300MW火电机组锅炉给水流量检测系统的设计

1、目 录一、 概述1二、 设计题目2三、 摘要2四、 参考资料3五、 辅助公式3六、 基本原理6七、 命题计算16八、 不确定度的计算17九、 注意事项19十、 技术要求19十一、小结 20十二、体会 21十三、致谢 26十四、附录 271 程序 282 图例 283 表格 28一、概 述流量是表征流体流过管道某一截面的数量。在火电厂中，工作介质的流量能反映热力设备的效率及负荷的高低，因此随时监视某些流体的流量对保证设备安全经济运行是很重要的。随着科学技术的发展，人们对流量的测量精度要求越来越高，需要检测的流体品种也日益增多。检测对象也从单相流扩展为双相流、多相流。目前出现了各种各样的流量计，比较传统的有涡轮流量计、转子流量计、差压流量计等；而比较高科技的有超声波流量计、电磁流量计等。测量流量的目的是为了正确指导工艺操作、进行成本核算、保证产品的质量和设备的安全。因此，用不同的物理原理和规律，制造出各类流量仪表应用于流量测量。流量测量是生产过程自动化检测和控制的重要环节。火电厂发电过程中锅炉给水的流量是电厂生产的必要测量对象，因此，在锅炉给水装置中必须安装合适的流量测量计来满足测量的要求

2、。二、设计题目300MW火电机组锅炉给水流量检测系统的设计。三、摘 要 该设计采用标准节流装置孔板，取压方式采用角接取压法，设计合适的差压流量计达到测量题目中的待测流量。结合电脑模拟编程对相关数据进行计算，应用绘图软件将设计图进行CAD绘制，使设计结果更为精确，直观。深入了解节流装置的结构及组成部分，熟悉节流装置在制造，安装，使用中应注意的问题。关键词：流量测量 节流装置 孔板 角接取压 MATLAB CAD四、 参考资料热工测量技术及仪表（长沙理工大学出版社）建筑电气工程CAD实用教程（机械工业出版社）MATLAB工程计算及应用（人民邮电出版社）检测技术与仪表（武汉理工大学出版）热工测量及仪表（东南大学出版）热工参数测量及仪表（华北电力大学出版）流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘利管测量充满圆管的流体测量国标（GB/T 2624-93）流量测量装置的设计安装和使用国标（GB/T 2624-81）热工测量（华北电力学院出版）五、辅助公式：1.安装节流件的支路的流量测量范围：Q=待测流量（1-闸阀开度）2. 管道直径和孔板直径在工作温度下的计算公式dt=d201+d（t- t20）Dt=

3、D20 1+D（t- t20）D 20、d20分别为20摄氏度时管道和孔板的直径，m。D、d分别为管道材料和孔板拆料的线膨胀系数。t为工作温度。3.雷诺数的计算公式：正常流量下的雷诺数计算公式最小流量下的雷诺数计算公式式中：、分别为正常情况下和最小情况下的体积流量，m3/s. 工作温度下管道的直径 ，m.为流体的动力粘度，Pas。由上游取压口处参数P1、t1确定。对于可压缩流体还因该知道定熵指数4.常用流量下的差压值：；式中：为在正常流量下允许的压力损失，Pa。、分别为管道允许的平均流量和最大流量，m3/s.5.迭代计算算式：;式中：为介质在该温度下的密度，kg/m3.六、 基本原理差压式流量测量原理：在管道内装入节流件，流体流过节流件时流束收缩，于是在节流件前后产生差压，对于一定形状和尺寸的节流件，一定的测压位置和前后直管段情况，一定参数的流体，和其它条件下，节流件前后产生的差压值随流量而改变，两者之间并有确定的关系。因此可通过测量差压来测量流量。 节流装置的原理：节流装置就是使管道中流动的流体产生静压力差的装置，有标准节流装置和非标准节流装置两大类。完整的节流装置由节流元件、带有取

4、压孔的取压装置和上下游测量导管三部分组成。（1）标准孔板标准孔板是一块与管道轴线同心的圆形开孔、内边缘尖锐的金属薄板。如图： 标准孔板的开孔直径d在任何情况下都要满足d12.5mm和0.200.75。开孔直径d应取相互之间大致有相等角度的四个直径测量结果的平均值，且要求任意一个直径与直径平均值之差不超过直径平均值的0.05%。 孔板上游端面A的平面度（即连接孔板表面上任意两点的直线与垂直与轴线的平面之间的斜度应小于0.5%，上游端面A的粗糙度必须10-4d）。 节流孔厚度e应在0.005D和0.02D之间，在节流孔的任意点测得的各个e值之间的差不得大于0.01D。孔板厚度E应在e和0.05D之间，而当50mmD64mm时，孔板厚度只要不大于3.2mm即可。孔板下游侧应有一个扩散的圆锥表面，该表面的粗糙度应达到上游端面A的要求，圆锥面的斜面为4515。 上游边缘G应是尖锐的（即边缘半径不大于0.0004d），无卷口，无毛边，无目测可见的任何异常。 （2）标准取压装置国家标准中规定标准孔板有三种标准取压方式：角接取压、法兰取压和D-D/2取压。 角接取压的取压口位于上、下游孔板的前后端面处

5、，有环室取压和单独钻孔取压两种形式。它所取出的压力为节流件前后端面处的压力。每个取压孔开孔面积不小于12mm2。小管径时一般采用环室取压，当管道直径D500mm的大管径时一般都采用单独钻孔取压。环隙宽度或单独钻孔取压口的直径a通常取410mm之间。法兰取压时孔板被夹持在两块特殊加工的法兰种，期间加垫片，厚度不超过1mm。在法兰上分别钻一个取压孔，上游取压孔中心距孔板前端面为25.4mm，下游取压孔中心位置距孔板后端面为25.4mm，即前后距离均为1英寸，取压孔直径为612mm，取压孔中心与管道孔中心垂直。它所取压力为距离孔板前后端面25.4mm的压力。 D-D/2取压装置的上游取压孔的中心距孔板的前端面为D，下游取压孔的中心距前端面为D/2。取压孔直径应小于0.13D，且小于13mm，最小直径可根据偶然阻塞的可能性和动态特性来决定，没有任何限制。石油取压孔和下游取压孔应具有相同的直径，且取压孔中心线应与管道轴线相交成直角。 （3）节流装置上下游侧的测量导管标准节流装置除标准取压装置外，还包括安装在节流件上游侧及下游侧的测量直管段。其长度规定为上游侧测量直管段为10D，下游侧测量直管段为

6、5D。在实际测量中，标准节流装置上下游侧最短直管段长度随上游侧的阻力件形式和节流件直径比的不同而不同。 四种标准节流装置：角接取压标准节流孔板、法兰取压标准孔板、D-D/2取压标准孔板和角接取压标准喷嘴。 测量流量时选择节流装置的主要依据是：测量所要求的精度、允许的压力损失、被测介质的性质、被测对象的具体条件与参数范围、使用条件及经济价值等。具体选用时要看侧重哪个方面来决定。(4)校正、补偿装置由于管道中的流体会因为在流动过程中发生温度损失和压力损失等，进而会使测量结果不精确甚至影响测量装置的正常运行。因此有必要在测量流量之前对管道中流体的温度和压力等比较重要的物理参数进行检测、校正和补偿。所用的检测装置都应该安装在流量计前，以便于未进行测量之前对所测介质进行必要的反馈和补偿。七、 命题计算命题：已知技术条件与参数1 标准节流装置的设计依据我国流量测量节流装置国家标准和检定规程的规定进行设计。2.题目参数：序号项目符号单位数值1被测介质名称： 锅炉给水QT/h2流量测量范围： 平均、T/h610流量测量范围： 最大T/h615流量测量范围： 最小T/h6053介质温度t2464介质绝对

7、压力PMpa15.65管道内径（20 c下实测值）D20mm286.46管道材料：普通碳钢7在正常流量下允许的压力损失PPa610008闸阀开度K %5计算过程：受支路5%开度闸阀的影响，安装节流件的支路的流量测量范围应为：Qmch=610*95%=579.5(T/h),Qmax=615*95%=584.25(T/h)，Qmin=605*95%=574.75(T/h),根据介质工作状态下的压力= 15.6Mpa和温度t=246，从附表3-1中查得介质密度，从附表3-2中查得介质动力粘度。因为介质为不可压缩性流体，所以。根据管道材料普通碳钢和工作温度t=246，从附表3-3中查得管道材料线膨胀系数=12.8441/。计算：= 计算正常流量下和最小流量下雷诺数：=2.选择节流装置类型和差压计： 孔板加工方便、价格较廉，故本题节流件选用标准孔板。计算差压量程上限： ( Pa )差压计可选用精度等级为0.25级电容式压力变送器（1151HP）（可参考附表3-6），其量程范围为Pa，耐静压为Pa。流量指示仪的刻度上限是有规定的，即为1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，本设计

8、最大流量为584.25t/h,所以流量计刻度上限定为630t/h。3.计算常用流量下的差压值： =Pa4.迭代计算：A= =0.183755第一步：设 C0=0.63； = A/C0 = 0.2821； ； =0.6030；第二步： = A/C1 = 0.2947； ；= 0.6032；第三步： = A/C2 = 0.2946 = 0.6032由精密判据 E = (A-XC)/A= 1.2 10 5 10迭代结束，则= 0.5316，C = 0.60325.确定： 选用不锈钢为孔板材料，查得/，可以算 =152.1003mm6.确定直管段长度和对管道粗糙度的要求：按=0.60，上游侧第一阻力件形式为全开闸阀的情况下，从附表3-7中可查得L=14D=140.287234.0m；在=0.60的情况下，L=7D=70.287232.0m；L按=0.70和上游侧第二阻力件形式为一个90的弯头查得L=0.528D=140.287234.0m。 孔板对管道相对粗糙度的限值可从附表3-8中查得，对于=0.60，管道的相对粗糙度的限值为4.210,所以本设计中要求节流件10D以内管道的绝对粗糙度K287.234.210=0.121(mm),新无缝钢管的绝对粗糙度K=mm，选择内壁光滑额无缝钢管即能符合粗糙度的要求。7不确定度的计算： 即使完全符合前

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