CN105910664A - 利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置 - Google Patents
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Abstract
利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，涉及一种大直径流量测量实验装置。由吸水管、水泵、调节阀、主管道、分支管道和水箱组成。吸水管（1）从地下水槽吸水经水泵（2）输出送到主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），第一阀门（3）和第二阀门（4）分别控制流入第一分支管道（5）和第二分支管道（7）的流量，主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）流出的液体分别流入第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10），实验测得各管道流体流量，得出不同截面比下、不同负荷下，大直径与小直径管道流量关系曲线，实现通过小直径管道的流量计算出大直径管道的液体流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种流量测量的实验装置，特别是利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置。
背景技术
火力发电厂中存在很多大直径的流体管道，例如循环水管道的直径达到2米以上。通常情况下大直径管道的流量测量采用超声波流量计进行测量，但是超声波流量计不仅造价高，当测量大直径管道流量时测量数据往往偏差很大。然而，国内外针对大直径流量测量的要求还处于比较粗糙结果要求下，往往通过运行经验进行判断操作。该专利利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，采用主管道（大直径）与分支管道（小直径）在不同流量负荷下测量出流量值，绘制出不同管径之间的流量曲线关系。可以在现场主管道旁加装小直径旁路管道进行流量测量，从而通过计算的方法算出主管道（大直径）的流量值。该专利可以减少流量计的采购成本（超声波流量计测量直径越大，采购成本越高），提高全厂的经济性，同时可以大大的提高大直径管道流量测量的准确性。同时，该专利可以适用于各种情况下的大直径管道流体的测量。
发明内容
本发明的目的在于利用小直径管道流量计算大直径管道流量，解决火力发电厂等大型能源动力厂测量大直径管道流量不准的问题，同时为流量传感器的选取降低成本。该实验装置利用主管道（大直径）与分支管道（小直径）在不同流量负荷下测量出流量值，绘制出不同管径之间的流量曲线关系的方法，得出实验结论，利用实验结论在现场大直径管道旁加装旁路系统，对小直径的旁路系统进行流量测量，根据上述的曲线关系计算出大直径管道的流量值。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述装置包括吸水管、水泵、调节阀、主管道、分支管道和水箱，其特征在于吸水管（1）从地下水槽吸水经水泵（2）输出送到主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），第一阀门（3）和第二阀门（4）分别控制流入第一分支管道（5）和第二分支管道（7）的流量，主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）流出的液体分别流入第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10），利用主管道与分支管道实验测得实际流体流量，结合主管道与分支管道截面积关系，得出不同截面比下、不同负荷下，大直径与小直径管道流量关系曲线，从而可以通过小直径管道的流量计算出大直径管道的液体流量。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述水泵（2）分别与主管道（6）（管道外径D219mm，管道内径d213mm，管长L4000mm，管壁厚度b3mm，无缝钢管）、第一分支管道（5）（管道外径D108mm，管道内径d100mm，管长L4000mm，管壁厚度b4mm，无缝钢管）及第二分支管道（6）（管道外径D76mm，管壁内径d68mm，管长L4000mm，管壁厚度b4mm，无缝钢管）三根管道相连，且主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）相互并联。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述吸水管（1）垂直于地面与地下水槽相接，并且吸水管吸水口位置距离地下水槽底部10cm，并且吸水口采用过滤网对进水进行过滤。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述水泵出口垂直向上1.5米后水平输出至主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）均为水平布置，其中心线在同一水平面上，长度均为4m，确保出口水平流动过程足够长，并且三根管道的出口在同一水平面上，以此保证主、分支管道内流体处于满水的均匀流动。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10）均为圆筒形水箱，保证承受水压时各点受力均匀，从而保证体积测量的准确性，测量水箱均采用可移动式，两水箱下部分别安装放水阀，且距底部5cm处分别开有连接水位计的小孔，水箱水位可以通过连通管水位读出，出水管道下降段分别置于测量水箱内，并且紧贴水箱底部，以减少水位从高处落下时对水箱液面造成的大幅度波动，影响读数精确度。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述实验过程利用体积法测量各管道的流量，在不同的时间点读出各水箱所对应的水位计的刻度值，利用差值法求出水位计高度与对应时间的线性关系，再取其平均值来降低读数过程中的人为因素造成的误差，即可得到为水箱内液面上升的速度，再与水箱面积的乘积得出对应管道内的流量。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述利用测得的数据绘制出的关系曲线得出随着主管道水流量从高负荷到低负荷变化时，主管道与分支管道之间的流量特性曲线间的距离呈先平行后减小的趋势。
所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述主管道（6）与第一分支管道（5）同时启动，关闭第二分支管道（7），通过变频调速的方式来改变主管道内的流量，通过调节变频器控制主管道（6）内的流量变化值100%、90%、80%、70%、60%、50%，利用计时器计时，测量出在不同工况和不同频率下主管道（6）与第一分支管道（5）中的液体流量，绘制出主管道（6）与第一分支管道（5）的流量曲线关系。
本发明的优点与效果是：
该专利在火力发电厂大直径管道流量测量过程中，可以减少流量计的采购成本，提高全厂的经济性，同时可以大大的提高大直径管道流量测量的准确性，为现场机组运行的准确、可靠运行提供保障。该专利同时可以适用于各种情况下的大直径管道流体的测量。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
图中标号为： 1.吸水管 2.水泵 3.第一调节阀 4.第二调节阀 5.第一分支管道6.主管道 7.第二分支管道 8.第一水箱 9.第二水箱 10.第三水箱。
其结构及组成为：吸水管、水泵、调节阀、主管道、分支管道和水箱，吸水管（1）从地下水槽吸水经水泵（2）输出送到主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），第一阀门（3）和第二阀门（4）分别控制流入第一分支管道（5）和第二分支管道（7）的流量，主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）流出的液体分别流入第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10），利用主管道与分支管道实验测得实际流体流量，结合主管道与分支管道截面积关系，得出不同截面比下、不同负荷下，大直径与小直径管道流量关系曲线，从而可以通过小直径管道的流量计算出大直径管道的液体流量。
本发明的使用方法如下：
本发明主要测量主管道与分支管道在不同流量负荷情况下，主管道与分支管道之间的流量关系问题。流量测量采取的方法：在两个水箱引出水位计，旁边放一时钟，在设定的工况情况下，通过相机记录下不同时间的水位高度，利用水箱截面积*高度差/时间差=体积流量的方法确定流量，并且采用多点计算取平均值的方法保证精确度。主管道与第一分支管道同时启动，关闭第二分支管道的测量数据。主管道与第二分支管道同时启动，关闭第一分支管道的测量数据。
本发明通过实验设备中变频调速器改变主管道内的流量，电动机的频率与泵的转速成正比，则主管道内的流量变化值100%、90%、80%、70%、60%、50%所对应的电动机的频率分别为50Hz、45 Hz、40 Hz、35 Hz、30 Hz、25 Hz，以此为基准点，通过调节变频器来实现对主管道流量的控制。
利用体积法测量各管道的流量，即在不同的时间点读出各水箱所对应的水位计的刻度值，利用差值法求出水位计高度与对应时间的线性关系，再取其平均值来降低读数过程中的人为因素造成的误差，即可得到为水箱内液面上升的速度，再与水箱面积的乘积就是对应管道内的流量，以此法计算各频率时的主管道与分支管道内流量关系。
通过实验测量的曲线关系得出不同截面比对应不用符合下流量之间的比例关系。利用实验结论，在现场对大直径管道加装对应比例的小直径管道，在小直径管道上加装测量精度较高的流量计进行测量，测量的流量值，结合上述曲线关系，计算出现场大直径管道在不同负荷下的流量值。
Claims (8)
1.利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，所述装置包括吸水管、水泵、调节阀、主管道、分支管道和水箱，其特征在于吸水管（1）从地下水槽吸水经水泵（2）输出送到主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），第一阀门（3）和第二阀门（4）分别控制流入第一分支管道（5）和第二分支管道（7）的流量，主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）流出的液体分别流入第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10），利用主管道与分支管道实验测得实际流体流量，结合主管道与分支管道截面积关系，得出不同截面比下、不同负荷下，大直径与小直径管道流量关系曲线，从而可以通过小直径管道的流量计算出大直径管道的液体流量。
2.根据权利要求1所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，水泵（2）分别与主管道（6）（管道外径D219mm，管道内径d213mm，管长L4000mm，管壁厚度b3mm，无缝钢管）、第一分支管道（5）（管道外径D108mm，管道内径d100mm，管长L4000mm，管壁厚度b4mm，无缝钢管）及第二分支管道（6）（管道外径D76mm，管壁内径d68mm，管长L4000mm，管壁厚度b4mm，无缝钢管）三根管道相连，且主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）相互并联。
3.根据权利要求1所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，吸水管（1）垂直于地面与地下水槽相接，并且吸水管吸水口位置距离地下水槽底部10cm，并且吸水口采用过滤网对进水进行过滤。
4.根据权利要求1所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，水泵出口垂直向上1.5米后水平输出至主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7），主管道（6）、第一分支管道（5）和第二分支管道（7）均为水平布置，其中心线在同一水平面上，长度均为4m，确保出口水平流动过程足够长，并且三根管道的出口在同一水平面上，以此保证主、分支管道内流体处于满水的均匀流动。
5.根据权利要求1所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，第一水箱（8）、第二水箱（9）、第三水箱（10）均为圆筒形水箱，保证承受水压时各点受力均匀，从而保证体积测量的准确性，测量水箱均采用可移动式，两水箱下部分别安装放水阀，且距底部5cm处分别开有连接水位计的小孔，水箱水位可以通过连通管水位读出，出水管道下降段分别置于测量水箱内，并且紧贴水箱底部，以减少水位从高处落下时对水箱液面造成的大幅度波动，影响读数精确度。
6.利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，实验过程利用体积法测量各管道的流量，在不同的时间点读出各水箱所对应的水位计的刻度值，利用差值法求出水位计高度与对应时间的线性关系，再取其平均值来降低读数过程中的人为因素造成的误差，即可得到为水箱内液面上升的速度，再与水箱面积的乘积得出对应管道内的流量。
7.根据权利要求6所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，利用测得的数据绘制出的关系曲线得出随着主管道水流量从高负荷到低负荷变化时，主管道与分支管道之间的流量特性曲线间的距离呈先平行后减小的趋势。
8.根据权利要求6所述的利用小直径管道流量计算大直径管道流量的实验装置，其特征在于，主管道（6）与第一分支管道（5）同时启动，关闭第二分支管道（7），通过变频调速的方式来改变主管道内的流量，通过调节变频器控制主管道（6）内的流量变化值100%、90%、80%、70%、60%、50%，利用计时器计时，测量出在不同工况和不同频率下主管道（6）与第一分支管道（5）中的液体流量，绘制出主管道（6）与第一分支管道（5）的流量曲线关系。
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