全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

引言

磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)流量測點(diǎn)的穩(wěn)定是制粉系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。進(jìn)口一次風(fēng)測量值波動(dòng)大、頻繁堵塞,將導(dǎo)致一次風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化,甚至導(dǎo)致磨煤機(jī)風(fēng)量低保護(hù)動(dòng)作。如何穩(wěn)定測量磨煤機(jī)的一次風(fēng)量,是熱工人員亟需解決的技術(shù)難題。潮州發(fā)電廠通過對1000Mw機(jī)組磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)流量測點(diǎn)的改造,結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)標(biāo)定,大大提高了一次風(fēng)流量測點(diǎn)的穩(wěn)定性,減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1原磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)流量測點(diǎn)分析

目前磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)流量采用的是機(jī)翼式取樣裝置,結(jié)構(gòu)如圖1所示。我公司3號爐磨煤機(jī)入口風(fēng)量測量裝置采用機(jī)翼式流量計(jì),自機(jī)組投產(chǎn)至今,風(fēng)量測點(diǎn)就存在測量管道頻繁堵塞、測量不準(zhǔn)、測量值波動(dòng)大、風(fēng)量測點(diǎn)突變等問題。

圖1機(jī)翼式取樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

此風(fēng)量測點(diǎn)需要熱控人員進(jìn)行定期吹掃,但頻繁吹掃仍然無法解決測點(diǎn)堵塞問題。校驗(yàn)風(fēng)量測量變送器,發(fā)現(xiàn)其并無問題,由此得出的結(jié)論是風(fēng)量取樣裝置本體堵塞,風(fēng)量測點(diǎn)已喪失了其作為重要監(jiān)視參數(shù)的作用,進(jìn)一步導(dǎo)致運(yùn)行人員監(jiān)盤工作強(qiáng)度加大,只能大概地對進(jìn)入磨煤機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行估計(jì),手動(dòng)控制冷、熱風(fēng)調(diào)門的開度。

機(jī)翼式風(fēng)量測量裝置的原理是流體充滿管道時(shí),機(jī)翼就相當(dāng)于一個(gè)節(jié)流件,氣流在機(jī)翼處收縮,氣流的流速增加,靜壓降低,在機(jī)翼前后將產(chǎn)生一定的壓力差。

潮州發(fā)電廠磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)量測量裝置由3個(gè)全機(jī)翼和2個(gè)半機(jī)翼、取樣管及均壓裝置構(gòu)成。

2原磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)流量測點(diǎn)改造的必要性

(1）機(jī)翼型風(fēng)量測量裝置占用面積大,導(dǎo)致截流大,增加了風(fēng)機(jī)電耗,不利于風(fēng)機(jī)節(jié)能。在熱風(fēng)道含塵氣流測量中,由于感壓孔灰塵只進(jìn)不出,較容易堵塞。另外,我廠磨煤機(jī)進(jìn)口一次風(fēng)道為矩形風(fēng)道,長2m,機(jī)翼式測風(fēng)裝置占據(jù)風(fēng)道1m以上,故取樣裝置對一次風(fēng)阻力較大,降低了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

(2）取樣單元堵塞頻繁。由于空預(yù)器本身的固有特點(diǎn),磨煤機(jī)入口一次風(fēng)中含有大量從煙氣中帶來的灰塵,在測量含塵風(fēng)時(shí),取樣口會(huì)積滿灰塵,造成引壓管路堵塞,從而導(dǎo)致取樣元件無法取樣出磨入口風(fēng)管內(nèi)部風(fēng)量測量所需要的原始機(jī)械壓力,導(dǎo)致DCs上顯示的風(fēng)量值和風(fēng)道內(nèi)實(shí)際值不相符,影響正常使用。再加上機(jī)翼式取壓孔較小,其極易堵塞,必須頻繁整體維護(hù)(底部放灰、引壓管處整體吹掃）。

(3）測量精度差。磨煤機(jī)入口風(fēng)量測量裝置安裝在冷、熱風(fēng)混合后管道,距離磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門出口很近,使得磨煤機(jī)冷風(fēng)調(diào)門開度變化時(shí)熱風(fēng)風(fēng)管內(nèi)流場速度分布嚴(yán)重不均,在機(jī)翼測量裝置處紊流較多,導(dǎo)致風(fēng)量測量失真。

(4）鍋爐總風(fēng)量=磨煤機(jī)A入口風(fēng)量＋磨煤機(jī)B入口風(fēng)量+…+磨煤機(jī)F入口風(fēng)量+A側(cè)二次風(fēng)流量+B側(cè)二次風(fēng)流量。依據(jù)上述機(jī)組總風(fēng)量計(jì)算公式,當(dāng)磨煤機(jī)入口風(fēng)量測點(diǎn)堵塞或出現(xiàn)其他異常時(shí),將極有可能發(fā)生鍋爐總風(fēng)量低MFT(特別是低負(fù)荷時(shí)）。

3全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置原理簡述

全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置,取樣部分插入管道內(nèi),當(dāng)氣流流經(jīng)取樣裝置時(shí),迎風(fēng)側(cè)取樣管內(nèi)受管道內(nèi)氣流的沖擊,導(dǎo)致迎風(fēng)側(cè)取樣管內(nèi)壓力較高,背風(fēng)側(cè)取樣自風(fēng)道內(nèi)靜壓力,兩側(cè)之差稱為差壓,差壓值的大小與風(fēng)道內(nèi)流體的風(fēng)速有關(guān)。流速與取樣差壓的關(guān)系如下:

式中:,為流體流速(m/s）;1為裝置流量系數(shù);AP為差壓(Pa）;p為流體密度(kg/m3）。

4全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的設(shè)計(jì)與安裝

4.1全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的設(shè)計(jì)

選擇全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置,一是為了避免冷風(fēng)調(diào)門開度對測量準(zhǔn)確性的影響,二是防堵陣列式風(fēng)量測量裝置對安裝位置的直管段要求較低,更適應(yīng)我廠磨煤機(jī)的現(xiàn)場情況。風(fēng)量測量裝置安裝位置本次改造至磨煤機(jī)本體與進(jìn)口一次風(fēng)管道的90o彎頭處。

本次設(shè)計(jì)沿著風(fēng)道截面布置11個(gè)取樣點(diǎn),再將這11個(gè)取樣點(diǎn)等面積有機(jī)地組裝在一起,可測得整個(gè)截面的平均風(fēng)量。

如圖2所示,全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置,其組成包括多個(gè)垂直于風(fēng)道布置的測量管和總引壓管,總引壓管的每根分支管都位于相鄰的測量管之間,每根分支管都與兩側(cè)的測量管通過連接管連通:測量管是由兩根方管背靠背固定而成,底部引風(fēng)面切有傾斜切口,內(nèi)部通過固定片懸掛有振動(dòng)棒。

4.2全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的安裝

如圖3所示,在磨煤機(jī)一次風(fēng)管道頂部,磨煤機(jī)本體與進(jìn)口一次風(fēng)管道的90o彎頭處開1個(gè)1*5088×16088的矩形孔,將風(fēng)量測量裝置垂直插入矩形孔,將風(fēng)量測量裝置頂板焊接在矩形孔處,裝置側(cè)面用角鋼與風(fēng)道壁焊接固定牢固。

圖3磨入口一次風(fēng)量測量裝置安裝示意圖

一次風(fēng)流量補(bǔ)償算式及差壓變送器量程如下:工況體積流量(m83/k）:

標(biāo)態(tài)體積流量(dm83/k）:

質(zhì)量流量(N/k）:

式中:P0為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?Pa）:P為靜壓(表壓,Pa）:P+為取樣裝置產(chǎn)生的差壓(Pa）:1為介質(zhì)溫度(℃）:A為流通面積(82）:k為流量系數(shù),預(yù)置為0.53。

注:以上3個(gè)公式根據(jù)需要任選一個(gè),變送器量程預(yù)設(shè)為400Pa。

5全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的現(xiàn)場試驗(yàn)

現(xiàn)場試驗(yàn)步驟如下:

(1）DCs側(cè)磨煤機(jī)入口風(fēng)量通道正常,入口風(fēng)量差壓變送器EJA量程設(shè)置為0～*00Pa,零點(diǎn)準(zhǔn)確。

(2）啟動(dòng)一次風(fēng)機(jī)。

(3）依次打開磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)調(diào)門和開關(guān)門。

(4）維持一次風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定,記錄DCs側(cè)磨煤機(jī)入口風(fēng)量顯示值。

(*）在試驗(yàn)中如遇特殊情況,立即中斷試驗(yàn),按照運(yùn)行規(guī)程處理。

(6）設(shè)置DCs顯示單位為N/k。就地風(fēng)量測量裝置預(yù)留了現(xiàn)場取樣管,用標(biāo)準(zhǔn)皮托管連接現(xiàn)場取樣管,測量差壓(Pa）,計(jì)算公式如下:

風(fēng)道中的氣流速度(8/s）為:

密度p(mg/83）由測量當(dāng)時(shí)的一次風(fēng)溫度1以及一次風(fēng)道內(nèi)的靜壓Ps和當(dāng)?shù)卮髿鈮毫a計(jì)算出:

則風(fēng)量(83/k）為:

式中:A為風(fēng)道面積(82）。

質(zhì)量流量為:

(7）運(yùn)行人員通過調(diào)節(jié)磨煤機(jī)冷、熱風(fēng)調(diào)門,多次改變磨煤機(jī)入口風(fēng)量,本次試驗(yàn)結(jié)果主要用于修正DCs側(cè)風(fēng)量系數(shù),保證DCs側(cè)3個(gè)風(fēng)量測點(diǎn)顯示值統(tǒng)一。

6全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置使用后評價(jià)

(1）線性與重復(fù)性良好,測量精度高。插入式安裝,安裝方便,插入深度完全貫穿整個(gè)風(fēng)道。

(2）在管道全截面上通過多個(gè)均勻分布的取樣管路實(shí)現(xiàn)平均取壓,提高了測量的準(zhǔn)確性。

（3）由于裝置自身整流管的整流作用以及網(wǎng)格法布點(diǎn),即使風(fēng)道直管段短,也仍可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測量。

（4）在測量裝置高、低壓側(cè)取樣管路內(nèi)均懸掛了一根鐵棒,在一次風(fēng)量變化時(shí),可以帶動(dòng)鐵棒敲擊取樣裝置,有效減少了取樣腔室內(nèi)部的積灰,進(jìn)一步延長了熱工人員的吹掃周期。

（5）裝置具有來流方向校正手段,可在較短的直管段及風(fēng)道內(nèi)表面不規(guī)整的情況下進(jìn)行精確測量。

（6）裝置本身具有抗風(fēng)切變紊流手段,信號出口設(shè)有均壓箱,能使測量信號穩(wěn)定、波動(dòng)小。

（7）裝置具有良好的抗振性能,針對風(fēng)道實(shí)際運(yùn)行中存在振動(dòng)這一客觀現(xiàn)實(shí),可保證現(xiàn)場的實(shí)際測量精度不降低。

（8）該裝置在風(fēng)道內(nèi)部的取樣部分面積很小,因此對風(fēng)道內(nèi)氣流的阻力幾乎沒有,具有一定的節(jié)能效果。

7結(jié)語

潮州發(fā)電廠1000Mw機(jī)組磨煤機(jī)一次風(fēng)量測量裝置改造后,目前性能穩(wěn)定,測量精度高,缺陷發(fā)生率很低,且具有防堵功能,極大地減少了熱控人員對磨煤機(jī)入口一次風(fēng)流量測點(diǎn)維護(hù)的工作量,確保了風(fēng)量自動(dòng)100%投入,使得磨煤機(jī)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

結(jié)合我廠進(jìn)口一次風(fēng)管道直管段實(shí)際情況,改變風(fēng)量測量裝置安裝位置,解決了風(fēng)道內(nèi)部氣流不均導(dǎo)致磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量的波動(dòng)問題。實(shí)踐證明,防堵陣列式風(fēng)量測量裝置適用于大機(jī)組發(fā)電廠一次風(fēng)流量的現(xiàn)場實(shí)際情況。

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