核电厂通风系统中常安装有预过滤器、高效粒子空气过滤器和碘吸附器等净化设备^[1-2]，用以去除核空气或气体中的气溶胶和放射性碘物质。为监测其阻力变化，提供更换依据，设置了压差测量装置^[3]，当压差超过规定更换值，即对超压的设备进行更换以保证系统的正常运行。由于在设计、施工过程中压差测量系统常存在某些不合理的情况，在核电现场工作中也经常遇到压差数值明显偏离实际的情况，而在实际工作中常常忽视压差测量的有效性，导致所测压差不能如实反映设备的阻力情况，进而影响了设备的正常更换。

1 方法 1.1 压差测量装置

压差测量装置主要由引压管、金属连接件、连接软管及压差表等几部分组成，如图 1所示。引压管起测压点选取和压力传输作用，其测压口位置选取直接决定了压差表的读数；连接软管将引压管和压差表进行连接，常使用PU软管或硅胶管；金属连接件常用在引压管需要转弯、穿墙或需要分成两支或多支引压管的位置；压差表测量设备压差并加以显示。

测压装置测得的压差代表了该设备的阻力，而该阻力数据是否有效需运用流体力学的知识加以分析，对稳态流体符合伯努利方程^[4]：

$ ρ_{1}\frac{{μ^{2}_{1}}}{{2}}+P_{1}+ρ_{1}gZ_{1}+h_{e}ρ_{1}= \frac{{μ^{2}_{2}ρ_{2}}}{{2}}+P_{2}+ρ_{2}gZ_{2}+h_{f}ρ_{2} $

(1)

其中1、2分别代表截面1、2;μ为气流速度，m/s; P为管道内的绝对压力，Pa; Z为截面的高度，m; h_e为风机等设备对气流做功，w; h_f为截面1和2间的机械能损失，w。

(ρμ²/2为气流的动能ρgZ与位置有关称之为势能，由公式可知流体的动能、位能可以转变为静压能。当将测压口选在净化设备前后两侧时，压差表读数即为P₁与P₂的差值，ρhf代表该设备的阻力损失。只有当两处气流速度相等，高度一致，无外力做功，且不包含其它部件的阻力损失时，P₁与P₂的差值才等于该设备的阻力ρhf，)即：

$ P_{1}-P_{2}=ρhf $

(2)

而在实际情况中，常存在某些不合理的情况引起压差测量问题。

1.2 常见测压问题

测压问题一般会表现在压差表的读数上，主要有：①指针反转，显示为负压差；②无读数，或数值过小；③超量程，或超过规定值；④指针长时间无变化。而有时压差表数值尽管在合理范围，由于测压口选取等原因，压差数据并不能有效代表设备的阻力，需对测压系统的合理性进行检查、验证。

测压装置各组成部分均可能引起测压问题：

(1) 压差表：压差表未调零或损坏，导致测压不准确。

(2) 金属连接件：金属连接件密封不严，产生漏气，引起测压管路内压力变化。

(3) 连接软管：主要问题有：①软管破损漏气；②高、低压测压口反接，导致压差表指针反转；③连接软管未连接到对应设备。

(4) 引压管：表现为：①堵塞：引压管内有异物导致其内部堵塞；②测压口位置错误：测压口未按设计要求布置导致压差表所测数据不是对应设备的压差；③布局不合理：测压口设置在不合理位置，引起压差与实际阻力相偏差。

引压管测压口问题难以察觉和处理，解决时需了解系统各处的压力变化，下面结合流体力学的知识对测压口选取中的问题进行分析。

1.3 管道内压力的变化

管道内气流状况复杂，各处的压力差别较大，某些位置压力存在波动等情况，在测压口布置时应充分考虑这些因素的影响^[5-8]。

以测压口正对气流方向的情况为例，说明计算过程。此时测压口处的流速为0，高度相等相等，机械损失忽略，则测压口处的压力为：

$ P_{2}= \frac{{ρ_{2}μ^{2}_{1}}}{{2}}+ \frac{{ρ_{2}P_{1}}}{{ρ_{1}}} $

(3)

测压口正对气流方向时气流的动能将转变为静压能，测压口处的压力增大。假定气流速度分别为10 m/s、3 m/s，引起的压力增加分别为58 Pa、5 Pa(假定管道内负压为3 kPa，气流密度为1.16 kg/m³)。

管道内其它情况下压力变化情况如表 1所示。管道内流动状况突变的阀门、管件等处存在不稳定的流动区域^[9]，容易产生涡流、边界层分离等，造成压力的不稳定，甚至发生压力突变。当测压管位于或过于靠近这些区域，所测压差不具有代表性。

2 结果 2.1 核电厂测压系统问题

图 3给出了核电厂通风系统中压差测量系统的示意图，主要监测预过滤器、高效粒子空气过滤器及碘吸附器的压差，同时还需对三者的总压差进行测量，常见的测压问题有：

(1) 测压口位于上游阀门之前或下游风阀之后，包含了风阀阻力，导致压差增大，尤其当阀门开度较小时；

(2) 引压管测压口正对气流方向，气流的动能转变为静压能，引起压差偏差；

(3) 两引压管测压口高度差别较大，导致气流的位能转化为静压能；

(4) 两测压口布置在截面积相差较大的管道上引起压差变化；

(5) 引压管端口布置在流动不稳定区域：如过于靠近风阀，或突然扩大或缩小的区域，造成压力测量不准或波动较大；

(6) 引压管连接错误，所测压差与监测压差不对应。如某系统调试时，预过滤器压差表读数为300 Pa，而高效粒子空气过滤器为0 Pa。经检查发现预过滤器低压端的测压口本应位于预过滤器和过滤器之间，而实际却放置在高效过滤器之后，而此管又是高效过滤器高压端的引压管，造成测量的预过滤器压差实际为预过滤器和高效过滤器阻力之和，而高效过滤器的压差为0；

(7) 总阻力测量时，将两测压口布局在管道上而非小室内，测得的阻力包含了管道、弯头、突然扩大或缩小等阻力损失，比设备实际的阻力偏大。

2.2 解决建议

预过滤器、高效粒子空气过滤器和碘吸附器的阻力较小^[10-11]，而系统中气流流动状况较为复杂，在分析、解决压差问题时，建议的先后顺序如图 4的所示：

(1) 测压系统查验, 对测压系统各组成部件进行查验，确认是否存在破损，引压管端口的封堵是否拆除，有无明显的测压口布局错误等，做好相应的记录，并分析可能产生的压差偏离。

(2) 将系统风量调节至规定值，观察各压差表读数是否有异常情况，若其读数正常且确认所测压差与设备相对应，表明压差测量正常。若压差表存在异常，按下列顺序处理：

① 如果引压管测压口有明显问题，应对其进行整改。这些问题主要有：测量位置与设备不对应，测压口两端口分别位于风机的前、后侧等。

② 判断是否为压差表问题：用在有效检定日期内的另一压差表测量设备压差，观察其读数是否与系统压差表一致，若两者读数相差较大，说明测压表存在问题。

③ 判断引压管是否堵塞：拆下软管与引压管的连接部位，在引压管一端通气，观察另一端是否有气体流出，若有说明引压管未堵塞。

④ 金属连接件、连接软管等处是否漏气：封堵连接软管，在引压管另一端通入一定压力的气体，用检漏液检测测压管路各部位是否漏气，如有，对其进行密封。

⑤ 以上方式都不能解决问题时，考虑改动不合理的引压管布局。在改动时，可考虑利用已有的引压管，在适当位置安装三通接头，以减少重新布管增加的开洞、封堵等工作。

若通风系统不允许改动或进行其它改造，可考虑以新安装的净化设备的初始压差为起点，加上一定余量，对规定更换值进行修正。

3 讨论

通风系统的阻力大小关系到设备的运行状况，若阻力测量不准确将可能导致设备的频繁更换或无法正常使用，因此建议在通风系统首次调试时对测压系统进行全面的检查以排除存在的压差问题，确保阻力测量的准确性、代表性。本文运用流体力学原理提出的测压问题解决办法，有助于分析、解决通风系统中遇到的测压问题，可为压差测量装置的设计、安装提供参考。