高精度一體化核級文丘裡管的製作方法
2023-07-23 03:22:41
高精度一體化核級文丘裡管的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種高精度一體化核級文丘裡管，屬於流體測量領域。至少包括：上遊直管段、文丘裡管本體、下遊直管段、均壓環、管嘴，所述文丘裡管本體各段為一體化鍛件，由此構成一體化文丘裡管本體。通過將文丘裡管本體的入口圓筒段、圓錐收縮段、喉部、圓錐擴散段採用一體化鍛件並進行精加工，取消了引壓軟管，同時在因衝擊造成易磨損部位，即圓錐收縮段和喉部連接處堆焊硬質耐磨材料，從而克服了現有技術文丘裡管採用鋼板分段卷制和焊接存在的焊接變形、焊接錯位、焊接安全隱患、焊後不加工、各段不同軸、因衝擊造成易磨損和使用壽命短等缺陷；提高了文丘裡管結構強度、各段同軸度和安全性能、使用的可靠性及穩定性。
【專利說明】高精度一體化核級文丘裡管
【技術領域】
[0001]本發明涉及流體測量領域，特別涉及一種高精度一體化核級文丘裡管。
【背景技術】
[0002]文丘裡管是一種測量管路流量儀表，起到測量流體流量的作用。
[0003]第三代新型核電技術主給水系統對流量測量用文丘裡管的測量精度、安全性能、使用壽命要求越來越高，總長超過十米的大口徑文丘裡管設備，測量不確定度要求等於或優於±0.25%，高於標準要求±1.5%精度的6倍，安全使用壽命要求到達60年。九十年代，我國廣東大亞灣核電站從法國進口的主給水系統管道流量測量用文丘裡管，因其設計結構和製造工藝原因，在投入使用一段時間後，出現震蕩、喉部磨損嚴重、測量結果偏離等現象，其安全使用年限與核電站重要設備40到60年的使用年限要求相差甚遠。因此，設計製造一套符合第三代新型核電站技術要求和安全要求，能達到規定測量精度和使用壽命的文丘裡管是我國核電行業的當務之急。
[0004]所述主給水系統用於控制汽輪機安全運行，其特點是大口徑、高溫、高壓、高流速、無間斷運行，對該系統使用的文丘裡管的長期安全性能、使用穩定性、測量精度都有很高的要求。因而對其製造精度，包括幾何尺寸誤差、同軸度、內表面粗糙度、耐磨損程度等都提出了很高的要求。因此，主給水文丘裡管如此高精度、大尺寸、長使用壽命的要求，設計要求十分苛刻，加工難度非常大，長期以來一直困擾國內文丘裡管制造行業。
[0005]傳統的文丘裡管如圖1所示，主要包括入口圓筒段1、圓錐收縮段2、喉部3、圓錐擴散段4，當文丘裡管公稱直徑大於200mm時，各段之間通常採用鋼板卷制焊接的方式連接，所述圓錐收縮段2和圓錐擴散段4由鋼板卷焊而成，在入口圓筒段I開設有圓筒段取壓孔1.1，在喉部3開設有喉部取壓孔3.1，用於取壓。此結構可能存在焊接變形、焊接錯位、焊接安全隱患、焊後不加工、各段不同軸、尺寸偏差較大、測量精度不高、安全可靠性差等缺陷，一般用於壓力低、常溫、和測量精度要求不高的流體測量，如標準GB/T2624要求該結構文丘裡管測量不確定度等於1.5%。
[0006]現有核電廠使用的文丘裡管其結構基本是參照國外的設計，如圖2所示，主要包括外套管5、文丘裡管主體6，所述文丘裡管主體6主要由內管圓錐收縮段6.1、內管喉部
6.2、內管喉部取壓孔6.2.1、內管圓錐擴散段6.3組成，在外套管5上開設有上遊端取壓孔
5.1，在內管喉部6.2開設有內管喉部取壓孔6.2.1，通過上遊均壓環7、喉部均壓環8、上遊引壓管嘴9、喉部不鏽鋼引壓軟管10和喉部引壓管嘴11引壓。此結構由於內管圓錐收縮段6.1、內管圓錐擴散段6.3採用鋼板卷制和焊接，內表面不進行加工，也會存在因焊接造成變形，因內表面不加工造成尺寸誤差較大，且因取壓採用軟管易產生內漏。同時內管喉部
6.2和內管圓錐收縮段6.1連接處受流體長期衝擊而造成磨損，從而存在測量精度不高，使用壽命不長，安全可靠性差等缺陷。綜上所述，傳統的和現有技術的文丘裡管由於各段均採用鋼板卷制後分段焊接，且易磨損部位沒有採取相應措施，因而已無法滿足如此嚴苛的設計要求。
【發明內容】
[0007]為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種高精度一體化核級文丘裡管。整體強度高，各段同軸度高，加工精度高，測量精度高，耐磨損，使用壽命長，安全性能好。所述技術方案如下:
[0008]一種高精度一體化核級文丘裡管，至少包括:上遊直管段、文丘裡管本體、下遊直管段、均壓環、管嘴，所述文丘裡管本體各段為一體化鍛件，由此構成一體化文丘裡管本體。
[0009]具體地，所述一體化文丘裡管本體上遊端與第二定位對焊法蘭焊接，下遊端與所述下遊直管段焊接；所述上遊直管段一端與第一定位對焊法蘭焊接。
[0010]具體地，所述第一定位對焊法蘭與所述第二定位對焊法蘭的相對面設置有凸凹定位面，兩法蘭之間設置有密封墊片，通過緊固件將所述第一定位對焊法蘭與所述第二定位對焊法蘭連接。
[0011]具體地，所述一體化文丘裡管本體至少包括:入口圓筒段、圓錐收縮段、文丘裡管喉部、圓錐擴散段，所述圓錐收縮段與所述文丘裡管喉部過度處的凹槽內堆焊硬質耐磨材料。
[0012]具體地，所述一體化文丘裡管本體外部設置有文丘裡管均壓環，所述文丘裡管均壓環上設置有管嘴。
[0013]具體地，所述文丘裡管均壓環至少包括:圓筒段均壓環、喉部均壓環；所述管嘴至少包括:圓筒段排氣管嘴、圓筒段排汙管嘴、圓筒段引壓管嘴、喉部排氣管嘴、喉部排汙管嘴、喉部引壓管嘴。
[0014]進一步地，所述圓筒段均壓環的上方位設置有所述圓筒段排氣管嘴，下方位設置有所述圓筒段排汙管嘴及所述圓筒段引壓管嘴。
[0015]進一步地，所述喉部均壓環的上方位設置有所述喉部排氣管嘴，下方位設置有所述喉部排汙管嘴及所述喉部引壓管嘴。
[0016]進一步地，所述一體化文丘裡管本體的入口圓筒段管壁上至少設置有四個通孔，與所述圓筒段均壓環相通，並與所述圓筒段均壓環上的管嘴相通。
[0017]進一步地，所述一體化文丘裡管本體的文丘裡管喉部管壁上至少設置有四個通孔，與所述喉部均壓環相通，並與所述喉部均壓環上的管嘴相通。
[0018]本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0019]本發明實施例優化了現有技術文丘裡管總體結構，通過將文丘裡管的入口圓筒段、圓錐收縮段、喉部、圓錐擴散段採用一體化鍛件加工，取消了文丘裡管鋼板卷制和焊接工序，取消了引壓軟管，且易磨損部位即圓錐收縮段和喉部連接處加工出凹槽並堆焊硬質耐磨材料，克服了現有技術文丘裡管各段採用分段焊接存在的焊接變形、焊接錯位、焊接洩漏點、焊後不加工和各段不同軸等缺陷；提高了文丘裡管結構強度，各段同軸度和安全性能，使用的可靠性及穩定性，使總長超過十米的文丘裡管各段同軸度達到或優於500 μ m，文丘裡管段表面機加工粗糙度達到或優於Ral.6，極大的提高了文丘裡管的測量精度，使測量不確定度優於±0.25%。
【專利附圖】
【附圖說明】[0020]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中描述所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1是傳統的文丘裡管結構示意圖；
[0022]圖2是現有核電廠使用的文丘裡管結構示意圖；
[0023]圖3是本發明實施例提供的高精度一體化核級文丘裡管結構示意圖；
[0024]圖4是本發明實施例提供的圖3中A-A剖視圖；
[0025]圖5是本發明實施例提供的圖3中B-B剖視圖；
[0026]圖6是本發明實施例提供的圖3中I部結構放大圖。
[0027]圖中各符號表示含義如下:
[0028]I A 口圓筒段，1.1圓筒段取壓孔；
[0029]2圓錐收縮段；
[0030]3喉部，3.1喉部取壓孔；
[0031]4圓錐擴散段；
[0032]5外套管，5.1上遊端取壓孔；
[0033]6文丘裡管主體，6.1內管圓錐收縮段，6.2內管喉部，6.2.1內管喉部取壓孔，6.3內管圓錐擴散段；
[0034]7上遊均壓環；
[0035]8喉部均壓環；
[0036]9上遊引壓管嘴；
[0037]10喉部不鏽鋼引壓軟管；
[0038]11喉部引壓管嘴；
[0039]12上遊直管段；
[0040]13第一定位對焊法蘭；
[0041]14第二定位對焊法蘭；
[0042]15文丘裡管本體，
[0043]15.1 入口圓筒段，15.1.1 通孔;
[0044]15.2圓錐收縮段，15.2.1硬質耐磨材料；
[0045]15.3文丘裡管喉部，15.3.1通孔;
[0046]15.4圓錐擴散段；
[0047]16下遊直管段；
[0048]17密封墊片；
[0049]18緊固件；
[0050]19文丘裡管均壓環，19a圓筒段均壓環，19b喉部均壓環；
[0051]20管嘴，20a圓筒段排氣管嘴，20b圓筒段排汙管嘴，20c圓筒段引壓管嘴，20d喉部排氣管嘴，20e喉部排汙管嘴，20f喉部引壓管嘴。
[0052]圖中箭頭方向為介質流動方向。【具體實施方式】
[0053]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0054]參見圖3所示，本發明實施例提供了一種高精度一體化核級文丘裡管，具體地，作為優選，至少包括:上遊直管段12、第一定位對焊法蘭13、第二定位對焊法蘭14、文丘裡管本體15、下遊直管段16、密封墊片17、緊固件18、文丘裡管均壓環19、管嘴20等零部件；所述文丘裡管本體15上遊端與第二定位對焊法蘭14焊接，下遊端與下遊直管段16焊接；所述上遊直管段12 —端與第一定位對焊法蘭13焊接；所述第一定位對焊法蘭13與第二定位對焊法蘭14的相對面設置有凸凹定位面，用於精確定位，兩法蘭之間設置有密封墊片17，通過緊固件18將第一定位對焊法蘭13與第二定位對焊法蘭14連接；所述文丘裡管本體15外部設置有文丘裡管均壓環19、文丘裡管均壓環19上設置有管嘴20。
[0055]同時參見圖4、圖5、圖6所示,具體地,作為優選,所述文丘裡管本體15至少包括:入口圓筒段15.1、圓錐收縮段15.2、文丘裡管喉部15.3、圓錐擴散段15.4，各段採用一體化鍛件加工而成，由此構成一體化文丘裡管本體15 ;所述圓錐收縮段15.2與文丘裡管喉部15.3過度處內表面加工出凹槽，並在凹槽內堆焊硬質耐磨材料15.2.1。
[0056]具體地，所述文丘裡管均壓環19至少包括:圓筒段均壓環19a、喉部均壓環19b ；所述壓管嘴20至少包括:圓筒段排氣管嘴20a、圓筒段排汙管嘴20b、圓筒段引壓管嘴20c、喉部排氣管嘴20d、喉部排汙管嘴20e、喉部引壓管嘴20f。
[0057]進一步，所述圓筒段均壓環19a的上方位設置有圓筒段排氣管嘴20a，下方位設置有圓筒段排汙管嘴20b及至少兩個圓筒段引壓管嘴20c。
[0058]進一步，所述喉部均壓環19b的上方位設置有喉部排氣管嘴20d，下方位設置有喉部排汙管嘴20e及至少兩個喉部引壓管嘴20f。
[0059]具體地，所述一體化文丘裡管本體15的入口圓筒段15.1管壁上至少設置有四個通孔15.1.1，上部通孔用於排氣，下部通孔用於排汙，並與圓筒段均壓環19a上方位的圓筒段排氣管嘴20a、下方位的圓筒段排汙管嘴20b及與水平面傾斜角度為30-60度的引壓管嘴20c相通。
[0060]具體地，所述一體化文丘裡管本體15的文丘裡管喉部15.3管壁上至少設置有四個通孔15.3.1，上部通孔用於排氣，下部通孔用於排汙，並與喉部均壓環19b上方位的喉部排氣管嘴20d、下方位的喉部排汙管嘴20e及與水平面傾斜角度為30-60度的引壓管嘴20f相通。
[0061]本發明實施例的的製作方法:
[0062]I)上遊直管段12與第一定位對焊法蘭13焊接後精加工內表面，達到工程要求的尺寸精度、圓度和表面粗糙度；
[0063]2) 一體化文丘裡管本體15先粗加工內表面，在圓錐收縮段15.2與文丘裡管喉部
15.3過度處加工出凹槽，並在凹槽內堆焊硬質耐磨材料15.2.1，然後與第二定位對焊法蘭14焊接，完成後整體精加工內表面，達到工程要求的尺寸精度、圓度、表面粗糙度和各段同軸度；
[0064]3)第一定位對焊法蘭13、第二定位對焊法蘭14的端面分別加工出凹面和凸面，並按配合公差等級確定尺寸，達到精確配合的目的；[0065]4)下遊直管段16根據工程需要確定長度及是否配帶，並在焊後精加工內表面。
[0066]以上加工方法可保證各段的尺寸精度、表面粗糙度、各段同軸度，確保了文丘裡管的測量精度，使文丘裡管的測量不確定度到達或優於0.25%，遠高於標準要求。由於一體化文丘裡管本體15各段採用整體鍛制和圓錐收縮段15.2與文丘裡管喉部15.3過度處採用硬質耐磨材料的堆焊處理，極大的提高了其安全可靠性和耐磨性能，延長了使用壽命，確保了測量的高精度和穩定性。
[0067]綜上所述，本發明實施例針對傳統文丘裡管和現有在用核電廠文丘裡管存在的焊接變形、製造尺寸誤差較大、取壓軟管內漏、測量精度不高、安全性能不高等缺陷，多年以來，發明人著手圍繞核電站主給水系統管道流量測量用文丘裡管進行了深入的調查、分析、研究，嚴格控制文丘裡管本體和上下遊直管段的尺寸加工精度及配合公差、各段同軸度，優化了文丘裡管總體結構，除具有前述的有益效果外，還具有如下優點:
[0068]1.上遊直管段與一體化文丘裡管本體段採用定位對焊法蘭專用工裝夾具，可保證上遊直管段和一體化文丘裡管本體的同軸度，同時方便現場工藝管段檢修和維護時的裝卸。
[0069]2.圓錐收縮段與喉部過度處堆焊硬質耐磨材料，圓錐收縮段與喉部過度處為文丘裡管本體受流體衝刷最嚴重的部位，現有技術在此處不做特殊處理，工作一段時間後均會出現不同程度的磨損，影響測量精度，甚至造成安全隱患；經堆焊硬質耐磨材料後，提高了材料的硬度，增加了耐磨程度，提高了測量穩定性，延長了使用壽命。
[0070]3.取消不鏽鋼軟管取壓，採用直接鑽孔和均壓環取壓，避免了內漏隱患，改善了取壓結構。
[0071]4.配帶有經加工的上遊直管段和下遊直管段，更符合標準對上下遊直管段的要求。
[0072]5.整體內表面進行了精加工，特別是對一體化文丘裡管本體的圓錐收縮段、圓錐擴散段的內表面精加工，從而提高了一體化文丘裡管本體的幾何尺寸精度、同軸度、圓錐度和內表面粗糖度，從而提聞了測量精度。
[0073]6.安裝方便，洩漏點少，適用於安裝在核電站主給水系統上，用來測量管道內流體流量。
[0074]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種高精度一體化核級文丘裡管，至少包括:上遊直管段(12)、文丘裡管本體(15)、下遊直管段(16)、均壓環(19)、管嘴(20)，其特徵在於，所述文丘裡管本體(15)各段為一體化鍛件，由此構成一體化文丘裡管本體(15)。
2.根據權利要求1所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述一體化文丘裡管本體(15)上遊端與第二定位對焊法蘭(14)焊接，下遊端與所述下遊直管段(16)焊接；所述上遊直管段(12) —端與第一定位對焊法蘭(13)焊接。
3.根據權利要求2所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述第一定位對焊法蘭(13)與所述第二定位對焊法蘭(14)的相對面設置有凸凹定位面，兩法蘭之間設置有密封墊片(17)，通過緊固件(18)將所述第一定位對焊法蘭(13)與所述第二定位對焊法蘭(14)連接。
4.根據權利要求1所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述一體化文丘裡管本體(15)至少包括:入口圓筒段(15.1)、圓錐收縮段(15.2)、文丘裡管喉部(15.3)、圓錐擴散段(15.4)，各段採用一體化鍛件並進行精加工，所述圓錐收縮段(15.2)與所述文丘裡管喉部(15.3)過度處內表面加工出凹槽並在凹槽內堆焊硬質耐磨材料(15.2.1)。
5.根據權利要求1所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述一體化文丘裡管本體(15)外部設置有文丘裡管均壓環(19)，所述文丘裡管均壓環(19)上設置有管嘴(20)。
6.根據權利要求5所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述文丘裡管均壓環(19)至少包括:圓筒段均壓環(19a)、喉部均壓環(19b);所述管嘴(20)至少包括:圓筒段排氣管嘴(20a)、圓筒段排汙管嘴(20b)、圓筒段引壓管嘴(20c)、喉部排氣管嘴(20d)、喉部排汙管嘴(20e)、喉部引壓管嘴(20f)。
7.根據權利要求6所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述圓筒段均壓環(19a)的上方位設置有所述圓筒段排氣管嘴(20a)，下方位設置有所述圓筒段排汙管嘴(20b)及所述圓筒段引壓管嘴(20c)。
8.根據權利要求6所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述喉部均壓環(19b)的上方位設置有所述喉部排氣管嘴(20d)，下方位設置有所述喉部排汙管嘴(20e)及所述喉部引壓管嘴(20f)。
9.根據權利要求4或6所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述一體化文丘裡管本體(15)的入口圓筒段(15.1)管壁上至少設置有四個通孔(15.1.1)，並與所述圓筒段均壓環(19a)上的管嘴(20)相通。
10.根據權利要求4或6所述的高精度一體化核級文丘裡管，其特徵在於，所述一體化文丘裡管本體(15)的文丘裡管喉部(15.3)管壁上至少設置有四個通孔(15.3.1)，並與所述喉部均壓環(19b)上的管嘴(20)相通。
【文檔編號】G01F1/44GK103791953SQ201310205081
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年5月28日 優先權日:2013年5月28日
【發明者】黃瑞鶴, 黃文早, 上官宗劍, 黃瑞唱, 陳顯筍, 洪晨君 申請人:蒼南自動化儀表廠