孔板流量計(jì)作為一種典型的節(jié)流式流量計(jì),其測(cè)量可用的前提包括：a)流體必須充滿管道,并連續(xù)流經(jīng)管道;b)流體必須是牛頓流體;c)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)不發(fā)生相變;d)流體流量穩(wěn)定;e)流體流動(dòng)平穩(wěn)無(wú)旋流 .針對(duì)以上測(cè)量限制條件,結(jié)合孔板流量計(jì)404KD的布置情況,初步判斷因孔板流量計(jì)下游流體汽化造成管道不滿水,進(jìn)而無(wú)法讀取流量參數(shù).
PIPENET軟件作為一個(gè)以特征線法為基礎(chǔ)的水系統(tǒng)仿真軟件,仿真效率高且誤差小.為了驗(yàn)證以上猜想的正確性,本文采用PIPENET軟件對(duì)福建福清5號(hào)機(jī)組0028管線布置方案和可用的改進(jìn)方法分別進(jìn)行了模擬分析,其過(guò)程如下.
1.原設(shè)計(jì)方案
0028管線管徑為DN50（公稱直徑50mm）,由± 15.50m一路向下布置至 ± 0.00m,管道布置高差約15.50m,孔板流量計(jì)404KD布置在標(biāo)高為+14.35m處.二次蒸汽冷凝器和冷凝液監(jiān)測(cè)槽均為常壓設(shè)備,且冷凝液監(jiān)測(cè)槽為槽底進(jìn)料,因此可保證0028管道滿管運(yùn)行.
模擬分析后對(duì)其進(jìn)行管線節(jié)點(diǎn)壓力分布圖編制,詳見(jiàn)圖3,孔板流量計(jì)404KD布置于節(jié)點(diǎn)4與節(jié)點(diǎn)5之間.模擬結(jié)果顯示,0028管道重力流量達(dá)到15.85t/h,而設(shè)計(jì)流量?jī)H為3.5t/h;此時(shí)流速達(dá)到了1.86m/s.
由圖3可以看出,孔板流量計(jì)404KD下游節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)6處出現(xiàn)管線最低壓力為-0.076MPa,這是因?yàn)楣艿懒魉龠^(guò)大,在孔板流量計(jì)下游處形成"真空噴射器",當(dāng)流體流經(jīng)孔板時(shí)噴射出現(xiàn)負(fù)壓,此時(shí)壓力已低于冷凝液的飽和蒸汽壓,冷凝液繼而汽化,造成孔板流量計(jì)下游管道不滿水,從而造成孔板流量計(jì)的下游取壓管因處于抽吸狀態(tài)而無(wú)法取壓.
2.孔板流量計(jì)下游增設(shè)節(jié)流孔板
理論分析后,決定對(duì)福建福清5號(hào)機(jī)組采用在孔板流量計(jì)404KD下游增加節(jié)流孔板的方案,以保證孔板流量計(jì)404KD下游管道滿水而壓力可取.為了驗(yàn)證該方案的可行性,采用PIPENET軟件進(jìn)行模擬,在節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)6之間增加節(jié)流孔板.經(jīng)調(diào)試數(shù)據(jù),節(jié)流孔板開(kāi)孔孔徑選取11mm.此時(shí)模擬的壓力分布圖如圖4所示.通過(guò)節(jié)流孔板進(jìn)一步節(jié)流,管道內(nèi)流量可控制在3.46t/h,接近設(shè)計(jì)流量3.5t/h.
由圖4可以看出,增加節(jié)流孔板后,孔板流量計(jì)404KD下游壓力轉(zhuǎn)變?yōu)檎?/span>,節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4之間的壓差由孔板流量計(jì)404KD的節(jié)流件引起,而不再受下游管線布置影響.經(jīng)調(diào)試確認(rèn),該模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試基本吻合.但實(shí)際調(diào)試過(guò)程中讀取的流量?jī)H為3.0t/h,該結(jié)果初步考慮為實(shí)際流體流動(dòng)與模擬流動(dòng)偏差、管路實(shí)際流阻與計(jì)算偏差等因素所致,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,對(duì)節(jié)流孔板采用擴(kuò)孔的方式,以達(dá)到設(shè)計(jì)流量.
3.孔板流量計(jì)布置下移經(jīng)核實(shí),秦山核電廠M310機(jī)組,將孔板流量計(jì)布置于冷凝液監(jiān)測(cè)槽上方3.5m處,并于孔板流量計(jì)404KD下游設(shè)置近3.0m水封,該布置方案運(yùn)行良好.結(jié)合參考電站布置和福建福清5號(hào)機(jī)組布置的情況,通過(guò)PIPENET軟件對(duì)孔板流量計(jì)404KD布置于冷凝液監(jiān)測(cè)槽入口處的方案進(jìn)行模擬.此次模擬孔板流量計(jì)404KD布置于節(jié)點(diǎn)15和節(jié)點(diǎn)16之間.考慮到冷凝液監(jiān)測(cè)槽內(nèi)的最低液位影響,在冷凝液入口處設(shè)置2m水柱,其模擬結(jié)果如圖5所示.
從圖5可以看到,管道內(nèi)因布置高差引起的"真空態(tài)"基本消失,該情況基本避免了因管內(nèi)壓力小于冷凝液的飽和蒸汽壓而引起的冷凝液汽化現(xiàn)象,因此可以預(yù)測(cè)此時(shí)孔板流量計(jì)所在管道可以實(shí)現(xiàn)滿水流動(dòng),孔板流量計(jì)可以正常讀取流量數(shù)據(jù).
4．改進(jìn)方法及結(jié)果真空態(tài)的出現(xiàn)將伴隨管道內(nèi)冷凝液的汽化,因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)管道滿水.根據(jù)上述分析,解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于使孔板流量計(jì)404KD脫離真空態(tài)的區(qū)域,可以通過(guò)在孔板流量計(jì)下游增設(shè)節(jié)流孔板來(lái)改變管內(nèi)的真空態(tài)區(qū)域,也可以通過(guò)移動(dòng)孔板流量計(jì)403KD到較低的位置,避免管系內(nèi)出現(xiàn)真空態(tài).
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