全截面防堵陣列式風量測量裝置的設(shè)計和應(yīng)用

引言

磨煤機進口一次風流量測點的穩(wěn)定是制粉系統(tǒng)安全運行的重要保障。進口一次風測量值波動大、頻繁堵塞,將導(dǎo)致一次風自動調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化,甚至導(dǎo)致磨煤機風量低保護動作。如何穩(wěn)定測量磨煤機的一次風量,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機組磨煤機進口一次風流量測點的改造,結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)標定,大大提高了一次風流量測點的穩(wěn)定性,減輕了維護人員的勞動強度。

1原磨煤機進口一次風流量測點分析

目前磨煤機進口一次風流量采用的是機翼式取樣裝置,結(jié)構(gòu)如圖1所示。我公司3號爐磨煤機入口風量測量裝置采用機翼式流量計,自機組投產(chǎn)至今,風量測點就存在測量管道頻繁堵塞、測量不準、測量值波動大、風量測點突變等問題。

圖1機翼式取樣裝置結(jié)構(gòu)示意圖

此風量測點需要熱控人員進行定期吹掃,但頻繁吹掃仍然無法解決測點堵塞問題。校驗風量測量變送器,發(fā)現(xiàn)其并無問題,由此得出的結(jié)論是風量取樣裝置本體堵塞,風量測點已喪失了其作為重要監(jiān)視參數(shù)的作用,進一步導(dǎo)致運行人員監(jiān)盤工作強度加大,只能大概地對進入磨煤機的風量進行估計,手動控制冷、熱風調(diào)門的開度。

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

潮州發(fā)電廠磨煤機進口一次風量測量裝置由3個全機翼和2個半機翼、取樣管及均壓裝置構(gòu)成。

2原磨煤機進口一次風流量測點改造的必要性

(1）機翼型風量測量裝置占用面積大,導(dǎo)致截流大,增加了風機電耗,不利于風機節(jié)能。在熱風道含塵氣流測量中,由于感壓孔灰塵只進不出,較容易堵塞。另外,我廠磨煤機進口一次風道為矩形風道,長2m,機翼式測風裝置占據(jù)風道1m以上,故取樣裝置對一次風阻力較大,降低了鍋爐運行的經(jīng)濟性。

(2）取樣單元堵塞頻繁。由于空預(yù)器本身的固有特點,磨煤機入口一次風中含有大量從煙氣中帶來的灰塵,在測量含塵風時,取樣口會積滿灰塵,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管內(nèi)部風量測量所需要的原始機械壓力,導(dǎo)致DCs上顯示的風量值和風道內(nèi)實際值不相符,影響正常使用。再加上機翼式取壓孔較小,其極易堵塞,必須頻繁整體維護(底部放灰、引壓管處整體吹掃）。

(3）測量精度差。磨煤機入口風量測量裝置安裝在冷、熱風混合后管道,距離磨煤機冷風調(diào)門出口很近,使得磨煤機冷風調(diào)門開度變化時熱風風管內(nèi)流場速度分布嚴重不均,在機翼測量裝置處紊流較多,導(dǎo)致風量測量失真。

(4）鍋爐總風量=磨煤機A入口風量＋磨煤機B入口風量+…+磨煤機F入口風量+A側(cè)二次風流量+B側(cè)二次風流量。依據(jù)上述機組總風量計算公式,當磨煤機入口風量測點堵塞或出現(xiàn)其他異常時,將極有可能發(fā)生鍋爐總風量低MFT(特別是低負荷時）。

3全截面防堵陣列式風量測量裝置原理簡述

全截面防堵陣列式風量測量裝置,取樣部分插入管道內(nèi),當氣流流經(jīng)取樣裝置時,迎風側(cè)取樣管內(nèi)受管道內(nèi)氣流的沖擊,導(dǎo)致迎風側(cè)取樣管內(nèi)壓力較高,背風側(cè)取樣自風道內(nèi)靜壓力,兩側(cè)之差稱為差壓,差壓值的大小與風道內(nèi)流體的風速有關(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量測量裝置的設(shè)計與安裝

4.1全截面防堵陣列式風量測量裝置的設(shè)計

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

本次設(shè)計沿著風道截面布置11個取樣點,再將這11個取樣點等面積有機地組裝在一起,可測得整個截面的平均風量。

如圖2所示,全截面防堵陣列式風量測量裝置,其組成包括多個垂直于風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,底部引風面切有傾斜切口,內(nèi)部通過固定片懸掛有振動棒。

4.2全截面防堵陣列式風量測量裝置的安裝

如圖3所示,在磨煤機一次風管道頂部,磨煤機本體與進口一次風管道的90o彎頭處開1個1*5088×16088的矩形孔,將風量測量裝置垂直插入矩形孔,將風量測量裝置頂板焊接在矩形孔處,裝置側(cè)面用角鋼與風道壁焊接固定牢固。

圖3磨入口一次風量測量裝置安裝示意圖

一次風流量補償算式及差壓變送器量程如下:工況體積流量(m83/k）:

標態(tài)體積流量(dm83/k）:

質(zhì)量流量(N/k）:

式中:P0為當?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個公式根據(jù)需要任選一個,變送器量程預(yù)設(shè)為400Pa。

5全截面防堵陣列式風量測量裝置的現(xiàn)場試驗

現(xiàn)場試驗步驟如下:

(1）DCs側(cè)磨煤機入口風量通道正常,入口風量差壓變送器EJA量程設(shè)置為0～*00Pa,零點準確。

(2）啟動一次風機。

(3）依次打開磨煤機冷、熱風調(diào)門和開關(guān)門。

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

(*）在試驗中如遇特殊情況,立即中斷試驗,按照運行規(guī)程處理。

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

風道中的氣流速度(8/s）為:

密度p(mg/83）由測量當時的一次風溫度1以及一次風道內(nèi)的靜壓Ps和當?shù)卮髿鈮毫a計算出:

則風量(83/k）為:

式中:A為風道面積(82）。

質(zhì)量流量為:

(7）運行人員通過調(diào)節(jié)磨煤機冷、熱風調(diào)門,多次改變磨煤機入口風量,本次試驗結(jié)果主要用于修正DCs側(cè)風量系數(shù),保證DCs側(cè)3個風量測點顯示值統(tǒng)一。

6全截面防堵陣列式風量測量裝置使用后評價

(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風道。

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

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

（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,在一次風量變化時,可以帶動鐵棒敲擊取樣裝置,有效減少了取樣腔室內(nèi)部的積灰,進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道內(nèi)表面不規(guī)整的情況下進行精確測量。

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

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

（8）該裝置在風道內(nèi)部的取樣部分面積很小,因此對風道內(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機組磨煤機一次風量測量裝置改造后,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入口一次風流量測點維護的工作量,確保了風量自動100%投入,使得磨煤機系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

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

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