电厂汽水管道中节流孔板设计综述

摘要：在电厂汽水管道设计中，当火力电厂汽水管道存在不需要根据系统的要求调节不同压力，但同时管道的前后压差较大时，往往采用在管道上设置节流孔板，但是由于节流孔板前后的压差过大，同时节流孔板选型不当时，就会使节流孔板下游管路形成汽液两相流，从而导致管道剧烈的振动；应该首先从源头上正确选择节流孔板的形式，并加以计算机模拟的方式精确辅助计算节流孔板的孔径。其次从管系的稳定性上考虑，在节流孔板所在管系上合理设置限位装置或是固定装置，约束管系的振动。

关键词：节流孔板 汽蚀 振动

中图分类号：TU74 文献标识码： A

Abstract： when the pressure between the pipe which do not need to adjust the pressure according to requirement of the system in the thernmal power plant is large， we often set throttle orifice in the pipe. when the orifice plate we set is wrong， it may cause vapor-liquid two Cphase flow in downstream pipe and it cause pipe severe vibration. First we should select the right form of throttle orifice， and use the computer to calculate the throttle orifice. Second ，considering stability of pipe system， we set limit device or fix in the pipe to constraint pipe vibration.

Keyword： throttle orifice cavitation vibration

1.前言

在电厂汽水管道设计中，当火力电厂汽水管道存在不需要根据系统的要求调节不同压力，但同时管道的前后压差较大时，往往采用在管道上设置节流孔板。采用节流孔板具有易于安装、方便维护和价格低廉等特点，所以在火电厂汽水管道中得到了广泛的应用。流体在通过布置节流孔板的管道时，由于流体的粘性，节流过程中同时存在局部损失和沿程损失，但两者表现的方式不同，在沿程损失中，粘性表现为流体之间的流动和管壁之间的摩擦；在局部损失中，摩擦损失的比例小得多，损失主要来自漩涡损失，漩涡导致大量的机械能转变为热能，从而导致机械能损失，实际应用时主要是利用节流的局部损失来达到降低压力的目的。同时，节流孔板的使用也会改变相应流体驱动设备的出口管路特性，使得通过该管路的流体流量减少。但是往往由于节流孔板选用不当，在电厂运行调节阶段，在给水再循环管道、凝结水在循环管道、抽汽系统的疏水管道至疏水集管等管道上表现出节流孔板所在的汽水管道剧烈振动，噪声异常，严重时危及机组的安全运行。

2.管道振动的原因-汽蚀现象

往往由于节流孔板前后的压差过大，同时节流孔板选型不当时，就会使节流孔板下游管路形成汽液两相流，从而导致管道剧烈的振动。

当管道中的水经过节流孔板的缩口时，由于流道截面缩小，流束收缩，流体流速加快，压力急速下降，当流体压力低于当地饱和蒸汽压力时候，部分水出现汽化，同时溶解在水中的部分气体也会逸出，形成蒸汽与气体的小汽泡。当流体经过节流孔板的缩口后，流道截面恢复节流孔板前的截面，流体流速减慢，压力升高，但是由于节流损失，导致压力不可能恢复到节流孔板前的压力，但是一旦压力恢复到高于当地水的饱和压力，那么之前流体中形成的小汽泡就会在高压的作用下，迅速凝结而破裂。由于边界条件的不对称性，汽泡破裂时，总是远离壁面的一侧加速流向壁面，在汽泡破裂的瞬间，流体的流速可以达到很高的数值，形成一个很强的冲击力。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，如此反复，形成汽蚀。汽蚀形成的冲击力高达上百兆帕，大量汽泡持续高频率冲击管壁，产生严重的噪音和振动，对管道壁面造成严重的损坏。

3.解决管道振动的措施

3.1合理设置管系支吊架

在管道安装完毕，电厂进行运行调试时，可以通过在节流孔板后管道合理设置限位或是固定支架，约束管道的振动幅度，减少管道振动对下游设备的影响。

3.2 合理设置节流孔板

合理设置管系支吊架解决汽蚀问题，只是在节流孔板发生汽蚀之后的补救措施。要从根本上解决汽蚀问题，就必须使流体经过节流孔板时最低压力高于饱和蒸汽压力。

从理论推导上，得出

为发生汽蚀时，节流孔板前后压差；为节流孔板前压力； =22.5MPa；为节流孔板前水温对应的饱和蒸汽压力

当节流孔板前后压差小于时，水流过孔板不会发生汽蚀，当孔板前后压差大于，就会发生汽蚀。

当当孔板前后压差大于时，通过设置多级节流孔板，使每级孔板分别分担一定的压降，从而避免汽蚀发生。多级节流孔板的压降分布如下：第一级节流孔板压降为P，第二级为P/2，第3级为P/，第n级别为P/。

当多级节流孔板满足下方两式，便可判定不发生汽蚀

P

P1-P2=P+P/2+P/+….+ P/

3.2.1然后通过《火力发电厂汽水管道设计技术规定》（DL/T5054-1996）中，关于节流孔板的计算公式，计算出对应的孔径。

3.2.2 针对在节流孔板存在的管路中，该管路并非孤立存在，而是受到其他系统的影响，为了更加准确的计算节流孔板的孔径，可采取仿真软件模拟的办法。例如FLOWMASTER软件与三维设计软件存在接口，可以使节流孔板的选型计算更加的方便。

4结束语

由于节流孔板的汽蚀现象给电厂的安全运行带来严重的危害，所以应该首先从源头上正确选择节流孔板的形式，并加以计算机模拟的方式精确辅助计算节流孔板的孔径。其次从管系的稳定性上考虑，在节流孔板所在管系上合理设置限位装置或是固定装置，约束管系的振动。

参考文献

[1] 张宝 胡能祥 徐熙瑾 沈全义 汽水管道中节流孔板的合理使用 电站系统工程 2005年11月

[2] 李航 发电厂中节流孔板孔径的新型计算方法 企业技术开发 2012年6月

[3] 张宝峰 多级节流孔板的设计计算