核電廠限流孔板調試

黃榮益　郝祥偉　李杰

摘 要：限流孔板的調試是核電廠工藝調試專業的一種通用部件試驗。當設置限流孔板的系統流量或壓降不滿足設計時，需要對限流孔板進行加工。為了避免對限流孔板的重復測試和加工，本文通過初始試驗得到的數據進行計算，得到合理的加工數據，一次性得到符合要求的孔板，有利于節省工作量，縮短調試工期。

關鍵詞：限流孔板；計算；流量

中圖分類號：TK414 文獻標識碼：A

1.概述

限流孔板在核電廠工藝系統被大量應用，代替調節閥限定流量或降低壓力，也可以作為流量測量元件測量流量。限流孔板的設計需要輸入介質運行密度、流量、動力黏度、孔板前后壓力、加工粗糙度、管道內徑、孔板所在系統泵的流量和揚程等參數，均為理論設計值。所以，即使設計選用的計算方法正確無誤，但實際運行時限流孔板的限流或降壓與設計不一致時有發生。現場調試期間可現場創造條件測量所需參數，進行更精確計算，爭取孔板調整一次成功。核電廠常用孔板形式有：單板有斜角限流孔板、單板無斜角限流孔板和特殊形式孔板（多層孔板、長孔板等），本文介紹前兩種。

2.設計計算方法

單板有斜角限流孔板按照GB/T 2624.2-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分：孔板》計算。

其中，ReD為根據D計算出的雷諾數，無量綱；L1為孔板上游端面到上游取壓口的距離與管道直徑之比，無量綱；L′2為孔板下游端面到下游取壓口的距離與管道直徑之比，無量綱。

單板無斜角限流孔板按照下列公式計算：

其中：

ζ1為流體阻力系數，無量綱；W1為介質在管道內流速，m/s；F0和F1為孔板喉部截面積和管道內流通截面積，m2；為孔板相對厚度（=l/D，l為孔板厚度，m），無量綱；τ為中間量，；λ為摩擦系數，無量綱。

從以上兩種孔板設計計算公式，可以獲得各參數對限流孔板限流和降壓作用影響的定性分析結果見表1。

3.調試方法

由表1定性分析結論可知，當現場調試發現限流孔板限流或壓降作用不滿足系統設計需求時，流體介質熱力特性、系統中泵的性能特性、管路特性為確定不可調整項。調試僅可通過調整孔板孔徑，使限流或壓降滿足系統設計需求。限流孔板不滿足系統設計要求分兩種情況：①當管道流量不足或孔板前后壓降過大時，需要對限流孔板進行擴孔加工；②當管道流量過大或孔板前后壓降不足時，需要重新制造更小孔徑的限流孔板替代原板。其中情況②由于需要重新制造，需要比情況①更長的消缺工期。現場可以通過關小限流孔板所在管路的閥門，增加限流孔板所在管道的流阻，達到流量或壓降暫時滿足系統要求的條件，先進行后續聯調試驗。此時，可將初始試驗數據交由設計部門或制造廠家進行計算，得到重新制造孔板需要加工尺寸。

當發生情況①時，由于現場無法通過臨時手段滿足系統所需的限流或降壓條件，為減小調試工期的影響，必須盡快對限流孔板進行擴孔。而交由設計部門計算，必須通過設計澄清或變更申請流程，設計部門還要轉交孔板制造廠家進行重算，流程較長。調試專業人員可通過以下方法進行計算，得到計算結果在向設計申請變更的同時，直接要求制造廠家或第三方加工廠按要求進行擴孔。在擴孔回裝后將試驗結果出示設計部門，請設計部門確認同意變更申請。

計算原理較簡單：用試驗測得的流量、實際介質熱力特性參數、管路特性數據、實際限流孔板尺寸計算孔板前后壓差。再用計算得到的壓差、需求流量、實際介質熱力特性參數、管路特性數據為輸入，計算孔板擴孔尺寸。

以單板有斜角限流孔板為例，其計算過程僅需一重迭代，故可用EXCEL軟件制作計算表進行計算（需要在EXCEL選項中啟用迭代計算），詳見表2、表3。

結論

對于新堆型核電廠，差異系統的限流孔板設計未經參考電廠現場驗證變更，限流孔板不滿足系統要求的情況會較多。本文列舉了核電廠常用限流孔板設計原理，并得出各設計參數對限流孔板限流降壓作用影響定性分析結論。按分析結論，總結調試方法，并列舉計算過程。通過計算，一次性得到合理的加工數據，避免對限流孔板的重復測試和加工，有利于節省工作量，縮短調試工期。

參考文獻

[1]用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第2部分：孔板[S].中國國家標準化管理會員會，2006：1-9.

[2]I.E. Idelchik，handbook of hydraulic resistance 3rd Edition，Jaico publishing house，2013：190-238.