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天然气计量表在火电厂中安装的控制要点及预控措施

1、常用流量测量装置
火力发电厂中需要进行流量测量的介质主要有:水、蒸汽、风、风粉、燃油等。常用流量测量装置主要有:标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、文丘里喷嘴、机翼测速管、均速管、多点组合式测速管、质量流量计和超声波流量计等。
标准天然气计量表:主要应用于凝结水、凝结水再循环、凝结水补水、定子冷却水、辅助蒸汽等中低温低压液体和蒸汽流量测量。
标准喷嘴、长径喷嘴、文丘里喷嘴:主要应用于主给水电泵进口及汽泵进口、省煤器入口、炉水循环泵出口、减温水、主蒸汽等高温高压汽水流量的测量。现大型机组的主蒸汽流量已不采用流量测量装置,而是根据主汽或调节级压力、温度计算得出。
机翼测速管、均速管、多点组合式测速管:应用于冷热一二次风、三次风、磨煤机入口风、风粉的风速(流量)测量。
超声波流量计应用于管径较大的循环水流量的测量;燃油采用质量流量计。
2、流量测量装置采购
流量测量装置的采购是保证流量测量准确性的基础环节。要正确和有效地选择流量测量方法和仪表,必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术,还要考虑经济因素,归纳起来有五个方面因素,即性能要求、流体特性、安装要求、环境条件和费用。
3、现场安装
3.1前后直管段检查
1)在节流装置所在的汽水管道安装前,机务专业要核实流量计算书内计算出的前后直管段长度是否和设计院管道布置图相吻和,一般以厂家的要求为主。如果现场的前后直管段确实不能满足规范和厂家的要求,这将增加流量测量的不确定度,这种情况也屡见不鲜;
2)在确定节流装置安装位置后,预留法兰或临时管道的位置,避免不必要的重新定位和焊接。在某电厂就出现了机务专业完全照设计院图纸对凝结水补水流量孔板定位,并完成前后法兰的焊接,结果在热控专业对照厂家流量计算书检查时,发现孔板前直管段不满足要求,在设计院核实后,决定将孔板位置向后移,结果机务专业只好将法兰重新割下和焊接;
3)除对前后直管段的长度进行测量核实之外,还应采用游标卡尺或内径千分尺检查管道的内径D和椭圆度,在上游直管段任意平面上测得的内径值与内径平均值的差应不大于±0.3%,下游不大于±2%。上游直管段具体测量方法为:管道直径D值应是上游取压口上游0.5D长度范围内的平均内径。该平均内径应是至少12个直径测量值的算术平均值,亦即在0.5D长度范围内平均分布至少3个横截面,每个横截面上分布彼此间角度近似相等的4个直径,其中两个截面距上游取压口0D和0.5D,如果是焊接颈部结构,则一个截面在焊接平面内。如有夹持环,该0.5D值应从夹持环上游边缘测量起;
4)根据风速测量装置的要求,检查风道内的支撑是否影响测量。如影响,则需要重新定位或割除相应内支撑,并请设计院增设风道外面的加固措施。这种情况在施工过程中也时有发生,应当引起注意。
3.2装置检查
风速测量装置的检查较为简单,主要是规格型号、材质、尺寸、外观等方面。现场出现问题的情况不多见。
节流装置检查相对复杂,检查的内容包括:规格型号、材质、外观、孔板入口和喷嘴出口边缘的尖锐度、内径d、取压口尺寸及其质量、环室内径、垫片等。
部分焊接式节流装置前后已经由厂家焊接好直管段,有的数据不便于测量,只好由厂家制造时保证其精度了。有的厂家为了保护孔板的表面,在出厂时将孔板两面粘贴上一层牛皮纸。检查前,应揭去保护纸并清洗干净。
天然气计量表的节流装置检查可按以下步骤进行:
1)首先核对材质,再目测孔板表面和喷嘴内表面应该是光洁、无油脂、无划痕、无麻点。孔板入口和喷嘴出口边缘应该尖锐,不能够有毛边、划痕,对着光线目测不应有反光;
2)用直规靠在孔板前后表面,检查孔板的平整度。用游标卡尺测量孔板的厚度E,应小于等于0.05D;
3)用游标卡尺或内径千分尺按四个角度测量孔板内径和喷嘴喉部内径d,孔径偏差的平均值d应满足规范的要求。这里要注意:厂家计算书上的内径d20是指20℃时的值,在计算偏差时,应先根据测量时的温度和线胀系数计算出制造内径;
4)对于环隙测压的节流件,还应测量环室内径,其值应在D和1.04D之间;
5)取压口有毛刺或杂物会引起误差,特别是在流速较高处,如喷嘴喉部处,将引起很大的误差,必须认真检查。取压口的内径也是必测的一项,还应复核D-1/2D取压方式的取压口间距。在某电厂,就曾出现过锅炉厂供货的主给水组合式长径喷嘴其中一个取压口未开通的情况,幸亏检查发现,只好从另一对取压口分三通处理;
6)垫片的材质要核实,避免因用错而发生泄露;垫片的厚度还应该在0.1mm~2mm之间,避免过厚而影响到法兰取压口的间距。
3.3装置安装
1)按照规范的要求,节流装置安装前,管道必须经过冲洗。严禁将节流件(特别是直接焊接式的)安装好后再进行管道的冲洗。如不冲洗,容易造成取压口被焊渣、锈屑堵上,更容易在孔板上游侧测量管底部形成沉积物。出现这种情况,对流量测量的影响是无法估算出的;
2)焊口打磨时要注意对节流件的保护。对于法兰连接的孔板,要将孔板取出再打磨法兰焊口;对于一体式的节流件,在打磨焊口时,要做好节流件保护措施后才能打磨;
3)在流量装置吊装时,一定不能对节流件造成损伤。个别施工单位施工前未进行交底,施工人员直接将钢丝绳穿过节流件吊装,造成节流件内表面的磨损,这种磨损是无法弥补的;
4)节流件的方向是安装过程中最重要的一环,喷嘴曲面大口为进口,孔板锐边为进口,千万不能装反。特别是孔板容易装错,而且装反后不易发现,一定要仔细。在某电厂就出现过定子冷却水孔板装反的情况,幸亏在机组启动前定冷水打循环时发现,及时拆下重新安装;
5)节流件应垂直于管道轴线,其偏差允许在1°。由于节流件是安装于前后取压装置之间,如环室、夹持环之间,它们又安装在节流件前后测量管端头的法兰之间,因此环室、夹持环两端面和法兰端面,在加工或焊接时,必须保证端面与节流件开孔轴线垂直,才能满足节流件安装后垂直于管道轴线的要求。装配后其偏差难以检验,应由工艺过程给予保证;
6)同样,节流件的偏心率实际检验也很困难,应由各连接件的配合公差来保证,即节流件与取压装置、取压装置与法兰、法兰与测量管等之问的配台公差来保证;
7)垫圈或密封环在嵌入时,应采取措施使其在任何点上都不会突入管道。当采用角接取压口时,使其不会挡住取压口或槽。如果节流件与环室环之间使用了垫圈,垫圈不应突人环室;
8)针对液体、气体和蒸汽取压口的方位及其角度范围,在规范中要求得非常明确。确定取压口方位时,在满足规范的情况下,还应考虑差压变送器的安装位置和仪表管坡度;
9)有一点还要特别注意,在垂直管道安装节流装置测量蒸汽流量时,冷凝器安装高度要一致,冷凝器至上下取压口的取压短管坡度要保证凝结水回流至取压口,短管上的一次截止阀要水平安装。
4仪表管和变送器布置
一般来讲在流量测量装置安装前,变送器的保护箱位置已经安装。因此,变送器保护箱布置要考虑介质、仪表管长度尽量短等因素。液体和蒸汽流量差压变送器最好布置在流量装置下方,风粉流量差压变送器布置在装置上方。
敷设仪表管路时一定要注意坡度。风粉流量取压短管与仪表管的连接最好采用接头方式,这样便于进行仪表管路严密性试验。
另外,对于水和蒸汽流量,在变送器投用前,排污的时间最好长一些,将仪表管道内的污物排尽。
5、预控建议
5.1尽早订货
尽早订货的目的是早些拿到厂家的流量计算书。最好采用EXCEL表格,列出所有节流装置的清单,并根据计算书的数据和EXCEL的函数功能,自动计算出所需要检查的数据,方便测量检查之用。及时对到货的设备进行检查,早发现问题早解决。节流装置如是主设备厂家配供的,也要及早通知厂家提供流量计算书和供货。
5.2加强知识培训
就笔者所接触到的多家电力工程建设公司(施工单位)来说,真正深入了解流量测量装置(特别是节流装置)的专业人员不多,认识水平一般仅停留在按照设计图纸定位、进出口方向和取压口方位等层面。因此,要做好相关机务、热控人员的流量测量装置知识培训工作,这些人员至少应包括:质检员、专工、技术员。
5.3明确职责、专业配合
在施工组织设计或施工作业指导书中就要明确关于流量测量装置安装的机务和热控专业职责范围。要具体到开箱验收、图纸核对、定位、检查及数据的记录、检查及安装时的相互通知和配合等。
5.4仔细核对图纸
当收到厂家的流量计算书后,要及时核对设计图纸中流量测量装置安装位置是否满足厂家的要求。一般根据厂家给出的前后直管段长度所确定的安装位置是流量测量最佳位置,在现场条件满足的情况下,尽可能按照厂家的要求定位。
5.5做好施工交底
安装流量测量装置前要做好技术交底工作。交底的主要内容应包括:
1)对装置本身检查的项目和必须测量的数据并做好记录;
2)先管道冲洗再割管焊接,还是先割管焊接法兰再冲洗管道;
3)对前后直管道检查的项目和必须测量的数据并做好记录;
4)安装过程中对装置的保护措施;
5)测量装置的进出口方向;
6)取压口的数量和方位;
7)焊接或法兰连接注意事项;
8)冷凝器的安装注意事项等。
5.6及时联系厂家和设计院
在检查和安装过程中,发现问题要及时联系厂家或设计院解决,不能图省事,抱着按设计图安装上去就可以了的态度。比如:安装位置需要调整;前后直管段确实不够长;垫片的材质不能满足要求;风道内支撑过近需要割除等问题。
5.7加强质量控制
流量测量装置安装的质量控制是施工单位质检部门和监理的职责,应做好施工前、施工中的质量检查和测量数据核对,把好质量关,对施工中出现的问题及时予以纠正,特别是要及时阻止先安装节流件再进行管道清洗的行为。
6、结论
在火力发电厂,流量测量信号的准确性较为重要,流量测量装置的安装要求更高。通过本文对流量测量装置在安装过程中可能出现的问题描述提出预控建议,希望能为施工单位在施工技术管理方面提供参考,避免在以后的施工过程中出现类似的问题。