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探究不同類型管道對二氧（yǎng）化氯（lǜ）流（liú）量計測量的影響（xiǎng）
點擊次數：1863 發布時間：2020-11-06 02:42:44
摘要：大、中型管道小直管段風量測量是影響鍋爐自動化運行的難題，設計開發了一種新（xīn）型多點截麵式（shì）防堵型流（liú）量測量裝置，可有效提升（shēng）煤粉爐磨煤機入口混合風測量的（de）穩定性和防（fáng）堵性，並在實際運行中得到了驗證（zhèng）。
引言
燃煤鍋爐磨煤機入口風量測量一直是困擾機組運（yùn）行人員的大難題，其本身的重要性就不再（zài）贅述，就測量來講目前主要有兩個方麵的問題。
一是測量的準確性和重複性問題。磨煤機入（rù）口前布置（zhì）有（yǒu）熱風調節門、變徑管及冷風入口管，各種節流件及鍋爐負荷的變化對安（ān）裝在在內部的測量元件穩（wěn）定輸出會產生較大的影響。二是（shì）其測量裝置一次元件及（jí）引壓管路的堵塞問題，一次元件本身的結構設計應（yīng）該具有一定的防堵措施，以保證（zhèng）差壓信號的輸出。常規的補償是設置反吹裝置，由於沒有考慮好風速管本身的結構問題，要麽吹掃起不到作用造成必然的堵塞，要麽就是影響差壓正確輸出，使其無法投（tóu）運，可（kě）用的風量測量裝置必須解決好這兩方麵問題，流量（liàng）的準確測量才可能實現。
１原風量測量裝置存在的問題
１．１ 運行暴露（lù）的（de）主要問題
某一項目現場原設計選用的是一種插入式雙文丘裏（lǐ）管二氧化氯流量計。在實際使用過程中，每當鍋（guō）爐負荷變化（huà）時，差壓變送器就會反向工作，即調門減小，輸出增加，由此*終導致無法投（tóu）入鍋爐和磨煤機的（de）自動運行（háng）。同時，輸出信號也不太（tài）穩定，偶爾出現（xiàn）時有時無的現象，導致差壓變（biàn）送器輸出異常，給鍋爐運行帶來了（le）很大的安（ān）全隱患。
１．２ 原因分（fèn）析
現（xiàn）場的具體（tǐ）工況如圖１所示。磨煤機一次熱風管（guǎn）道（dào）接自熱風總管，其管道尺寸為８２０ｍｍ，經調節風門後管道變徑擴（kuò）大為９２０ｍｍ，緊接著在上部有（yǒu）冷風管（guǎn）接入，* 後經閘板門、混合風調節（jiē）門和直角彎（wān）頭轉向為垂直管道，再經過膨（péng）脹節和變（biàn）徑管後進入磨（mó）煤機。
從（cóng）流量測量角度講，影響（xiǎng）流場的主要為熱風調門、擴管、彎頭以（yǐ）及一次冷風的混入，閘（zhá）板門和混合風調門由於運行時處於全開狀態，影響（xiǎng）可忽略，目前使用了單點雙文丘裏管的測量方式，有以下（xià）問題：
（１）由於雙文（wén）丘裏自身的尺寸以及安裝空間原因，其安裝位置緊（jǐn）臨彎頭，這樣造成彎頭後流體運動方向是斜（xié）向進（jìn）入二氧（yǎng）化氯流量計的，由於其（qí）本身（shēn）不（bú）具有流體導（dǎo）向功能，導致測量（liàng）信號波動較大，無法輸（shū）出（chū）一個穩（wěn）定（dìng）的測量數（shù）值。
（２）從圖中可以看出，雙文丘裏（lǐ）前方（fāng）根本沒有直（zhí）管段，其測量結果也基（jī）本上是不可信的隨機數值。
（３）由於直（zhí）管段（duàn）本身較短，加上前方影響流量測量的多種因素，會導（dǎo）致流場分布不均，單點的雙文丘裏管二氧化氯流量計根本無法測到整個管道的平（píng）均流速，在負荷變化時，會導致反向運行結果（負荷增加，輸出減（jiǎn）小），致使無法投入自動運行或保護。
２新型流（liú）量裝置的（de）開發
根據多個現場實際運行情況的調（diào）研，結合目（mù）前該類一次元件的使用時出現的問題，開發出了 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ ＡＭ３－Ｄ９２０型（xíng）多點截麵式防堵型流量測量裝（zhuāng）置，及（jí）與其相配（pèi）套的正壓（yā）式（shì）在線防堵吹掃裝置。
２．１一（yī）次元件的特性（xìng）
２．１．１ 大差壓信號
多點截麵式防堵型二氧化氯流量計是基於（yú）動、靜壓組合測量原理，動壓測點產生高於（yú）管道介質壓力的正壓，而靜壓測點產生低於管道介質（zhì）壓力負壓（yā），二者組合後可實現增壓（yā）的（de）目的，即差壓等於動壓的２倍。
２．１．２ 來流方向校（xiào）正功能
新二氧化氯流量計采用拋物麵導向型結構作為動壓測點，采用對稱（chēng）自（zì）補償型式的靜（jìng）壓測點，可以有效地解決來流方向偏流時信號（hào）的穩定采集，來流偏離管道軸線時，可（kě）以維持輸出差（chà）壓基本不變，如圖２所示。
２．１．３ 有效的防堵功能
采用了多組動壓和多組靜壓組合（hé）方式，動壓組（zǔ）采用無阻礙型自（zì）清掃結構，靜壓組采用抽吸型自清掃結構（gòu），可實現自（zì）動清掃（sǎo）。若介質含塵量較大，可外配吹掃裝置進行定期吹掃。
２．２ 一次元件的防（fáng）堵設計
對於含有較大灰塵或風粉混合的流體介質，為了解決一次元件堵塞問題，結合本產品使用特點，開發了與一次元件配套的 ＬＦＣ係列正壓式防堵吹掃裝置，其采用了以下的防堵原理，有（yǒu）效地解決了吹掃對測量（liàng）值的影響。
采（cǎi）用正壓吹掃原理是借鑒了腐蝕性液體吹氣式（shì）液位測量方法，如圖３所示，當液（yè）位為０時，壓（yā）縮空氣由於（yú）沒有受到（dào）阻力，直接（jiē）排出，所以壓力計（jì）顯（xiǎn）示為０；當液位升（shēng）至（zhì）一定高度時，由於流體靜壓的影（yǐng）響，在其*下端口會（huì）形（xíng）成一個與液位深度和（hé）密度（dù）成正比的壓力，該壓力阻礙了氣體的流（liú）出，那麽其核壓力大（dà）小就是壓力（lì）計所（suǒ）測到的值。
作為（wéi）用於差壓式風量測量（liàng）裝置時，為了保證不（bú）影響正壓側和（hé）負壓（yā）側正確（què）的差壓輸出，就（jiù）需要在正負壓側設置兩個吹掃裝置。在實際應用時保證正負壓兩端的壓力損失一樣，把兩個吹掃量調（diào）成大小（xiǎo）一致數值（zhí），如圖４所示。理論上講，該吹掃量越（yuè）大越好，一次元件一定不會堵，但是，太（tài）大就會影響（xiǎng）差（chà）壓的測量；當然，太小也不行，吹掃量太小時不能保證每個測量孔處（chù）的微正壓，就達不到防堵的目的，所以，吹掃量的大小取決於二氧化氯流量計的（de）結（jié）構，需要相（xiàng）互匹配才能取得預期的效果。
３風量測量裝置的改造方案
３．１ 安裝位置的調整
現場原有的安裝位（wèi）置，無法滿足（zú）二（èr）氧化氯流量計正常（cháng）工作的條件。根據新產品自身的特點，選（xuǎn）用了一套磨煤機垂直管道專用（yòng）的流量（liàng）裝置，由３支多點導向防堵型二氧化氯流量計（jì）組合而成的 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ＡＭ３－Ｄ９２０型多（duō）點截麵（miàn）式防堵（dǔ）型流量測量裝置，布置在垂直（zhí）管道的（de）膨脹節後，根據現場測量，該部分（fèn）長度為２００ｍｍ，可以滿（mǎn）足安裝條件，詳見圖５所示。
３．２ 多點測量平均輸出（chū）
從前麵的分析可以看出，由於流量裝置前流場非常複雜（zá），單點測量無法滿足現場使用要求，為此二氧化氯流量計的（de）測量（liàng）采用了（le）其（qí）使用１８點（diǎn）防堵動壓和３６點自補償式靜壓測點來進行平均流速的（de）測（cè）量（liàng），如圖６所示（shì），可以滿足（zú）現場工（gōng）況的要（yào）求，如實地反映負荷的變化情況。
新二氧化（huà）氯流量（liàng）計（jì）安裝完成後，將三支二氧化氯流（liú）量（liàng）計的（de）正壓和負壓分別接至均壓（yā）容器後再送往差壓變送器（qì）。這樣有效解決了（le）不同（tóng）負荷不（bú）同流速下風量的測量，另由於節流件采用流線型設計，壓損較小，安裝後對正常運（yùn）行工況影響甚微。
３．３ 防堵問題的（de）解決方案
依據現場發生堵塞的實際情（qíng）況不完全統計，風量測量裝置本身的防堵（dǔ）性能差的占（zhàn）３０％左右，測量管路（lù）係統（tǒng）氣密性差的占７０％左右。
由於施工質量等原因，從二氧化氯流量計到變送器的引壓管其氣密性無法完全保證，再加上測量介質為低壓熱空氣，密（mì）度很小，隻要引壓管有泄露點時，被測（cè）氣（qì）體裹挾著灰塵進（jìn）入引壓管（guǎn），在泄露點（diǎn）處集（jí）聚，長此以（yǐ）往就形成了堵塞。
實際運行中發現，由上至下的垂直管道的測量（liàng）更容易堵塞（sāi），特別是那些動壓式（shì）二氧化氯流量計。所以，為了徹底解決堵塞（sāi）隱患，本次流（liú）量裝置配套了 ＬＦＣ 係列正壓式防堵吹掃裝置，確保二氧化氯流量（liàng）計的能夠正常工作。
３．４ 方案的管路連接係統圖
整個流量測量係統主要由測量測量裝置、均壓容器、防堵吹掃裝置（zhì）及差壓變送（sòng）器組成。其中（zhōng）吹掃裝置包括過濾（lǜ）減壓閥、二氧化氯流量計及調節閥等，詳細管路連接如圖 ７所示。
引言
燃煤鍋爐磨煤機入口風量測量一直是困擾機組運（yùn）行人員的大難題，其本身的重要性就不再（zài）贅述，就測量來講目前主要有兩個方麵的問題。
一是測量的準確性和重複性問題。磨煤機入（rù）口前布置（zhì）有（yǒu）熱風調節門、變徑管及冷風入口管，各種節流件及鍋爐負荷的變化對安（ān）裝在在內部的測量元件穩（wěn）定輸出會產生較大的影響。二是（shì）其測量裝置一次元件及（jí）引壓管路的堵塞問題，一次元件本身的結構設計應（yīng）該具有一定的防堵措施，以保證（zhèng）差壓信號的輸出。常規的補償是設置反吹裝置，由於沒有考慮好風速管本身的結構問題，要麽吹掃起不到作用造成必然的堵塞，要麽就是影響差壓正確輸出，使其無法投（tóu）運，可（kě）用的風量測量裝置必須解決好這兩方麵問題，流量（liàng）的準確測量才可能實現。
１原風量測量裝置存在的問題
１．１ 運行暴露（lù）的（de）主要問題
某一項目現場原設計選用的是一種插入式雙文丘裏（lǐ）管二氧化氯流量計。在實際使用過程中，每當鍋（guō）爐負荷變化（huà）時，差壓變送器就會反向工作，即調門減小，輸出增加，由此*終導致無法投（tóu）入鍋爐和磨煤機的（de）自動運行（háng）。同時，輸出信號也不太（tài）穩定，偶爾出現（xiàn）時有時無的現象，導致差壓變（biàn）送器輸出異常，給鍋爐運行帶來了（le）很大的安（ān）全隱患。
１．２ 原因分（fèn）析
現（xiàn）場的具體（tǐ）工況如圖１所示。磨煤機一次熱風管（guǎn）道（dào）接自熱風總管，其管道尺寸為８２０ｍｍ，經調節風門後管道變徑擴（kuò）大為９２０ｍｍ，緊接著在上部有（yǒu）冷風管（guǎn）接入，* 後經閘板門、混合風調節（jiē）門和直角彎（wān）頭轉向為垂直管道，再經過膨（péng）脹節和變（biàn）徑管後進入磨（mó）煤機。
從（cóng）流量測量角度講，影響（xiǎng）流場的主要為熱風調門、擴管、彎頭以（yǐ）及一次冷風的混入，閘（zhá）板門和混合風調門由於運行時處於全開狀態，影響（xiǎng）可忽略，目前使用了單點雙文丘裏管的測量方式，有以下（xià）問題：
（１）由於雙文（wén）丘裏自身的尺寸以及安裝空間原因，其安裝位置緊（jǐn）臨彎頭，這樣造成彎頭後流體運動方向是斜（xié）向進（jìn）入二氧（yǎng）化氯流量計的，由於其（qí）本身（shēn）不（bú）具有流體導（dǎo）向功能，導致測量（liàng）信號波動較大，無法輸（shū）出（chū）一個穩（wěn）定（dìng）的測量數（shù）值。
（２）從圖中可以看出，雙文丘裏（lǐ）前方（fāng）根本沒有直（zhí）管段，其測量結果也基（jī）本上是不可信的隨機數值。
（３）由於直（zhí）管段（duàn）本身較短，加上前方影響流量測量的多種因素，會導（dǎo）致流場分布不均，單點的雙文丘裏管二氧化氯流量計根本無法測到整個管道的平（píng）均流速，在負荷變化時，會導致反向運行結果（負荷增加，輸出減（jiǎn）小），致使無法投入自動運行或保護。
２新型流（liú）量裝置的（de）開發
根據多個現場實際運行情況的調（diào）研，結合目（mù）前該類一次元件的使用時出現的問題，開發出了 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ ＡＭ３－Ｄ９２０型（xíng）多點截麵式防堵型流量測量裝（zhuāng）置，及（jí）與其相配（pèi）套的正壓（yā）式（shì）在線防堵吹掃裝置。
２．１一（yī）次元件的特性（xìng）
２．１．１ 大差壓信號
多點截麵式防堵型二氧化氯流量計是基於（yú）動、靜壓組合測量原理，動壓測點產生高於（yú）管道介質壓力的正壓，而靜壓測點產生低於管道介質（zhì）壓力負壓（yā），二者組合後可實現增壓（yā）的（de）目的，即差壓等於動壓的２倍。
２．１．２ 來流方向校（xiào）正功能
新二氧化氯流量計采用拋物麵導向型結構作為動壓測點，采用對稱（chēng）自（zì）補償型式的靜（jìng）壓測點，可以有效地解決來流方向偏流時信號（hào）的穩定采集，來流偏離管道軸線時，可（kě）以維持輸出差（chà）壓基本不變，如圖２所示。
２．１．３ 有效的防堵功能
采用了多組動壓和多組靜壓組合（hé）方式，動壓組（zǔ）采用無阻礙型自（zì）清掃結構，靜壓組采用抽吸型自清掃結構（gòu），可實現自（zì）動清掃（sǎo）。若介質含塵量較大，可外配吹掃裝置進行定期吹掃。
２．２ 一次元件的防（fáng）堵設計
對於含有較大灰塵或風粉混合的流體介質，為了解決一次元件堵塞問題，結合本產品使用特點，開發了與一次元件配套的 ＬＦＣ係列正壓式防堵吹掃裝置，其采用了以下的防堵原理，有（yǒu）效地解決了吹掃對測量（liàng）值的影響。
采（cǎi）用正壓吹掃原理是借鑒了腐蝕性液體吹氣式（shì）液位測量方法，如圖３所示，當液（yè）位為０時，壓（yā）縮空氣由於（yú）沒有受到（dào）阻力，直接（jiē）排出，所以壓力計（jì）顯（xiǎn）示為０；當液位升（shēng）至（zhì）一定高度時，由於流體靜壓的影（yǐng）響，在其*下端口會（huì）形（xíng）成一個與液位深度和（hé）密度（dù）成正比的壓力，該壓力阻礙了氣體的流（liú）出，那麽其核壓力大（dà）小就是壓力（lì）計所（suǒ）測到的值。
作為（wéi）用於差壓式風量測量（liàng）裝置時，為了保證不（bú）影響正壓側和（hé）負壓（yā）側正確（què）的差壓輸出，就（jiù）需要在正負壓側設置兩個吹掃裝置。在實際應用時保證正負壓兩端的壓力損失一樣，把兩個吹掃量調（diào）成大小（xiǎo）一致數值（zhí），如圖４所示。理論上講，該吹掃量越（yuè）大越好，一次元件一定不會堵，但是，太（tài）大就會影響（xiǎng）差（chà）壓的測量；當然，太小也不行，吹掃量太小時不能保證每個測量孔處（chù）的微正壓，就達不到防堵的目的，所以，吹掃量的大小取決於二氧化氯流量計的（de）結（jié）構，需要相（xiàng）互匹配才能取得預期的效果。
３風量測量裝置的改造方案
３．１ 安裝位置的調整
現場原有的安裝位（wèi）置，無法滿足（zú）二（èr）氧化氯流量計正常（cháng）工作的條件。根據新產品自身的特點，選（xuǎn）用了一套磨煤機垂直管道專用（yòng）的流量（liàng）裝置，由３支多點導向防堵型二氧化氯流量計（jì）組合而成的 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ＡＭ３－Ｄ９２０型多（duō）點截麵（miàn）式防堵（dǔ）型流量測量裝置，布置在垂直（zhí）管道的（de）膨脹節後，根據現場測量，該部分（fèn）長度為２００ｍｍ，可以滿（mǎn）足安裝條件，詳見圖５所示。
３．２ 多點測量平均輸出（chū）
從前麵的分析可以看出，由於流量裝置前流場非常複雜（zá），單點測量無法滿足現場使用要求，為此二氧化氯流量計的（de）測量（liàng）采用了（le）其（qí）使用１８點（diǎn）防堵動壓和３６點自補償式靜壓測點來進行平均流速的（de）測（cè）量（liàng），如圖６所示（shì），可以滿足（zú）現場工（gōng）況的要（yào）求，如實地反映負荷的變化情況。
新二氧化（huà）氯流量（liàng）計（jì）安裝完成後，將三支二氧化氯流（liú）量（liàng）計的（de）正壓和負壓分別接至均壓（yā）容器後再送往差壓變送器（qì）。這樣有效解決了（le）不同（tóng）負荷不（bú）同流速下風量的測量，另由於節流件采用流線型設計，壓損較小，安裝後對正常運（yùn）行工況影響甚微。
３．３ 防堵問題的（de）解決方案
依據現場發生堵塞的實際情（qíng）況不完全統計，風量測量裝置本身的防堵（dǔ）性能差的占（zhàn）３０％左右，測量管路（lù）係統（tǒng）氣密性差的占７０％左右。
由於施工質量等原因，從二氧化氯流量計到變送器的引壓管其氣密性無法完全保證，再加上測量介質為低壓熱空氣，密（mì）度很小，隻要引壓管有泄露點時，被測（cè）氣（qì）體裹挾著灰塵進（jìn）入引壓管（guǎn），在泄露點（diǎn）處集（jí）聚，長此以（yǐ）往就形成了堵塞。
實際運行中發現，由上至下的垂直管道的測量（liàng）更容易堵塞（sāi），特別是那些動壓式（shì）二氧化氯流量計。所以，為了徹底解決堵塞（sāi）隱患，本次流（liú）量裝置配套了 ＬＦＣ 係列正壓式防堵吹掃裝置，確保二氧化氯流量（liàng）計的能夠正常工作。
３．４ 方案的管路連接係統圖
整個流量測量係統主要由測量測量裝置、均壓容器、防堵吹掃裝置（zhì）及差壓變送（sòng）器組成。其中（zhōng）吹掃裝置包括過濾（lǜ）減壓閥、二氧化氯流量計及調節閥等，詳細管路連接如圖 ７所示。
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