孔板流量計作為一種典型的節(jié)流式流量計,其測量可用的前提包括：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)流件時不發(fā)生相變;d)流體流量穩(wěn)定;e)流體流動平穩(wěn)無旋流 .針對以上測量限制條件,結(jié)合孔板流量計404KD的布置情況,初步判斷因孔板流量計下游流體汽化造成管道不滿水,進而無法讀取流量參數(shù).
PIPENET軟件作為一個以特征線法為基礎(chǔ)的水系統(tǒng)仿真軟件,仿真效率高且誤差小.為了驗證以上猜想的正確性,本文采用PIPENET軟件對福建福清5號機組0028管線布置方案和可用的改進方法分別進行了模擬分析,其過程如下.
1.原設(shè)計方案
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)測槽均為常壓設(shè)備,且冷凝液監(jiān)測槽為槽底進料,因此可保證0028管道滿管運行.
模擬分析后對其進行管線節(jié)點壓力分布圖編制,詳見圖3,孔板流量計404KD布置于節(jié)點4與節(jié)點5之間.模擬結(jié)果顯示,0028管道重力流量達到15.85t/h,而設(shè)計流量僅為3.5t/h;此時流速達到了1.86m/s.
由圖3可以看出,孔板流量計404KD下游節(jié)點5和節(jié)點6處出現(xiàn)管線最低壓力為-0.076MPa,這是因為管道流速過大,在孔板流量計下游處形成"真空噴射器",當(dāng)流體流經(jīng)孔板時噴射出現(xiàn)負壓,此時壓力已低于冷凝液的飽和蒸汽壓,冷凝液繼而汽化,造成孔板流量計下游管道不滿水,從而造成孔板流量計的下游取壓管因處于抽吸狀態(tài)而無法取壓.
2.孔板流量計下游增設(shè)節(jié)流孔板
理論分析后,決定對福建福清5號機組采用在孔板流量計404KD下游增加節(jié)流孔板的方案,以保證孔板流量計404KD下游管道滿水而壓力可取.為了驗證該方案的可行性,采用PIPENET軟件進行模擬,在節(jié)點5和節(jié)點6之間增加節(jié)流孔板.經(jīng)調(diào)試數(shù)據(jù),節(jié)流孔板開孔孔徑選取11mm.此時模擬的壓力分布圖如圖4所示.通過節(jié)流孔板進一步節(jié)流,管道內(nèi)流量可控制在3.46t/h,接近設(shè)計流量3.5t/h.
由圖4可以看出,增加節(jié)流孔板后,孔板流量計404KD下游壓力轉(zhuǎn)變?yōu)檎?/span>,節(jié)點3和節(jié)點4之間的壓差由孔板流量計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,該模擬結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)試基本吻合.但實際調(diào)試過程中讀取的流量僅為3.0t/h,該結(jié)果初步考慮為實際流體流動與模擬流動偏差、管路實際流阻與計算偏差等因素所致,可根據(jù)現(xiàn)場實際情況,對節(jié)流孔板采用擴孔的方式,以達到設(shè)計流量.
3.孔板流量計布置下移經(jīng)核實,秦山核電廠M310機組,將孔板流量計布置于冷凝液監(jiān)測槽上方3.5m處,并于孔板流量計404KD下游設(shè)置近3.0m水封,該布置方案運行良好.結(jié)合參考電站布置和福建福清5號機組布置的情況,通過PIPENET軟件對孔板流量計404KD布置于冷凝液監(jiān)測槽入口處的方案進行模擬.此次模擬孔板流量計404KD布置于節(jié)點15和節(jié)點16之間.考慮到冷凝液監(jiān)測槽內(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)測此時孔板流量計所在管道可以實現(xiàn)滿水流動,孔板流量計可以正常讀取流量數(shù)據(jù).
4．改進方法及結(jié)果真空態(tài)的出現(xiàn)將伴隨管道內(nèi)冷凝液的汽化,因此無法實現(xiàn)管道滿水.根據(jù)上述分析,解決問題的關(guān)鍵在于使孔板流量計404KD脫離真空態(tài)的區(qū)域,可以通過在孔板流量計下游增設(shè)節(jié)流孔板來改變管內(nèi)的真空態(tài)區(qū)域,也可以通過移動孔板流量計403KD到較低的位置,避免管系內(nèi)出現(xiàn)真空態(tài).
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