核电厂限流孔板调试

摘 要：限流孔板的调试是核电厂工艺调试专业的一种通用部件试验。当设置限流孔板的系统流量或压降不满足设计时，需要对限流孔板进行加工。为了避免对限流孔板的重复测试和加工，本文通过初始试验得到的数据进行计算，得到合理的加工数据，一次性得到符合要求的孔板，有利于节省工作量，缩短调试工期。

关键词：限流孔板；计算；流量

中图分类号：TK414 文献标识码：A

1.概述

限流孔板在核电厂工艺系统被大量应用，代替调节阀限定流量或降低压力，也可以作为流量测量元件测量流量。限流孔板的设计需要输入介质运行密度、流量、动力黏度、孔板前后压力、加工粗糙度、管道内径、孔板所在系统泵的流量和扬程等参数，均为理论设计值。所以，即使设计选用的计算方法正确无误，但实际运行时限流孔板的限流或降压与设计不一致时有发生。现场调试期间可现场创造条件测量所需参数，进行更精确计算，争取孔板调整一次成功。核电厂常用孔板形式有：单板有斜角限流孔板、单板无斜角限流孔板和特殊形式孔板（多层孔板、长孔板等），本文介绍前两种。

2.设计计算方法

单板有斜角限流孔板按照GB/T 2624.2-2006《用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板》计算。

其中，ReD为根据D计算出的雷诺数，无量纲；L1为孔板上游端面到上游取压口的距离与管道直径之比，无量纲；L′2为孔板下游端面到下游取压口的距离与管道直径之比，无量纲。

单板无斜角限流孔板按照下列公式计算：

其中：

ζ1为流体阻力系数，无量纲；W1为介质在管道内流速，m/s；F0和F1为孔板喉部截面积和管道内流通截面积，m2；为孔板相对厚度（=l/D，l为孔板厚度，m），无量纲；τ为中间量，；λ为摩擦系数，无量纲。

从以上两种孔板设计计算公式，可以获得各参数对限流孔板限流和降压作用影响的定性分析结果见表1。

3.调试方法

由表1定性分析结论可知，当现场调试发现限流孔板限流或压降作用不满足系统设计需求时，流体介质热力特性、系统中泵的性能特性、管路特性为确定不可调整项。调试仅可通过调整孔板孔径，使限流或压降满足系统设计需求。限流孔板不满足系统设计要求分两种情况：①当管道流量不足或孔板前后压降过大时，需要对限流孔板进行扩孔加工；②当管道流量过大或孔板前后压降不足时，需要重新制造更小孔径的限流孔板替代原板。其中情况②由于需要重新制造，需要比情况①更长的消缺工期。现场可以通过关小限流孔板所在管路的阀门，增加限流孔板所在管道的流阻，达到流量或压降暂时满足系统要求的条件，先进行后续联调试验。此时，可将初始试验数据交由设计部门或制造厂家进行计算，得到重新制造孔板需要加工尺寸。

当发生情况①时，由于现场无法通过临时手段满足系统所需的限流或降压条件，为减小调试工期的影响，必须尽快对限流孔板进行扩孔。而交由设计部门计算，必须通过设计澄清或变更申请流程，设计部门还要转交孔板制造厂家进行重算，流程较长。调试专业人员可通过以下方法进行计算，得到计算结果在向设计申请变更的同时，直接要求制造厂家或第三方加工厂按要求进行扩孔。在扩孔回装后将试验结果出示设计部门，请设计部门确认同意变更申请。

计算原理较简单：用试验测得的流量、实际介质热力特性参数、管路特性数据、实际限流孔板尺寸计算孔板前后压差。再用计算得到的压差、需求流量、实际介质热力特性参数、管路特性数据为输入，计算孔板扩孔尺寸。

以单板有斜角限流孔板为例，其计算过程仅需一重迭代，故可用EXCEL软件制作计算表进行计算（需要在EXCEL选项中启用迭代计算），详见表2、表3。

结论

对于新堆型核电厂，差异系统的限流孔板设计未经参考电厂现场验证变更，限流孔板不满足系统要求的情况会较多。本文列举了核电厂常用限流孔板设计原理，并得出各设计参数对限流孔板限流降压作用影响定性分析结论。按分析结论，总结调试方法，并列举计算过程。通过计算，一次性得到合理的加工数据，避免对限流孔板的重复测试和加工，有利于节省工作量，缩短调试工期。

参考文献

[1]用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板[S].中国国家标准化管理会员会，2006：1-9.

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