核電廠限流孔板調(diào)試

黃榮益　郝祥偉　李杰

摘 要：限流孔板的調(diào)試是核電廠工藝調(diào)試專業(yè)的一種通用部件試驗(yàn)。當(dāng)設(shè)置限流孔板的系統(tǒng)流量或壓降不滿足設(shè)計(jì)時(shí)，需要對限流孔板進(jìn)行加工。為了避免對限流孔板的重復(fù)測試和加工，本文通過初始試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到合理的加工數(shù)據(jù)，一次性得到符合要求的孔板，有利于節(jié)省工作量，縮短調(diào)試工期。

關(guān)鍵詞：限流孔板；計(jì)算；流量

中圖分類號：TK414 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.概述

限流孔板在核電廠工藝系統(tǒng)被大量應(yīng)用，代替調(diào)節(jié)閥限定流量或降低壓力，也可以作為流量測量元件測量流量。限流孔板的設(shè)計(jì)需要輸入介質(zhì)運(yùn)行密度、流量、動(dòng)力黏度、孔板前后壓力、加工粗糙度、管道內(nèi)徑、孔板所在系統(tǒng)泵的流量和揚(yáng)程等參數(shù)，均為理論設(shè)計(jì)值。所以，即使設(shè)計(jì)選用的計(jì)算方法正確無誤，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)限流孔板的限流或降壓與設(shè)計(jì)不一致時(shí)有發(fā)生?，F(xiàn)場調(diào)試期間可現(xiàn)場創(chuàng)造條件測量所需參數(shù)，進(jìn)行更精確計(jì)算，爭取孔板調(diào)整一次成功。核電廠常用孔板形式有：單板有斜角限流孔板、單板無斜角限流孔板和特殊形式孔板（多層孔板、長孔板等），本文介紹前兩種。

2.設(shè)計(jì)計(jì)算方法

單板有斜角限流孔板按照GB/T 2624.2-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分：孔板》計(jì)算。

其中，ReD為根據(jù)D計(jì)算出的雷諾數(shù)，無量綱；L1為孔板上游端面到上游取壓口的距離與管道直徑之比，無量綱；L′2為孔板下游端面到下游取壓口的距離與管道直徑之比，無量綱。

單板無斜角限流孔板按照下列公式計(jì)算：

其中：

ζ1為流體阻力系數(shù)，無量綱；W1為介質(zhì)在管道內(nèi)流速，m/s；F0和F1為孔板喉部截面積和管道內(nèi)流通截面積，m2；為孔板相對厚度（=l/D，l為孔板厚度，m），無量綱；τ為中間量，；λ為摩擦系數(shù)，無量綱。

從以上兩種孔板設(shè)計(jì)計(jì)算公式，可以獲得各參數(shù)對限流孔板限流和降壓作用影響的定性分析結(jié)果見表1。

3.調(diào)試方法

由表1定性分析結(jié)論可知，當(dāng)現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)限流孔板限流或壓降作用不滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求時(shí)，流體介質(zhì)熱力特性、系統(tǒng)中泵的性能特性、管路特性為確定不可調(diào)整項(xiàng)。調(diào)試僅可通過調(diào)整孔板孔徑，使限流或壓降滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。限流孔板不滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求分兩種情況：①當(dāng)管道流量不足或孔板前后壓降過大時(shí)，需要對限流孔板進(jìn)行擴(kuò)孔加工；②當(dāng)管道流量過大或孔板前后壓降不足時(shí)，需要重新制造更小孔徑的限流孔板替代原板。其中情況②由于需要重新制造，需要比情況①更長的消缺工期?，F(xiàn)場可以通過關(guān)小限流孔板所在管路的閥門，增加限流孔板所在管道的流阻，達(dá)到流量或壓降暫時(shí)滿足系統(tǒng)要求的條件，先進(jìn)行后續(xù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)。此時(shí)，可將初始試驗(yàn)數(shù)據(jù)交由設(shè)計(jì)部門或制造廠家進(jìn)行計(jì)算，得到重新制造孔板需要加工尺寸。

當(dāng)發(fā)生情況①時(shí)，由于現(xiàn)場無法通過臨時(shí)手段滿足系統(tǒng)所需的限流或降壓條件，為減小調(diào)試工期的影響，必須盡快對限流孔板進(jìn)行擴(kuò)孔。而交由設(shè)計(jì)部門計(jì)算，必須通過設(shè)計(jì)澄清或變更申請流程，設(shè)計(jì)部門還要轉(zhuǎn)交孔板制造廠家進(jìn)行重算，流程較長。調(diào)試專業(yè)人員可通過以下方法進(jìn)行計(jì)算，得到計(jì)算結(jié)果在向設(shè)計(jì)申請變更的同時(shí)，直接要求制造廠家或第三方加工廠按要求進(jìn)行擴(kuò)孔。在擴(kuò)孔回裝后將試驗(yàn)結(jié)果出示設(shè)計(jì)部門，請?jiān)O(shè)計(jì)部門確認(rèn)同意變更申請。

計(jì)算原理較簡單：用試驗(yàn)測得的流量、實(shí)際介質(zhì)熱力特性參數(shù)、管路特性數(shù)據(jù)、實(shí)際限流孔板尺寸計(jì)算孔板前后壓差。再用計(jì)算得到的壓差、需求流量、實(shí)際介質(zhì)熱力特性參數(shù)、管路特性數(shù)據(jù)為輸入，計(jì)算孔板擴(kuò)孔尺寸。

以單板有斜角限流孔板為例，其計(jì)算過程僅需一重迭代，故可用EXCEL軟件制作計(jì)算表進(jìn)行計(jì)算（需要在EXCEL選項(xiàng)中啟用迭代計(jì)算），詳見表2、表3。

結(jié)論

對于新堆型核電廠，差異系統(tǒng)的限流孔板設(shè)計(jì)未經(jīng)參考電廠現(xiàn)場驗(yàn)證變更，限流孔板不滿足系統(tǒng)要求的情況會(huì)較多。本文列舉了核電廠常用限流孔板設(shè)計(jì)原理，并得出各設(shè)計(jì)參數(shù)對限流孔板限流降壓作用影響定性分析結(jié)論。按分析結(jié)論，總結(jié)調(diào)試方法，并列舉計(jì)算過程。通過計(jì)算，一次性得到合理的加工數(shù)據(jù)，避免對限流孔板的重復(fù)測試和加工，有利于節(jié)省工作量，縮短調(diào)試工期。

參考文獻(xiàn)

[1]用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分：孔板[S].中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理會(huì)員會(huì)，2006：1-9.

[2]I.E. Idelchik，handbook of hydraulic resistance 3rd Edition，Jaico publishing house，2013：190-238.