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电厂单机节流孔板

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电厂单机节流孔板

详细介绍

电厂单机节流孔板的作用,就是在管道的适当地方将孔径变小,当液体经过缩口,流束会变细或收缩。流束的最小横断面出现在实际缩口的下游,称为缩流断面。在缩流断面处,流速是,流速的增加伴随着缩流断面处压力的大大降低。当流束扩展进入更大的区域,速度下降,压力增加,但下游压力不会完全恢复到上游的压力,这是由于较大内部紊流和能量消耗的结果。如果缩流断面处的压力pvc降到液体对应温度下的饱和蒸汽压力pv以下,流束中就有蒸汽及溶解在水中的气体逸出,形成蒸汽与气体混合的小汽泡,压力越低,汽泡越多。如果孔板下游的压力p2仍低于液体的饱和蒸汽压力,汽泡将在下游的管道继续产生,液汽两相混合存在,这种现象就是闪蒸。如果下游压力恢复到高于液体的饱和蒸汽压力。

汽泡在高压的作用下,迅速凝结而破裂,在汽泡破裂的瞬间,产生局部空穴,高压水以极高的速度流向这些原汽泡占有的空间,形成一个冲击力。由于汽泡中的气体和蒸汽来不及在瞬间全部溶解和凝结,在冲击力作用下又分成小汽泡,再被高压水压缩、凝结,如此形成多次反复,并产生一种类似于我们可以想象的砂石流过管道的噪音,此种现象称为空化(见图2)。流道材料表面在水击压力作用下,形成疲劳而遭到严重破坏。我们把汽泡的形成、发展和破裂以致材料受到破坏的全部过程称为汽蚀现象。闪蒸和空化的主要区别在于汽泡是否破裂。存在闪蒸现象的系统管道,由于介质为汽水两相流,介质比容和流速成倍增加,冲刷表面磨损相当厉害,其表现为冲刷面有平滑抛光的外形。

闪蒸也产生噪音和振动,但其声级值一般为80dB以下,不超出规范规定的许可范围。空化则不然,汽泡破裂和高速冲击会引起严重的噪音,管道振动大,在流道表面极微小的面积上,冲击力形成的压力可高达几百甚至上千兆帕,冲击频率可达每秒几万次,在短时间内就可能引起冲刷面的严重损坏,其表现为冲刷面会产生类似于煤渣的粗糟表面。而且,由液体中逸出的氧气等活性气体,借助汽泡凝结时放出热量,也会对金属起化学腐蚀作用。不管是闪蒸还是空化,都会对管道造成不同程度的损害,对安全运行均是不利的,因此,选择节流孔板时应避免这两种情况的发生。由于孔板下游的压力往往高于液体的饱和蒸汽压力,因此,选择节流孔板时,最主要是防止空化的产生。

对于汽蚀,冲刷面换用高级材料不是彻底解决问题的办法,控制缩流断面处的压力pvc,保持该压力不低于液体的饱和蒸汽压力pv,才是防止汽蚀产生的一项根本措施。对于压降较大的管道,可通过多级降压,确保介质经过每一个缩流断面时压力都大于液体的饱和蒸汽压力。为了计算节流孔板的压差,需引入一个新的概念——阻塞流压差Δps。当孔板两端的压差Δp增加时,流量qm也增加,当压差Δp增大到一定值时,缩口处的压力pvc下降到流体饱和蒸气压力pv以下,一部分流体汽化,管道流量不再随压差增加而增加,即形成所谓阻塞流现象。此时,孔板两端的压差称为阻塞流压差Δps。当节流孔板的实际压差Δp小于其对应的Δps时,就可避免闪蒸或汽蚀的发生。

当管道两端压差较大时,可采用多级减压,但每一级节流孔板的实际压差Δp均应小于本级入口对应的Δps。根据文献,多级节流孔板的的压降按几何级数递减,当第1级节流孔板实际压降为Δp1时,第2级孔板减压至Δp1/2,第孔板减压至Δp1/22,第4级孔板减压至Δp1/23,……,第n+1级孔板减压至Δp1/2n,直减到末级孔板后压力接近所需压力为止。以某厂凝补泵再循环管为例,在机组运行过程中,发现管道振动大。分析原因为:凝补泵在正常运行时,出口压力约1。5MPa,补给水箱进口处的压力约0。12MPa,当泵出口的除盐水经再循环管回流至补给水箱时,由于压差较大,且管道上只装了一个电动闸阀而非调节阀,因此引起振动。为了减少振动,在第一次设计变更中,采用增加节流孔板的方式,实际运行后,泵出口的管道振动有所改善,但节流孔板后的管道出现汽蚀现象。说明靠增加节流孔板来进行降压的思路是对的,但孔板的选择应有所调整。

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