摘要(yao)：詳細介(jiè)紹了蒸(zheng)汽汽錘(chuí)的成因(yīn)和汽錘(chui)的5種具(jù)體的💃🏻物(wù)理形态(tài)。在此基(ji)礎上，安(ān)裝在蒸(zhēng)汽管線(xian)上的 渦(wō)街流量(liàng) 和 孔闆(pan)流量計(ji) 的設計(ji)選型，進(jin)行了詳(xiang)細的比(bi)較和分(fèn)析。并對(dui)比了✊蒸(zhēng)汽流量(liang)測🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量的(de)種不同(tong)的溫壓(ya)補償設(she)計方案(an)。然後，對(duì)氣動球(qiu)閥和氣(qi)動單座(zuò)閥在蒸(zhēng)汽工況(kuàng)下的應(yīng)📐用也進(jìn)行了深(shēn)入探讨(tao)。最後，指(zhǐ)🐉出了于(yú)🔞蒸汽工(gong)況下流(liú)量計和(hé)氣動開(kai)關閥設(she)計選🔴型(xíng)的若幹(gàn)建議。
1.概(gai)述
　　化工(gong)行業經(jing)常使用(yong)飽和蒸(zheng)汽對工(gong)藝介質(zhi)進行加(jia)熱，因♌此(cǐ)蒸汽管(guǎn)線在化(huà)工廠裏(lǐ)随處可(kě)見。蒸汽(qi)管線🌈中(zhōng)的飽和(he)蒸汽🙇‍♀️很(hen)容易發(fa)㊙️生冷凝(níng)，并形成(chéng)冷凝水(shui)。如果蒸(zheng)汽管線(xiàn)過長，且(qiě)未進行(hang)合理支(zhī)撐，那麽(me)，在重力(li)的作用(yòng)下🛀，管道(dào)的中間(jiān)部分會(huì)下垂，并(bìng)在蒸汽(qì)管線☀️停(ting)用後，積(jī)存一部(bu)分冷凝(níng)水。蒸汽(qi)疏水閥(fa)設置和(hé)安🛀裝的(de)不合理(lǐ)，也會導(dao)緻蒸汽(qi)管路的(de)排水不(bu)暢💁。當蒸(zheng)汽管線(xian)再次啓(qi)用💛時，入(ru)管道的(de)蒸汽👌和(hé)積存在(zai)管道内(nèi)的冷凝(ning)水相遇(yu)，就會在(zài)管道内(nei)形成汽(qi)錘。汽錘(chui)會對安(ān)裝在👣蒸(zhēng)汽管線(xian)上的設(she)備、儀表(biao)和閥門(mén)造成破(pò)☀️壞。此外(wai)，蒸汽的(de)溫度也(yě)較高。在(zai)工程設(shè)計中，對(duì)這些不(bu)利因素(sù)都🛀應加(jia)以考慮(lǜ)和⛹🏻‍♀️防範(fàn)。
2.汽錘的(de)物理形(xíng)态
　　汽錘(chuí)有以下(xia)5種主要(yao)的物理(lǐ)形态：
1）蒸(zhēng)汽管線(xiàn)裏積存(cún)的冷凝(níng)水，在蒸(zhēng)汽的加(jiā)熱下快(kuài)速蒸發(fa)，使得管(guǎn)道内的(de)氣體體(ti)積迅速(sù)膨脹，壓(yā)力上升(sheng)，從而對(dui)安裝在(zài)‼️管線上(shàng)的🍓儀表(biǎo)和閥門(men)形成壓(ya)力沖✏️擊(ji)。
2）蒸汽流(liú)速過快(kuài)，部分蒸(zheng)汽沖入(rù)積存的(de)冷凝水(shui)之中，使(shi)得中間(jiān)🥰一段管(guǎn)道全部(bu)被蒸汽(qi)占據，而(ér)兩側則(zé)仍然是(shì)冷凝水(shui)，當這部(bu)分蒸汽(qì)在冷凝(ning)水中發(fa)生冷凝(ning)時，形成(cheng)局部真(zhen)🌈空，使冷(lěng)凝水從(cong)兩頭向(xiàng)♍中間快(kuai)速流👌動(dòng)，填補真(zhēn)🐅空，并發(fā)生激烈(lie)碰撞，在(zai)管線中(zhōng)産生較(jiao)大🐇的壓(yā)強和沖(chong)擊波。
3）冷(lěng)凝水在(zài)管線底(dǐ)部，被進(jin)入管線(xian)的蒸汽(qi)吹動，向(xiang)下遊😍流(liú)動，像海(hǎi)水被海(hǎi)風吹拂(fú)着，形成(cheng)了海浪(làng)。當管線(xian)上的開(kai)關閥關(guan)閉過于(yú)迅速時(shi)，流動的(de)冷凝水(shuǐ)漣漪，也(ye)會如海(hǎi)浪疊加(jia)撞擊岸(àn)邊的👨‍❤️‍👨峭(qiào)壁一㊙️樣(yang)，疊加撞(zhuang)擊并損(sun)壞開關(guān)閥的閥(fá)内件。
4）如(rú)果蒸汽(qi)管線上(shang)的開關(guān)閥打開(kai)過快，則(zé)閥後的(de)冷凝水(shuǐ)📞有可能(néng)會被高(gao)速流動(dong)的蒸汽(qi)吹起，如(ru)子彈一(yī)般的，撞(zhuang)擊下遊(you)的管件(jiàn)和儀表(biǎo)，并造成(chéng)相應的(de)損壞。
5）如(ru)果蒸汽(qi)管線上(shang)的開關(guān)閥打開(kai)過快，蒸(zheng)汽流速(sù)較快，則(ze)蒸汽會(hui)和原積(ji)存在管(guǎn)線内的(de)，低溫的(de)冷凝水(shui)混合在(zai)一起，并(bing)在冷凝(ning)水内部(bu)形成由(yóu)蒸汽構(gou)成的氣(qi)泡，當🏃‍♂️這(zhe)些蒸汽(qì)氣泡破(pò)裂時，周(zhōu)圍的冷(lěng)凝水在(zai)瞬間填(tian)補蒸汽(qì)氣泡破(pò)裂後形(xíng)成🏃🏻‍♂️的空(kong)間，形成(cheng)高壓強(qiáng)，并破壞(huài)臨近的(de)管件、閥(fa)門👉和儀(yi)表。這個(ge)過程有(yǒu)點類♊似(sì)于氣蝕(shí)裏的空(kong)化。
3.渦街(jiē)流量計(ji)和孔闆(pǎn)流量計(jì)分别應(yīng)用于蒸(zheng)汽管線(xiàn)
　　渦街流(liú)量計通(tōng)常是利(lì)用差動(dòng)電容，測(cè)量漩渦(wō)發生體(tǐ)後産生(sheng)的卡門(men)渦街的(de)漩渦頻(pin)率，從而(er)推算出(chū)被測流(liú)✂️體的流(liu)量。其量(liàng)程比🚶‍♀️大(da)緻爲10∶1。孔(kǒng)闆流量(liang)計則是(shi)通過測(ce)❤️量孔闆(pan)前後的(de)壓差，由(you)☎️伯努利(li)方程（孔(kong)闆兩側(ce)的壓差(cha)的開方(fāng)值💰，與流(liú)經孔闆(pan)的流體(ti)的流量(liàng)成正比(bi)），推算出(chu)流體的(de)流量。其(qi)量程比(bǐ)比渦街(jie)流量計(ji)狹窄，大(dà)緻爲3∶1。當(dang)渦街流(liu)量計和(he)孔闆流(liú)量計分(fèn)别應用(yong)在蒸汽(qì)管線上(shang)時：
1）渦街(jie)流量計(jì)測量漩(xuán)渦的差(cha)動電容(róng)是完全(quan)處于蒸(zheng)汽管線(xian)内部的(de)。因此，差(cha)動電容(rong)幾乎時(shi)刻處于(yú)高溫之(zhi)中，其使(shǐ)🌈用壽命(mìng)較短。孔(kong)闆流量(liàng)計分兩(liang)種：一體(ti)化🌂孔闆(pan)流🔞量計(jì)和帶冷(leng)凝罐的(de)孔闆流(liú)量計。一(yī)體化孔(kǒng)✌️闆流量(liàng)計的差(cha)壓測量(liang)元件，在(zài)管道上(shàng)方，并不(bu)在管道(dao)内。而帶(dai)冷凝罐(guàn)的孔闆(pan)流量計(ji)，其差壓(ya)測量元(yuan)件，隻接(jiē)觸冷凝(ning)罐内的(de)冷凝水(shui)，與🌂蒸汽(qì)是完全(quán)隔絕的(de)。因此，孔(kǒng)闆流量(liang)計差壓(yā)測量元(yuán)件的使(shi)用壽命(mìng)較長。
　　渦(wo)街流量(liang)計通過(guò)可動部(bù)件（通常(cháng)爲機械(xiè)件極小(xiao)的位移(yí)），去🚶‍♀️檢測(cè)卡門渦(wo)街的漩(xuán)渦，并通(tōng)過機械(xie)傳動，将(jiang)這一物(wù)理位移(yí)🈲傳遞給(gei)差動電(dian)容。當蒸(zhēng)汽管線(xiàn)内發生(shēng)汽錘時(shi)，該可動(dong)部件将(jiang)受到較(jiào)大的沖(chong)擊力，有(yǒu)可能發(fa)生永久(jiu)形變。同(tong)💰時，差動(dong)電容本(ben)身也可(ke)能被該(gai)可動部(bù)件傳來(lai)的力直(zhi)接破壞(huài)，從而導(dao)緻渦街(jiē)流量☔計(ji)傳感器(qì)損壞。而(er)孔闆流(liú)量計則(zé)沒有任(ren)何可動(dong)部件。且(qiě)安裝在(zai)管道✔️内(nei)，作爲孔(kong)闆流量(liang)計一次(ci)測量部(bu)件的孔(kong)闆，機構(gou)簡單，非(fei)常堅固(gu)。因此，孔(kong)闆流量(liàng)計很🔞難(nan)被汽錘(chui)打壞。
　　當(dāng)汽錘發(fā)生時，蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的蒸(zheng)汽受到(dào)壓力波(bo)的幹⭕擾(rao)，流場發(fa)生紊亂(luàn)，管線本(běn)身也強(qiang)烈震動(dòng)。這會嚴(yan)📞重幹擾(rǎo)卡門渦(wō)👨‍❤️‍👨街的穩(wěn)定生成(chéng)，從而影(ying)響渦街(jiē)流量計(jì)的正⚽常(cháng)測量。當(dāng)然，對渦(wō)街流量(liàng)計兩側(ce)的管道(dào)，進行額(e)外的💋加(jia)固支撐(chēng)，可以在(zai)一定程(chéng)度上減(jian)輕渦街(jie)🏃流量計(ji)的震動(dong)。但卻無(wú)法消除(chú)，臨近管(guan)道内所(suǒ)發生的(de)汽錘所(suo)帶來的(de)管道内(nèi)蒸汽流(liu)場本身(shen)的紊亂(luan)和波動(dòng)。而對孔(kǒng)闆流量(liang)計來說(shuō)，汽錘所(suǒ)産生的(de)管道震(zhèn)動和流(liú)場紊亂(luan)，并不會(huì)影響孔(kǒng)闆前後(hou)❄️的⛱️壓差(cha)，也就不(bú)會影響(xiǎng)孔闆流(liú)量計進(jìn)行準确(que)可靠的(de)流量測(ce)量。
4.蒸汽(qi)流量測(cè)量的溫(wēn)壓補償(chang)
　　蒸汽管(guan)線流量(liang)計設計(ji)選型的(de)另一個(gè)要點是(shi)溫壓補(bu)償。蒸汽(qì)在化工(gōng)生産中(zhong)的主要(yao)作用是(shì)對工藝(yì)介質進(jin)☁️行加熱(rè)，工藝設(she)計師和(hé)生産操(cao)作員所(suǒ)關心的(de)是蒸汽(qi)😄的質量(liàng)流量，而(er)不是體(ti)積流量(liang)。但渦街(jiē)流量計(ji)和孔闆(pǎn)流量計(ji)都是體(ti)積流量(liang)計，無法(fa)直接測(cè)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻質量(liàng)流量。因(yin)❄️此，必須(xu)對渦街(jiē)流量計(ji)和孔闆(pǎn)流量計(ji)的測量(liàng)結果進(jìn)行溫壓(ya)補償。過(guò)熱蒸汽(qì)的溫度(dù)和壓力(li)沒有對(dui)應關系(xi)，需對過(guo)熱蒸汽(qi)的體積(ji)流量同(tóng)時🚶‍♀️進行(háng)溫度補(bǔ)償和壓(yā)力補償(cháng)。飽和蒸(zheng)汽的溫(wēn)度和壓(ya)🐉力是一(yī)一對應(yīng)的，隻需(xu)對飽和(hé)蒸汽的(de)體積流(liu)量進行(háng)單一的(de)溫度補(bu)償或壓(yā)力補償(cháng)即可。
　　溫(wēn)壓補償(chang)有兩種(zhǒng)方案。第(di)一種是(shì)在流量(liàng)計内集(jí)成溫度(du)測量㊙️和(he)♈壓力測(ce)量元件(jiàn)，并在變(bian)送器内(nei)進行溫(wēn)❄️壓補償(chang)計算，然(ran)後将補(bu)償後的(de)質量流(liú)量信号(hào)傳給集(ji)散控制(zhì)系統（DCS）。第(di)二種方(fāng)案是在(zài)管線上(shang)加裝溫(wēn)度變送(song)器和壓(yā)力變送(song)器，然後(hòu)将測得(dé)的壓力(lì)信号，和(hé)蒸汽流(liú)量計測(ce)得的補(bǔ)償🧡前的(de)體積流(liú)量信号(hao)，一起上(shang)傳DCS，并在(zai)DCS内根🤞據(ju)公式進(jìn)行溫壓(yā)補償計(ji)算。
　　對過(guò)熱蒸汽(qì)來說，僅(jǐn)有個别(bié)品牌的(de)渦街流(liu)量計和(hé)孔闆流(liú)量計，同(tong)時集成(chéng)了溫度(du)測量和(he)壓力測(cè)量的👉功(gong)能，而這(zhe)些型🈲号(hào)的流量(liang)計價格(gé)也較貴(guì)。當溫度(dù)或壓力(li)測量元(yuán)件損壞(huài)後，需更(gèng)換整個(ge)流量計(ji)，則更換(huan)成本和(hé)備品備(bèi)件成本(běn)都非常(chang)昂貴。而(ér)采用第(di)二種設(shè)計方案(àn)，不但采(cai)購和更(gèng)換成本(ben)低，同時(shí)，也可将(jiang)過熱蒸(zheng)汽管線(xiàn)内的溫(wēn)度和壓(yā)力信号(hao)一起上(shàng)傳至DCS。有(yǒu)利于生(shēng)産操作(zuò)人員更(geng)好的掌(zhǎng)握蒸汽(qì)管線内(nei)的實際(ji)🐅工況。
　　對(dui)飽和蒸(zheng)汽來說(shuo)，可提供(gòng)單一溫(wēn)度補償(chang)的渦街(jie)流量計(ji)‼️或孔闆(pan)流量計(ji)都較爲(wei)常見，采(cǎi)購和更(gèng)換成本(ben)都相🏃‍♂️對(duì)較低。且(qie)采用🔞第(di)一種方(fāng)案可以(yǐ)簡化設(she)計，減⛱️少(shǎo)施工現(xian)場的施(shi)工量和(he)未來運(yùn)行階段(duàn)的維護(hù)工作量(liàng)，因此相(xiang)對較爲(wei)合理。
5.球(qiu)閥切斷(duàn)閥和單(dan)座切斷(duan)閥分别(bié)應用于(yu)蒸汽管(guan)線
　　與管(guan)道專業(ye)不同，儀(yí)表專業(ye)通常不(bu)會選擇(zé)單座閥(fa)作爲氣(qi)🏃動切斷(duan)閥。這不(bu)僅僅是(shì)因爲單(dan)座閥所(suo)占用的(de)安裝空(kong)間較🔅大(dà)，也㊙️是因(yin)爲單座(zuò)閥的開(kāi)關速度(du)比球閥(fa)更慢。但(dan)在蒸汽(qì)管線上(shàng)，和氣動(dong)球閥相(xiang)比，氣動(dong)單座切(qie)斷閥卻(què)有若幹(gan)優勢：
蒸(zhēng)汽汽錘(chui)的破壞(huài)力驚人(rén)，實際工(gōng)業生産(chan)中，不止(zhǐ)一次發(fa)生過閥(fá)門被汽(qi)錘打壞(huài)的案例(lì)。球閥的(de)閥體和(hé)閥芯比(bǐ)較單薄(báo)，所用🆚鋼(gang)材較少(shao)，結構相(xiang)對脆弱(ruo)。而單⭐座(zuò)閥的閥(fá)體和閥(fa)芯用料(liao)厚實，結(jie)構堅固(gù)。當汽錘(chuí)發🏃🏻‍♂️生在(zai)切斷閥(fa)附近時(shi)，閥體和(hé)閥内件(jian)會承受(shòu)較大的(de)沖擊力(lì)。此時，單(dān)座閥會(hui)比球閥(fa)更加堅(jiān)固可靠(kào)，不容易(yì)被汽錘(chuí)打壞✔️。
　　閥(fa)芯和閥(fá)座間密(mi)封的可(ke)靠性和(hé)密封面(miàn)上的密(mì)封壓力(li)有很大(dà)的關系(xì)。球閥分(fèn)浮動球(qiu)球閥和(he)固定球(qiú)㊙️球閥兩(liang)種💃🏻。浮動(dòng)球球⛱️閥(fa)關♉閉時(shí)，依靠上(shang)下遊的(de)壓差來(lai)實現閥(fá)芯和閥(fa)座間的(de)密封，固(gu)定球球(qiú)閥關閉(bì)時👨‍❤️‍👨，依靠(kao)閥座内(nèi)的彈簧(huáng)來實現(xiàn)密💘封，這(zhè)兩種密(mi)封力相(xiàng)對都較(jiào)小。而單(dān)座閥則(ze)依靠執(zhi)行機構(gou)的輸出(chu)力，将閥(fá)芯壓在(zai)閥座❓上(shang)。因此，隻(zhi)要選擇(zé)合适的(de)執行機(jī)構，就能(neng)在單座(zuò)閥閥芯(xin)閥座處(chu)獲得較(jiao)大的密(mì)封壓力(li)，從而改(gǎi)善閥座(zuo)處的✌️密(mì)封性。當(dāng)蒸汽管(guan)線停用(yong)時，單🏃🏻座(zuo)閥的密(mì)封性更(gèng)好，洩✊漏(lòu)到下🈲遊(you)管道的(de)蒸汽量(liàng)就較少(shao)，管道内(nei)的凝結(jie)水也會(hui)随之減(jiǎn)少。當💃蒸(zhēng)汽管線(xiàn)再次啓(qǐ)用時，汽(qì)錘的發(fā)生概率(lǜ)也會更(gèng)低。
　　當蒸(zheng)汽通過(guò)球閥時(shí)，閥内溫(wen)度上升(sheng)，球閥的(de)閥球和(he)✌️閥座會(hui)發生🐅熱(rè)膨脹，但(dàn)由于鋼(gang)材用料(liào)量的不(bu)同，閥球(qiu)和閥座(zuo)的膨脹(zhang)程✔️度也(ye)會有所(suo)不同。這(zhè)樣一來(lai)，閥球就(jiu)有可能(neng)被閥座(zuò)抱死無(wú)法動作(zuò)。而直行(háng)程的單(dan)座閥，其(qi)打❓開時(shí)，閥芯直(zhi)接提升(shēng)，離開閥(fa)座。閥芯(xin)和閥座(zuo)之間不(bu)存🧑🏽‍🤝‍🧑🏻在靜(jing)摩擦力(li)，不會被(bèi)抱死，因(yīn)此不存(cun)在球閥(fá)那樣的(de)💯問題。
6.結(jie)束語
　　發(fā)生在蒸(zhēng)汽管線(xiàn)内的汽(qì)錘有5種(zhong)主要的(de)物理形(xíng)态，并且(qie)會對安(an)裝在蒸(zhēng)汽管線(xian)上的儀(yi)表和閥(fá)門造成(chéng)破壞🚩。孔(kǒng)闆流量(liàng)計在管(guan)道内沒(mei)有測量(liàng)元件和(he)可動部(bù)件，其測(cè)量也不(bu)受管道(dao)震動和(he)流體🐉紊(wen)亂的影(ying)響，因此(ci)，在量程(cheng)比允許(xǔ)的情況(kuang)下，比渦(wō)街流量(liang)計更适(shì)合應用(yòng)于蒸👨‍❤️‍👨汽(qi)流量測(ce)量。蒸汽(qi)流量的(de)測量需(xū)進行溫(wēn)壓補償(chang)，對過熱(re)蒸汽而(ér)言，應在(zài)管道上(shàng)安裝獨(dú)立的溫(wēn)度變送(sòng)器和壓(ya)力變送(song)器，然後(hòu)在DCS上進(jìn)行補償(chang)計算。而(er)對飽和(hé)蒸汽😘來(lai)說，可在(zai)渦街流(liú)量計或(huo)孔闆流(liú)量計内(nèi)部集成(chéng)溫度🤟傳(chuan)感器，并(bìng)在流量(liàng)變送器(qì)内部進(jin)行溫度(du)補償計(jì)算。氣動(dòng)單座閥(fá)的閥内(nei)件堅固(gù)可靠，關(guan)閉時😍的(de)密封壓(ya)力較大(dà)，洩漏量(liàng)小，且可(ke)選擇⛹🏻‍♀️線(xiàn)性💯或等(deng)百分比(bi)的流量(liàng)特性，能(neng)☀️較好的(de)限制蒸(zhēng)汽流量(liàng)的快速(su)增加，其(qí)閥芯也(ye)不會因(yin)爲熱👨‍❤️‍👨膨(péng)脹而被(bei)閥座抱(bao)死。因此(ci)，氣動單(dān)座閥比(bǐ)氣動㊙️球(qiú)閥更适(shi)合應🐉用(yong)于蒸汽(qì)管線的(de)切斷。

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