贾军辉
DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.25.083
摘 要：在核电站工艺系统中，流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管作为节流装置，起到了流量测量和限流的作用。节流装置的特点是：形式多样、安装要求不同、容易混淆，最终会影响系统的功能实现。因此，本文系统地对工艺管道中安装的各种节流装置的工作原理、结构形式、尺寸检查、安装流程及注意事项进行详尽阐明。
关键词：流量孔板（KD） 限流孔板（DI） 文丘里管
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（a）-0083-05
在工艺系统中，流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管作为节流装置，应用于工艺统中各种介质如气体、蒸汽和液体的流量测量以及流量限制。这些节流装置形式多样，安装要求不同，下面针对这三种节流装置进行阐明。
1 流量孔板（KD）
1.1 流量孔板（KD）工作原理
在工艺系统中，充满流体的圆形管道中安装了节流孔板后，由于节流件的孔径小于管道内径，当被测流体流过节流件时，流束将在节流处形成局部突然收缩，流速加快，从而使收缩截面内平均流速增加，在节流件上游側静压力上升，下游侧静压力下降，于是在节流件前后产生静压力差（见图1）。静压力差与流量之间呈一定的函数关系，流体的流速越大，在节流件前后产生的静压力差越大；反之，流体的流速越小，在节流件前后产生的静压力差越小，用差压变送器（或差压计）测量节流件前后的差压，实现对流量的测量。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。其基本公式如下：
其中，c为流出系数，无量纲；d为工作条件下节流件的节流孔或喉部直径；D为工作条件下上游管道内径；qm为质量流量，kg/s；qv为体积流量，m3/s；β为直径比d/D，无量纲；ρ流体的密度，kg/m；ε为可膨胀性系数，无量纲。
在CPR1000G机型2台机组中，流量孔板（KD）共有250多块，大量分散在核岛各个系统当中。流量孔板（KD）为同心圆形板，并带有便于安装和拆卸的手柄（见图2）。孔板的标识标在手柄正面，在流体流向的上游侧，包括开孔直径、公称直径、孔板功能位置标识，以及标记“上游UPSTREAM”。
1.2 取压装置
在工艺管道系统中，流量的测量是通过流量孔板（KD）配合测量装置实现管线内流量测量的。核电厂常用的测量装置包括：就地流量计（LD）、远传流量变送器（MD）、流量开关（SD）、实验系统流量计（YD）。流量孔板（KD）配合测量仪表组合成取压装置，从而实现流量的测量。
取压装置组成如下，见图3和图4。
1.3 流量孔板（KD）安装前的检查
流量孔板到达施工现场后，需对流量测量类孔板（KD）进行检查，是由安装承包商的物资计量部门进行检测的，并将测量结果填写《孔板类仪表调校数据单》，在检测合格后发放到现场进行安装。
（1）目视检查。
在拿到孔板后，首先要对流量孔板进行目视检查，包括：
检查流量孔板的功能位置号；
检查孔板表面是否平直；
检查部件总的外观，包括：撞击或裂纹痕迹、意外的变形、擦伤或划痕、不锈钢的污染、清洁度及其表面光洁度（是否被氧化或腐蚀）；
检查孔板边缘是否存在毛口卷边等缺陷或其他特性。
（2）孔板内径的确认。
孔板内径应根据供应商供货时所提供的技术文件确定。
（3）孔板外径的确定。
对于流量测量类孔板（KD），孔板的外径等于法兰螺栓孔中心所在圆周直径减去螺栓直径与一个附加值之和。这个附加值为：
NPS≤4"时为1mm；
4" 10"≤NPS<18"时为2mm； NPS≥18"时为2.5mm； 注：NPS：管道公称直径。 （4）孔板厚度的确定。 对于流量测量类孔板KD，孔板的厚度应遵循下列值： NPS≤4"时为3mm； 4" NPS≥14"时为10mm。 1.4 流量孔板（KD）的安装 安装时机：为防止损坏且保障流量的准确性，在工艺系统正式投运前，流量孔板（KD）在系统安装阶段是不正式安装的，在管道回路水压试验前，安装临时孔板进行替代正式的流量孔板，临时孔板的尺寸应根据对应正式孔板的尺寸加工而成，临时孔板的安装要与正式孔板安装相同，区别是使用临时垫片代替正式垫片。而正式流量孔板的安装则是安装阶段的系统保留项，直到调试要求，才能进行流量孔板（KD）的正式安装。 流量孔板（KD）必须安装在两个具有足够长直管段的管道之间。孔板上游直管段长度大于15NPS，孔板下游直管段长度应大于5NPS。孔板应尽可能安装在水平管道上，若需要垂直安装时，管道内液体介质的流向应向上，气体介质的流向应向下。 流量孔板（KD）的安装同普通法兰的连接过程类似，其安装过程如图5所示。 流量孔板（KD）在安装时，有一点需要特别注意，由于流量孔板（KD）的中心孔是一个类似喇叭的形状，孔板自身是有流向要求的（见图6），在放入孔板时，不能随意放置，要确保孔板自身的流向与管线标示中上下游一致。 2 限流孔板（DI） 限流孔板的结构较复杂，限流孔板（DI）按连接方式分类有法兰连接、承插焊和对接焊三种。 在工艺系统各类限流孔板（DI）中，使用最多的是单板限流孔板。单板限流孔板的尺寸检查是在安装前进行，由现场质量检查人员测量并填写《流量限制孔板尺寸检查报告》（见图7）。单板限流孔板（DI）的目视检查项目与流量孔板（KD）的检查项目相同，孔板内径根据供应商供货时所提供的技术文件确定，孔板外径等于法兰螺栓孔中心形成的圆周直径减去螺杆的直径。
单板限流孔板采用法兰连接，其安装流程与流量孔板（KD）相同（见图5）。
在限流孔板DI中，还有少量采用承插焊和对接焊的连接方式，虽然数量有限，但是多用于核蒸汽供应系统（NSSS）的关键系统中。在CPR1000机型2台机组中，用于核蒸汽供应系统（NSSS）的限流孔板有90多块，用于核岛配套设施（BNI）的限流孔板有350多块。下面根据DI所处系统不同，对核电站核岛管道系统使用的所有限流孔板进行简单的介绍。
2.1 用于核岛BNI系统
（1）当NPS≥1/2"，流量限制组件由一个安装在两个带有垫片的法兰之间的孔板和紧固螺栓组成，见图8。
在核岛BNI系统中，NPS≥1/2"的限流孔板全部使用的是单板、无斜角限流孔板，其结构形式见图9。
（2）当NPS=1/4"，流量限制件由一个特殊的联轴节组成，即承插焊、单孔限流孔板（只用于NPS为1/4"），见图10。
2.2 用于NSSS系统
（1）单板、有斜角限流孔板的结构形式与KD相似，在中心孔处有倒角（见图2）。
（2）单板、无斜角限流孔板（见图9）。
（3）承插焊、单孔限流孔板。
核岛NSSS系统只有一处使用承插焊单孔限流孔板，为1/2RIS022DI（3/4"），其结构如图11所示。
（4）承插焊、长孔限流孔板。
CPR1000机型核岛使用的承插焊、长孔限流孔板，包括1/2RCV001/002/003DI，1/2REA016DI，1/2RIS015/016DI，其结构如图12所示。
（5）对接焊、多级限流孔板。
CPR1000机型核岛使用的多级限流孔板数量很少，包括9ASG008/009DI为三级限流孔板，如图13所示，还有1/2RCV021/022/023DI为六级孔板。
（6）对接焊单级限流孔板。
对接焊单级限流孔板，其结构如图14所示，只有1/2RCP016/018/020DI采用该种形式。
对于这些采用焊接方式连接的DI，其焊接相应标准同核电厂管道系统通用的焊接要求，在焊接时注意流向要正确。
3 文丘里管
文丘里管，也是通过测量流体压差而确定流量的装置，其基本测量原理与标准孔板相同，即以能量守恒定律——伯努力方程和流动连续性方程为基础的流量测量方法。流体流经文丘里管的节流过程同流体流经环形孔板的节流过程基本相似，文丘里管的结构见图15。
文丘里管由入口圆筒段A、圆锥形收缩段B、喉部C和圆锥形扩散段E及10mm直管段组成，上下游取压口设在A和C上。文丘里管的标识刻在标识支架上面，内容包括文丘里管的名稱、材料、尺寸及流向的信息。
核岛管道系统使用文丘里管的数量很少，CPR1000机型核岛使用的文丘里管包括1/2APG004KD， 9TEP401/402/403/404KD，9TEU100KD。在安装时，都是采用对接焊的连接方式，在焊接时注意流向是否与工艺管道介质流向一致。
以上是对CPR1000核电站核岛工艺系统节流装置的介绍，通过对流量孔板（KD）、限流孔板（DI）及文丘里管的阐述，希望对安装过程有帮助。endprint
