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

        2021-12-23 19:27:09劉星明
        機電信息 2021年30期

        摘 要:結(jié)合潮州發(fā)電廠1 000 MW機組風(fēng)量測量裝置的改造過程,對全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的原理、工作特點進(jìn)行了分析,為磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)量測量裝置的設(shè)計、標(biāo)定、安裝提供了參考。

        關(guān)鍵詞:磨煤機;風(fēng)量測量;機翼;防堵

        0 ? ?引言

        磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)流量測點的穩(wěn)定是制粉系統(tǒng)安全運行的重要保障。進(jìn)口一次風(fēng)測量值波動大、頻繁堵塞,將導(dǎo)致一次風(fēng)自動調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化,甚至導(dǎo)致磨煤機風(fēng)量低保護(hù)動作。如何穩(wěn)定測量磨煤機的一次風(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1 000 MW機組磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)流量測點的改造,結(jié)合現(xiàn)場靜態(tài)標(biāo)定,大大提高了一次風(fēng)流量測點的穩(wěn)定性,減輕了維護(hù)人員的勞動強度。

        1 ? ?原磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)流量測點分析

        目前磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)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(fēng)量測量裝置采用機翼式流量計,自機組投產(chǎn)至今,風(fēng)量測點就存在測量管道頻繁堵塞、測量不準(zhǔn)、測量值波動大、風(fēng)量測點突變等問題。

        此風(fēng)量測點需要熱控人員進(jìn)行定期吹掃,但頻繁吹掃仍然無法解決測點堵塞問題。校驗風(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)致運行人員監(jiān)盤工作強度加大,只能大概地對進(jìn)入磨煤機的風(fēng)量進(jìn)行估計,手動控制冷、熱風(fēng)調(diào)門的開度。

        機翼式風(fēng)量測量裝置的原理是流體充滿管道時,機翼就相當(dāng)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(jìn)口一次風(fēng)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(jìn)口一次風(fēng)流量測點改造的必要性

        (1)機翼型風(fēng)量測量裝置占用面積大,導(dǎo)致截流大,增加了風(fēng)機電耗,不利于風(fēng)機節(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[1]。另外,我廠磨煤機進(jìn)口一次風(fēng)道為矩形風(fēng)道,長2 m,機翼式測風(fēng)裝置占據(jù)風(fēng)道1 m以上,故取樣裝置對一次風(fēng)阻力較大,降低了鍋爐運行的經(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,磨煤機入口一次風(fēng)中含有大量從煙氣中帶來的灰塵,在測量含塵風(fēng)時,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(fēng)管內(nèi)部風(fēng)量測量所需要的原始機械壓力,導(dǎo)致DCS上顯示的風(fēng)量值和風(fēng)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(hù)(底部放灰、引壓管處整體吹掃)。

        (3)測量精度差。磨煤機入口風(fēng)量測量裝置安裝在冷、熱風(fēng)混合后管道,距離磨煤機冷風(fēng)調(diào)門出口很近,使得磨煤機冷風(fēng)調(diào)門開度變化時熱風(fēng)風(fēng)管內(nèi)流場速度分布嚴(yán)重不均,在機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A入口風(fēng)量+磨煤機B入口風(fēng)量+…+磨煤機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)上述機組總風(fēng)量計算公式,當(dāng)磨煤機入口風(fēng)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(fēng)量低MFT(特別是低負(fù)荷時)。

        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,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:v為流體流速(m/s);k為裝置流量系數(shù);ΔP為差壓(Pa);ρ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)計與安裝

        4.1 ? ?全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置的設(shè)計

        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本體與進(jìn)口一次風(fēng)管道的90°彎頭處。

        本次設(shè)計沿著風(fēng)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(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,在磨煤機一次風(fēng)管道頂部,磨煤機本體與進(jìn)口一次風(fēng)管道的90°彎頭處開1個1 580 mm×160 mm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。

        一次風(fēng)流量補償算式及差壓變送器量程如下:

        式中:P0為當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ≒a);P為靜壓(表壓,Pa);Pd為取樣裝置產(chǎn)生的差壓(Pa);t為介質(zhì)溫度(℃);A為流通面積(m2);k為流量系數(shù),預(yù)置為0.83。

        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400 Pa。

        5 ? ?全截面防堵陣列式風(fēng)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(fēng)量通道正常,入口風(fēng)量差壓變送器EJA量程設(shè)置為0~500 Pa,零點準(zhǔn)確。

        (2)啟動一次風(fēng)機。

        (3)依次打開磨煤機冷、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)磨煤機入口風(fēng)量顯示值。

        (5)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t/h。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),計算公式如下:

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

        6 ? ?全截面防堵陣列式風(fēng)量測量裝置使用后評價

        (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(fēng)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(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,即使風(fēng)道直管段短,也仍可以實現(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,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(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、波動小。

        (7)裝置具有良好的抗振性能,針對風(fēng)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(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1 000 MW機組磨煤機一次風(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入口一次風(fēng)流量測點維護(hù)的工作量,確保了風(fēng)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(jìn)口一次風(fēng)管道直管段實際情況,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)致磨煤機入口一次風(fēng)量的波動問題。實踐證明,防堵陣列式風(fēng)量測量裝置適用于大機組發(fā)電廠一次風(fēng)流量的現(xiàn)場實際情況。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1] 崔玉民.電廠鍋爐常用風(fēng)量測量裝置的比較與應(yīng)用[J].山東電力技術(shù),2011(1):73-76.

        收稿日期:2021-09-03

        作者簡介:劉星明(1985—),男,安徽壽縣人,工程師,從事火電廠熱控設(shè)備的檢修及維護(hù)工作。

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