孔板變形對流量測量的影響

【資料簡介】

（1）孔板變形的原因   孔板變形的事件發(fā)生得并不多。標(biāo)準(zhǔn)孔板變形常常表現(xiàn)為A面（迎流面）下凹，B面突出，嚴重時就像脫了底的鐵鍋。如圖9.10中的虛線所示。

          

                    圖9.10   孔板變形后的形狀

發(fā)生變形的孔板往往口徑較大，流體溫度高，例如過熱蒸汽，孔板厚度相對較薄的環(huán)室取壓的節(jié)流裝置。由于加工制造時孔板和環(huán)室溫度低，接近室溫，而在實際使用時溫度高，因此它們的幾何尺寸都發(fā)生了顯著的變化。由于環(huán)室的材質(zhì)一般為碳鋼，線膨脹系數(shù)一般以11×10^－6℃^－1計，而孔板的材質(zhì)為不銹鋼，線膨脹系數(shù)一般以16×10^－6℃^－1計，所以膨脹系數(shù)的差值為5×10^－6℃^－1。當(dāng)節(jié)流裝置投入使用后，與高溫流體接觸，孔板和環(huán)室都相應(yīng)膨脹，其中孔板外徑膨脹的增量要比環(huán)室相應(yīng)部位內(nèi)徑膨脹的增量大，所以，加工制造時必須通過計算留有足夠的膨脹間隙。

變形孔板拆開檢查時往往發(fā)現(xiàn)上述間隙并不小，將孔板與環(huán)室按zui高工作溫度計算，仍然有一定的間隙，既然如此，為什么還會出現(xiàn)變形呢？

有一點是可以肯定的，即孔板變形是由于受熱膨脹后，孔板外徑與環(huán)室之間的間隙消失，孔板繼續(xù)膨脹時由于無法向外徑方向擴大，于是在孔板兩邊差壓的作用下，產(chǎn)生出口側(cè)凸出的變形。

對發(fā)生孔板變形的現(xiàn)場進行調(diào)查時，常常會發(fā)現(xiàn)相關(guān)聯(lián)的線索。

①同正負環(huán)室結(jié)合處泄漏有關(guān)。無法用旋緊螺栓的方法消除泄漏，于是拆下節(jié)流裝置更換密封墊片，然后發(fā)現(xiàn)孔板變形。

②同天氣有關(guān)。節(jié)流裝置本來無泄漏現(xiàn)象，由于天氣暴冷，西北風(fēng)勁吹，引起正負環(huán)室結(jié)合處泄漏。

③同節(jié)流裝置處絕熱保溫不佳有關(guān)。保溫良好的節(jié)流裝置未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

將上述相關(guān)線索起來可對孔板變形原因作出推理分析。節(jié)流裝置設(shè)計計算時，孔板外徑與環(huán)室配合處的間隙留得足夠大是假定孔板和環(huán)室溫度相同，但實際上不可能相同，孔板被環(huán)室包圍著，而且有高溫流體為其提供熱量，所以溫度高，得到充分膨脹。而環(huán)室內(nèi)圓與流體接觸，但外圓與大氣接觸，加上“保溫不佳”、“天氣暴冷”、“西北風(fēng)勁吹”等因素，使其溫度下降得很低，從而導(dǎo)致預(yù)留的間隙不夠用，引起孔板變形。

孔板變形與正負環(huán)室處泄漏相關(guān)聯(lián)，如果不是因為密封墊片損壞造成泄漏，就是因為孔板變形后導(dǎo)致正負環(huán)室之間的間隙增大，密封墊片與環(huán)室之間出現(xiàn)縫隙。

（2）孔板變形的解決方法    在找到了孔板變形的根本原因之后，預(yù)防孔板變形就有了簡單而有效的方法，即設(shè)計計算時，考慮到環(huán)室的溫度可能比孔板低得多的實際情況，合理計算間隙。計算時環(huán)室外圓處溫度不應(yīng)高于100℃。

對于已經(jīng)變形而檢定不合格的孔板只能報廢。

（3）孔板變形引起的流量測量誤差估算   孔板變形對流量測量示值的影響，現(xiàn)在還沒有標(biāo)準(zhǔn)，也無實驗數(shù)據(jù)，但是影響方向是顯而易見的。

孔板變形的程度差異較大，嚴重變形時，其形狀與噴嘴有些相似，從節(jié)流裝置的標(biāo)準(zhǔn)知，標(biāo)準(zhǔn)孔板的流出系數(shù)約0.6多一些，而噴嘴的流出系數(shù)約為0.99，以此為基礎(chǔ)進行分析，孔板變形后其實際流出系數(shù)相應(yīng)增大，流量示值相應(yīng)偏低。嚴重變形時，如果假定其流出系數(shù)與噴嘴接近，則流量示值將要降低到應(yīng)有示值的60％左右。因此有理由說孔板變形后流量示值可能會比應(yīng)有示值低0～40％R。