摘(zhai)要：詳細介(jie)紹了蒸汽(qi)汽錘的成(cheng)因和汽錘(chui)的5種具體(ti)的物理形(xing)🔴态。在此基(ji)礎上，安裝(zhuang)在蒸汽管(guan)線上的 渦(wo)街流量 和(he) 孔闆流量(liang)計 的設計(ji)選型，進行(hang)了詳細的(de)比較和分(fen)析。并對比(bi)了蒸汽流(liu)🐉量測🐪量的(de)種不同的(de)溫壓補償(chang)設計方案(an)。然㊙️後，對氣(qi)動球閥㊙️和(he)氣動單座(zuo)閥在蒸汽(qi)工況下的(de)應用也進(jin)行了深入(ru)探讨。最後(hou)，指✌️出了于(yu)蒸汽工況(kuang)下流量計(ji)和氣動開(kai)關閥設計(ji)選型的若(ruo)幹建議。
1.概(gai)述
　　化工行(hang)業經常使(shi)用飽和蒸(zheng)汽對工藝(yi)介質進行(hang)加✌️熱💚，因此(ci)蒸汽管線(xian)在化工廠(chang)裏随處可(ke)見。蒸汽管(guan)線中的飽(bao)和蒸汽很(hen)容易發生(sheng)冷凝，并形(xing)成冷凝水(shui)。如果蒸汽(qi)管線過長(zhang)，且未進行(hang)合🌍理支撐(cheng)，那麽，在重(zhong)力的作用(yong)下，管道的(de)中間部分(fen)會下垂，并(bing)在蒸汽管(guan)線停用後(hou)，積存一部(bu)分冷凝水(shui)。蒸汽疏水(shui)💃閥設置和(he)安裝的不(bu)合理，也會(hui)導緻蒸汽(qi)管路的排(pai)水不暢。當(dang)蒸汽管線(xian)再次啓用(yong)時，入管道(dao)的蒸汽😍和(he)積存在管(guan)道内的冷(leng)凝水相遇(yu)，就會在管(guan)道内形成(cheng)汽📧錘。汽錘(chui)會對安裝(zhuang)在蒸汽管(guan)線上的設(she)備、儀表和(he)閥門造成(cheng)破🔴壞。此外(wai)，蒸汽的溫(wen)度也較高(gao)。在工程設(she)計🈲中，對這(zhe)些☀️不利因(yin)素都應加(jia)以考慮和(he)防範。
2.汽錘(chui)的物理形(xing)态
　　汽錘有(you)以下5種主(zhu)要的物理(li)形态：
1）蒸汽(qi)管線裏積(ji)存的冷凝(ning)水，在蒸汽(qi)的加熱下(xia)快速蒸發(fa)，使得管⭐道(dao)内的氣體(ti)體積迅速(su)膨脹，壓力(li)上升🈲，從而(er)對安裝在(zai)管線上的(de)🔅儀表和閥(fa)門形成壓(ya)力沖擊。
2）蒸(zheng)汽流速過(guo)快，部分蒸(zheng)汽沖入積(ji)存的冷凝(ning)水之中，使(shi)得中間一(yi)段管道全(quan)部被蒸汽(qi)占據，而兩(liang)側則仍然(ran)是冷凝水(shui)，當這部🈲分(fen)蒸汽在冷(leng)凝水中發(fa)生冷凝時(shi)，形成㊙️局部(bu)真空，使冷(leng)凝水從兩(liang)頭向中間(jian)快速流動(dong)，填補真空(kong)，并發生激(ji)烈碰撞📧，在(zai)管線中産(chan)生較大的(de)壓強和沖(chong)🏃🏻‍♂️擊波。
3）冷凝(ning)水在管線(xian)底部，被進(jin)入管線的(de)蒸汽吹動(dong)，向下🧡遊🆚流(liu)動，像海水(shui)被海風吹(chui)拂着，形成(cheng)了海浪。當(dang)管線上的(de)開關⛹🏻‍♀️閥關(guan)🔞閉過🎯于迅(xun)速時，流動(dong)的冷凝水(shui)漣漪，也會(hui)如海浪疊(die)👨‍❤️‍👨加撞擊岸(an)邊的峭壁(bi)一樣，疊加(jia)撞擊并損(sun)壞開關閥(fa)的閥内件(jian)。
4）如果蒸汽(qi)管線上的(de)開關閥打(da)開過快，則(ze)閥後的冷(leng)凝水有可(ke)能會被高(gao)速流動的(de)蒸汽吹起(qi)，如子彈一(yi)般的⭕，撞擊(ji)下遊的管(guan)件和儀表(biao)，并造成相(xiang)應的損壞(huai)。
5）如果蒸汽(qi)管線上的(de)開關閥打(da)開過快，蒸(zheng)汽流速較(jiao)快，則⛷️蒸汽(qi)會✨和原積(ji)存在管線(xian)内的，低溫(wen)的冷凝水(shui)混合在一(yi)起，并在冷(leng)凝水内部(bu)形成由蒸(zheng)汽構成的(de)氣泡，當這(zhe)些蒸汽氣(qi)泡破裂時(shi)，周圍的冷(leng)凝水在瞬(shun)間填補蒸(zheng)汽氣泡破(po)裂後形成(cheng)💔的空間，形(xing)成高壓強(qiang)，并破壞臨(lin)近♊的管件(jian)、閥門✊和儀(yi)表。這個過(guo)程有點類(lei)似于氣蝕(shi)裏的空化(hua)。
3.渦街流量(liang)計和孔闆(pan)流量計分(fen)别應用于(yu)蒸汽管線(xian)
　　渦街流量(liang)計通常是(shi)利用差動(dong)電容，測量(liang)漩渦發生(sheng)⭐體後🧑🏽‍🤝‍🧑🏻産生(sheng)的卡門渦(wo)街的漩渦(wo)頻率，從而(er)推算出被(bei)測流體的(de)流量❓。其量(liang)程比大緻(zhi)爲10∶1。孔闆流(liu)量計則是(shi)通過測量(liang)孔闆🐉前後(hou)的壓差，由(you)伯努利⚽方(fang)程（孔闆兩(liang)🔞側的壓差(cha)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的開方值(zhi)，與流經孔(kong)闆的流體(ti)的流量成(cheng)正比），推算(suan)出流體的(de)流量。其量(liang)程比比♌渦(wo)街流量計(ji)✉️狹窄，大緻(zhi)爲3∶1。當渦街(jie)流量計和(he)孔闆流量(liang)計分别應(ying)用在蒸汽(qi)管線上時(shi)：
1）渦街流量(liang)計測量漩(xuan)渦的差動(dong)電容是完(wan)全處于蒸(zheng)汽管線☎️内(nei)部的。因此(ci)，差動電容(rong)幾乎時刻(ke)處于高溫(wen)之中，其使(shi)用壽命較(jiao)短。孔闆流(liu)量計分兩(liang)種：一體化(hua)孔闆流量(liang)計和帶冷(leng)凝罐的孔(kong)🔞闆流量計(ji)。一體化孔(kong)闆流量計(ji)♊的差壓測(ce)量元件，在(zai)💛管道上方(fang)，并不在管(guan)道内。而帶(dai)冷凝罐的(de)孔闆流量(liang)計，其差壓(ya)測量元件(jian)🏃‍♂️，隻接觸冷(leng)凝罐内的(de)冷凝水，與(yu)蒸汽是完(wan)全隔絕的(de)。因此，孔闆(pan)流量計差(cha)壓測量元(yuan)件的💁使用(yong)壽命較長(zhang)。
　　渦街流量(liang)計通過可(ke)動部件（通(tong)常爲機械(xie)件極小的(de)位⛹🏻‍♀️移），去檢(jian)⭕測卡門渦(wo)街的漩渦(wo)，并通過機(ji)械傳動，将(jiang)這一物理(li)❌位移傳遞(di)給差動電(dian)容。當蒸汽(qi)管線内發(fa)生汽錘時(shi)，該可動部(bu)件将受到(dao)較大的沖(chong)擊力，有可(ke)🔱能發生永(yong)♊久形變。同(tong)✌️時，差動電(dian)容本身也(ye)可能被該(gai)🤟可動部件(jian)傳來的力(li)直接破壞(huai)，從而導👌緻(zhi)渦街流量(liang)⁉️計傳感器(qi)損壞。而孔(kong)闆流量計(ji)🔞則沒有任(ren)何可動部(bu)件。且安裝(zhuang)在管道内(nei)，作爲孔闆(pan)流量💚計一(yi)次測量部(bu)件的孔闆(pan)，機構簡單(dan)🌈，非常堅固(gu)。因此，孔闆(pan)流量計很(hen)難被汽錘(chui)💋打壞。
　　當汽(qi)錘發生時(shi)，蒸汽管線(xian)内的蒸汽(qi)受到壓力(li)波的🌐幹擾(rao)，流場☁️發生(sheng)紊亂，管線(xian)本身也強(qiang)烈震動。這(zhe)會嚴🏃🏻重幹(gan)🔞擾卡門渦(wo)街的穩定(ding)生成，從而(er)影響渦街(jie)流量計的(de)正常測量(liang)。當然，對渦(wo)街流⭐量計(ji)兩側的管(guan)道，進行額(e)外的加固(gu)支撐，可以(yi)在一定程(cheng)度上減輕(qing)渦街流量(liang)計的震動(dong)。但卻無法(fa)消除，臨近(jin)管道内所(suo)發生🥰的汽(qi)錘所帶來(lai)的管道内(nei)蒸汽😍流場(chang)本身的紊(wen)亂和❓波動(dong)。而對孔闆(pan)流量計來(lai)🚶說，汽錘所(suo)産生的管(guan)道震動和(he)流場紊亂(luan)，并不會影(ying)響孔闆前(qian)後的壓差(cha)，也就不會(hui)影響孔闆(pan)流量計進(jin)行準确可(ke)靠的流量(liang)測量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
4.蒸汽(qi)流量測量(liang)的溫壓補(bu)償
　　蒸汽管(guan)線流量計(ji)設計選型(xing)的另一個(ge)要點是溫(wen)壓補償。蒸(zheng)汽在化工(gong)生産中的(de)主要作用(yong)是對工藝(yi)介質進行(hang)加熱，工💞藝(yi)設⭐計師和(he)生産操作(zuo)員所關心(xin)的是蒸汽(qi)的質量流(liu)量，而不是(shi)體⛱️積流量(liang)。但渦街流(liu)量計和孔(kong)闆♈流量計(ji)都是體積(ji)流量計，無(wu)法直接測(ce)量❄️質量流(liu)量。因此，必(bi)須對渦街(jie)流量計和(he)孔闆流量(liang)計的測量(liang)結果進行(hang)溫壓補償(chang)。過熱蒸汽(qi)的溫度和(he)壓力沒有(you)對應關系(xi)🙇🏻，需對過㊙️熱(re)蒸汽的體(ti)積流量同(tong)時進行溫(wen)度補償和(he)壓力補償(chang)。飽和蒸汽(qi)的溫度和(he)壓力是一(yi)一對應的(de)，隻需對飽(bao)和👌蒸汽的(de)體積流量(liang)進✍️行單一(yi)的溫度補(bu)償或壓力(li)補償即可(ke)。
　　溫壓補償(chang)有兩種方(fang)案。第一種(zhong)是在流量(liang)計内集成(cheng)溫度測量(liang)和壓力測(ce)量元件，并(bing)在變送器(qi)内進行溫(wen)壓補償計(ji)算，然後将(jiang)補償後的(de)質量流量(liang)信号傳給(gei)集散控制(zhi)系統（DCS）。第二(er)種方案是(shi)在管線上(shang)加裝溫度(du)⛷️變送器和(he)壓力變送(song)✉️器，然後将(jiang)☎️測得的壓(ya)力信号，和(he)🈲蒸汽流量(liang)計測得的(de)補償前的(de)體積流♈量(liang)信号，一起(qi)🥵上傳DCS，并在(zai)DCS内根據公(gong)式進行溫(wen)壓補償計(ji)算。
　　對過熱(re)蒸汽來說(shuo)，僅有個别(bie)品牌的渦(wo)街流量計(ji)和孔闆流(liu)💃🏻量計✨，同時(shi)集成了溫(wen)度測量和(he)壓力測量(liang)的功能，而(er)這🏒些型号(hao)的💘流量計(ji)價格也較(jiao)貴。當溫度(du)或壓力測(ce)量元件損(sun)壞後，需更(geng)換整個流(liu)💃量計，則更(geng)換成本和(he)備🐉品備件(jian)成本都非(fei)常昂貴。而(er)采用第二(er)種設計方(fang)案，不但采(cai)購和更換(huan)成本低，同(tong)時，也可将(jiang)過熱蒸汽(qi)管線内🏃‍♀️的(de)溫度和壓(ya)力信号一(yi)起上傳至(zhi)DCS。有利于生(sheng)産操作人(ren)員更好的(de)掌握蒸汽(qi)管線内的(de)實際工況(kuang)。
　　對飽和蒸(zheng)汽來說，可(ke)提供單一(yi)溫度補償(chang)的渦街流(liu)量🔞計或孔(kong)♋闆流量計(ji)都較爲常(chang)見，采購和(he)更換成本(ben)都相對較(jiao)低。且采用(yong)第一🌈種方(fang)案可以簡(jian)化設計，減(jian)少施工現(xian)場的施工(gong)量🙇‍♀️和未來(lai)🏃🏻‍♂️運行階段(duan)的維護工(gong)作量，因此(ci)相對較爲(wei)合理。
5.球閥(fa)切斷閥和(he)單座切斷(duan)閥分别應(ying)用于蒸汽(qi)管線
　　與管(guan)道專業不(bu)同，儀表專(zhuan)業通常不(bu)會選擇單(dan)座閥作爲(wei)🔴氣動切斷(duan)閥。這不僅(jin)僅是因爲(wei)單座閥所(suo)占用🥵的安(an)裝空間較(jiao)🈲大，也🈲是因(yin)爲單座閥(fa)的開關速(su)度比❄️球閥(fa)更慢。但在(zai)蒸汽管線(xian)上，和氣動(dong)球閥相比(bi)，氣動單座(zuo)切斷閥卻(que)有若幹優(you)勢：
蒸汽汽(qi)錘的破壞(huai)力驚人，實(shi)際工業生(sheng)産中，不止(zhi)一次發生(sheng)過閥門被(bei)汽錘打壞(huai)的案例。球(qiu)閥的閥體(ti)和閥芯🐆比(bi)較單薄🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，所(suo)用鋼材👉較(jiao)少，結構相(xiang)對脆弱。而(er)單座閥的(de)閥體和閥(fa)芯用料厚(hou)實，結構堅(jian)固。當汽錘(chui)發生在切(qie)斷閥附近(jin)時，閥體和(he)閥内件會(hui)承受較大(da)的沖擊力(li)。此時，單座(zuo)閥會比球(qiu)閥更加堅(jian)固可靠，不(bu)容🔞易被汽(qi)錘打壞👨‍❤️‍👨。
　　閥(fa)芯和閥座(zuo)間密封的(de)可靠性和(he)密封面上(shang)的密封壓(ya)🚩力有🌈很💯大(da)的關系。球(qiu)閥分浮動(dong)球球閥和(he)固定球球(qiu)閥兩種。浮(fu)動球球閥(fa)關閉時，依(yi)靠上下遊(you)的壓差來(lai)實現閥芯(xin)和閥座間(jian)的密封，固(gu)定球球閥(fa)關閉時，依(yi)靠閥座🏃‍♂️内(nei)的彈簧來(lai)實現密♈封(feng)，這兩種密(mi)封力相對(dui)都較小。而(er)單座閥則(ze)依靠執行(hang)機構的輸(shu)出力，将💯閥(fa)芯壓在閥(fa)座上。因此(ci)，隻要選擇(ze)合适的執(zhi)行機構，就(jiu)能在單座(zuo)閥閥芯閥(fa)座處獲得(de)較大的密(mi)封壓力，從(cong)而改善閥(fa)座處的密(mi)封性。當蒸(zheng)汽管線停(ting)用時，單☂️座(zuo)閥的密封(feng)性更好，洩(xie)漏到下遊(you)管道的蒸(zheng)汽量就較(jiao)少，管道内(nei)的凝結水(shui)也會随之(zhi)減少。當蒸(zheng)汽管線🈲再(zai)次啓用時(shi)，汽錘的發(fa)生概率也(ye)會更低。
　　當(dang)蒸汽通過(guo)球閥時，閥(fa)内溫度上(shang)升，球閥的(de)閥球和🈚閥(fa)✊座會發生(sheng)熱膨脹，但(dan)由于鋼材(cai)用料量的(de)不同，閥球(qiu)和閥座的(de)膨脹程度(du)也會有所(suo)不同。這樣(yang)一來，閥🥵球(qiu)就有㊙️可能(neng)被閥座抱(bao)死無法動(dong)作。而直行(hang)程的單☔座(zuo)閥，其打開(kai)時，閥芯直(zhi)接提升😄，離(li)開閥座。閥(fa)芯和閥座(zuo)之間不存(cun)✊在靜摩擦(ca)力🔞，不會被(bei)抱死🐆，因此(ci)不存在球(qiu)閥那樣的(de)問題。
6.結束(shu)語
　　發生在(zai)蒸汽管線(xian)内的汽錘(chui)有5種主要(yao)的物理形(xing)态，并且☁️會(hui)對🚶‍♀️安裝在(zai)蒸汽管線(xian)上的儀表(biao)和閥門造(zao)成🏃破壞。孔(kong)闆流量計(ji)在管道内(nei)沒有測量(liang)元件和可(ke)動部件，其(qi)測量也🔴不(bu)受管道震(zhen)動和流體(ti)紊亂的影(ying)響，因此，在(zai)量程比允(yun)許的情況(kuang)下，比渦街(jie)流㊙️量計更(geng)适合應用(yong)于蒸🈲汽流(liu)量測量。蒸(zheng)汽流量的(de)測量需進(jin)行溫壓補(bu)償，對過熱(re)蒸汽而言(yan)，應在管道(dao)上安裝獨(du)立的溫度(du)變💛送器和(he)⭕壓力變送(song)器，然後在(zai)DCS上進行補(bu)償🈲計算。而(er)對飽和蒸(zheng)汽來說，可(ke)在渦街流(liu)量計或孔(kong)闆流量計(ji)内部集成(cheng)溫度傳感(gan)器，并在流(liu)量變送器(qi)内㊙️部進行(hang)溫度補償(chang)計算。氣動(dong)單座閥的(de)閥内件堅(jian)固可靠，關(guan)閉時的密(mi)封壓力較(jiao)大，洩漏量(liang)小，且可選(xuan)擇線性或(huo)等百分比(bi)的流量✨特(te)性，能較好(hao)的限制蒸(zheng)汽流量的(de)快速增加(jia)，其閥芯也(ye)不會因爲(wei)熱膨脹而(er)被閥座抱(bao)死。因此，氣(qi)動單座閥(fa)比氣動♍球(qiu)閥更适合(he)應🐉用于蒸(zheng)汽管線的(de)切斷。

以上(shang)内容源于(yu)網絡，如有(you)侵權聯系(xi)即删除!