DE3338610A1

DE3338610A1 - Venturi tube fastener

Info

Publication number: DE3338610A1
Application number: DE19833338610
Authority: DE
Inventors: Peter John San Jose Calif. Donahue; Kamel Ahmad Morgan Hill Calif. Khuzaie
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1983-10-25
Publication date: 1984-05-03

Abstract

The flow medium channel through a fastener nozzle which connects a pipe to a pressure vessel is constructed as a Venturi tube with a pressure tapping point on its neck portion in order to measure the flow velocity through the pipe. Additionally, the reduced diameter of the neck portion (in comparison with the diameter of the pipe) forms a limit for the maximum flow velocity of the flow medium from the vessel.

Description

Venturi-Rohrbefestigung Venturi pipe attachment

Es gibt viele Fälle/in denen die Strömungsgeschwindigkeit von Strömungsmitteln gemessen werden muß. Beispielsweise wird in einem Dampfkraftwerk Wasser durch einen Wärmetauscher umgewälzt, der in einem Druckkessel angeordnet ist. Somit erzeugter Dampf wird aus dem Druckkessel durch Strömungsleitungen entnommen und einer Dampfturbine zugeführt. Der Abdampf aus der Turbine wird kondensiert und dem Druckkessel als Speisewasser wieder zugeführt. Es ist selbstverständlich wünschenswert, die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes durch die Hauptdampfleitungen zur Turbine zu messen. Es ist zusätzlich wünschenswert, eine Strömungsbegrenzung in der Dampfleitung anzuordnen, um den Austritt von Dampf und Wasser aus dem Druckkessel während der Zeitperiode zu begrenzen, die Sperrventile zum Schließen in dem unwahrscheinlichen Fall erfordern, daß die Dampfleitung geöffnet wird. Es ist ein mechanischer und wirtschaftlicher Vorteil, wenn die Strömungsmessung und Strömungsbegrenzung durch die gleiche Vorrichtung ausgeführt werden kann.There are many cases / in which the flow rate of fluids must be measured. For example, in a steam power plant, water is passed through a Circulated heat exchanger, which is arranged in a pressure vessel. Thus generated Steam is taken from the pressure vessel through flow lines and a steam turbine fed. The exhaust steam from the turbine is condensed and sent to the pressure vessel as Feed water supplied again. It is of course desirable to control the flow rate of the steam through the main steam lines to the turbine. It's additional desirable to arrange a flow restriction in the steam line to the outlet limit of steam and water from the pressure vessel during the period of time that Check valves require closing in the unlikely event that the steam line is opened. There is a mechanical and economic advantage when measuring flow and flow restriction can be performed by the same device.

Eine bekannte Vorrichtung für beide Zwecke ist ein Venturi-Rohr. Ein Venturi-Rohr ist eine Strömungsmittelkonstruktion, die üblicherweise aus einem Paar stumpfer kegelähnlicher Abschnitte besteht, die an ihren kleinen Enden zur Bildung eines Halsabschnittes verbunden sind. Die Geschwindigkeit eines durch das Venturi-Rohr strömenden Strömungsmittels wächst durch den einen kleineren Durchmesser aufweisenden Hals abschnitt auf ein Maximum an, mit dem Ergebnis, daß der Strömungsmitteldruck in dem Halsabschnitt sinkt. Wenn ein derartiges Venturi-Rohr in einer Leitung angeordnet ist, kann die Geschwindigkeit des hindurchströmenden Strömungsmittels durch ein geeichtes Druckdifferenz -Meßgerät gemessen werden, das mit einer ersten Druckanzapfung in dem Hals abschnitt des Venturi-Rohrs und einer zweiten Druckanzapfung verbunden ist, die zum Abtasten des statischen Druck des Strömungsmittels angeordnet ist.A known device for both purposes is a venturi tube. A Venturi tube is a fluid construction, usually made up of a pair there are obtuse cone-like sections that form at their small ends a neck portion are connected. The speed of one through the venturi tube flowing fluid grows through the smaller diameter Neck section to a maximum, with the result that the fluid pressure sinks in the neck portion. When such a venturi tube is placed in a conduit is, the speed of the fluid flowing therethrough can be through a calibrated pressure difference -Measuring device can be measured with a first pressure tap in the neck portion of the venturi tube and a second Pressure tapping is connected to the sensing of the static pressure of the fluid is arranged.

Ublicherweise ist eine derartige Venturi-Anordnung eine getrennte Vorrichtung, die in einem Abschnitt des Rohrs oder der Dampfleitung angeordnet ist, die den Dampf oder ein anderes Strömungsmittel von dem Druckkessel zu einem Verbraucher leitet, beispielsweise einer Turbine. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der US-PS 3 859 853 beschrieben.Usually such a venturi arrangement is a separate one Device located in a section of the pipe or steam line, carrying the steam or other fluid from the pressure vessel to a consumer conducts, for example a turbine. Such an arrangement is for example in U.S. Patent 3,859,853.

Es ist weiterhin üblich, daß die Verbindung zwischen einem Rohr und einem Druckkessel durch die Verwendung einer getrennten geformten Ringbuchse oder einem Stutzen hergestellt wird, der (gewöhnlich durch Schweißen) zwischen dem Behälter bzw.It is also common that the connection between a pipe and a pressure vessel through the use of a separate molded ring sleeve or a neck is made (usually by welding) between the container respectively.

Kessel und der Rohrleitung angeordnet ist, um eine verstärkte Kessel-Rohrleitung-Verbindung zu bilden.Boiler and the pipeline is arranged to provide a reinforced boiler-pipeline connection to build.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Venturi-Anordnung als eine getrennte Vorrichtung zu eliminieren. Dabei soll die Venturi/Strömungsbegrenzung so nahe wie möglich am Druckkessel angeordnet sein, um die Möglichkeit einer offenen Strömungsbahn zwischen dem Kessel und der Strömungsbegrenzung auf ein Minimum zu senken. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine kombinierte Befestigungsdüsen/Venturi-Anordnung und eine vereinfachte Strömungsmessung/Strömungsbegrenzunganordnung zu schaffen, die eine konstante Halsquerschnittsfläche für eine genaue Strömungsmessung aufweist.It is an object of the invention to use the venturi assembly as a to eliminate separate device. The venturi / flow limitation should be used be placed as close as possible to the pressure vessel to avoid the possibility of an open Flow path between the boiler and the flow restriction to a minimum reduce. A further object of the invention is to provide a combined fastening nozzle / venturi arrangement and to provide a simplified flow measurement / flow restriction arrangement, which has a constant throat cross-sectional area for accurate flow measurement.

Zur Vermeidung einer getrennten Venturi-Anordnung wird der Strömungsdurchlaß durch den bereits vorhandene Kessel-Rohrleitung-Befestigungsstutzen mit einem Halsabschnitt mit einem minimalen Durchmesser und konischen Einlaß- und Auslaßabschnitten mit steigendem Durchmesser in Richtung auf den Kessel und in Richtung auf die Rohrleitung versehen, wodurch dieser Strömungsdurchlaß als ein Venturi-Rohr arbeitet.To avoid a separate Venturi arrangement, the flow passage through the already existing boiler pipeline fastening socket with a neck section with a minimum diameter and conical inlet and outlet sections with increasing diameter in the direction of the boiler and in the direction of the pipeline provided, whereby this flow passage works as a venturi tube.

Die Strömungsgeschwindigkeit durch das Venturi-Rohr kann durch ein geeichtes Druckdifferenzmeßgerät gemessen werden, das zwischen einer Druckanzapfung in dem Halsabschnitt des Venturi-Rohrs und einer Druckanzapfung angeordnet ist, die (beispielsweise in der Kesselwand) zum Abtasten des statischen Drucks des Strömungsmittels angeordnet ist.The flow rate through the Venturi tube can be through a calibrated differential pressure measuring device can be measured between a pressure tap is arranged in the neck portion of the venturi tube and a pressure tap, those (for example in the boiler wall) for sensing the static pressure of the fluid is arranged.

Dadurch, daß der Durchmesser des Halsabschnitts des Venturirohrs kleiner als der Innendurchmesser der Rohrleitung gemacht wird, arbeitet das Venturirohr auch als eine Strömungsbegrenzung, um die maximale Strömungsgeschwindigkeit aus dem Kessel in dem unwahrscheinlichen Fall zu begrenzen, daß das Auslaßrohr geöffnet wird.Because the diameter of the neck portion of the venturi tube is smaller as the inside diameter of the pipeline is made, the venturi works also used as a flow restriction to get the maximum flow rate out limit the boiler in the unlikely event that the outlet pipe opens will.

Üblicherweise ist der Befestigungsstutzen aus Kohlenstoffstahl hergestellt. Um die Erosion für eine lange Lebensdauer des Venturirohrs auf ein Minimum zu senken, sind die Oberflächen von wenigstens den Einlaß- und Halsabschnitten mit einer Auflage aus einem erosionsbeständigen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, versehen.Usually the mounting socket is made of carbon steel. In order to reduce the erosion to a minimum for a long service life of the Venturi tube, are the surfaces of at least the inlet and throat portions with a pad made of an erosion-resistant material such as stainless steel.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Auslaß- oder Diffusorabschnitt des Venturi-Rohrs als ein getrenntes Stück hergestellt, das mit dem Stutzen zu verschweißen ist, nachdem der Stutzen in dem Druckkessel geschweißt ist. Dies erleichtert die Fertigung, Handhabung und den Einbau der relativ großen und schweren Düse bzw. Stutzens.In another embodiment of the invention, the outlet or diffuser section of the venturi tube made as a separate piece that to be welded to the nozzle after the nozzle is welded in the pressure vessel is. This makes it easier to manufacture, handle and install the relatively large ones and heavy nozzle or nozzle.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will now be based on further features and advantages the description and drawing of exemplary embodiments explained in more detail.

Figur 1 ist eine schematische Darstellung von einem Dampfkraftwerk.Figure 1 is a schematic representation of a steam power plant.

Figur 2 ist eine vertikale Schnittansicht von einem Teil einer Kesselwand, in die eine Düsen/Venturi-Anordnung gemäß der Erfindung eingeschweißt ist, um eine Befestigung für eine Rohrleitung zu bilden.Figure 2 is a vertical sectional view of part of a boiler wall, in a nozzle / venturi arrangement according to of the invention welded is to form a fixture for a pipeline.

Figur 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Düsen/Venturi-Anordnung.FIG. 3 shows another exemplary embodiment of a nozzle / venturi arrangement.

In Figur 1 ist in vereinfachter, schematischer Form ein Dampfkraftwerk als ein Beispiel für eine Verwendung der Düsen/Venturi-Anordnung gemäß der Erfindung ;^dargestellt. Dampf wird durch eine bekannte Einrichtung 11, beispielsweise einem Kernreaktorkern, in einem Druckkessel 12 erzeugt und einer Last, beispielsweise einer Turbine 13, durch eine Dampfleitung oder ein Rohr 14 zugeführt. In der Dampfleitung 14 ist ein Sperrventil 16 angeordnet. Kondensat wird in einem Kondensor 17 gesammelt und als Speisewasser zum Druckkessel 12 durch eine Speisewasserleitung oder ein Rohr 18 zurückgeleitet.In Figure 1 is a steam power plant in simplified, schematic form as an example of a use of the nozzle / venturi arrangement according to the invention ; ^ illustrated. Steam is by a known device 11, for example a Nuclear reactor core, generated in a pressure vessel 12 and a load, for example a turbine 13, through a steam line or pipe 14. In the steam pipe 14 a shut-off valve 16 is arranged. Condensate is collected in a condenser 17 and as feed water to the pressure vessel 12 through a feed water line or a Pipe 18 returned.

Gemäß der Erfindung bildet eine Befestigungsstutzen/Venturi-Anordnung 19 die Verbindung zwischen dem Druckkessel 12 und dem Rohr 14. Eine Druckanzapfung 21 in dem Halsabschnitt des Stutzen/ Venturi-Rohrs 19 ist durch ein Druckrohr 22 mit einer Seite eines Druckdifferenzmeßgerätes 23 hergestellt. Eine Druckanzapfung 24 in der Wand des Druckkessels 12, welche Anzapfung den statischen Druck in dem darin befindlichen Dampf abtastet, ist durch ein Druckrohr 26 mit der anderen Seite des Netzgerätes 23 verbunden.According to the invention forms a mounting socket / venturi arrangement 19 the connection between the pressure vessel 12 and the pipe 14. A pressure tap 21 in the neck portion of the nozzle / venturi tube 19 is through a pressure tube 22 produced with one side of a pressure differential measuring device 23. A pressure tap 24 in the wall of the pressure vessel 12, which tap the static pressure in the it scans steam is through a pressure tube 26 to the other side of the power supply unit 23 connected.

Wenn Dampf durch den sich verengenden Hals des Stutzen/Venturi-Rohrs 19 strömt, nimmt seine Geschwindigkeit zu und der Druck an der Druckanzapfung 21 nimmt relativ zu dem Dampfdruck in dem Kessel 12 an der Druckanzapfung 24 ab. Bekanntlich ist diese Druckdifferenz eine Funktion der Geschwindigkeit der Dampfströmung durch die Leitung 14. Das Meßgerät 16 registriert diese Druckdifferenz und kann in bekannter Weise geeicht werden, um die Dampfströmungsgeschwindigkeit anzuzeigen.When steam through the narrowing neck of the nozzle / venturi tube 19 flows, its speed increases and the pressure at the pressure tap 21 increases decreases relative to the steam pressure in the boiler 12 at the pressure tap 24. As is well known this pressure difference is a function of the speed of steam flow through it the line 14. The measuring device 16 registers this pressure difference and can in a known Be calibrated to indicate the steam flow rate.

Die Druckanzapfung 24 sollte in einem Bereich des Druckkessels 12 angeordnet sein, wo eine minimale Dampfgeschwindigkeit innerhalb des Druckkessels 12 besteht, wodurch der wahre statische Druck des Dampfes abgetastet werden kann. Dies bedeutet, daß die Druckanzapfung 24 im allgemeinen in einem gewissen Abstand von der Stutzen/Venturianordnung 19 angeordnet ist, so daß sie durch die Dampfausgangsströmung nicht beeinflußt wird.The pressure tap 24 should be in an area of the pressure vessel 12 be located where a minimum steam velocity is within of Pressure vessel 12 consists, whereby the true static pressure of the steam is scanned can be. This means that the pressure tap 24 in general to a certain extent Distance from the nozzle / venturi assembly 19 is arranged so that it can be through the Steam outlet flow is not affected.

Die Stutzen/Venturi-Anordnung 19 gemäß der Erfindung ist in Figur 2 genauer gezeigt, wie sie an ihrem Einlaßende in einer öffnung 27 in der Wand des Druckkessels 12 und an ihrem Auslaßende an dem Rohr 14 angeschweißt ist. Der Dampfdurchtritt durch die Stutzen/Venturianordnung 19 ist als ein Venturi-Rohr gebildet, indem ein konvergenter Einlaßabschnitt 28, ein im allgemeinen zylindrischer Halsabschnitt 29, der einen Abschnitt mit einem minimalen Durchmesser bildet, und ein divergenter Auslaß- oder Diffusorabschnitt 31 gebildet werden.The nozzle / venturi arrangement 19 according to the invention is shown in FIG 2 is shown in more detail as it is at its inlet end in an opening 27 in the wall of the Pressure vessel 12 and is welded to the pipe 14 at its outlet end. The passage of steam through the nozzle / venturi arrangement 19 is formed as a venturi tube by a convergent inlet section 28, a generally cylindrical neck section 29, which forms a section with a minimum diameter, and a divergent one Outlet or diffuser section 31 are formed.

Die Venturi-Druckanzapfung 21 wird durch einen radialen Kanal gebildet, der an seinem inneren Ende mit dem Halsabschnitt 29 in Verbindung steht und an seinem äußeren Ende in eine geeignete Kupplung 32 eingepaßt ist für eine Befestigung an dem Druckrohr 22 (s. Figur 1).The Venturi pressure tap 21 is formed by a radial channel, which is at its inner end with the neck portion 29 in connection and at his outer end is fitted into a suitable coupling 32 for attachment to the pressure pipe 22 (see FIG. 1).

In ähnlicher Weise ist die Kesseldruckanzapfung 24 durch einen Kanal durch die Wand des Druckkessels 12 gebildet, der an seinem äußeren Ende in eine geeignete Kupplung 33 für eine Befestigung an dem Druckrohr 26 (s. Figur 1) eingepaßt ist.Similarly, the boiler pressure tap 24 is through a duct formed by the wall of the pressure vessel 12, which at its outer end in a suitable coupling 33 fitted for attachment to the pressure pipe 26 (see FIG. 1) is.

Die Stutzen/Venturi-Anordnung 19 ist gewöhnlich aus Kohlenstoffstahl hergestellt. Um die Erosion der kritischen Oberflächen des Venturi-Rohrs zu vermindern, können wenigstens die Oberflächen des Einlaßabschnitts 28 und des Halsabschnitts 29 mit einer Schicht 34 aus rostfreiem Stahl, wie beispielsweise Inconel oder ähnlichem, belegt werden, was beispielsweise durch Auftragsschweißen und anschließendes maschinelles Bearbeiten oder Schleifen geschehen kann, um eine glatte Oberfläche zu bilden.The nozzle / venturi assembly 19 is usually made of carbon steel manufactured. To reduce the erosion of the critical surfaces of the Venturi tube, at least the surfaces of the inlet section 28 and the neck section 29 with a layer 34 made of stainless steel, such as Inconel or the like, be documented, for example, by build-up welding and subsequent machine Machining or grinding can be done to form a smooth surface.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Figur 3 dargestellt ist, sind ein Einlaßabschnitt 28' und ein Halsabschnitt 29' des Venturi-Pohrs einstückig in dem Hauptkörper eines Stutzens 19' gebildet, während ein Auslaß- oder Diffusorabschnitt 31' des Venturi-Rohrs als ein getrenntes Stück hergestellt ist. Dies vermindert die Masse der Anordnung, um somit ihren Transport zum Ort des Kessels zu erleichtern.In an alternative embodiment of the invention shown in FIG 3 is an inlet section 28 'and a neck section 29' of the venturi tube integrally formed in the main body of a nozzle 19 ', while an outlet or Diffuser section 31 'of the venturi tube is made as a separate piece. This reduces the mass of the arrangement and thus its transport to the location of the boiler to facilitate.

Nachdem der Stutzen 19' an dem Druckkessel 12 (beispielsweise als eine Schweißnaht 36) angeschweißt ist, wird der Auslaß-oder Diffusorabschnitt 31' an dem Hauptkörper des Stutzens 19' (beispielsweise als eine Schweißnaht 37) angeschweißt.After the nozzle 19 'is attached to the pressure vessel 12 (for example as a weld 36) is welded on, the outlet or diffuser section 31 ' welded to the main body of the nozzle 19 '(e.g. as a weld 37).

Das Rohr 14 wird dann über den Auslaß 31' geschoben und an dem Stutzen 19' angeschweißt (als eine Schweißnaht 38). Die Anordnung gemäß Figur 3 ist ansonsten ähnlich wie die in Verbindung mit Figur 2 beschriebene Anordnung.The tube 14 is then pushed over the outlet 31 'and attached to the socket 19 'welded on (as a weld seam 38). The arrangement according to FIG. 3 is otherwise similar to the arrangement described in connection with FIG.

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Claims

Venturi pipe fastening claims X Venturi fastening arrangement for a feed steam system with a pressure vessel containing feed pressure steam, a Steam consumer and a pipeline for conducting pressurized steam from the pressure vessel to the consumer, with a fastening stub connecting the pressure vessel and the line forms that the nozzle a flange-like inner end which is in an opening (27) in the wall of the pressure vessel is welded, a generally cylindrical main portion extending from the Pressure vessel led outwards, a curved section with an inner radius has between the inner end and the main part and an outer end portion, which is welded to the conduit (14), the outer end portion with a to lead (14) provided towards increasing inner diameter is in such a way that the steam duct is formed by the nozzle as a venturi tube is with a minimum diameter neck portion t29) passing through the main part is formed, a convergent inlet portion (28) through the curved inner portion is formed, and a divergent outlet portion (31), which is formed by the outer end portion, and that a first pressure tap (21) is arranged in the wall of the neck section (29) for sensing the vapor pressure on the neck portion.

2. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a second pressure tap (24) is arranged in the wall of the pressure vessel (12) is for sensing the pressure of the steam therein and that means (23, 26) are provided, which are connected to the first and second pressure taps (21, 24) in Are connected and the difference in the pressures at the first and second pressure taps scan.

3. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the inner diameter of the neck portion (29) is smaller than the inner diameter the line (14) is such that a flow restriction is formed for the restriction the steam flow from the pressure vessel (12).

4. Arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the outer end portion is formed as a separate piece and then is welded to the main part to form the divergent outlet section (31) and that the line (14) is pushed over the outlet section and with the main part is welded.

5. Venturi arrangement for one containing a feed fluid Kettle and a conduit for conducting the fluid in or from the boiler, for measuring the fluid velocity through the conduit, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that a fastening nozzle is a connection between the boiler (12) and the line (14) and a leading through Forms a flow channel for the fluid, the flow channel having a neck portion with a minimum diameter and one extending in the direction of the boiler t14) and has an increasing inner diameter in the direction of the pipeline (14), and that a first pressure tap (21) in the wall of the nozzle at the neck portion is arranged for measuring the pressure at the neck portion of the flow channel.

6. Venturi arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a second pressure tap (24) is arranged upstream of the nozzle is and connected to the first and second pressure taps (21, 24) Means (23,26) are provided for sensing the difference in the pressures at the first and second pressure taps.

7. Venturi arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the inner diameter of the line (14) is greater than the diameter of the neck portion of the flow channel.

8. Venturi arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that that section of the nozzle which is one of the increasing Contains diameter having portion of the flow channel, separated from the The main part of the nozzle is formed and then welded to the nozzle to complete the flow channel through the nozzle.