孔板變形對流量測量的影響

【資料簡介】

（1）孔板變形的原因   孔板變形的事件發生得并不多。標準孔板變形常常表現為A面（迎流面）下凹，B面突出，嚴重時就像脫了底的鐵鍋。如圖9.10中的虛線所示。

          

                    圖9.10   孔板變形后的形狀

發生變形的孔板往往口徑較大，流體溫度高，例如過熱蒸汽，孔板厚度相對較薄的環室取壓的節流裝置。由于加工制造時孔板和環室溫度低，接近室溫，而在實際使用時溫度高，因此它們的幾何尺寸都發生了顯著的變化。由于環室的材質一般為碳鋼，線膨脹系數一般以11×10^－6℃^－1計，而孔板的材質為不銹鋼，線膨脹系數一般以16×10^－6℃^－1計，所以膨脹系數的差值為5×10^－6℃^－1。當節流裝置投入使用后，與高溫流體接觸，孔板和環室都相應膨脹，其中孔板外徑膨脹的增量要比環室相應部位內徑膨脹的增量大，所以，加工制造時必須通過計算留有足夠的膨脹間隙。

變形孔板拆開檢查時往往發現上述間隙并不小，將孔板與環室按zui高工作溫度計算，仍然有一定的間隙，既然如此，為什么還會出現變形呢？

有一點是可以肯定的，即孔板變形是由于受熱膨脹后，孔板外徑與環室之間的間隙消失，孔板繼續膨脹時由于無法向外徑方向擴大，于是在孔板兩邊差壓的作用下，產生出口側凸出的變形。

對發生孔板變形的現場進行調查時，常常會發現相關聯的線索。

①同正負環室結合處泄漏有關。無法用旋緊螺栓的方法消除泄漏，于是拆下節流裝置更換密封墊片，然后發現孔板變形。

②同天氣有關。節流裝置本來無泄漏現象，由于天氣暴冷，西北風勁吹，引起正負環室結合處泄漏。

③同節流裝置處絕熱保溫不佳有關。保溫良好的節流裝置未出現泄漏現象。

將上述相關線索起來可對孔板變形原因作出推理分析。節流裝置設計計算時，孔板外徑與環室配合處的間隙留得足夠大是假定孔板和環室溫度相同，但實際上不可能相同，孔板被環室包圍著，而且有高溫流體為其提供熱量，所以溫度高，得到充分膨脹。而環室內圓與流體接觸，但外圓與大氣接觸，加上“保溫不佳”、“天氣暴冷”、“西北風勁吹”等因素，使其溫度下降得很低，從而導致預留的間隙不夠用，引起孔板變形。

孔板變形與正負環室處泄漏相關聯，如果不是因為密封墊片損壞造成泄漏，就是因為孔板變形后導致正負環室之間的間隙增大，密封墊片與環室之間出現縫隙。

（2）孔板變形的解決方法    在找到了孔板變形的根本原因之后，預防孔板變形就有了簡單而有效的方法，即設計計算時，考慮到環室的溫度可能比孔板低得多的實際情況，合理計算間隙。計算時環室外圓處溫度不應高于100℃。

對于已經變形而檢定不合格的孔板只能報廢。

（3）孔板變形引起的流量測量誤差估算   孔板變形對流量測量示值的影響，現在還沒有標準，也無實驗數據，但是影響方向是顯而易見的。

孔板變形的程度差異較大，嚴重變形時，其形狀與噴嘴有些相似，從節流裝置的標準知，標準孔板的流出系數約0.6多一些，而噴嘴的流出系數約為0.99，以此為基礎進行分析，孔板變形后其實際流出系數相應增大，流量示值相應偏低。嚴重變形時，如果假定其流出系數與噴嘴接近，則流量示值將要降低到應有示值的60％左右。因此有理由說孔板變形后流量示值可能會比應有示值低0～40％R。