高精度一体化核级文丘里管的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高精度一体化核级文丘里管，属于流体测量领域。至少包括：上游直管段、文丘里管本体、下游直管段、均压环、管嘴，所述文丘里管本体各段为一体化锻件，由此构成一体化文丘里管本体。通过将文丘里管本体的入口圆筒段、圆锥收缩段、喉部、圆锥扩散段采用一体化锻件并进行精加工，取消了引压软管，同时在因冲击造成易磨损部位，即圆锥收缩段和喉部连接处堆焊硬质耐磨材料，从而克服了现有技术文丘里管采用钢板分段卷制和焊接存在的焊接变形、焊接错位、焊接安全隐患、焊后不加工、各段不同轴、因冲击造成易磨损和使用寿命短等缺陷；提高了文丘里管结构强度、各段同轴度和安全性能、使用的可靠性及稳定性。
【专利说明】高精度一体化核级文丘里管
【技术领域】
[0001]本发明涉及流体测量领域，特别涉及一种高精度一体化核级文丘里管。
【背景技术】
[0002]文丘里管是一种测量管路流量仪表，起到测量流体流量的作用。
[0003]第三代新型核电技术主给水系统对流量测量用文丘里管的测量精度、安全性能、使用寿命要求越来越高，总长超过十米的大口径文丘里管设备，测量不确定度要求等于或优于±0.25%，高于标准要求±1.5%精度的6倍，安全使用寿命要求到达60年。九十年代，我国广东大亚湾核电站从法国进口的主给水系统管道流量测量用文丘里管，因其设计结构和制造工艺原因，在投入使用一段时间后，出现震荡、喉部磨损严重、测量结果偏离等现象，其安全使用年限与核电站重要设备40到60年的使用年限要求相差甚远。因此，设计制造一套符合第三代新型核电站技术要求和安全要求，能达到规定测量精度和使用寿命的文丘里管是我国核电行业的当务之急。
[0004]所述主给水系统用于控制汽轮机安全运行，其特点是大口径、高温、高压、高流速、无间断运行，对该系统使用的文丘里管的长期安全性能、使用稳定性、测量精度都有很高的要求。因而对其制造精度，包括几何尺寸误差、同轴度、内表面粗糙度、耐磨损程度等都提出了很高的要求。因此，主给水文丘里管如此高精度、大尺寸、长使用寿命的要求，设计要求十分苛刻，加工难度非常大，长期以来一直困扰国内文丘里管制造行业。
[0005]传统的文丘里管如图1所示，主要包括入口圆筒段1、圆锥收缩段2、喉部3、圆锥扩散段4，当文丘里管公称直径大于200mm时，各段之间通常采用钢板卷制焊接的方式连接，所述圆锥收缩段2和圆锥扩散段4由钢板卷焊而成，在入口圆筒段I开设有圆筒段取压孔1.1，在喉部3开设有喉部取压孔3.1，用于取压。此结构可能存在焊接变形、焊接错位、焊接安全隐患、焊后不加工、各段不同轴、尺寸偏差较大、测量精度不高、安全可靠性差等缺陷，一般用于压力低、常温、和测量精度要求不高的流体测量，如标准GB/T2624要求该结构文丘里管测量不确定度等于1.5%。
[0006]现有核电厂使用的文丘里管其结构基本是参照国外的设计，如图2所示，主要包括外套管5、文丘里管主体6，所述文丘里管主体6主要由内管圆锥收缩段6.1、内管喉部
6.2、内管喉部取压孔6.2.1、内管圆锥扩散段6.3组成，在外套管5上开设有上游端取压孔
5.1，在内管喉部6.2开设有内管喉部取压孔6.2.1，通过上游均压环7、喉部均压环8、上游引压管嘴9、喉部不锈钢引压软管10和喉部引压管嘴11引压。此结构由于内管圆锥收缩段6.1、内管圆锥扩散段6.3采用钢板卷制和焊接，内表面不进行加工，也会存在因焊接造成变形，因内表面不加工造成尺寸误差较大，且因取压采用软管易产生内漏。同时内管喉部
6.2和内管圆锥收缩段6.1连接处受流体长期冲击而造成磨损，从而存在测量精度不高，使用寿命不长，安全可靠性差等缺陷。综上所述，传统的和现有技术的文丘里管由于各段均采用钢板卷制后分段焊接，且易磨损部位没有采取相应措施，因而已无法满足如此严苛的设计要求。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种高精度一体化核级文丘里管。整体强度高，各段同轴度高，加工精度高，测量精度高，耐磨损，使用寿命长，安全性能好。所述技术方案如下:
[0008]一种高精度一体化核级文丘里管，至少包括:上游直管段、文丘里管本体、下游直管段、均压环、管嘴，所述文丘里管本体各段为一体化锻件，由此构成一体化文丘里管本体。
[0009]具体地，所述一体化文丘里管本体上游端与第二定位对焊法兰焊接，下游端与所述下游直管段焊接；所述上游直管段一端与第一定位对焊法兰焊接。
[0010]具体地，所述第一定位对焊法兰与所述第二定位对焊法兰的相对面设置有凸凹定位面，两法兰之间设置有密封垫片，通过紧固件将所述第一定位对焊法兰与所述第二定位对焊法兰连接。
[0011]具体地，所述一体化文丘里管本体至少包括:入口圆筒段、圆锥收缩段、文丘里管喉部、圆锥扩散段，所述圆锥收缩段与所述文丘里管喉部过度处的凹槽内堆焊硬质耐磨材料。
[0012]具体地，所述一体化文丘里管本体外部设置有文丘里管均压环，所述文丘里管均压环上设置有管嘴。
[0013]具体地，所述文丘里管均压环至少包括:圆筒段均压环、喉部均压环；所述管嘴至少包括:圆筒段排气管嘴、圆筒段排污管嘴、圆筒段引压管嘴、喉部排气管嘴、喉部排污管嘴、喉部引压管嘴。
[0014]进一步地，所述圆筒段均压环的上方位设置有所述圆筒段排气管嘴，下方位设置有所述圆筒段排污管嘴及所述圆筒段引压管嘴。
[0015]进一步地，所述喉部均压环的上方位设置有所述喉部排气管嘴，下方位设置有所述喉部排污管嘴及所述喉部引压管嘴。
[0016]进一步地，所述一体化文丘里管本体的入口圆筒段管壁上至少设置有四个通孔，与所述圆筒段均压环相通，并与所述圆筒段均压环上的管嘴相通。
[0017]进一步地，所述一体化文丘里管本体的文丘里管喉部管壁上至少设置有四个通孔，与所述喉部均压环相通，并与所述喉部均压环上的管嘴相通。
[0018]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0019]本发明实施例优化了现有技术文丘里管总体结构，通过将文丘里管的入口圆筒段、圆锥收缩段、喉部、圆锥扩散段采用一体化锻件加工，取消了文丘里管钢板卷制和焊接工序，取消了引压软管，且易磨损部位即圆锥收缩段和喉部连接处加工出凹槽并堆焊硬质耐磨材料，克服了现有技术文丘里管各段采用分段焊接存在的焊接变形、焊接错位、焊接泄漏点、焊后不加工和各段不同轴等缺陷；提高了文丘里管结构强度，各段同轴度和安全性能，使用的可靠性及稳定性，使总长超过十米的文丘里管各段同轴度达到或优于500 μ m，文丘里管段表面机加工粗糙度达到或优于Ral.6，极大的提高了文丘里管的测量精度，使测量不确定度优于±0.25%。
【专利附图】
【附图说明】[0020]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是传统的文丘里管结构示意图；
[0022]图2是现有核电厂使用的文丘里管结构示意图；
[0023]图3是本发明实施例提供的高精度一体化核级文丘里管结构示意图；
[0024]图4是本发明实施例提供的图3中A-A剖视图；
[0025]图5是本发明实施例提供的图3中B-B剖视图；
[0026]图6是本发明实施例提供的图3中I部结构放大图。
[0027]图中各符号表示含义如下:
[0028]I A 口圆筒段，1.1圆筒段取压孔；
[0029]2圆锥收缩段；
[0030]3喉部，3.1喉部取压孔；
[0031]4圆锥扩散段；
[0032]5外套管，5.1上游端取压孔；
[0033]6文丘里管主体，6.1内管圆锥收缩段，6.2内管喉部，6.2.1内管喉部取压孔，6.3内管圆锥扩散段；
[0034]7上游均压环；
[0035]8喉部均压环；
[0036]9上游引压管嘴；
[0037]10喉部不锈钢引压软管；
[0038]11喉部引压管嘴；
[0039]12上游直管段；
[0040]13第一定位对焊法兰；
[0041]14第二定位对焊法兰；
[0042]15文丘里管本体，
[0043]15.1 入口圆筒段，15.1.1 通孔;
[0044]15.2圆锥收缩段，15.2.1硬质耐磨材料；
[0045]15.3文丘里管喉部，15.3.1通孔;
[0046]15.4圆锥扩散段；
[0047]16下游直管段；
[0048]17密封垫片；
[0049]18紧固件；
[0050]19文丘里管均压环，19a圆筒段均压环，19b喉部均压环；
[0051]20管嘴，20a圆筒段排气管嘴，20b圆筒段排污管嘴，20c圆筒段引压管嘴，20d喉部排气管嘴，20e喉部排污管嘴，20f喉部引压管嘴。
[0052]图中箭头方向为介质流动方向。【具体实施方式】
[0053]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0054]参见图3所示，本发明实施例提供了一种高精度一体化核级文丘里管，具体地，作为优选，至少包括:上游直管段12、第一定位对焊法兰13、第二定位对焊法兰14、文丘里管本体15、下游直管段16、密封垫片17、紧固件18、文丘里管均压环19、管嘴20等零部件；所述文丘里管本体15上游端与第二定位对焊法兰14焊接，下游端与下游直管段16焊接；所述上游直管段12 —端与第一定位对焊法兰13焊接；所述第一定位对焊法兰13与第二定位对焊法兰14的相对面设置有凸凹定位面，用于精确定位，两法兰之间设置有密封垫片17，通过紧固件18将第一定位对焊法兰13与第二定位对焊法兰14连接；所述文丘里管本体15外部设置有文丘里管均压环19、文丘里管均压环19上设置有管嘴20。
[0055]同时参见图4、图5、图6所示,具体地,作为优选,所述文丘里管本体15至少包括:入口圆筒段15.1、圆锥收缩段15.2、文丘里管喉部15.3、圆锥扩散段15.4，各段采用一体化锻件加工而成，由此构成一体化文丘里管本体15 ;所述圆锥收缩段15.2与文丘里管喉部15.3过度处内表面加工出凹槽，并在凹槽内堆焊硬质耐磨材料15.2.1。
[0056]具体地，所述文丘里管均压环19至少包括:圆筒段均压环19a、喉部均压环19b ；所述压管嘴20至少包括:圆筒段排气管嘴20a、圆筒段排污管嘴20b、圆筒段引压管嘴20c、喉部排气管嘴20d、喉部排污管嘴20e、喉部引压管嘴20f。
[0057]进一步，所述圆筒段均压环19a的上方位设置有圆筒段排气管嘴20a，下方位设置有圆筒段排污管嘴20b及至少两个圆筒段引压管嘴20c。
[0058]进一步，所述喉部均压环19b的上方位设置有喉部排气管嘴20d，下方位设置有喉部排污管嘴20e及至少两个喉部引压管嘴20f。
[0059]具体地，所述一体化文丘里管本体15的入口圆筒段15.1管壁上至少设置有四个通孔15.1.1，上部通孔用于排气，下部通孔用于排污，并与圆筒段均压环19a上方位的圆筒段排气管嘴20a、下方位的圆筒段排污管嘴20b及与水平面倾斜角度为30-60度的引压管嘴20c相通。
[0060]具体地，所述一体化文丘里管本体15的文丘里管喉部15.3管壁上至少设置有四个通孔15.3.1，上部通孔用于排气，下部通孔用于排污，并与喉部均压环19b上方位的喉部排气管嘴20d、下方位的喉部排污管嘴20e及与水平面倾斜角度为30-60度的引压管嘴20f相通。
[0061]本发明实施例的的制作方法:
[0062]I)上游直管段12与第一定位对焊法兰13焊接后精加工内表面，达到工程要求的尺寸精度、圆度和表面粗糙度；
[0063]2) 一体化文丘里管本体15先粗加工内表面，在圆锥收缩段15.2与文丘里管喉部
15.3过度处加工出凹槽，并在凹槽内堆焊硬质耐磨材料15.2.1，然后与第二定位对焊法兰14焊接，完成后整体精加工内表面，达到工程要求的尺寸精度、圆度、表面粗糙度和各段同轴度；
[0064]3)第一定位对焊法兰13、第二定位对焊法兰14的端面分别加工出凹面和凸面，并按配合公差等级确定尺寸，达到精确配合的目的；[0065]4)下游直管段16根据工程需要确定长度及是否配带，并在焊后精加工内表面。
[0066]以上加工方法可保证各段的尺寸精度、表面粗糙度、各段同轴度，确保了文丘里管的测量精度，使文丘里管的测量不确定度到达或优于0.25%，远高于标准要求。由于一体化文丘里管本体15各段采用整体锻制和圆锥收缩段15.2与文丘里管喉部15.3过度处采用硬质耐磨材料的堆焊处理，极大的提高了其安全可靠性和耐磨性能，延长了使用寿命，确保了测量的高精度和稳定性。
[0067]综上所述，本发明实施例针对传统文丘里管和现有在用核电厂文丘里管存在的焊接变形、制造尺寸误差较大、取压软管内漏、测量精度不高、安全性能不高等缺陷，多年以来，发明人着手围绕核电站主给水系统管道流量测量用文丘里管进行了深入的调查、分析、研究，严格控制文丘里管本体和上下游直管段的尺寸加工精度及配合公差、各段同轴度，优化了文丘里管总体结构，除具有前述的有益效果外，还具有如下优点:
[0068]1.上游直管段与一体化文丘里管本体段采用定位对焊法兰专用工装夹具，可保证上游直管段和一体化文丘里管本体的同轴度，同时方便现场工艺管段检修和维护时的装卸。
[0069]2.圆锥收缩段与喉部过度处堆焊硬质耐磨材料，圆锥收缩段与喉部过度处为文丘里管本体受流体冲刷最严重的部位，现有技术在此处不做特殊处理，工作一段时间后均会出现不同程度的磨损，影响测量精度，甚至造成安全隐患；经堆焊硬质耐磨材料后，提高了材料的硬度，增加了耐磨程度，提高了测量稳定性，延长了使用寿命。
[0070]3.取消不锈钢软管取压，采用直接钻孔和均压环取压，避免了内漏隐患，改善了取压结构。
[0071]4.配带有经加工的上游直管段和下游直管段，更符合标准对上下游直管段的要求。
[0072]5.整体内表面进行了精加工，特别是对一体化文丘里管本体的圆锥收缩段、圆锥扩散段的内表面精加工，从而提高了一体化文丘里管本体的几何尺寸精度、同轴度、圆锥度和内表面粗糖度，从而提闻了测量精度。
[0073]6.安装方便，泄漏点少，适用于安装在核电站主给水系统上，用来测量管道内流体流量。
[0074]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种高精度一体化核级文丘里管，至少包括:上游直管段(12)、文丘里管本体(15)、下游直管段(16)、均压环(19)、管嘴(20)，其特征在于，所述文丘里管本体(15)各段为一体化锻件，由此构成一体化文丘里管本体(15)。
2.根据权利要求1所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述一体化文丘里管本体(15)上游端与第二定位对焊法兰(14)焊接，下游端与所述下游直管段(16)焊接；所述上游直管段(12) —端与第一定位对焊法兰(13)焊接。
3.根据权利要求2所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述第一定位对焊法兰(13)与所述第二定位对焊法兰(14)的相对面设置有凸凹定位面，两法兰之间设置有密封垫片(17)，通过紧固件(18)将所述第一定位对焊法兰(13)与所述第二定位对焊法兰(14)连接。
4.根据权利要求1所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述一体化文丘里管本体(15)至少包括:入口圆筒段(15.1)、圆锥收缩段(15.2)、文丘里管喉部(15.3)、圆锥扩散段(15.4)，各段采用一体化锻件并进行精加工，所述圆锥收缩段(15.2)与所述文丘里管喉部(15.3)过度处内表面加工出凹槽并在凹槽内堆焊硬质耐磨材料(15.2.1)。
5.根据权利要求1所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述一体化文丘里管本体(15)外部设置有文丘里管均压环(19)，所述文丘里管均压环(19)上设置有管嘴(20)。
6.根据权利要求5所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述文丘里管均压环(19)至少包括:圆筒段均压环(19a)、喉部均压环(19b);所述管嘴(20)至少包括:圆筒段排气管嘴(20a)、圆筒段排污管嘴(20b)、圆筒段引压管嘴(20c)、喉部排气管嘴(20d)、喉部排污管嘴(20e)、喉部引压管嘴(20f)。
7.根据权利要求6所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述圆筒段均压环(19a)的上方位设置有所述圆筒段排气管嘴(20a)，下方位设置有所述圆筒段排污管嘴(20b)及所述圆筒段引压管嘴(20c)。
8.根据权利要求6所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述喉部均压环(19b)的上方位设置有所述喉部排气管嘴(20d)，下方位设置有所述喉部排污管嘴(20e)及所述喉部引压管嘴(20f)。
9.根据权利要求4或6所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述一体化文丘里管本体(15)的入口圆筒段(15.1)管壁上至少设置有四个通孔(15.1.1)，并与所述圆筒段均压环(19a)上的管嘴(20)相通。
10.根据权利要求4或6所述的高精度一体化核级文丘里管，其特征在于，所述一体化文丘里管本体(15)的文丘里管喉部(15.3)管壁上至少设置有四个通孔(15.3.1)，并与所述喉部均压环(19b)上的管嘴(20)相通。
【文档编号】G01F1/44GK103791953SQ201310205081
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年5月28日 优先权日:2013年5月28日
【发明者】黄瑞鹤, 黄文早, 上官宗剑, 黄瑞唱, 陈显笋, 洪晨君 申请人:苍南自动化仪表厂