全截面防堵阵列式风量测量装置的设计和应用

引言

磨煤机进口一次风流量测点的稳定是制粉系统安全运行的重要保障。进口一次风测量值波动大、频繁堵塞,将导致一次风自动调节品质恶化,甚至导致磨煤机风量低保护动作。如何稳定测量磨煤机的一次风量,是热工人员亟需解决的技术难题。潮州发电厂通过对1000Mw机组磨煤机进口一次风流量测点的改造,结合现场静态标定,大大提高了一次风流量测点的稳定性,减轻了维护人员的劳动强度。

1原磨煤机进口一次风流量测点分析

目前磨煤机进口一次风流量采用的是机翼式取样装置,结构如图1所示。我公司3号炉磨煤机入口风量测量装置采用机翼式流量计,自机组投产至今,风量测点就存在测量管道频繁堵塞、测量不准、测量值波动大、风量测点突变等问题。

图1机翼式取样装置结构示意图

此风量测点需要热控人员进行定期吹扫,但频繁吹扫仍然无法解决测点堵塞问题。校验风量测量变送器,发现其并无问题,由此得出的结论是风量取样装置本体堵塞,风量测点已丧失了其作为重要监视参数的作用,进一步导致运行人员监盘工作强度加大,只能大概地对进入磨煤机的风量进行估计,手动控制冷、热风调门的开度。

机翼式风量测量装置的原理是流体充满管道时,机翼就相当于一个节流件,气流在机翼处收缩,气流的流速增加,静压降低,在机翼前后将产生一定的压力差。

潮州发电厂磨煤机进口一次风量测量装置由3个全机翼和2个半机翼、取样管及均压装置构成。

2原磨煤机进口一次风流量测点改造的必要性

(1）机翼型风量测量装置占用面积大,导致截流大,增加了风机电耗,不利于风机节能。在热风道含尘气流测量中,由于感压孔灰尘只进不出,较容易堵塞。另外,我厂磨煤机进口一次风道为矩形风道,长2m,机翼式测风装置占据风道1m以上,故取样装置对一次风阻力较大,降低了锅炉运行的经济性。

(2）取样单元堵塞频繁。由于空预器本身的固有特点,磨煤机入口一次风中含有大量从烟气中带来的灰尘,在测量含尘风时,取样口会积满灰尘,造成引压管路堵塞,从而导致取样元件无法取样出磨入口风管内部风量测量所需要的原始机械压力,导致DCs上显示的风量值和风道内实际值不相符,影响正常使用。再加上机翼式取压孔较小,其极易堵塞,必须频繁整体维护(底部放灰、引压管处整体吹扫）。

(3）测量精度差。磨煤机入口风量测量装置安装在冷、热风混合后管道,距离磨煤机冷风调门出口很近,使得磨煤机冷风调门开度变化时热风风管内流场速度分布严重不均,在机翼测量装置处紊流较多,导致风量测量失真。

(4）锅炉总风量=磨煤机A入口风量＋磨煤机B入口风量+…+磨煤机F入口风量+A侧二次风流量+B侧二次风流量。依据上述机组总风量计算公式,当磨煤机入口风量测点堵塞或出现其他异常时,将极有可能发生锅炉总风量低MFT(特别是低负荷时）。

3全截面防堵阵列式风量测量装置原理简述

全截面防堵阵列式风量测量装置,取样部分插入管道内,当气流流经取样装置时,迎风侧取样管内受管道内气流的冲击,导致迎风侧取样管内压力较高,背风侧取样自风道内静压力,两侧之差称为差压,差压值的大小与风道内流体的风速有关。流速与取样差压的关系如下:

式中:,为流体流速(m/s）;1为装置流量系数;AP为差压(Pa）;p为流体密度(kg/m3）。

4全截面防堵阵列式风量测量装置的设计与安装

4.1全截面防堵阵列式风量测量装置的设计

选择全截面防堵阵列式风量测量装置,一是为了避免冷风调门开度对测量准确性的影响,二是防堵阵列式风量测量装置对安装位置的直管段要求较低,更适应我厂磨煤机的现场情况。风量测量装置安装位置本次改造至磨煤机本体与进口一次风管道的90o弯头处。

本次设计沿着风道截面布置11个取样点,再将这11个取样点等面积有机地组装在一起,可测得整个截面的平均风量。

如图2所示,全截面防堵阵列式风量测量装置,其组成包括多个垂直于风道布置的测量管和总引压管,总引压管的每根分支管都位于相邻的测量管之间,每根分支管都与两侧的测量管通过连接管连通:测量管是由两根方管背靠背固定而成,底部引风面切有倾斜切口,内部通过固定片悬挂有振动棒。

4.2全截面防堵阵列式风量测量装置的安装

如图3所示,在磨煤机一次风管道顶部,磨煤机本体与进口一次风管道的90o弯头处开1个1*5088×16088的矩形孔,将风量测量装置垂直插入矩形孔,将风量测量装置顶板焊接在矩形孔处,装置侧面用角钢与风道壁焊接固定牢固。

图3磨入口一次风量测量装置安装示意图

一次风流量补偿算式及差压变送器量程如下:工况体积流量(m83/k）:

标态体积流量(dm83/k）:

质量流量(N/k）:

式中:P0为当地大气压力(Pa）:P为静压(表压,Pa）:P+为取样装置产生的差压(Pa）:1为介质温度(℃）:A为流通面积(82）:k为流量系数,预置为0.53。

注:以上3个公式根据需要任选一个,变送器量程预设为400Pa。

5全截面防堵阵列式风量测量装置的现场试验

现场试验步骤如下:

(1）DCs侧磨煤机入口风量通道正常,入口风量差压变送器EJA量程设置为0～*00Pa,零点准确。

(2）启动一次风机。

(3）依次打开磨煤机冷、热风调门和开关门。

(4）维持一次风系统稳定,记录DCs侧磨煤机入口风量显示值。

(*）在试验中如遇特殊情况,立即中断试验,按照运行规程处理。

(6）设置DCs显示单位为N/k。就地风量测量装置预留了现场取样管,用标准皮托管连接现场取样管,测量差压(Pa）,计算公式如下:

风道中的气流速度(8/s）为:

密度p(mg/83）由测量当时的一次风温度1以及一次风道内的静压Ps和当地大气压力Pa计算出:

则风量(83/k）为:

式中:A为风道面积(82）。

质量流量为:

(7）运行人员通过调节磨煤机冷、热风调门,多次改变磨煤机入口风量,本次试验结果主要用于修正DCs侧风量系数,保证DCs侧3个风量测点显示值统一。

6全截面防堵阵列式风量测量装置使用后评价

(1）线性与重复性良好,测量精度高。插入式安装,安装方便,插入深度完全贯穿整个风道。

(2）在管道全截面上通过多个均匀分布的取样管路实现平均取压,提高了测量的准确性。

（3）由于装置自身整流管的整流作用以及网格法布点,即使风道直管段短,也仍可以实现准确测量。

（4）在测量装置高、低压侧取样管路内均悬挂了一根铁棒,在一次风量变化时,可以带动铁棒敲击取样装置,有效减少了取样腔室内部的积灰,进一步延长了热工人员的吹扫周期。

（5）装置具有来流方向校正手段,可在较短的直管段及风道内表面不规整的情况下进行精确测量。

（6）装置本身具有抗风切变紊流手段,信号出口设有均压箱,能使测量信号稳定、波动小。

（7）装置具有良好的抗振性能,针对风道实际运行中存在振动这一客观现实,可保证现场的实际测量精度不降低。

（8）该装置在风道内部的取样部分面积很小,因此对风道内气流的阻力几乎没有,具有一定的节能效果。

7结语

潮州发电厂1000Mw机组磨煤机一次风量测量装置改造后,目前性能稳定,测量精度高,缺陷发生率很低,且具有防堵功能,极大地减少了热控人员对磨煤机入口一次风流量测点维护的工作量,确保了风量自动100%投入,使得磨煤机系统能够稳定运行。

结合我厂进口一次风管道直管段实际情况,改变风量测量装置安装位置,解决了风道内部气流不均导致磨煤机入口一次风量的波动问题。实践证明,防堵阵列式风量测量装置适用于大机组发电厂一次风流量的现场实际情况。

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