本文述及的試驗(yàn)回路是國(guó)內(nèi)某核電站配套的全容量凝結(jié)水泵的試驗(yàn)回路。試驗(yàn)回路設(shè)計(jì)成開式回路，試驗(yàn)回路安裝基礎(chǔ)為試驗(yàn)車間平臺(tái)鋪設(shè)的鋼軌，入口管路和出口管路均有支架，泵體本身不承受管路的負(fù)荷，入口管路與出口管路呈180°，通過(guò)真空泵及脫氣管保證泵組壓力邊界的真空度，從而最大限度模擬凝結(jié)水泵的工作環(huán)境。泵的流量為2745m³/h，揚(yáng)程為 251m，功率為 3300kW。試驗(yàn)選取 DN500電磁流量計(jì)，在試驗(yàn)過(guò)程中，流量計(jì)示數(shù)波動(dòng)最大時(shí)可達(dá)到 ±500 m³/h。為了解決流量計(jì)示數(shù)波動(dòng)問(wèn)題，需要對(duì)凝結(jié)水泵試驗(yàn)回路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，消除流量波動(dòng)。

 

1 流量波動(dòng)原因分析

        試驗(yàn)回路選取的流量計(jì)為 DN500 電磁流量計(jì)，流量計(jì)采用水平安裝方式。仕樂(lè)克電磁流量計(jì)是測(cè)量大流量液體介質(zhì)的首選流量計(jì)，仕樂(lè)克電磁流量計(jì)內(nèi)部無(wú)可動(dòng)部件，可靠性強(qiáng)，使用壽命較長(zhǎng)，測(cè)量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和導(dǎo)電率變化的影響，測(cè)量管內(nèi)無(wú)阻流部件，無(wú)壓損，流量計(jì)上下游管路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮流量計(jì)安裝位置、避免干擾源及上下游直管段的長(zhǎng)度。因試驗(yàn)場(chǎng)地限制，流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度短，無(wú)法改善渦流與流體畸變的影響。按照流量計(jì)安裝要求，試驗(yàn)回路全長(zhǎng)約 25 米，試驗(yàn)回路中流量計(jì)上游有一處 DN500 閥門，因上游存在這一干擾流件，根據(jù)流量計(jì)安裝要求，流量計(jì)上游管路長(zhǎng)度需大于 10D（D 為流量計(jì)名義直徑）。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)其他設(shè)備管路要求及場(chǎng)地限制，流量計(jì)上游管路長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 13D，流量計(jì)下游處有一處彎管，為避免流量計(jì)下游的閥門或裝置引起上游部分流體的不均勻分布，流量計(jì)下游管路長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為 5D，但經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)示數(shù)波動(dòng)較大，流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度仍需增加[1] 。

 

        試驗(yàn)管路中存在氣體影響流量計(jì)測(cè)量精度。試驗(yàn)管路中氣體可能是由于外界吸入、流體中溶解氣體轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x氣體或流體不滿管引起的。若液體中含有氣泡，則因?yàn)榻?jīng)過(guò)電極時(shí)能遮蓋整個(gè)電機(jī)，使信號(hào)輸入回路瞬時(shí)開路，導(dǎo)致輸出信號(hào)晃動(dòng)。電磁流量計(jì)不滿管現(xiàn)象可以看做是流體中含有氣體的一種極端情況。電磁流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)注意不要將流量計(jì)安裝在易積聚氣體的管路最高點(diǎn)，電磁流量計(jì)后無(wú)背壓，流體直接排入大也會(huì)形成管路內(nèi)不滿管。流量計(jì)示數(shù)波動(dòng)現(xiàn)象因流體不滿管程度和流動(dòng)狀況有不同表現(xiàn)。若少量氣體在管路中呈分層流或波狀流，示數(shù)波動(dòng)方式表現(xiàn)為誤差增加，流量測(cè)量值與實(shí)際值不符；若流動(dòng)是氣泡流或塞狀流，示數(shù)波動(dòng)方式除測(cè)量值與實(shí)際值不符外，還會(huì)因氣相瞬間遮蓋電極表面而出現(xiàn)輸出晃動(dòng)；若水平管道分層流動(dòng)中流通截面積氣體部分增大，即液體未滿管程度較大，流量計(jì)示數(shù)晃動(dòng)，若液體未滿管情況較嚴(yán)重，以致液面在電極以下，流量計(jì)示數(shù)會(huì)出現(xiàn)輸出超量程。

 

        管路振動(dòng)影響電磁流量計(jì)的精度。試驗(yàn)管路安裝于鋼結(jié)構(gòu)支架上，大流量流體流經(jīng)閥門閘板引起的流動(dòng)反作用力造成試驗(yàn)回路中管路振動(dòng)，管路振動(dòng)干擾流量計(jì)正常工作。

 

2 流量波動(dòng)的解決方案

        設(shè)計(jì)試驗(yàn)回路中流量計(jì)上游管路時(shí)，雖滿足流量計(jì)上游直管段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)要求，但是流量計(jì)示數(shù)仍有較大波動(dòng)。為改善渦流與流暢畸變，需增加進(jìn)口與出口直管段長(zhǎng)度或安裝整流柵。因現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制，無(wú)法增進(jìn)出口直管段長(zhǎng)度。因此，選則在流量計(jì)上游安裝整流柵裝置以改善流體狀態(tài)。整流柵可以消除不正常流動(dòng)，降低旋轉(zhuǎn)流動(dòng)的影響，縮短必要的直管段長(zhǎng)度。整流柵由 8 個(gè)徑向葉片組成，葉片之間的角間距相等，其長(zhǎng)度是管道直徑的兩倍，其葉片應(yīng)盡可能薄并有足夠強(qiáng)度[2] 。

 

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)管路布置情況，考慮是由于流量計(jì)后無(wú)背壓設(shè)計(jì)，流體直接排入大氣而形成試驗(yàn)管路內(nèi)不滿管。流量計(jì)水平安裝時(shí)，為確保流量計(jì)測(cè)量管內(nèi)充滿介質(zhì)，可將仕樂(lè)克電磁流量計(jì)安裝位置的標(biāo)高略低于管道標(biāo)高或儀表出口管路最好高于流量計(jì)支撐架后的管路以產(chǎn)生一個(gè)小的背壓，也可以在流量計(jì)下游管路增加一處背壓閥，保證試驗(yàn)管路中被測(cè)流體滿管，以確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

 

        安裝流量計(jì)時(shí)要用管道來(lái)支撐，電磁流量計(jì)支架若安裝在流量計(jì)的流量管部或連接法蘭處，也可能導(dǎo)致應(yīng)力產(chǎn)生而干擾流量管振動(dòng)頻率，造成精度偏差。試驗(yàn)過(guò)程中，大流量流體流經(jīng)閥門時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，為保護(hù)流量計(jì)免受因管道振動(dòng)、沖擊、伸長(zhǎng)和縮短而引起的應(yīng)力影響，儀表的兩邊應(yīng)分別設(shè)置兩個(gè)固定的支架來(lái)抵御流體流經(jīng)管道時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)和管道的應(yīng)力，以確保電磁流量計(jì)的測(cè)量精度。對(duì)振動(dòng)過(guò)大的區(qū)域，應(yīng)設(shè)置減振器或采用其他的減振措施。為了減少管路振動(dòng)及沖擊，可通過(guò)在閥后增加金屬膨脹節(jié)，加固試驗(yàn)管路及閥門下方鋼結(jié)構(gòu)支撐，增加仕樂(lè)克電磁流量計(jì)支架阻尼器等方式[3] 。

 

3 結(jié)論

        通過(guò)以上方式改進(jìn)后試驗(yàn)回路后，流量計(jì)示數(shù)波動(dòng)范圍在±30m³/h，滿足試驗(yàn)要求。在進(jìn)行水泵試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、流量計(jì)等設(shè)備的選用等都會(huì)影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。