風(fēng)量測量裝置的布置及選型技巧
摘要:風(fēng)量測量裝置的布置及選型技巧資訊由優(yōu)秀的流量計、流量儀生產(chǎn)報價廠家為您提供。隨著控制技術(shù)的進步,電站鍋爐的負荷、燃料量及配風(fēng)量已經(jīng)實現(xiàn)了在線檢測及協(xié)調(diào)控制,但在目前仍有大部分機組因管道或測風(fēng)裝置選型和配置不合理,而使通風(fēng)量不能難以準確測。更多的流量計廠家選型號價格報價歡迎您來電咨詢,下面是風(fēng)量測量裝置的布置及選型技巧文章詳情。
隨著控制技術(shù)的進步,電站鍋爐的負荷、燃料量及配風(fēng)量已經(jīng)實現(xiàn)了在線檢測及協(xié)調(diào)控制,但在目前仍有大部分機組因管道或測風(fēng)裝置選型和配置不合理,而使通風(fēng)量不能難以準確測量,導(dǎo)致鍋爐負荷。風(fēng)量、燃料量無法投入自動,造成燃燒不穩(wěn),煙氣流暢不均勻,鍋爐效率下降,以及磨煤機通風(fēng)量不足造成堵塞等。一、鍋爐測風(fēng)裝置的基本形式及特點
電站鍋爐風(fēng)量測量裝置有風(fēng)道型文丘里/機翼/笛型管/威力巴(超力巴、阿牛巴)/多喉徑文丘里等,理論和實踐證明,通風(fēng)量與測風(fēng)裝置提供的壓差滿足以下公式:Q=K*(PH)1/2
其中Q---通過測風(fēng)裝置所在截面的風(fēng)量kg/S
P---氣流速度kg/m3
H---測風(fēng)裝置提供的壓差Pa
k---測風(fēng)裝置的流量系數(shù)
當(dāng)測風(fēng)裝置在穩(wěn)定流場中時,上式中的流量系數(shù)為常數(shù),通過測風(fēng)裝置所在截面積的流量與測風(fēng)裝置提供的壓差的平方根呈線性關(guān)系,風(fēng)量測量系統(tǒng)就是根據(jù)這一線性關(guān)系,并通過測風(fēng)裝置提供的壓差來換算出實際風(fēng)量,鍋爐通風(fēng)量測量所使用的測風(fēng)元件為非標元件,使用前需經(jīng)過規(guī)范化的標定,確定其流量系數(shù)。
風(fēng)道型文丘里結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、輸出的流量信號穩(wěn)定可靠,但因其本體較長,需占用較大的空間,在大型風(fēng)道中布置比較困難。
機翼型測風(fēng)裝置相對較短,測壓空多,機構(gòu)復(fù)雜,在大型風(fēng)道中布置較為合適,但會引起風(fēng)量的壓力損失。
笛型測風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)簡單,不會造成壓力損失,但提供的流量信號較弱,風(fēng)量的微小變化不易顯示出來。
雙文丘里(插入式多喉徑)體積小,安裝方便,不會造成壓力損失,能提供很強的流量信號,但對流場的穩(wěn)定性要求較高,一旦流場不穩(wěn),提供的流量信號就不穩(wěn)定。
巴式(威力巴、超力巴、阿牛巴)結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便,測量范圍是貫穿風(fēng)道的一條線,對其線上的測點取平均值,風(fēng)場壓力損失較小。
二、造成測風(fēng)裝置線性失真的原因
根據(jù)理論,風(fēng)量測量裝置的流量信號,當(dāng)測風(fēng)裝置在穩(wěn)定流場中時,上式中的流量系數(shù)為常數(shù),通過測風(fēng)裝置所在截面積的流量與測風(fēng)裝置提供的壓差的平方根呈線性關(guān)系,風(fēng)量測量系統(tǒng)就是根據(jù)這一線性關(guān)系,并通過測風(fēng)裝置提供的壓差來換算出實際風(fēng)量,鍋爐通風(fēng)量測量所使用的測風(fēng)元件為非標元件,使用前需經(jīng)過規(guī)范化的標定,確定其流量系數(shù),這就是所謂的現(xiàn)場標定,但風(fēng)場的穩(wěn)定卻與管道的布置有著密不可分的關(guān)系,這就要求測風(fēng)裝置的上游一定要有足夠的直管段,風(fēng)通過直管段而風(fēng)場趨于相對的穩(wěn)定,如果不考慮直管段還要要求測風(fēng)裝置準確反映風(fēng)量的變化是不可能實現(xiàn)的,這就是目前風(fēng)量測量所存在的誤區(qū),往往在分析風(fēng)量測量不準的情況時,不能追其根源。
運行實踐證明,目前常用的幾種風(fēng)量測量裝置的測量精度都能滿足鍋爐通風(fēng)量及控制要求,但因鍋爐機組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,測風(fēng)裝置的布置往往受到限制,此外由于風(fēng)量測量系統(tǒng)和風(fēng)道布置在設(shè)計院屬于兩個專業(yè),造成設(shè)計上的脫節(jié),從而導(dǎo)致重大缺陷。實際測量數(shù)據(jù)表明,測風(fēng)裝置的流量特性主要受測風(fēng)裝置上游的風(fēng)門變化的影響,風(fēng)門是調(diào)節(jié)風(fēng)量的主要手段,風(fēng)門下游總要形成渦流,當(dāng)風(fēng)門變化時,風(fēng)門造成的渦流強度及漩渦在風(fēng)道中的分布也相應(yīng)發(fā)生變化,當(dāng)測風(fēng)裝置與風(fēng)門間的距離過小時,測風(fēng)裝置所處的流暢就會紊亂,所測的流量信號就會失真。位于測風(fēng)裝置下游的風(fēng)門對測風(fēng)裝置的特性造成的影響相對較小。
例如:寧夏大壩電廠使用的雙文丘里距熱風(fēng)門3.5米,用熱風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時雙文丘里的流量系數(shù)偏差為14%;華能岳陽電廠總風(fēng)門距文丘里僅為2.7米左右,用總風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時文丘里流量系數(shù)偏差約34%左右,熱風(fēng)門距文丘里4.6米左右,用熱風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量時,文丘里流量系數(shù)偏差約14%左右;熱風(fēng)門、總風(fēng)門全開,風(fēng)箱壓力變化時,文丘里流量系數(shù)偏差僅4.1%左右。
風(fēng)門擋板尺寸(垂直于風(fēng)門軸向)也是造成測風(fēng)裝置線性失真的原因之一。擋板尺寸越大,風(fēng)門造成的漩渦就越大,漩渦影響的范圍越大,流場恢復(fù)穩(wěn)定需要的距離就越長。
位于測風(fēng)裝置下游的風(fēng)門對測風(fēng)裝置的特性造成的影響相對較小。
三、北電廠測風(fēng)裝置的選型及配置
3.1沁北風(fēng)量測量裝置布置及選型情況
沁北電廠一期工程測風(fēng)裝置主要安裝在磨煤機入口一次風(fēng)風(fēng)量(6套),二次風(fēng)熱風(fēng)道支管風(fēng)量(12套)燃盡風(fēng)支管風(fēng)量(4套)每套測風(fēng)裝置包括:GDWZL-50AF型插入式多喉徑風(fēng)量測量裝置及所有安裝附件(閥門管件等)。
但在機組試運中測量信號不能正確反映風(fēng)量的變化,甚至連風(fēng)量的變化趨勢都不能爭取反映,通過分析認為,插入式多喉徑測風(fēng)裝置主要是通過測平均流速來測量風(fēng)量的變化,此種裝置對要求有一定的直管段,且風(fēng)場相對穩(wěn)定。但沁北的二次風(fēng)管道,直管段相對較短,距離測風(fēng)裝置安裝位置僅1米處就是彎頭,再加上風(fēng)道內(nèi)有加強筋等使得二次風(fēng)管道內(nèi)的風(fēng)場相對比較紊亂,磨煤機一次風(fēng)管道更是惡劣,直管段也僅一米多,且熱一次風(fēng)和冷一次風(fēng)垂直接入。
3.2設(shè)計改進
3.2.1一次風(fēng)測量系統(tǒng)改進
因磨煤機入口一次風(fēng)測量條件差(流暢紊亂)原設(shè)計的測量裝置(插入式多喉徑文丘利)無法實現(xiàn)準確測量。修改方案如下:每臺磨煤機采用三只超力巴Ⅱ型流量裝置,均勻間距插入風(fēng)道,切全壓、靜壓口并接,輸出差壓平均值,DCS計算得到的流量值,測量范圍0-110000Nm3/h,差壓輸出:0-2.4kPa.
3.2.2總風(fēng)量系統(tǒng)改進
我廠#1、#2鍋爐二次風(fēng)箱流量測量裝置采用GDWZL-50AF型插入式多喉徑風(fēng)量測量裝置,自機組168試運至今二次風(fēng)箱流量測量裝置基本處于不可用狀態(tài),主要現(xiàn)象為無差壓、實際流量增加差壓減小等,造成累加后的總風(fēng)量不準,導(dǎo)致送風(fēng)自動無法投入、鍋爐MFT風(fēng)量低保護無法投入等缺陷。
另外,根據(jù)我廠風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道實際安裝尺寸、安裝位置,同時綜合其他電廠同類型機組上述設(shè)備使用情況等綜合因素考慮,經(jīng)慎重考慮,建議對#1、#2鍋爐二次風(fēng)量測量裝置進行如下變更:即在送風(fēng)機出口或空預(yù)器出口合適的直管段上加裝風(fēng)量測量裝置,而目前二次風(fēng)箱上的測量裝置經(jīng)過調(diào)試作為監(jiān)視信號使用。為使改進候的測量裝置能夠正確反映風(fēng)場的變化情況,結(jié)合實際具體采取措施如下:
a.由于總風(fēng)道后面的分支管道長短、形狀各異,流體阻力系數(shù)各不相同。而各分支管道的總流阻相同,所以流量分配是不均勻的。由于管道形狀也不完全相同,所以在分支管道上測得的流量之和與實際的總流量之比,相對誤差較大是不可避免的,需要采取修正的辦法來提高測量精度。
b.由于工況體積流量受溫度、壓力變化的影響較大,在溫度、壓力變化不可忽略的工況條件下,是不宜采用工況體積流量做計量單位的。以前的設(shè)計都是按照工況體積流量單位進行的,若換算不正確會給流量測量帶來不可接受的誤差,所以直接采用標準體積流量單位計算流量,并據(jù)此建立精確的DCS簡化計算公式,保證熱態(tài)和冷態(tài)的計量準確可靠。
c.流量測量裝置的取壓系統(tǒng)應(yīng)作嚴格的檢查維護,保證無接錯、無泄漏、無堵塞,變送器要定期校驗,保持準確穩(wěn)定。DCS簡化計算公式要按標準體積流量單位的公式修改,確認無誤后再運行標定。
d.采用西北電力設(shè)計院的意見,在總風(fēng)道上增加一套流量測量裝置,用于總風(fēng)量的測量。由于總風(fēng)道尺寸較大,風(fēng)速小,流場速度分布各不相同,不宜采用單點測量,必須采用多點測量取平均值。本方案采用兩支(對插式)超利巴CLBⅡ型流量測量裝置,其優(yōu)點是:測量點多,平均值更具代表性,準確性高,現(xiàn)場適應(yīng)能力強。因總風(fēng)管直管前彎頭不規(guī)則,導(dǎo)致總風(fēng)管測量段內(nèi)流場分布不對稱,僅在總風(fēng)管測量點對稱面上插一支,測量仍會產(chǎn)生偏差,必須采取分塊多支測量方法才能妥善解決問題。經(jīng)多個設(shè)計方案比較后,選擇如圖所示設(shè)計方案作為改造實施方案。將總管劃分為四個矩形塊,在每兩個對應(yīng)矩形塊截面的平分線上安裝一支完全貫穿風(fēng)道截面的(雙頭對插式)超利巴CLBⅡ型流量測量裝置。兩支超利巴CLBⅡ型流量測量裝置的總壓和靜壓取壓管并聯(lián)連接在一起,構(gòu)成一套組合式流量測量裝置。每支有8個測點,共32個測點,可將整個截面的風(fēng)速平均值準確測取出來。因超利巴CLBⅡ流量測量管太長,其尾端必須有支撐點,所以在大風(fēng)管的內(nèi)部需加裝一個專用支架。為避免干擾,支架應(yīng)放在測量面后端,支承還應(yīng)具有伸縮補償性能。
DCS系統(tǒng)的簡化計算公式
(流量單位采用:標準體積流量20C101.325kPa)
Qb=Kb*f(dP)*SQRT(dP*((Ph+Pg)/(273.15+t))Nm3/h
式中:t——實測流體溫度C
dP——實測差壓kPa
Pg——實測流體表壓kPa
Ph——當(dāng)?shù)仄骄髿鈮簁Pa
PA=Ph+Pg)——絕對壓力kPa
Kb——儀表系數(shù)
f(dP)——流量校準函數(shù)
Kb及f(dP)選項如下:
050723Kb=1401045.2
f(dP)=1.41287-0.81795dP+2.06471dP2-2.3049dP3+0.94491dP4
f(dP)=1.44261-1.25917dP+4.3629dP2-7.67466dP3+6.67339dP4-2.26755dP5
四、對風(fēng)量測量裝置的布置及選型的幾點看法
1、風(fēng)量是鍋爐機組zui主要的參數(shù)之一,隨著機組容量的增大,采用直吹式燃燒方式的比例增加,鍋爐通風(fēng)量準確測量和控制顯得更為主要。因此在系統(tǒng)設(shè)計時和設(shè)備選型時,熱工測量裝置的設(shè)計和熱機風(fēng)道設(shè)計要密切配合,風(fēng)道的布置以及測量裝置的布置要有統(tǒng)一的規(guī)則,為風(fēng)量測量裝置留有足夠的空間。
2、測風(fēng)裝置必須布置在足夠長的直管段上。所謂不需直管段的測風(fēng)裝置是不存在的,可想而知在一個相對紊亂的風(fēng)場條件下,任何測量裝置都不可能準確的反映出其變化趨勢。若其上游必須設(shè)置調(diào)風(fēng)門,測風(fēng)裝置與調(diào)風(fēng)門的距離應(yīng)滿足:
L/D≥3.5
其中:L-測風(fēng)裝置與風(fēng)門的距離
D-風(fēng)道內(nèi)徑
3、測風(fēng)裝置前面直管段有限時,應(yīng)盡可能減少風(fēng)門的數(shù)量。一般情況下一次風(fēng)道可省去總風(fēng)門,直接用冷熱風(fēng)門調(diào)溫調(diào)風(fēng),每個調(diào)節(jié)門必須要有4個或4個以上的擋板,以便減小風(fēng)門后的漩渦尺寸,測風(fēng)裝置與其上游調(diào)節(jié)風(fēng)門間的距離及風(fēng)門擋板的寬度應(yīng)滿足下面的關(guān)系。
L/B≥14
其中:L-測風(fēng)裝置與調(diào)節(jié)風(fēng)門間的距離
B-風(fēng)門擋板的寬度(垂直于擋板軸線方向的)
4、測風(fēng)裝置后的調(diào)節(jié)風(fēng)門對測風(fēng)裝置不產(chǎn)生明顯的影響,如果可能盡量將調(diào)節(jié)風(fēng)門布置在測風(fēng)裝置的下游。
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