过参节流件第二类命题设计计算
节流装置设计计算要点 节流装置技术指标
节流装置设计计算要点节流装置技术指标以孔板流量计为代表的节流装置，大家都知道，其实生产是一部分，较为紧要是还是计算节流装置的直径，间接的得出流出系数等相关值。
今日就给大家介绍下节流装置设计计算要点：1，首先要填好节流装置设计计算任务书在这里，应当指出，由于现场实际多而杂的原因，有些项目只能在投用后才能的确知道相关参数（流量，压力，温度的波动量管道内径的实际值），所以说，投用后项目的实际值与实际值不相符合并非个别情况，这个也是节流装置不能正常运行的紧要原因，因此要在确定及填写设计计算任务书的项目时持严谨的态度。
当装置投用后应再次对设计值进行核对，如的确偏移较大，应实行补救措施，除去测量误差。
2，被测流体物性参数的确定被测参数紧要包括密度，黏度，等熵指数，气体压缩系数和气体相对湿度。
在全部参数中，密度的精准度较为紧要，要求也最高，它是直接影响测量精准度的参数。
3，管道内径及管道内表面情形的确定依照标准规定，管道内径应为实测值，实在测量规范可以参考《节流装置设计手册》，所以，现场管道在使用一段时间后，应检查管道内表面的情况，对有问题的地方要进行确定的补救。
4，差压上限值的选择差压上限值的选择在设计计算中占有紧要地位，选择高的差压可以提高测量精度，缩小前后直管段的标准值。
对于生产型企业来说，节流装置设计计算是个很紧要的环节，由于生产要全部依靠上面的数据，其次现场维护也要参考相关计算结果维护现场工艺。
流量计常见故障与处理方法（流量计带故障自检程序，用户通过显示屏可查知部分原因！）一、当管道内被测介质流速为零时，流量计示值瞬时流量值不为零，造成该现象的紧要原因有：a、安装前后流量计水平度不一致，以至进口和出口因倾斜而产生轴向水平分力导致瞬时流量存在；b、流量计长期运行，其传感器内部应力释放产生微变；c、安装或运行过程中，严重过载造成零点飘移；以上三种方式均可参照有关流量计清零的步骤和方法处理。
d、流量计壳体接地不良；处理方法：用户重新接地。
标准节流装置的设计与计算
课程设计报告( 2013—2014年度第一学期）课程：过程参数检测及仪表题目：标准节流装置的设计与计算院系: 自动化系班级：学号:学生姓名：Acceler指导教师：田沛设计周数: 一周成绩：日期：2014 年1 月15 日一、课程设计目的与要求本课程设计为检测技术与仪器、自动化专业《过程参数检测及仪表》专业课的综合实践环节。
通过本课程设计，使学生加深过程参数检测基本概念的理解，掌握仪表的基本设计方法和设计步骤。
二、设计正文 第一类命题:已知条件:流体为水,工作压力MPa p 7.14=,工作温度215=t ℃；管道mm D 23320=，材料为20号钢新无缝钢管；节流件为法兰取压标准孔板,材料为1Cr18Ni9Ti;mm d 34.11720=;差压kPa p 91.156=∆，求（1）给定差压值p ∆下的水流量m q ；（2)计算测量时的压力损失。
解：（1）辅助计算：查表得到水和水蒸气密度1ρ=856.85kg/3m ，动力粘度η=127。
3610-⨯Pa ·s ，管道线膨胀系数D λ=12.78610-⨯/℃，节流件线膨胀系数d λ=17.2610-⨯/℃，可膨胀性系数ε=1。
mm t D D D t 58.233)]20(1[20=-+=λmm t d dt d 73.117)]20(1[20=-+=λ(2）查表可知，新无缝钢管的绝对粗糙度K=0。
05~0。
1mm ，(410K/D)max =4。
29<4。
9,所以直管段粗糙度符合要求。
（3）迭代计算水流量m q ： 由Stolz 方程，得:令式中0Re D = ∞,此时流出系数初始值为0C =0.60274。
取精密度判据6101-⨯=z ,利用Matlab 进行迭代计算，程序代码如下：A=7912885.84;yita=127。
3e-6; b=0。
504；Dt=233。
58;c0=0.5959+0。
0312*b^2。
1—0。
过流整定
井下设备短路保护整定计算细则一、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按公式（1）计算：I d（2）=U e÷2[(ΣR)2+(ΣX)2]1/2ΣR=R1/K b(2)+R b+R2ΣX=Xx+X1/ K b（2）+ X b+X2式中I d（2）——两相短路电流，A;ΣR、ΣX——短路回路内一相电阻、电抗值的总和，Ω；Xx——根据三相短路容量计算的系统电抗值。
可查表。
R1、X1——高压电缆的电阻、电抗值。
可查表。
Ω；K b——矿用变压器的变压比。
R b、X b——矿用变压器的电阻、电抗值。
可查表。
Ω；R2、X2——低压电缆的电阻、电抗值。
可查表。
Ω；U e——变压器二次侧的额定电压，对于380V网路，U e以400V 计算；对于660V网路，U e以690计算；对于1140V网路，U e以1200V 计算；对于127V网路，U e以133V计算。
若需计算三相短路电流值，可按公式(2)I d（3）=1.15I d（2）计算I d（3）——三相短路电流，A;二、电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，可利用公式（3）计算得出。
L H=K1L1+ K1L1+ K1L1+ K1L1+……L X+K G L G式中L H——电缆总的换算长度，m；K1K2K3……K N——换算系数。
可查表；L X——系统电抗的换算长度。
可查表；K G——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，可查表；L G——6KV电缆的实际长度，m；电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660V、1140V系统中，以50mm2作为标准截面；在127V系统中，以4mm2作为标准截面。
三、1200V及以下馈电开关电磁式过流继电器的电流整定值，按下列规定选择。
1、对保护电缆干线的装置按公式（4）选择：I Z≥I Qe+K xΣI e式中I Z——过流保护装置的电流整定值，A;I Qe——容量最大的电动机的额定启动电流，对于有数台电动机同时启动的工作机械，若其总功率大于单台启动的容量最大的电动机启动功率时，I Qe则为这几台同时启动的电动机的额定启动电流之和，A;ΣI e——其余电动机的额定电流之和，A;K x——需用系数，取，0.5～1.2、对于保护电缆支线的装置按公式（5）选择：I Z≥I Qe对于鼠笼电动机，其近似值可用额定电流乘以6，对于绕线型电动机，其近似值可以用额定电流乘以1.5；3、按照第三条规定选择出来的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合公式（6）的要求：I d（2）/ I Z≥1.5I d（2）——被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，A;I Z——过流保护装置的电流整定值，A;1.5——保护装置的可靠动作系数四、动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装置来保护，对于电子式高压综合保护装置，按电流互感器二次额定电流（5A）的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，其整定值按公式（7）选择：n≥（I Qe+K xΣI e）/ K b I ge式中 n——互感器二次额定电流（5A）的倍数I ge——高压配电装置额定电流,A;K b——矿用变压器的变压比;I Qe——容量最大的电动机的额定启动电流，对于有数台电动机同时启动的工作机械，若其总功率大于单台启动的容量最大的电动机启动功率时，I Qe则为这几台同时启动的电动机的额定启动电流之和，A;ΣI e——其余电动机的额定电流之和，A;K x——需用系数，取，0.5～1.五、动力变压器的过负荷保护反映变压器正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定延时作用于信号。
标准节流装置的计算
标准节流装置的计算
在生产过程中，根据实际需要节流装置的计算可归纳为两类。
①流量计算
这类计算命题是在管道、节流装置、取压方式、被测流体参数已知的情况下，根据测得的差压值计算被测介质流量。
这种计算属校核计算，常用在使用现场，如选用节流装置与实际管道不一致时，需要重新计算刻度，以及对流量进行验算等。
要完成已知条件下的流量计算，所依据的基本公式是流量公式。
②设计节流装置
这类计算命题是要根据用户提出的已知条件以及限制要求来设计标准节流装置，属设计计算。
已知条件包括：管道内径及布置情况、被测流体性质与参数、大致流量范围；限制要求包括最小直管段、允许压力损失等。
要设计的工作包括：确定节流件的形式（类型、取压方式）和开孔直径d；确定最小直管段长度并验算；选配差压计；计算最大压力损失并验算；计算流量测量误差。
这类计算命题计算比较复杂，所求未知数多，还需要考
虑技术经济问题，在满足设计已知条件的情况下，设计计算结果不惟一，可以有多种结果。
（4）差压计
差压计与节流装置配套组成节流式流量计。
差压计经导压管与节流装置连接，接受被测流体流过节流装置时所产生的差压信号，并根据生产的要求，以不同信号形式把差压信号传递给显示仪表，从而实现对流量参数的显示、记录和自动控制。
差压计的种类很多，凡可测量差压的仪表均可作为节流式流量计中的差压计使用。
目前工业生产中大多数采用差压变送器。
它们可将测得的差压信号转换为0.02～0.1 MPa的气压信号和4～20mA的直流电流信号。
标准节流装置的设计计算
标准节流装置的设计计算
设计标准节流装置时需要考虑以下因素：
1. 流量要求：根据需要控制的流量大小确定节流装置的孔径或阀门的开度。
2. 压力差：根据流体流过节流装置前后的压力差来确定节流装置的设计参数。
3. 流体性质：根据流体的物理特性（如粘度、密度等）以及流体对节流装置的腐蚀性来选择合适的材料。
4. 流体状态：根据流体的状态（气体、液体或两相流）确定节流装置的设计参数。
5. 操作条件：考虑节流装置所处的环境条件（如温度、湿度等）以及操作要求（如开关机、调节流量等）。
根据以上因素，可以进行具体的设计计算，包括孔径或阀门开度的计算、节流装置材料的选择、压降的估算等。
具体的计算方法可以参考相关的流体力学和工程设计手册。
标准节流装置的计算
选取差压上限
� �
� � �
考虑到用户对压力损失的要求，拟选用喷嘴 ∆P max = 3 δp =3×59 = 177 kPa，取∆P max = 160 kPa； 正常流量下的差压∆P ∆P = (200 / 250)2 ×160 = 102.4 kPa 求不变量A2
qm 200000 = = 0.5099748 2 2 0.004 D ∆Pρ 0.004 × 222.44 × 102400 × 38.3475
38
迭代计算结果
n X β C ε δ E 1 0.5099748 0.6740097 0.9451122 0.9945451 3.085992×10−2 6.051584×10−2 2 0.5427955 0.6922027 0.9399362 0.9938432 2.654433×10−3 5.205304×10−3 3 0.5458869 0.6922027 0.9399362 0.9938235 1.806021×10−5 3.541580×10−5 4 0.5458080 0.6922131 0.9399332 0.9938234 0 0
2012-3-1
1
39
�
�
求d: d = Dβ = 222.44×0.6922131 = 153.975882 (mm) C 验算流量 q = 0.004 1 − β εd ∆Pρ
2
m
4
=
0.004 × 0.93993
1 − 0.692214 = 19999819 . ( kg / h)
�
× 0.99382 × 153.9759 2 102400 × 38.3475
A1 = 0.004
第二类命题计算任务书
第二类命题计算任务书1．被测流体：过热水蒸汽 2．流量：h t M 480max = h t M com 400= h t M 120min =3．工作压力：MPa p 3.131=（表压） 4．工作温度：C t ︒=5501 5．允许的压力损失：kPa p 68≤δ 6．管道内径：mm D 30910= 7．管道材质：12CrMoV8．管道和局部阻力件敷设简图：9．要求采用角接取压标准喷嘴设计要求：（1）选择节流件的形式、取压方式、确定材质及开孔直径（2）选择差压计类型及差压和流量量程范围 （3）建议节流件在管道上的布置位置（4） 确定流量测量不确定度一、节流件的设计计算 1．准备计算根据条件工作压力13.3MPa 为表压，则介质工作状态下的绝对压力为p 1=13.4MPa ，再由温度t 1=550℃，从附录表Ⅱ-2中查找并用插入法计算介质密度的3156.38m kg =ρ；介质动力粘度系数s Pa ∙⨯=-610187.31η。
根据附录表Ⅱ-3，按管道材料12CrMoV 和温度550℃，查得线性膨胀系数为：61065.13-⨯=D λ1/℃，求得t D 为：)(2.311)]20550(1065.131[309)]20(1[620mm t D D D t =-⨯+⨯=-+=-λ计算正常流量和最小流量下的雷诺数：66310577.14360010187.31102.31140000044Re ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--πηπt com Dcom D M 663min min 103731.4360010187.31102.31112000044Re ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--πηπt D D M 所以说，流体的雷诺数6610577.14Re 103731.4⨯≤≤⨯２. 标准节流件的选取对于大型发电机组,由于管道雷诺数较高,允许压力限制较严格,故选用喷嘴作节流件 ３.差压计量程的选择根据差压计量程选择的原则：在保证压力损失不超过允许压损的情况下，选取较大的差压计量程上限，从而使β值较小（β值越小，压力损失越大，差压也越大），则直管段长度也就越小，为厂房中的管道和设施的布置提供了方便。
过电流和速断保护的整定计算公式
过电流和速断保护的整定计算公式过电流和速断保护整定值的计算公式过电流保护的整定计算计算变压器过电流保护的整定值m a x ,r e l w r e o p L r e r e i o pK K I I I K K K I == 式中 op I —继电保护动作电流整定值（A ）；rel K —保护装置的可靠系数，DL 型电流继电器一般取1.2；GL 型继电器一般取1.3；w K —接线系数，相电流接线时，取1；两相电流差接线时，取3；re K —继电器的返回系数，一般取0.85～0.9；i K —电流互感器变比；max L I —最大负荷电流，一般取变压器的额定电流。
速段保护max rel w qb K iK K I I K = 式中 qb I —电流继电器速断保护动作电流（A ）；rel K —保护装置的可靠系数，一般取1.2；w K —接线系数，相电流接线时，一般取1；i K —电流互感器变比；max K I —线路末端最大短路电流，即三相金属接地电流稳定值（A ）；对于电力系统的末端供配电电力变压器的速断保护，一般取max K I 为电力变压器一次额定电流的2～3倍。
一、高压侧过电流保护的整定计算max 1.2128.8 2.260.85905rel w op L re i K K I I A A K K ′==?′ 取 op I =2.5A ，动作时间t 为0.5S 。
速断保护的整定计算max 1.21228.8 3.84905rel w qb k i K K I I A A K ′==创= 取 qb I =4A ，动作时间t 为0S 。
速断保护动作电流整定为4A ，动作时限为0S 。
低压侧过流保护2 1.2721.7 5.418005rel op N re i K I I A A K K ==? 取 op I =5.5A ，动作时间t 为0.5S 。
0.70.70.473.73.8N op i U U KV V K ′=== 电压闭锁整定值取75V 。
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第二类命题设计计算
4. 已知条件：流体为锅炉给水，最大流量h kg q m /102503max ⨯=，常用流量h kg q m ch /101903⨯=，最小流量h kg q m /101003min ⨯=；工作压力MPa p 7.14=（绝对压力），工作温度215=t ℃；管道mm D 19920=，材料为20号钢，新无缝管，允许压力损失kPa y 40≤∆ω；管道阻力件：上游第一阻力件为球形阀全开，上游第二阻力件为90°平面弯头。
（1）确定标准节流件形式；（2）选定差压计；（3）计算20d C 、、、εβ；（4）确定最小直管段长度210l l l 、、；（5）计算压力损失并进行核算；（6）计算基本误差。
解：
1、考虑到压损的要求，选取的节流件为标准孔板，采用角接取压，材料为1Cr18Ni9Ti.
2、选择压差计，由于采用标准孔板，设：
kpa p y 802max =∆=∆ω，选取最靠近的差压系列值60kpa.参考附录，可选用1151HP 电容式差压变送器，其量程范围为31.1~186.8kpa ，耐静压31.5Mpa,差压量程调整在0~60kpa. 题目中给水的最大流量为h kg /102503⨯，所以流量计流量刻度上限max *m q 定为h kg /102503⨯。
3、由查表和线性计算得到给水的粘度s a ·10322.1276-P ⨯=η，密度3
/855.856m kg =ρ，管道线膨胀系数c o D /1078.126-⨯=λ，节流件线膨胀系数c o /102.176-d ⨯=λ，给水的可膨胀系数1=ε.
工作状态下管道直径:
199.4959mm
=)]20(1[20-+=t D D D t λ 常用流量下雷诺数: 6102.6480 /354.0Re ⨯==ηt m ch D D q
常用流量下的差压值
Pa p q q p m mch ch 34656max 2
*max =∆⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=∆ 迭代计算β和d 的值：
①求不变量A 0.2190004.012m =∆=ch
t p D q A ρ ②设10=c 。
③根据公式
)/(11n --=n n C A X ε
4/122)1(n
n n X X +=β 75.06
5
.281.2)Re 10(0029.01840.00312.05959.0D C βββ+-+= n n n C X A εδ-=n
进行迭代运算从n=3起，用快速弦截法公式
2
12111n ---------=n n n n n n X X X X δδδ 进行迭代运算，A E n /n δ=,当6-n 10≤E 时，停止迭代，得到
0.5848=β
0.6039=C
116.6576mm
==t t D d β 116.2677mm )
20(120=-+=t d d d t λ 4、最小直管段长度
2.7929m
140==t D l 5.1869m 261==t D l
1.3965m
72==t D l 5、验证压力损失
kPa 4022.170kPa 11242
4<=∆+---=ch ch p C C p ββββδ
压力损失验算合格
验算流量
h kg p d C
q t m /101.901004.05124⨯=∆-=ρεβ
6、计算基本误差
对于标准孔板，6.0≤β
%0.6/±=C C δ
%0094.0)%/(4/1±=∆±=p p εδε
设%05.0/%1.0/±=±=d D d D δδ，，选定的差压变送器为0.25级
%11.0)(132=⨯∆⨯=∆∆差压计允许绝对误差p
p p δ 假设温度，压力的测量不确定度为%1/%1±=±ρδρ，则
总不确定度：
%8.0]41411212[2/122224224422q ±=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛±=∆ρδδδβδββεδδδρεp d D C q p d D C m m
所以基本误差
pa q e m m
48060000100/8.060000q ±=⨯±=⨯=δ
计算程序如下：
clc;
close all ;
clear all ;
qmmax=250000;
qmch=190000;
qmin=100000;
p1=14700000;
t=215;
D20=199;
%给水的粘度
yita=127.322*10^(-6);%pa·s
%工作环境下水的密度
rou=856.855;%kg/m^3
%最大差压
pmax=60000;%pmax=2*wy=80000;取整到系列值
%膨胀系数
liamudaD=12.78*10^(-6);
liamudad=17.2*10^(-6);
%%%%%%%%%%%%%%%
Dt=D20*(1+liamudaD*(t-20))
pch=(qmch/qmmax)^2*pmax
A=qmch/(0.004*Dt^2*sqrt(rou*pch))
ReD=0.354*qmch/(yita*Dt)
c=[];
x=[];
E=[];
e=1;
beita=[];
delta=[];
c(1)=1;
for i=2:20
if i<4
x(i)=A/(c(i-1)*e);
else
x(i)=x(i-1)-delta(i-1)*(x(i-1)-x(i-2))/(delta(i-1)-delta(i-2));
end
beita(i)=(x(i)^2/(1+x(i)^2))^0.25;
%角接取压标准孔板
c(i)=0.5959+0.0312*beita(i)^2.1-0.184*beita(i)^8+0.0029*beita(i)^2.5* (10^6/ReD)^0.75;
delta(i)=A-x(i)*c(i)*e;
E(i)=delta(i)/A;
if (E(i)<=10^(-6))
c=c(i) %得到最终流出系数
beita=beita(i) %得到直径比
break;
end
end
%节流件的直径
dt=Dt*beita
d20=dt/(1+liamudad*(t-20))
%验算压损
yasun=(sqrt(1-beita^4)-c*beita^2)/(sqrt(1-beita^4)+c*beita^2)*pch %验算流量
qmch=0.004.*c*dt*dt*sqrt(pch*rou)/sqrt(1-beita^4)
%计算直管段长度
l0=14*Dt
l1=26*Dt
l2=7*Dt
%计算总不确定度
e1=0.6/100
e2=4*pch/p1/100
e3=2*beita^4/(1-beita^4)*0.1/100
e4=2/(1-beita^4)*0.05/100
e5=0.5*2/3/pch*0.25/100*60*1000
e6=0.5/100
e0=sqrt(e1^2+e2^2+e3^2+e4^2+e5^2+e6^2)。