摘要:归纳分析了电站锅炉范围内常见的标准节流孔板流量计、长径喷嘴流量计、弯管流量计、威力巴式流量计和楔形流量计等五类流量计的结构特点和适用范围,探讨了该五类流量计容易出现的缺陷以及相应的检测手段，可供相关检验人员参考。
0前言
目前,电站锅炉在用的常用的流量计种类较多，结构较复杂,目前国内已有学者对电站锅炉流量计的检验开展相关研究。对节流孔板流量计的制造焊缝进行无损、理化和力学性能实验,得出制造焊缝容易出现裂纹、未焊透和未熔合缺陷";对长径喷嘴流量计采用无损、理化和光谱检验[2]。但对于弯管流量计和威力巴式流量计的检验研究还很少。
本文基于对电站锅炉范围内巳开展的流量计委托检验工作，归纳目前常见类型流量计的检测手段以及存在的主要问题,分析了常见的标准节流孔板流量计、长径喷嘴流量计、弯管流量计、威力巴式和楔形流量计等五类流量计的结构、优缺点和适用范围,以及容易出现的常见缺陷,同时探讨了流量计检测手段的有效性,为电站锅炉范围内流量计的隐患排查,以及汽机房压力管道和供热压力管道上使用的流量计的检验提供参考。
1电站锅炉常见流量计的优缺点及适用范围
1.1标准节流孔板流量计
标准节流孔板流量计的工作原理是通过测量节流件前后的压降来计算流量大小。标准节流孔板流量计具有结构相对简单牢固性能稳定可靠、精度较高(可达±0.5%)和使用寿命长的优点”。但标准节流孔板流量计适应流量变化的能力较差、压力损失大,流量计上游、下游直管段长度较长(上游直管段长度不少于10倍管径,下游直管段长度不少于5倍管径),因此标准节流孔板流量计常用于高压及以下锅炉的主给水管道、主蒸汽管道、减温水管道上,或者超高压及以上锅炉的减温水管道上,一般用于贸易结算计量表,在电厂中得到广泛应用。
1.2长径喷嘴流量计
长径喷嘴流量计的工作原理与标准节流孔板流量计的工作原理相同。长径喷嘴流量计具有量程比宽、结构相对简单、制造成本低和使用压力范围广等特点,精度低于标准节流孔板流量计,精度在±1%左右[4]在电厂中广泛用于高温、高压的主蒸汽和主给水管道上。
1.3弯管流量计
弯管流量计是利用流体在弯管处因离心力造成弯管内的内外侧管壁存在差压的原理工作,可适用于任何工艺管道流量测量装置。弯管流量计具有结构简单,安装维护方便,流阻小等优点5],缺点是精.度不高。一般弯管流量计精度在+5%左右,经专门加工的弯管流量计精度可提高为±0.5%。使用时要求上游直管段长度至少为10倍管道直径，下游至少为5倍管道直径。
目前电厂采用的弯管流量计结构形式有L形和S形,主要在高压及以下锅炉的主蒸汽、减温水管道中使用。L形弯管流量计可以代替原弯头,S形弯管流量计可代替原部分直管段。S形弯管流量计如图1所示。
1.4威力巴式流量计
威力巴式流量计是一种差压式流量计(如图2),具有精度高(±1%)，重复性好(0.1),输出信号稳定、无脉冲信号,量程大(大于10:1),安装费用低等优点[6]。最小直管段要求为弯管后2倍管道直径,流体流速不宜过小(液体>0.6m/s，蒸汽>0.7m/s)。缺点为流量计清洗复杂,需要专业的安装人员,另外,需要进行温度补偿,制造成本高。该流量计使用温度一般不超过500℃,主要在高压及以下的锅炉的主蒸汽、主给水和减温水管道上使用。
1.5楔形流量计
楔形流量计(如图3)的工作原理是当充满管道的流体流经楔形孔板的时候,测量楔形孔板上游侧和下游侧流体的差压,将差压信号转变成4~20mA的电流信号,经过单片机处理后输出流量值。楔形流量计与前面四种流量计相比,其精度最高(可达0.2级),测量范围最大(可达1:33)[6]。除此之外,在低流速(0.01m/s)的情况下,依然可以正常工作。缺点是结构复杂,制造成本高。工作压力一般≤10MPa,工作温度一般≤400C。目前主要用于高压及以下锅炉的主给水和减温水管道上的流量测量。
2电站锅炉流量计常见缺陷
标准节流孔板流量计常见的缺陷有:
①流量计筒体和导压管角焊缝存在裂纹。对于裂纹应打磨消除,如果裂纹磨除深度超过0.5mm应进行补焊;
②流量计筒体制造焊缝和接管对接环焊缝容易出现未熔合、未焊透、气孔和裂纹等焊接缺陷,除此之外还会出现接管与流量计本体错边超标,对于焊接缺陷应由厂家提供修理方案,并且找有资质的维修单位进行修理;
③流量计导压管材质与设计不符，导压管腐蚀减薄等严重缺陷,应更换合格的导压管;
④流量计筒体和筒体制造焊缝硬度异常,应进行金相组织检验,如果金相组织异常,则需更换合格的流量计。如果金相组织未见异常,也建议更换合格的流量计,或采取有效的措施监控运行。
长径喷嘴流量计和弯管流量计常见的缺陷与标准节流孔板流量计存在的缺陷类型基本相似(除了流量计筒体制造焊缝外)。除此之外,由于弯管流量计中的测量介质方向发生改变,弯管流量计容易出现壁厚减薄现象，这一情况特别容易出现在S形弯管流量计上。
威力巴流量计常见的缺陷有:
①导压管管座角焊缝存在裂纹。由于威力巴流量计的结构较为特殊,因此在对该类型流量计进行修理时,需要依据厂家提供的修理方案,并由专业的队伍进行修理;
②威力巴流量计安装的管道硬度异常,处理方式与标准节流孔板流量计类似;
③威力巴流量计安装的管道存在壁厚减薄现象,应由厂家提供强度计算书,校核强度是否符合要求,如强度不符合要求,则需更换流量计。
楔形流量计常见的缺陷与威力巴流量计常见的缺陷类型基本-致。不同之处在于，楔形流量计的法兰螺栓容易出现腐蚀、氧化和开裂。
3电站锅炉常见类型流量计的检测手段
流量计作为管道上的元件,与管道承受一样的温度和压力。因此,在对流量计进行检测时,需要重点对流量计的资料、材质、流量计筒体、导压管角焊缝简体和接管对接环焊缝进行检测。
3.1标准节流孔板流量计检测手段
首先,需要对标准节流孔板流量计的资料进行审查,重点审查质量证明书、强度计算书和使用说明书。通过了解流量计的材质设计参数和工作参数,审查流量计选用的材质是否满足对应的设计工况，流量计的设计结构是否合理,以及在后续进行光谱分析时,流量计材质是否与设计材质一致。其次,根据该类型流量计的结构特点需要对流量计的简体、导压管、导压管角焊缝和接管对接环焊缝进行宏观检测、无损检测、光谱检测、壁序测定和理化检测等检测手段。
宏观检测主要是针对机械损伤焊缝错边、咬边和表面腐蚀。磁粉或者渗透检测主要是检测流量计筒体(抽查比例100%)、导压管角焊缝(抽查比例100%)和接管对接环焊缝(抽查比例100%)表面和近表面是否存在裂纹等表面和近表面缺陷。
超声检测主要是检测流量计筒体制造焊缝(抽查比例100%)、简体和接管对接环焊缝(抽查比例100%)是否存在埋藏缺陷,但在对该类型流量计的筒体制造焊缝进行超声检测前需要对焊缝余高进行打磨消除,使其与简体的母材齐平。采用常规超声检测对筒体对接环焊缝进行检测时需采用斜探和直探头。常规超声检测结果是否正确与超声检测人员技术水平有着密切的关系,由于标准节流孔板流量计筒体对接环焊缝的扫查距离较短,可能无法满足.TOFT、相控阵检测条件,因此在对其进行常规超声检测时尽量选用超声水平高的检测人员。
射线检测主要检测简体与接管对接环焊缝(抽查比例100%)是否存在未熔合、未焊透等焊接缺陷。壁厚测定主要检测该类型流量计的筒体、导压管(外观检查不合格时)、接管以及流量计筒体制造焊缝,检验.上述部位壁厚与设计是否一致、有无减薄。
光谱检测主要是检测流量计筒体(不少于1处)、导压管(抽查比例100%)、接管(抽查比例100%)以及流量计筒体制造焊缝(不少于1处),检验上述部位材质与设计是否一致。
理化检测主要是检测流量计筒体以及筒体制造焊缝的金属组织是否正常,具体可参照DL/T884-2019火电厂金相检验与评定技术导则和DL/T773-2016火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准等规程;硬度值是否符合标准,具体可参照DL/T438-2016火力发电厂金属技术监督规程和DL/T869--2021火力发电厂焊接技术规程等规程。
3.2长径喷嘴流量计、弯管流量计、威力巴式流量计检测手段
长径喷嘴流量计、弯管流量计、威力巴式流量计的资料审查内容与标准节流孔板流量计相同。长径喷嘴流量计的简体、导压管、导压管角焊缝和接管对接环焊缝的检验检测手段可以参照标准节流孔板流量计。
3.3楔形流量计检测手段
楔形流量计的资料审查内容与标准节流孔板流量计相同。楔形流量计的筒体、导压管和导压管角焊缝的检验检测手段可以参照标准节流孔板流量计。但由于楔形流量计的简体导压管导压管角焊缝被法兰螺栓遮挡,因此在检验时需要拆除法兰螺栓,电厂在用的楔形流量计外形相对较小，因此法兰角焊缝宜采用渗透检测。
4结论
(1)许多电站锅炉的流量计未开展检验,且在出厂前未开展制造监检,造成目前电厂在用的流量计质量参差不齐,通过有针对性的检验检测,及时给于修复或更换是很有必要的。
(2)电厂标准节流孔板流量计和长径喷嘴流量计的应用最为广泛,检验时经常发现导压管管座角焊缝和流量计简体存在裂纹,以及标准节流孔板流量计筒体焊缝和接管对接环焊缝存在未熔合、未焊透、气孔和裂纹等焊接缺陷,应采取相应的修复或更换措施。
(3)标准节流孔板流量计、长径喷嘴流量计和弯管流量计相对于威力巴流量计和楔形流量计而言,结构较为规整,采用现有的检测手段,其缺陷的检测率高,不容易造成缺陷漏检。由于威力巴流量计和楔形流量计的结构原因在现场难以开展有效的检验,特别是对在用的楔形流量计如何开展有效的检验,还需做进一步的分析研究。
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