孔板變形的事件發(fā)生得并不多。標準孔板變形常常表現(xiàn)為A面(迎流面)下凹,B面突出,嚴重時就像脫了底的鐵鍋。如圖的虛線所示。
孔板變形后的形狀(圖示)
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)室都相應膨脹,其中孔板外徑膨脹的增量要比環(huán)室相應部位內(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)室按最高工作溫度計算,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)相關聯(lián)的線索。
①同正負環(huán)室結(jié)合處泄漏有關。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。節(jié)流裝置本來無泄漏現(xiàn)象,由于天氣暴冷,西北風勁吹,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。保溫良好的節(jié)流裝置未出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。
將上述相關線索聯(lián)系起來可對孔板變形原因作出推理分析。節(jié)流裝置設計計算時,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”、“西北風勁吹”等因素,使其溫度下降得很低,從而導致預留的間隙不夠用,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,預防孔板變形就有了簡單而有效的方法,即設計計算時,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)在還沒有標準,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)流裝置的標準知,標準孔板的流出系數(shù)約0.6多一些,而噴嘴的流出系數(shù)約為0.99,以此為基礎進行分析,孔板變形后其實際流出系數(shù)相應增大,流量示值相應偏低。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有示值低0~40%R。
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