.4 流量孔板（KD）的安裝

安裝時(shí)機(jī)：為防止損壞且保障流量的準(zhǔn)確性，在工藝系統(tǒng)正式投運(yùn)前，流量孔板（KD）在系統(tǒng)安裝階段是不正式安裝的，在管道回路水壓試驗(yàn)前，安裝臨時(shí)孔板進(jìn)行替代正式的流量孔板，臨時(shí)孔板的尺寸應(yīng)根據(jù)對(duì)應(yīng)正式孔板的尺寸加工而成，臨時(shí)孔板的安裝要與正式孔板安裝相同，區(qū)別是使用臨時(shí)墊片代替正式墊片。而正式流量孔板的安裝則是安裝階段的系統(tǒng)保留項(xiàng)，直到調(diào)試要求，才能進(jìn)行流量孔板（KD）的正式安裝。

流量孔板（KD）必須安裝在兩個(gè)具有足夠長(zhǎng)直管段的管道之間。孔板上游直管段長(zhǎng)度大于15NPS，孔板下游直管段長(zhǎng)度應(yīng)大于5NPS?？装鍛?yīng)盡可能安裝在水平管道上，若需要垂直安裝時(shí)，管道內(nèi)液體介質(zhì)的流向應(yīng)向上，氣體介質(zhì)的流向應(yīng)向下。

流量孔板（KD）的安裝同普通法蘭的連接過(guò)程類似，其安裝過(guò)程如圖5所示。

流量孔板（KD）在安裝時(shí)，有一點(diǎn)需要特別注意，由于流量孔板（KD）的中心孔是一個(gè)類似喇叭的形狀，孔板自身是有流向要求的（見(jiàn)圖6），在放入孔板時(shí)，不能隨意放置，要確保孔板自身的流向與管線標(biāo)示中上下游一致。

2 限流孔板（DI）

限流孔板的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，限流孔板（DI）按連接方式分類有法蘭連接、承插焊和對(duì)接焊三種。

在工藝系統(tǒng)各類限流孔板（DI）中，使用最多的是單板限流孔板。單板限流孔板的尺寸檢查是在安裝前進(jìn)行，由現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查人員測(cè)量并填寫《流量限制孔板尺寸檢查報(bào)告》（見(jiàn)圖7）。單板限流孔板（DI）的目視檢查項(xiàng)目與流量孔板（KD）的檢查項(xiàng)目相同，孔板內(nèi)徑根據(jù)供應(yīng)商供貨時(shí)所提供的技術(shù)文件確定，孔板外徑等于法蘭螺栓孔中心形成的圓周直徑減去螺桿的直徑。

單板限流孔板采用法蘭連接，其安裝流程與流量孔板（KD）相同（見(jiàn)圖5）。

在限流孔板DI中，還有少量采用承插焊和對(duì)接焊的連接方式，雖然數(shù)量有限，但是多用于核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（NSSS）的關(guān)鍵系統(tǒng)中。在CPR1000機(jī)型2臺(tái)機(jī)組中，用于核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（NSSS）的限流孔板有90多塊，用于核島配套設(shè)施（BNI）的限流孔板有350多塊。下面根據(jù)DI所處系統(tǒng)不同，對(duì)核電站核島管道系統(tǒng)使用的所有限流孔板進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

2.1 用于核島BNI系統(tǒng)

（1）當(dāng)NPS≥1/2"，流量限制組件由一個(gè)安裝在兩個(gè)帶有墊片的法蘭之間的孔板和緊固螺栓組成，見(jiàn)圖8。

在核島BNI系統(tǒng)中，NPS≥1/2"的限流孔板全部使用的是單板、無(wú)斜角限流孔板，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖9。

（2）當(dāng)NPS=1/4"，流量限制件由一個(gè)特殊的聯(lián)軸節(jié)組成，即承插焊、單孔限流孔板（只用于NPS為1/4"），見(jiàn)圖10。

2.2 用于NSSS系統(tǒng)

（1）單板、有斜角限流孔板的結(jié)構(gòu)形式與KD相似，在中心孔處有倒角（見(jiàn)圖2）。

（2）單板、無(wú)斜角限流孔板（見(jiàn)圖9）。

（3）承插焊、單孔限流孔板。

核島NSSS系統(tǒng)只有一處使用承插焊單孔限流孔板，為1/2RIS022DI（3/4"），其結(jié)構(gòu)如圖11所示。

（4）承插焊、長(zhǎng)孔限流孔板。

CPR1000機(jī)型核島使用的承插焊、長(zhǎng)孔限流孔板，包括1/2RCV001/002/003DI，1/2REA016DI，1/2RIS015/016DI，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。

（5）對(duì)接焊、多級(jí)限流孔板。

CPR1000機(jī)型核島使用的多級(jí)限流孔板數(shù)量很少，包括9ASG008/009DI為三級(jí)限流孔板，如圖13所示，還有1/2RCV021/022/023DI為六級(jí)孔板。

（6）對(duì)接焊單級(jí)限流孔板。

對(duì)接焊單級(jí)限流孔板，其結(jié)構(gòu)如圖14所示，只有1/2RCP016/018/020DI采用該種形式。

對(duì)于這些采用焊接方式連接的DI，其焊接相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)同核電廠管道系統(tǒng)通用的焊接要求，在焊接時(shí)注意流向要正確。

3 文丘里管

文丘里管，也是通過(guò)測(cè)量流體壓差而確定流量的裝置，其基本測(cè)量原理與標(biāo)準(zhǔn)孔板相同，即以能量守恒定律——伯努力方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。流體流經(jīng)文丘里管的節(jié)流過(guò)程同流體流經(jīng)環(huán)形孔板的節(jié)流過(guò)程基本相似，文丘里管的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖15。

文丘里管由入口圓筒段A、圓錐形收縮段B、喉部C和圓錐形擴(kuò)散段E及10mm直管段組成，上下游取壓口設(shè)在A和C上。文丘里管的標(biāo)識(shí)刻在標(biāo)識(shí)支架上面，內(nèi)容包括文丘里管的名稱、材料、尺寸及流向的信息。

核島管道系統(tǒng)使用文丘里管的數(shù)量很少，CPR1000機(jī)型核島使用的文丘里管包括1/2APG004KD， 9TEP401/402/403/404KD，9TEU100KD。在安裝時(shí)，都是采用對(duì)接焊的連接方式，在焊接時(shí)注意流向是否與工藝管道介質(zhì)流向一致。

以上是對(duì)CPR1000核電站核島工藝系統(tǒng)節(jié)流裝置的介紹，通過(guò)對(duì)流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管的闡述，希望對(duì)安裝過(guò)程有幫助。endprint