热测设计说明书

课程设计用纸教师批阅：教师批阅：②减温器的压力范围是0～3MPa，所以选用的压力表测量范围甚为0～6MPa。4、被测介质的性质被测介质为过热蒸汽，主蒸汽温度范围360～560℃。喷水温度为150～200℃，腐蚀性温和，粘度适中，无污染。表3.3各变送器的规格品种型号规格测量范围精度稳定性1151DP低中高差压变送器(461/293)0-1.24～186.46Kpa±0.2%＜±0.2%/6个月1151DP大差压变送器(461/293)0-117.2Kpa～6.89Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151HP高静压差压变送器(461/294)0-6.22Kpa～2.07Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151DP√ΔP流量变送器(461/299)0-1.24Kpa～186.45Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151GP压力变送器(461/295)0-1.24Kpa～41.37Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151GP/DP远付差压压力变送器(461/300)0-6.22Kpa～6.89Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151AP绝对压力变送器(461/295)0-6.77Kpa～6.89Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151LT法兰式液位变送器(461/297)0-6.22Kpa～689.48Mpa±0.25%＜±0.25%/6个月1151DR微差压力变送器(461/296)0-0.12Kpa～1.49Mpa±0.50%＜±0.50%/6个月1151DP低功耗变送器测量范围、精度、稳定性与相应品种等同5、精度要求根据锅炉压力表精度决定条件锅炉工作压力小于2.5MPa的锅炉，压力表精度不应低于2.5级；工作压力≥2．5MPa的锅炉，压力表的精度不应低于1.5级；锅炉工作压力>14MPa，压力表的精度不小于1级。2．压力表的直径大小，应保证司炉人员能清楚地看到压力指示值，表盘直径不应小于100mm。而且安装在管道和设备上的压力表表直接为150mm或100mm.由于我们安装高度较高，用内径10mm的无缝钢管(如φ14X2)，从锅炉顶上压力测管接口处引下，到锅炉前方或前侧离地1.7m处，固定在锅炉外壳便于观察、又便于定期冲洗操作、装卸更换压力表的位置。表3.4型号各参数对比1151DP1151√ΔP1151HP1151DR测量范围代号测量范围代号测量范围4,53,6,7,84,5,6,7,834,5,6,72零位误差量程误差零位误差量程误差零位误差量程误差≤±0.25%≤±0.5%≤±0.25%≤±0.5%≤±0.2%≤±0.25%≤±1.0%≤±0.25%每13.9Mpa每6.9Mpa每13.9Mpa每6.9Mpa每6.9Mpa表3.5静压力及过载压力极限DP型单向过载压力为0-13.79Mpa时，变送器不会损坏，工作静压范围3.45～13.79Mpa。HP型单向过载压力为0-31Mpa时，变送器不会损坏，工作静压范围3.45-31Mpa。AP型，压力在0-13.8Mpa时，不会损坏变送器，工作压力范围在0到最高量程。GP型对量程直到6.9Mpa的变送器，过载压力为0-13.8Mpa，对于量程是41.37Mpa的变送器，过载压力为0-51.7Mpa。在上述情况下，变送器不会损坏。工作压力范围是从3.45Mpa起到变送器测量范围的上限值。所在型号的变送器其压力容室的耐压均为68.95Mpa。6、型号选择与测点数目根据以上标种个参数对比结合我们设计实际条件和经费问题，我们选用北京天泰TS220-1151电容式压力变送器。TS220-1151电容式压力变送器采用引进国外先进技术生产的高精度小型化智能传感器，在转换原理上利用数字化补偿技术对温度、静压进行补偿，提高了测量精度，降低了温度漂移。具有长期稳定性好，可靠性高，自诊断能力强等特点。表3.7TS220-1151变送器产品编号表示示意图TS2201151电容式压力变送器

代码测量形式G表压A绝压S差压

代码显示方式1不带显示2LCD数字显示3LED数字显示0-100%显示

代码信号输出方式S14-20mA二线制S21-5V三线制S3智能型

代码精度等级A典型B最大

代码结构材料法兰接头,排气/排液阀,隔离膜片,灌充液体J1316不锈钢,316不锈钢,316不锈钢,硅油J2316不锈钢,316不锈钢,哈氏C-276,硅油J3316不锈钢,316不锈钢,蒙乃尔,硅油J4316不锈钢,316不锈钢,钽,硅油

代码电气连接接头L1M20×1.5L21/2NPT内螺纹

代码附加选项B万能安装支架D0泄放阀在压力室中部D1侧面泄放阀在压力室上部D2侧面泄放阀在压力室下部C01/2〃锥管内螺纹接头C11/2〃引压接头及后部焊接引压管φ14C2丁字形螺纹接头M20X1.5

代码防爆类型D防爆型EXdIICT5I本安型EXiaIICT6

代码测量范围1用户指定TS220G1S1AJ1L1BD1选型举例对于顶棚、低温、高温过热器进出口压力测点数目的选择，基于各级过热器的片数，我们在20%的低温、高温过热器片上安装压力测量仪表，参照低温、高温过热器片上安装测压仪表的情况，对顶棚过热器选取适当的测点。7、设置压力高低报警过热蒸汽系统各个部分都有各自的正常工作压力范围，只有在设定的工作范围之内才能高效、安全的工作，经过多年电厂的实际经验，对过热蒸汽的压力设定了报警范围分别上浮、下调标准压力的1%，当所测压力超过这个范围，报警装置就会自动报警，从而提醒工作人员进行处理控制，确保其安全、搞笑的运行，提高设备的经济性。我们设计的指标如下：表3.7过热蒸汽监测系统温度高低报警设计指标序号测压项目单位设计煤（BMCR）低报高报1顶棚管入口压力Mpa19.719.519.92水平式低温过热器进口压力Mpa19.319.119.53水平式低温过热器出口压力Mpa18.718.518.94后屏过热器进口压力Mpa18.618.418.85后屏过热器出口压力Mpa18.218.018.46立式低温过热器进口压力Mpa18.618.418.87立式低温过热器出口压力Mpa18.318.118.68末级过热器进口压力Mpa18.118.018.39末级过热器出口压力Mpa17.517.117.9一级减温器喷水压力Mpa3二级减温器喷水压力Mpa38、测压仪表的选用结果综合以上测量范围、精度要求、使用场合、信号处理、测点数目以及经济性分析六个方面的考虑，对于顶棚、低温、高温过热器进出口压力及其出口壁温和过热器喷水压力的测量仪表及其数量，我们的选择方案如下表所示：序号测量项目仪表厂家仪表型号仪表数量（个）1顶棚过热器进口压力北京天泰责任有限公司TS220-1151电容式压力变送器182顶棚过热器出口压力183低温过热器进口压力224低温过热器出口压力225高温过热器进口压力116高温过热器出口压力117一级过热器喷水压力TS220-1151电容式压力变送器228二级过热器喷水压力222.1.2仪表的使用及安装要求1、压力表的安装①压力表应安装在易观察和检修的地方。②安装地点应力求避免振动和高温影响。③测量蒸汽压力时应加装凝液管，以防止高温蒸汽直接和测压元件接触；对于有腐蚀介质时，应加装充有中性介质的隔离罐等。总之，针对具体情况（如高温、低温、腐蚀、结晶、沉淀、粘稠介质等），采取相应的防护措施。压力表的连接处应加装密封垫片，一般低于80℃及2MPa压力用石棉纸板或铝片，温度及压力更高时（50MPa）用退火紫铜或铅垫。另外还要考虑介质的影响。2、压力表有下列情况之一者，应停止使用。

①有限制钉的压力表在无压力时，指针转动后不能回到限制钉处；没有限制钉的压力表在无压力时，指针离零位的数值超过压力表规定允许的最大误差。

②表面玻璃破碎或表盘刻度模糊不清。

③铅封损坏或超过校验有效期限。

④表内漏汽或指针跳动。

⑤其他影响压力表准确的缺陷2.3、流量测量2.3.1流量测量仪表的选用设计中共考虑过热蒸汽监测系统有3处需要测定流量，分别是主蒸汽流量、一级减温水流量、二级减温水流量。在流量测量仪表的实际应用中，差压式流量应用范围特别广泛，在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用，它在各工业部门的用量约占流量计全部用量的50%~60%（每年约百万台）。因此，本设计中使用差压式流量计。差压式流量计的工作原理是:在管道中安装节流件，流体流过节流元件时流速收缩，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，一定的侧压位置和前后直管段情况、一定参数的流体以及其他条件下，节流件前后的差压值随流量而变。两者之间有确定的关系，因此可通过测量差压来测量流量。其他条件不变时，节流件前后差压与流量q的关系为。[1]节流件的形式很多：有孔板、喷嘴、文丘利管、1/4圆喷嘴等。目前使用最广泛的节流件是孔板和喷嘴，这两种形式的节流件的外形、尺寸已标准化，并同时规定了它们的取压方式和前后直管段要求，总称为“标准节流装置”，[1]通过大量试验求得了这类标准节流装置的流量与差压的关系，以“流量测量节流装置国家标准”的形式公布。标准节流装置只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量，并要求流体充满管道；在节流件前后一定距离内不发生相变或析出杂质；流速小于音速，流动属于非脉动流；流体在流过节流件前，流束与管道轴线平行，不得有旋转流。标准节流装置包括：节流件、取压装置、节流件上游侧第一个阻力件、第二个阻力件，下游侧第一个阻力件以及在它们之间的直管段。国家标准中规定有四种标准取压方式：标准孔板角接取压、标准孔板法兰取压、标准孔板D-D/2取压和标准喷嘴角接取压。在这四种标准取压方式中，标准孔板角接取压应用于直径D=50～1000mm的管道，孔板开孔直径d与管道直径D之比β=0.22～0.80，雷诺数Re=5000～的场合，是应用范围最广的标准取压方式；标准喷嘴角接取压应用于内径50～500mm的管道，直径比β=0.32～0.80的场合，是针对蒸汽介质能使压力损失降到最低的取压方式。因此，本设计中为测量主蒸汽流量，采用标准喷嘴角接取压；为测量一二级喷水减温器流量，采用标准孔板角接取压。对于流量测量仪表的选择，我们已确定管道内径及管道布置情况，流体性质和参数值，大致流体范围，尚需获得的是：节流件开孔直径；‚选择差压计类型及其差压和流量量程范围；ƒ建议节流件在管道上的布置位置；④流量测量的不确定度。本次标准节流装置的计算属于第二类命题计算。下表列出选取测量主蒸汽流量仪表时所需要的参数及状态。表4.1参数及状态名称符号单位数值流量测量范围(T/h)正常t/h882.77最大t/h1025最小t/h700介质温度Tt℃540介质绝对压力PP1Mpa17.27管道内径D（20℃下实测值）D20mm250管道材料12Cr1MoV允许的压力损失kPa300“闸阀”开度K95%95%95%1.准备计算根据介质分别在主蒸汽设备中的工作状况下的压力为P=17.27MPa温度为T=540℃。可以从材料中分别查出介质密度和介质动力粘度分别为=51.177kg/（m^3）；=31.19*10^（-6）Pa*s。且材料膨胀系数分别为=13.65*10^（-6）1/℃.过热蒸汽的K约为0.95再根据下式计算=251.8mm从而计算正常流量下和最小流量下的雷诺数： =39.754*10^6=31.52*10^6表4.2准备计算的结果名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量（t/h）882.7758.8529.43(t/h)100068.3334.17(t/h)70045.2320.3介质密度（kg/m^3）51.177768.23768.23介质动力粘度,（10^（-6）Pa*s)31.1997.197.1材料膨胀系数（1/℃）13.6512.3512.35（mm）251.812080（10^6）39.7541.780.89（10^6）31.521.3620.6140选择节流件装置类型和差压计设计中对于选用的节流件为标准喷嘴的主蒸汽流量，和选用的节流件为标准孔板的一、二级喷水减温器流量。分别按下列公式计算其差压上限：=1050KPa由此可通过差压计的基本参数表[1]选出相应精度等级的压力变送器。根据设计中的最大流量选择流量指示仪表刻度上限。注意，流量指示仪表刻度上限是有规定的，即为1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，8。各步结果见下表:表4.3选择节流装置类型和差压计名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量压差量程上限（KPa）1050120120选用的压力变送器0.25级电容式压力变送器（1151HP）0.25级电容式压力变送器（1151HP）0.25级电容式压力变送器（1151HP）量程范围（Pa）0～0～0～耐静压（Pa）流量计刻度上限(t/h)1000125203.常用流量下的差压值=818.2471KPa各步结果见下表：名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量差压值（KPa）818.247129.64914.835表4.4计算常用流量下的差压值4.迭代计算计算A值：A=A=0.53808第一步：设第二步：第三步：……直到满足精密判据。迭代计算结束后，即可获得和C。各步结果见下表：表4.5迭代计算名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量0.538080.259090.2763400.704690.6322990.6470400.936140.6037120.6038190.716430.6281510.6452300.932360.603780.603863β30.717780.6281210.645192C30.931910.603780.603864β40.71794C40.931860.959930.717940.6281210.6451920.931860.603780.6038645.确定选取孔板材料，查得计算，。各步结果见下表：表4.6确定名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量孔板材料1cr18Ni19Ti1cr18Ni19Ti1cr18Ni19Ti（mm）196.51120.23880.257（mm）194.69119.81879.8796.确定直管段长度和对管道的粗糙度要求利用节流件上下游侧的最小直管段长度表[1]，取表中略大于的值作为，并设定上游侧第一局部阻力件为全闸阀的情况下，由此分别确定和。标准孔板对管道相对粗糙度的限值可以从孔板上游侧管道相对粗糙度上限表[1]中查得:对于值，管道相对粗糙度的上限限值为，所以要求节流件10D以内管道的绝对粗糙度为Ks:再查各种管道的绝对粗糙度表，即可选择相应管道。各步结果见下表表4.7确定直管段长度和对管道粗糙度名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量（m）5.52.6451.766（m）1.80.8420.562（m）2.51.2020.803相对粗糙度上限绝对粗糙度（mm）0.100720.0480950.19074选用管道内壁光滑的无缝钢管新冷拔无缝钢管内壁光滑的无缝钢管7.不确定度的计算流出系数和流束膨胀系数的不确定度和：%%节流件孔径的不确定度：%管径的不确定度：%差压测量值的不确定度：密度值的不确定度：根据测量水蒸气的值表[1]查得：，当时，=0.03选择相应的变压器等级和指示仪表等级，因此：各步结果如下表：表4.8不确定度的计算名称主蒸汽流量一级喷水减温器流量二级喷水减温器流量±0.80%±0.75%±0.31%0.26%0.10%0.10%±0.2%±0.2%±0.2%±0.1%±0.1%±0.1%±0.03%±0.03%±0.03%0.58%0.58%0.59%%±1.0%±0.9%±0.5%主蒸汽流量的测量仪表安装在高温过热器出口至汽轮机进口之间，我们参照20%的高温过热器片数选取。一、二级喷水器流量的测点数目选择与其温度、压力测量的测点数保持一致。在仪表高低报设置方面，我们以主蒸汽额定流量，一、二级喷水减温器额定流量为基准，考虑到仪表生产工艺水平，将高低报警数值依次上浮、下调0.5%。通过以上7步计算和测点数量的讨论，我们确定所选用的流量测量仪表的基本信息：表4.9流量测量仪表的选用结果序号测量项目孔径选用管道仪表数量高报设置低报设置1主蒸汽流量337.45mm内壁光滑的无缝钢管22923．2t/h905.0t/h2一级喷水减温器流量67.22mm新冷拔无缝钢管22104.0t/h102.0t/h3二级喷水减温器流量26.53mm内壁光滑的无缝钢管2215.2t/h14.9t/h2.3.2流量测量仪表的安装及加工1.标准孔板的开孔直径d是一个重要的尺寸，应实际测量。测量在上游段进行，最好是在四个大致相等的角度上测量直径，求其平均值。要求各个单测值与平均值之差在0.05%范围内；2.标准孔板的全称是“同心薄壁锐缘孔板”，因此孔板进口圆筒形部分应与管道同心安装；3.孔板进口边缘应是严格直角，不能有毛刺和可见的反光，即进口边缘应很尖锐，边缘半径不大于0.0004d。所谓薄壁是指孔板厚度E和圆筒形厚度e不能过大。4.在各处测得的E值之间的最大差值和各处测得的e值之间的最大差值均不得超过0.001D；5.孔板必须与管道轴线垂直安装，其偏差不超过±1度；6.若E≤0.02D，则可以不做成度的圆锥形出口，这样的孔板适用于测量双向流动的流体，但这时要求下游端面的标粗糙度和边缘尖锐度必须与上游端面的相同；7.孔板加工过程中，不得使用刮刀和砂布进行修刮和打磨。三、总结体会3.1、设计总结本设计是基于监测系统的锅炉过热蒸汽温度、压强以及流量测量系统的设计，对锅炉过热蒸汽系统过热器和减温器各个测量部分介质的温度、压力、流量实现良好监测是保证锅炉系统生产稳定的前提。本设计根据测量参数的测量范围、精度要求、使用场合、信号显示等因素综合考虑选出最适合的测量仪表，并设计保护措施可以极大地消除测量系统工作过程中的各种扰动，使测量系统工作在良好的状态下，准确的测量出各个时刻各个测点测量的准确值，为锅炉的安全运行提供保障。3.2、设计心得本设计综合运用了热工测量技术、自动控制理论化仪表选型设计规定以及标准节流装置的设计理论。为了更好的完成设计，我将已经被束之高阁的一些书籍重新找出，认真阅读，从中不仅查找到了设计中需要的知识点，还发现了一些以前学习中忽略了的知识，在完成设计的同时得到了额外的收获。在做这个课程设计之前，我一直以为自己的理论知识学的很好了。但当我拿到设计任务书的时候，有一种看天书的感觉，不知道如何下手。开始了我又总是被一些小的，细的问题挡住前进的步伐，让我总是为了解决一个小问题而花费很长的时间。最后还要查阅其他的书籍才能找出解决的办法。并且我在做设计的过程中发现有很多东西，我都还不知道。其实在设计的时候，基础是一个不可缺少的知识，但是往往一些核心的高层次的东西更是不可缺少。设计中遇到了很多自己无法解决的问题，我于是向老师、同学求助，在指导老师的点拨以及同学们的建议下，我完美的解决了遇到的问题。由此我意识到，任何时候任何事情，闭门造车都是不可取的。对生产过程进行参数测量是我们工作中非常重要的一项任务，通过此次课程设计我比较清楚地明白了测量仪表选用的重要性、测量过程的设计，以及标准流量装置的设计以及流量计算，对我以后的工作将产生很深远的影响。四、附录4.1图例说明检测仪表装设符号加底座安装带底座安装复式仪表H检测信号高报警盘上安装盘上安装复式仪表HH检测信号高高报警就地安装就地安装复式仪表L检测信号低报警远传仪表管道中安装LL检测信号低低报警C送计算机A报警器输入节流元件热电偶表面单支双支热电阻单支双支流量喷嘴或文丘里管4.2仪表设备清单序号用途仪表名称型式厂家备注温度测量插深mm底座1高压缸排汽温度（左管）热电偶WRER2-14上海双旭电子有限公司3504mm座子2高压缸排汽温度（右管）热电偶WRER2-14554mm座子3冷再热蒸汽管上壁温度热电偶WRER2-14554mm座子4冷再热蒸汽管下壁温度热电偶WRER2-141004mm座子5中压缸左侧进汽温度热电偶WRER2-13100直焊6中压缸右侧进汽温度热电偶WRER2-13100直焊7热再热蒸汽管上壁温度热电偶WRER2-13100直焊8冷再热蒸汽管下壁温度热电偶WRER2-13100直焊9给水泵A出口温度热电阻WRER2-13100直焊10给水泵B出口温度热电阻WRER2-13100直焊11传送传感器数据温度变送器W4052特安智能仪表有限公司压力测量配管材料配管长度1高压缸排汽压力（左管）差压变送器1151DP无锡市昌林自动化有限公司P91250mm2高