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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。
1-0.184＊b^8+2。
液动节流管汇控制箱使用培训一、用途：液动压井节流管汇控制箱是借鉴和吸收国内外先进技术，结合我国油田实际情况研制出来的，具有操作简单、维修方便、使用寿命长等特点。
它是液动节流管汇上的控制装置，可以远程控制液动节流阀的开启和关闭，在控制箱盘面上可以显示出系统压力、立管压力、节流后１压力、节流后２压力、套管压力及一个液动节流阀和一个角阀控制器的阀位开度和二个泥浆泵的泵冲次数及它们的累加数；立管压力、节流后１压力、节流后２压力和套管压力变送器采用气信号传感，具有传感精度高、耐震性能好、安装方便，且天然防爆。
它是成功的控制井涌、井喷，实施油气井压力控制技术所必须的控制装置。
二、工作原理：（图一）液动压井节流管汇控制箱的工作原理为气、液平衡原理，它集气动、液压于一体，将外部气源压力转换成液压能量去控制节流阀的开启或关闭，以此来稳定井底压力，达到控制节流及压井作用。
2、外形结构：a)盘面显示（图二）b)外形结构及外部连接（图三）三、使用及调试：（图四）（图四）１、液压系统调试：a)气源供给：连接气源管线，盘面上气源压力表B6显示的压力值既是外接气源压力b)系统排空：打开蓄能器截止阀F1（该阀3属于常开阀，出厂时打开状态）打开系统泄荷阀F2（该阀3属于常闭阀，出厂时关闭状态）调节“气动液压泵”上右端的调压阀Ｔ2，气动液压泵启动，此时系统液压油在打循环，排出管理中的空气。
c)气动液压泵调试：将系统泄荷阀F2关闭，调节调压阀T2，压力调至约0.6MPa，此时系统升压，见盘面上系统油压表B3，当压力达到12 MPa时，气动泵自行停止工作；当系统油压降低，气动泵可自行启动补充压力，保持其额定工作压力状态。
d)系统压力调节：系统油压是调节调压阀Ｔ2输出气源压力大小来实现的，输出油可在0——12MPa之间任意调节。
e)溢流阀Y：出厂时已调至13MPa２、压力变送器和阀位变送器、角阀控制器输入气源压力调节：将控制箱内右侧上方调压阀Ｔ1的输出压力调至0.35MPa。
节流装置节流装置由节流元件、测量管段（节流元件前后的直管段）与取压装置等三部分组成。
节流装置分为标准节流装置和非标准节流装置两大类。
标准节流装置中，节流元件的结构形式、尺寸和技术要求等均已标准化（我国现行标准为GB／T2624--1993），对取压方式、取压装置以及对节流元件前后直管段的要求也有相应规定，有关计算数据都经过大量的系统实验而有统一的图表可供查阅。
按标准规定设计制造的节流装置，不必经过单独标定即可投入使用。
①标准节流装置的适用条件a．流体必须是牛顿流体，在物理学和热力学上是均匀的、单相的，或者可认为是单相的流体，如混合气体，溶液，分散性粒子小于0.1／μm的胶质溶液，含有不超过2％（质量成分）均匀分散的固体微粒的气体以及不超过5％（体积成分）均匀分散气泡的液体流，均可按单相流体考虑，但其密度应取平均密度。
b．流体必须充满管道和节流装置且连续流动，流经节流元件前流动应达到充分紊流，流束平行于管道轴线且无旋转，流经节流元件时不发生相变。
c．流动是稳定的或随时间缓变的，不适用于脉动流和临界流的流量测量，流量变化范围亦不能太大（一般最大流量与最小流量之比值不超过3：1）。
②标准节流元件的结构形式标准节流元件有孔板、喷嘴和文丘里管。
工业上最常用的是孔板，其次是喷嘴，文丘里管使用较少。
a．标准孔板标准孔板是一块具有与管道同心圆形开孔的圆板，如图1所示，迎流一侧是有锐利直角t入口边缘的圆筒形孔，顺流的出口呈扩散的锥形。
标准孔板的各部分结构尺寸、粗糙度在“标准”中都有严格的规定。
它的特征尺寸是节流孔径d，在任何情况下，应使d>12.5 mm，且直径比卢应满足0.20≤β≤0.75；节流孔厚度E应在0.005D与0.02D（D为管道直径）之间；孔板厚度E应在e与0.05D之间；扩散的锥形表面应经精加工，斜角F应为450±150。
标准孔板结构简单，加工方便，价格便宜；但对流体造成的压力损失较大，测量精度较低，而且一般只适用于洁净流体介质的测量。
节流装置课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握节流装置的基本原理、结构和应用，培养学生分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解节流装置的定义、分类和作用；（2）掌握节流装置的设计原理和计算方法；（3）熟悉节流装置在工程中的应用和维护。
2.技能目标：（1）能够正确选择和使用节流装置；（2）具备节流装置的安装、调试和故障排除能力；（3）学会对节流装置进行性能分析和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对节流装置行业的兴趣和责任感；（2）树立学生创新意识和团队合作精神；（3）培养学生遵守纪律、严谨治学的学术态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.节流装置的基本原理：介绍节流装置的定义、分类和作用，让学生了解节流装置在流体工程中的重要性。
2.节流装置的设计与计算：讲解节流装置的设计原理，引导学生掌握节流装置的计算方法，培养学生解决实际问题的能力。
3.节流装置的应用与维护：介绍节流装置在工程中的应用，教授学生节流装置的安装、调试和故障排除方法。
4.节流装置性能分析与优化：通过案例分析，让学生学会对节流装置进行性能分析，掌握节流装置的优化方法。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：系统地传授节流装置的基本原理、设计和应用知识。
2.讨论法：学生针对实际案例进行讨论，培养学生的创新意识和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析典型节流装置案例，使学生掌握节流装置的应用和优化方法。
4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力和操作技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用国内权威、实用的节流装置教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的PPT课件，利用动画、图片等形式展示节流装置的原理和应用。
4.实验设备：配备完善的实验设备，为学生提供实践操作的机会。
中等专业学校2022-2023-2教案
教学内容
任务二
导入新课
1.节流装置的作用与分类。
（1）作用
对目前汽车空调广泛采用制冷系统而言，压缩机、
冷凝器、节流装置、蒸发器是实现制冷循环的四个基本
组成部分，亦称汽车空调蒸气压缩制冷系统不可或缺的
“四大件”。
作为汽车空调制冷装置的主要部件之一，节流装置
（膨胀阀和孔管）安装在蒸发器入口处，是汽车空调制
冷系统的高压与低压的分界点。
其功用是，把来自储液干燥器的高压液态制冷剂节
流减压，调节和控制进入蒸发器中的液态制冷剂量，使
之适应制冷负荷的变化，同时可防止压缩机发生液击现
象（即未蒸发的液态制冷剂进入压缩机后被压缩，极易
引起压缩机阀片的损坏）和蒸发器出口蒸气异常过热。
（2）节流装置的分类
汽车空调制冷系统常用的节流装置有膨胀阀和孔管
两种。
膨胀阀的使用历史悠久，种类繁多，其具体分类
见表。
2.膨胀阀
膨胀阀又称为节流阀，汽车空调系统使用的膨胀阀
为温度控制式膨胀阀，故又称为热力膨胀阀。
图1所示
为膨胀阀安装位置及外形。
热力膨胀阀是空调系统的重
要制冷部件之一，安装在蒸发器入口处。
汽车空调压缩
机、节流装置、冷凝
器、蒸发器统称为汽
车空调制冷循环的
“四大件”
中等专业学校2022-2023-2教案。
API 6A 井口和采油树设备规范节流阀及平板阀培训教材苏州道森压力控制有限公司技术部2008年5月1、节流阀节流阀的功能是在实施油气井压力控制技术时，借助它的开启和关闭维持一定的套压，将井底压力变化稳定在一定窄小的范围内。
节流阀是节流管汇核心部件，节流阀的节流元件。
其结构有多种，它们的原理都是利用改变流体通孔大小，从而达到节流的目的。
即液体经由狭小通道时，形成较大的局部阻力，使流阻加大而造成回压。
通孔越小，回压越大；通孔越大，回压越小。
节流阀的控制各有不同，有固定式和可调式。
可调式可以用气压遥控或液压遥控，也可手动调试。
1）固定式节流器：图7-2 固定式节流器这种固定式节流器的流量是固定不变的，可根据需要更换不同尺寸的节流嘴而得到不同的排量，见图7-2。
固定式节流器与可调节流阀配合使用，通常先使用可调节流阀，当井涌量大时才用固定式节流器配合。
2）可调节流阀该阀通过手轮或液压调节阀芯与阀座的相对位置，来改变液流截面积的大小以达到节流目的。
（1）液动节流阀该阀可以遥控。
其阀芯为筒形，为整体硬质合金；阀座内圈镶硬质合金；阀盖与介质接触端堆焊有硬质合金，使之具有良好的耐磨性和抗腐蚀性。
在阀的出口通道上嵌有尼龙的耐磨衬套，以保护阀体不受磨损，见图7-3。
图7-3 液动节流阀阀盖的尾部是液缸及活塞，靠液压油推动活塞带动阀杆，再带动阀芯前后推进，使阀芯与阀座之间的流道面积改变达到节流目的。
为使操作控制台的人员能知道节流阀的开启度，故在阀盖的液缸外端装有阀位变送器。
该阀具有如下特点：a、它具有较好的抗腐蚀性，耐冲刷性能；b、筒形阀芯和阀座内圈为硬质合金，且能颠倒使用，增长了使用寿命；c、较大的阀体腔和筒形阀体结构，较之通常的针形节流阀，它具有较大的流量；采用侧进正出的流向，其筒形阀板周围的导筒减少了节流时的振动，减少了噪声；d、阀位变送器能借助气压讯号，将节流阀阀芯的实际开关位置输送到控制台上显示出来；e、操作者通过控制台能远程控制节流阀的开关；f、筒形节流阀只作节流用，不能作为截止阀。
节流装置培训教程目录1.0 概述2.0 原理、结构和使用范围2.1 原理2.2 取压方式2.3 结构及使用范围3.0 规格3.1 节流件及其附件3.2 其他流量测量一次元件4.0 安装要求4.1 对节流件的安装要求4.2 对上下游管道的安装要求4.3 对差压讯号管路的安装要求1.0概述流量测量方法和仪表的种类繁多,分类方法也很多。
至今为止,可供工业用的流量仪表种类达60种之多。
品种如此之多的原因就在于至今还没找到一种对任何流体、任何量程、任何流动状态以及任何使用条件都适用的流量仪表。
节流装置与差压计或差压变送器配套构成的差压式流量计，最广泛地被应用于单相条件下的液体、气体和水蒸汽流量的测量、控制和调节。
因它具有结构简单、维护方便、使用可靠、价格低廉、准确度高等优点。
一套完整的节流装置包括：节流件、节流件的夹持件、与管道的连接件、密封件、紧固件及压力引出件。
节流装置分为标准节流装置和非标准节流装置两大类。
标准节流装置是指生产符合我国节流装置国家标准GB/T2624规定和ISO5167-1国际建议规范规定设计、计算、制造、检验和安装使用的各种节流装置；此外其他节流装置都属于非标准节流装置。
同时，还生产目前应用普遍的特殊节流装置。
如：1/4圆喷嘴、双重孔板、圆缺孔板等。
2.0 原理、结构和使用范围2.1 测量原理充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。
这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。
差压式流量计是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。
差压式流量计由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。
通常以检测件形式对差压式流量计分类,如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计等。
差压式流量计的检测件按其作用原理可分为:节流装置、水力阻力式、离心式、动压头式、动压头增益式及射流式几大类。
检测件又可按其标准化程度分为二大类:标准的和非标准的。
所谓标准检测件是只要按照标准文件设计、制造、安装和使用,无须经实流标定即可确定其流量值和估算测量误差。
常用的有：标准孔板、标准（ISA1932）喷嘴、长径喷嘴、古典文丘里管和文丘里喷嘴。
非标准检测件是成熟程度较差的,尚未列入国际标准中的检测件。
主要有：大口径（DN>1000mm）孔板、圆缺孔板、偏心孔板、1/4圆孔板、环形孔板、耐磨孔板、锥形入口孔板、双重孔板、内藏孔板、端头孔板、限流孔板、大口径（DN>1200mm）文丘里、矩形文丘里、插入式文丘里、双重文丘里、机翼测风装置、均速（笛形）管、V内锥节流装置、楔形节流件、弯管节流件等等。
差压式流量计是一类应用最广泛的流量计,在各类流量仪表中其使用量占居首位。
近年来,由于各种新型流量计的问世,它的使用量百分数逐渐下降,但目前仍是最重要的一类流量计。
优点:(1)应用最多的孔板式流量计结构牢固,性能稳定可靠,使用寿命长;(2)应用范围广泛,至今尚无任何一类流量计可与之相比拟;(3)检测件与变送器、显示仪表分别由不同厂家生产,便于规模经济生产。
缺点:(1)测量精度普遍偏低;(2)范围度窄,一般仅3:1~4:1;(3)现场安装条件要求高;(4)压损大(指孔板、喷嘴等)。
2.2 取压方式无论是标准取节流装置还是非标准节流装置，它们的工作原理是相同的，但是由于节流件的几何廓形不同，取压方式不同、应用的具体工艺条件不同，因此节流装置的具体结构也是多种多样的。
2.2.1 角接取压法：用于孔板及ISA1932喷嘴。
角接取压的取压方法有单独钻孔取压和环室取压。
对孔板，节流件上下游侧取压孔和节流件前后端面平齐。
见图1，对ISA1932喷嘴，见下图。
2.2.2 法兰取压法：用于孔板，也称1”取压法，节流件上下洲侧取压孔轴心线分别位于距节流件前后端面25.4+0.8mm的位置上。
见图。
2.2.3 D-D/2径距取压法：用于孔板、长径喷嘴，节流件上下游侧取压孔中心线分别位于距进口端面1D和1/2D处。
2.3结构及使用范围根据中华人民共和国国家标准GB/T2624-93和国际标准ISO5167-1规定，节流装置适用的流量量程比为3（即最大与最小适用流量之比），在个别情况下允许量程比为4，如果量程比大于上述值，则在使用同一台差压计时在小流量时的测量误差很大。
2.3.1 角接取压标准孔板：适用直径比β为0.2~0.75，雷诺数为R eD≥5×103～107管道为50~1000mm，允许外推到5000mm。
β=d/D，d—孔板开孔直径；D—管道实际内径2.3.2 法兰取压孔板及D-D/2径距取压孔板适用的直径比β为0.2~0.75，雷诺数为R eD≥2×103～107，适用管道内径为50~500mm，其几何结构与角接取压孔板相同，只多一个手柄。
2.3.3 ISA1932喷嘴和长径喷嘴适用的直径比β对ISA1932喷嘴为0.2~0.8，雷诺数为R eD=2×103~107，适用管道内径为50~500mm，对长径喷嘴为0.2~0.8，雷诺数为R eD=2×104~107，适用管道内径为50~500mm，且压力损失较孔板小。
见图2和图5。
2.3.4 1/4圆喷嘴适用雷诺数较低，一般在R eD=2×102~105，管道内径为25~400mm，其结构如图6。
2.3.5 双重孔板由相互按一定距离安装在直管段中的两块孔板组成，适用雷诺数较低，一般在R eD=3×103~105，其结构如图7。
2.3.6 圆缺孔板适用于测量脏污介质，（如高炉煤气、泥浆等），其结构如图8。
2.3.7文丘利管适用的直径比β为0.4~0.7，雷诺数范围为R eD=2×105~106管径范围200~3000mm，其压力损失比孔板、喷嘴小。
结构见图9。
3.0 规格3.1 节流件及其附件，见表1表1节流件型号取压方式规格和参数供货方式采用标准公称管径Dg(mm)公称压力Pn(Mpa)标准孔板HLGBH 角接(环室)取压50~400 1.6~10.0 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGBZ 角接(钻孔)取压400~1000 0.6~1.6 成套或部件HLGBH 角接(八槽) 50~250 10.0~20.0 成套或部件HLGBH 角接(高压) 15~150 20.0~32.0 成套或部件HLGBF 法兰取压50~1000 0.6~2.5 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGBF 法兰取压50~400 4.0~10.0 成套或部件HLGBJ D-D/2取压50~1000 0.6~2.5 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGBJ D-D/2取压50~400 4.0~10.0 成套或部件圆缺孔板HLGQH 角接取压50~500 0.6~1.6 成套或部件VDI/VDE2041 HLGQZ 角接取压50~500 0.6~1.6 成套或部件1/4圆孔板HLGMH 角接取压15~150 1.6~10.0 成套或部件VDI/VDE2041 双重孔板HLGSH 角接取压25~400 1.0~2.5 成套或部件本厂标准锥形入口孔板HLGRH 角接取压25~200 1.0~2.5 成套或部件BS1042ISA1932喷嘴HLGPH角接(环室)取压50~400 1.6~10.0 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGPZ角接(钻孔)取压400~500 0.6~1.6 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGPH角接(八槽) 50~250 10.0~20.0 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGPH角接(高压) 15~150 20.0~32.0 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1长径喷嘴HLGCJ D-D/2取压50~630 0.6~32.0 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1文丘利管HLGWT机加工式50~250 0.6~2.5 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGWT粗焊铁板式200~3000 0.4~0.6 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1 HLGSW500~3000 0.4~0.6 成套或部件GB/T2624-93ISO5167-1备注：对于角接取压、法兰取压、径距取压管径Dg≤400mm时，节流装置成套包括：节流件（如孔板、喷嘴、1/4圆孔板、圆缺孔板等）、取压装置、节流件前10和后5D测量管，工艺管道上一对连接法兰、密封垫、导压管及引压短管、二只截止阀、所有紧固件及有关附件（如冷凝器等）。
3.2 其它流量测量用一次元件，见表2。
节流件型号规格和参数供货方式采用标准公称管径Dg(mm)公称压力Pn(Mpa)笛形均速管HLGZT 50~3000 0.6~2.5 成套或部件双重小喇叭筒HLGST 50~3000 0.6~2.5 成套或部件内藏式双文丘利HLGSW 150~3000 0.6~2.5 成套机翼测风装置HLGJT 不限0.6~2.5 成套4.0 安装要求为了保证测量准确度，有必要规定如下主要安装要求。
4.1 对节流件或一次元件4.1.1节流件必须这样安装，即令流体从节流件上游面流向下游面(见管道上的箭头)。
4.1.2 节流件必须与管道同轴安装，其不同心度应在±1°以内。
4.1.3 节流件与管道必须同心（或者在环室内对好中心），其偏心距离CX（节流件中心线与上下游管道中心线之间的距离）应不大于0.0025D/(0.1+2.3β4)或0.015D(1/β-1)。
4.2 对管道4.2.1 节流件应嵌装在两段直的等截面的管段之间，建议应随节流件配套供应上游10D和下游5D长的镗制直管段。
4.2.2 对节流件上下游侧最小直管段长度要求见表安装时在节流件上下游必须的直管长度与上游管件的形式和β值有关，其最小长度应GB/T2624-93或ISO5167-1考虑。
4.2.3 节流件应在管道清洗和扫线后安装。
4.2.4在测量段，管路内流体必须满充运行。
4.2.5如必须装调节阀，则建议把调节阀装在下游5D直管段之后。
4.2.6如必须在节流件上游装设隔离阀，则该阀应为闸阀形式且必须全开。
4.2.7填料和密封圈应这样制造和安装，即在任何地点，它不得突入管道内腔或挡住取压孔或槽。
4.2.8在节流件或环室之间若有垫料，则垫料应尽量薄且不得突入环室内腔。
