探（tàn）究不同類型管道對衛生渦輪流（liú）量計測量的影響
點擊次數：1967 發布時間：2021-01-13 17:38:54
摘（zhāi）要：大、中型管道小直管段風量測量是影響鍋爐自（zì）動化（huà）運行的難題（tí），設計開（kāi）發了（le）一種（zhǒng）新型多點截麵式防堵型流量測量裝置，可有效提升煤粉（fěn）爐（lú）磨煤機入口混合風測量的穩定性和防堵性，並（bìng）在實際運行（háng）中得到了驗證。
引言
燃煤鍋爐磨煤（méi）機（jī）入（rù）口風量測量（liàng）一直（zhí）是（shì）困擾機組運行人員的大（dà）難題，其本身的重（chóng）要性（xìng）就不再贅述，就測（cè）量來講目前主要（yào）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）口前布置有（yǒu）熱風調節門、變徑管及冷風入口管，各種節（jiē）流件及鍋爐負荷的變化（huà）對安裝在在內部的測量元件穩定輸出會產生較大的（de）影響。二是其測量（liàng）裝置一次元件及引（yǐn）壓管路（lù）的堵塞問題（tí），一次元件本身的結構設計應（yīng）該（gāi）具有一（yī）定的防（fáng）堵措施，以保證差壓信（xìn）號的輸出。常規的補償是設置反吹裝置，由於沒有考慮（lǜ）好（hǎo）風速管本身的結構問題，要麽吹掃起不到作用（yòng）造成必然（rán）的（de）堵塞，要麽就是影響差壓正（zhèng）確輸出，使其無法投運，可用的風量測量裝置必須解決好這兩方麵問題，流量的準確測量才可能實現。
１原風量（liàng）測量裝（zhuāng）置存在的問題
１．１ 運（yùn）行暴露的主要問題
某一項目現（xiàn）場原設計選（xuǎn）用的是一（yī）種（zhǒng）插（chā）入（rù）式雙文丘裏管衛生渦輪流量（liàng）計。在實際使用過程中，每當鍋爐負荷變化時，差壓變送器（qì）就會反向（xiàng）工作（zuò），即調門（mén）減小（xiǎo），輸出增加，由此*終導致無（wú）法（fǎ）投入鍋（guō）爐和磨煤機的自動運行。同時，輸出信號也不太穩定，偶爾出現時有（yǒu）時無的現象，導致差壓變送器輸（shū）出異常（cháng），給鍋爐運行（háng）帶（dài）來了很大的安全隱患。
１．２ 原因分析
現場的具體工況如圖１所示。磨煤機一次熱風管（guǎn）道接自熱風總管，其管道尺寸為８２０ｍｍ，經調節風門後管道變徑擴大為９２０ｍｍ，緊接著在上部有冷風管接入，* 後經閘板門（mén）、混合風調節門和直角彎頭轉向為垂直管道，再（zài）經過膨脹節和（hé）變徑管後進入磨煤機。
從流量測量角度講，影響流場的主要為熱風調門、擴管、彎頭以及一次冷風的（de）混入，閘板門和混合風調門由於運行時處於全開狀態（tài），影響可忽略，目前使用了單點雙文丘裏管（guǎn）的測量方式（shì），有以下問題：
（１）由於雙文丘裏自身的尺寸以及安裝空間原因，其安（ān）裝位置緊臨彎頭，這樣造成彎頭後流體（tǐ）運動方向是斜向進入衛生渦輪流量計的，由於其本身不具有流體導向功能，導致測量信號波動（dòng）較大，無法輸出一個穩定（dìng）的測量（liàng）數值。
（２）從圖中可以看出，雙文丘裏前方（fāng）根本沒（méi）有直管段，其測量結果也基本上是不可信的（de）隨機數值。
（３）由於直管段本身較短，加上前方影（yǐng）響流量測量的多種因素，會導致流（liú）場分布不均，單點的雙文（wén）丘裏管衛生渦（wō）輪流量計根本無法（fǎ）測到整個管道的平均流速，在負荷變化（huà）時，會導（dǎo）致（zhì）反（fǎn）向運行結果（負荷增加，輸出減小（xiǎo）），致（zhì）使無法（fǎ）投（tóu）入自動（dòng）運行或保護。
２新型流量裝置的開發
根據（jù）多個現場實際運行情況的調研，結合目前該（gāi）類一次元件的使用時出現的問題，開發（fā）出了 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ ＡＭ３－Ｄ９２０型多點截麵（miàn）式防堵型流量測量裝置，及與其相配套（tào）的（de）正壓式在線防堵吹（chuī）掃（sǎo）裝置。
２．１一次元件的特性
２．１．１ 大差壓信（xìn）號
多（duō）點截麵式（shì）防堵型（xíng）衛生渦輪流量計是基於動、靜壓組（zǔ）合測量原理，動壓測點產生高於管道介質（zhì）壓力的正壓，而（ér）靜壓測點產生低於管道介質壓力負（fù）壓，二者組（zǔ）合（hé）後可實（shí）現增壓的目的（de），即差壓（yā）等於動（dòng）壓（yā）的２倍。
２．１．２ 來流方向校正功能
新衛生渦輪（lún）流量計采用拋物麵導（dǎo）向型結構作為動壓測點，采用對稱自（zì）補償型式的靜壓測點，可以有效地解決來流方向偏流時信（xìn）號的穩定采（cǎi）集，來流偏離管道軸線時（shí），可以維持輸出差（chà）壓基本（běn）不變，如圖２所示。
２．１．３ 有（yǒu）效的防（fáng）堵功能
采用了多組動壓和（hé）多（duō）組靜壓組合方式，動壓組采（cǎi）用無阻礙型自清掃結構，靜壓組采用抽吸（xī）型（xíng）自清掃結構，可實現自動清（qīng）掃。若介質含塵量（liàng）較大，可外配吹掃裝置進行定期吹掃（sǎo）。
２．２ 一次元（yuán）件的（de）防堵設計
對於含有較大灰塵或風粉混合（hé）的流體介質，為了（le）解（jiě）決一次元件堵塞問題，結合（hé）本產品使用特點，開發了與一次元件配套（tào）的 ＬＦＣ係列正壓式防堵吹掃裝置，其采用了以下的防堵原理，有效地解決了吹掃對測量值的影響（xiǎng）。
采用正壓吹（chuī）掃原理是借鑒了腐蝕性液體吹氣式液位測量方法，如圖３所（suǒ）示，當（dāng）液位為０時，壓縮（suō）空氣由於沒有（yǒu）受到阻力，直接排出，所以壓力計顯（xiǎn）示為０；當液位升至一（yī）定高度時，由於流體靜壓的影響，在其*下（xià）端口會形成（chéng）一個與液位深度和密度（dù）成正比的壓力（lì），該壓力阻礙了氣（qì）體的流出，那麽其核壓（yā）力大小就是壓力計所測到（dào）的值。
作為用於（yú）差壓式風量測（cè）量裝置時，為了保證不（bú）影響正壓側和負壓側正確的差壓輸出，就需要在正（zhèng）負壓側設置兩個吹掃裝置。在實際應用時保證正負壓（yā）兩端的壓力損失一樣，把兩個吹掃量調成大（dà）小（xiǎo）一致數值，如（rú）圖４所示。理論上（shàng）講，該吹（chuī）掃量越（yuè）大越好，一次元件一定不會堵（dǔ），但是，太大就會影響差壓（yā）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的微正壓，就達不到防堵的目的，所以，吹掃量的大小取決於衛生渦輪流量計的（de）結構（gòu），需要相互匹配才能（néng）取（qǔ）得預期的效果。
３風量測量裝置的（de）改造方案
３．１ 安裝位置的調（diào）整（zhěng）
現場（chǎng）原有的安裝位置，無法滿足衛生渦（wō）輪流量計正常工作的條件。根據新產品自身（shēn）的特點（diǎn），選用了一套磨煤機垂直管道專用的流量裝置，由３支多點導向防堵型衛生渦輪流量計（jì）組合而成的 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ＡＭ３－Ｄ９２０型多點截麵式（shì）防堵型流量測量裝置，布置在垂（chuí）直管道的（de）膨脹節後，根據現場測量，該部分長度為２００ｍｍ，可以滿足安（ān）裝條（tiáo）件，詳見圖５所示。
３．２ 多（duō）點測量平均輸出
從前麵的分析可以看出，由於流量（liàng）裝置前流場非常複雜，單點（diǎn）測量無法（fǎ）滿足現場使用要求，為此衛生渦輪流量計的測量采（cǎi）用了其使用１８點防堵動壓和３６點自（zì）補償式靜壓測點來（lái）進行平均流速的測量，如圖６所示，可以滿足現場工況的要（yào）求，如實地反映負荷（hé）的變化情況。
新（xīn）衛生渦輪流量計安裝完（wán）成後，將（jiāng）三支衛生渦輪（lún）流量計的正壓和負壓（yā）分別（bié）接至均壓容器後再送往（wǎng）差壓變送器。這樣有效解決了不同負荷不同流速下風量（liàng）的測量，另由於節流件采用流線（xiàn）型設（shè）計，壓損較小，安裝後對正常運行工（gōng）況（kuàng）影響甚微（wēi）。
３．３ 防堵問（wèn）題的解決方案
依據現場發生堵塞的實際情況不完全統計，風量測量裝置本身的防堵（dǔ）性能差（chà）的占３０％左右，測量管路係統氣密性差的占７０％左右。
由於施（shī）工質量等（děng）原因，從衛生渦輪流量計到變送器的引（yǐn）壓管其氣（qì）密性無法完全保證，再加上測量（liàng）介質為低壓熱空（kōng）氣，密度很小，隻要引壓（yā）管有泄露點時，被測氣體裹挾著灰塵進（jìn）入（rù）引壓管，在泄露點處集聚，長此以往就形成了堵（dǔ）塞。
實際運行中發現，由上（shàng）至下的垂直管道的測量更容易堵塞，特別是那些動壓式（shì）衛生渦輪流量計。所以，為了徹底（dǐ）解決堵塞隱患，本次流量裝置配套了 ＬＦＣ 係列正壓式防堵吹掃（sǎo）裝置，確保衛（wèi）生渦輪流量計的能夠正常工作。
３．４ 方案（àn）的管路連接係統圖
整個流量測量係統主（zhǔ）要由（yóu）測（cè）量測量裝置、均壓容器、防堵吹掃裝置及差壓變送器組成。其中吹掃裝置包（bāo）括過濾減壓閥、衛（wèi）生渦輪流（liú）量計及調節閥等，詳細管路連接如圖 ７所示（shì）。
引言
燃煤鍋爐磨煤（méi）機（jī）入（rù）口風量測量（liàng）一直（zhí）是（shì）困擾機組運行人員的大（dà）難題，其本身的重（chóng）要性（xìng）就不再贅述，就測（cè）量來講目前主要（yào）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）口前布置有（yǒu）熱風調節門、變徑管及冷風入口管，各種節（jiē）流件及鍋爐負荷的變化（huà）對安裝在在內部的測量元件穩定輸出會產生較大的（de）影響。二是其測量（liàng）裝置一次元件及引（yǐn）壓管路（lù）的堵塞問題（tí），一次元件本身的結構設計應（yīng）該（gāi）具有一（yī）定的防（fáng）堵措施，以保證差壓信（xìn）號的輸出。常規的補償是設置反吹裝置，由於沒有考慮（lǜ）好（hǎo）風速管本身的結構問題，要麽吹掃起不到作用（yòng）造成必然（rán）的（de）堵塞，要麽就是影響差壓正（zhèng）確輸出，使其無法投運，可用的風量測量裝置必須解決好這兩方麵問題，流量的準確測量才可能實現。
１原風量（liàng）測量裝（zhuāng）置存在的問題
１．１ 運（yùn）行暴露的主要問題
某一項目現（xiàn）場原設計選（xuǎn）用的是一（yī）種（zhǒng）插（chā）入（rù）式雙文丘裏管衛生渦輪流量（liàng）計。在實際使用過程中，每當鍋爐負荷變化時，差壓變送器（qì）就會反向（xiàng）工作（zuò），即調門（mén）減小（xiǎo），輸出增加，由此*終導致無（wú）法（fǎ）投入鍋（guō）爐和磨煤機的自動運行。同時，輸出信號也不太穩定，偶爾出現時有（yǒu）時無的現象，導致差壓變送器輸（shū）出異常（cháng），給鍋爐運行（háng）帶（dài）來了很大的安全隱患。
１．２ 原因分析
現場的具體工況如圖１所示。磨煤機一次熱風管（guǎn）道接自熱風總管，其管道尺寸為８２０ｍｍ，經調節風門後管道變徑擴大為９２０ｍｍ，緊接著在上部有冷風管接入，* 後經閘板門（mén）、混合風調節門和直角彎頭轉向為垂直管道，再（zài）經過膨脹節和（hé）變徑管後進入磨煤機。
從流量測量角度講，影響流場的主要為熱風調門、擴管、彎頭以及一次冷風的（de）混入，閘板門和混合風調門由於運行時處於全開狀態（tài），影響可忽略，目前使用了單點雙文丘裏管（guǎn）的測量方式（shì），有以下問題：
（１）由於雙文丘裏自身的尺寸以及安裝空間原因，其安（ān）裝位置緊臨彎頭，這樣造成彎頭後流體（tǐ）運動方向是斜向進入衛生渦輪流量計的，由於其本身不具有流體導向功能，導致測量信號波動（dòng）較大，無法輸出一個穩定（dìng）的測量（liàng）數值。
（２）從圖中可以看出，雙文丘裏前方（fāng）根本沒（méi）有直管段，其測量結果也基本上是不可信的（de）隨機數值。
（３）由於直管段本身較短，加上前方影（yǐng）響流量測量的多種因素，會導致流（liú）場分布不均，單點的雙文（wén）丘裏管衛生渦（wō）輪流量計根本無法（fǎ）測到整個管道的平均流速，在負荷變化（huà）時，會導（dǎo）致（zhì）反（fǎn）向運行結果（負荷增加，輸出減小（xiǎo）），致（zhì）使無法（fǎ）投（tóu）入自動（dòng）運行或保護。
２新型流量裝置的開發
根據（jù）多個現場實際運行情況的調研，結合目前該（gāi）類一次元件的使用時出現的問題，開發（fā）出了 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ ＡＭ３－Ｄ９２０型多點截麵（miàn）式防堵型流量測量裝置，及與其相配套（tào）的（de）正壓式在線防堵吹（chuī）掃（sǎo）裝置。
２．１一次元件的特性
２．１．１ 大差壓信（xìn）號
多（duō）點截麵式（shì）防堵型（xíng）衛生渦輪流量計是基於動、靜壓組（zǔ）合測量原理，動壓測點產生高於管道介質（zhì）壓力的正壓，而（ér）靜壓測點產生低於管道介質壓力負（fù）壓，二者組（zǔ）合（hé）後可實（shí）現增壓的目的（de），即差壓（yā）等於動（dòng）壓（yā）的２倍。
２．１．２ 來流方向校正功能
新衛生渦輪（lún）流量計采用拋物麵導（dǎo）向型結構作為動壓測點，采用對稱自（zì）補償型式的靜壓測點，可以有效地解決來流方向偏流時信（xìn）號的穩定采（cǎi）集，來流偏離管道軸線時（shí），可以維持輸出差（chà）壓基本（běn）不變，如圖２所示。
２．１．３ 有（yǒu）效的防（fáng）堵功能
采用了多組動壓和（hé）多（duō）組靜壓組合方式，動壓組采（cǎi）用無阻礙型自清掃結構，靜壓組采用抽吸（xī）型（xíng）自清掃結構，可實現自動清（qīng）掃。若介質含塵量（liàng）較大，可外配吹掃裝置進行定期吹掃（sǎo）。
２．２ 一次元（yuán）件的（de）防堵設計
對於含有較大灰塵或風粉混合（hé）的流體介質，為了（le）解（jiě）決一次元件堵塞問題，結合（hé）本產品使用特點，開發了與一次元件配套（tào）的 ＬＦＣ係列正壓式防堵吹掃裝置，其采用了以下的防堵原理，有效地解決了吹掃對測量值的影響（xiǎng）。
采用正壓吹（chuī）掃原理是借鑒了腐蝕性液體吹氣式液位測量方法，如圖３所（suǒ）示，當（dāng）液位為０時，壓縮（suō）空氣由於沒有（yǒu）受到阻力，直接排出，所以壓力計顯（xiǎn）示為０；當液位升至一（yī）定高度時，由於流體靜壓的影響，在其*下（xià）端口會形成（chéng）一個與液位深度和密度（dù）成正比的壓力（lì），該壓力阻礙了氣（qì）體的流出，那麽其核壓（yā）力大小就是壓力計所測到（dào）的值。
作為用於（yú）差壓式風量測（cè）量裝置時，為了保證不（bú）影響正壓側和負壓側正確的差壓輸出，就需要在正（zhèng）負壓側設置兩個吹掃裝置。在實際應用時保證正負壓（yā）兩端的壓力損失一樣，把兩個吹掃量調成大（dà）小（xiǎo）一致數值，如（rú）圖４所示。理論上（shàng）講，該吹（chuī）掃量越（yuè）大越好，一次元件一定不會堵（dǔ），但是，太大就會影響差壓（yā）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的微正壓，就達不到防堵的目的，所以，吹掃量的大小取決於衛生渦輪流量計的（de）結構（gòu），需要相互匹配才能（néng）取（qǔ）得預期的效果。
３風量測量裝置的（de）改造方案
３．１ 安裝位置的調（diào）整（zhěng）
現場（chǎng）原有的安裝位置，無法滿足衛生渦（wō）輪流量計正常工作的條件。根據新產品自身（shēn）的特點（diǎn），選用了一套磨煤機垂直管道專用的流量裝置，由３支多點導向防堵型衛生渦輪流量計（jì）組合而成的 ＦＷＺ－１１００Ｄ－ＡＭ３－Ｄ９２０型多點截麵式（shì）防堵型流量測量裝置，布置在垂（chuí）直管道的（de）膨脹節後，根據現場測量，該部分長度為２００ｍｍ，可以滿足安（ān）裝條（tiáo）件，詳見圖５所示。
３．２ 多（duō）點測量平均輸出
從前麵的分析可以看出，由於流量（liàng）裝置前流場非常複雜，單點（diǎn）測量無法（fǎ）滿足現場使用要求，為此衛生渦輪流量計的測量采（cǎi）用了其使用１８點防堵動壓和３６點自（zì）補償式靜壓測點來（lái）進行平均流速的測量，如圖６所示，可以滿足現場工況的要（yào）求，如實地反映負荷（hé）的變化情況。
新（xīn）衛生渦輪流量計安裝完（wán）成後，將（jiāng）三支衛生渦輪（lún）流量計的正壓和負壓（yā）分別（bié）接至均壓容器後再送往（wǎng）差壓變送器。這樣有效解決了不同負荷不同流速下風量（liàng）的測量，另由於節流件采用流線（xiàn）型設（shè）計，壓損較小，安裝後對正常運行工（gōng）況（kuàng）影響甚微（wēi）。
３．３ 防堵問（wèn）題的解決方案
依據現場發生堵塞的實際情況不完全統計，風量測量裝置本身的防堵（dǔ）性能差（chà）的占３０％左右，測量管路係統氣密性差的占７０％左右。
由於施（shī）工質量等（děng）原因，從衛生渦輪流量計到變送器的引（yǐn）壓管其氣（qì）密性無法完全保證，再加上測量（liàng）介質為低壓熱空（kōng）氣，密度很小，隻要引壓（yā）管有泄露點時，被測氣體裹挾著灰塵進（jìn）入（rù）引壓管，在泄露點處集聚，長此以往就形成了堵（dǔ）塞。
實際運行中發現，由上（shàng）至下的垂直管道的測量更容易堵塞，特別是那些動壓式（shì）衛生渦輪流量計。所以，為了徹底（dǐ）解決堵塞隱患，本次流量裝置配套了 ＬＦＣ 係列正壓式防堵吹掃（sǎo）裝置，確保衛（wèi）生渦輪流量計的能夠正常工作。
３．４ 方案（àn）的管路連接係統圖
整個流量測量係統主（zhǔ）要由（yóu）測（cè）量測量裝置、均壓容器、防堵吹掃裝置及差壓變送器組成。其中吹掃裝置包（bāo）括過濾減壓閥、衛（wèi）生渦輪流（liú）量計及調節閥等，詳細管路連接如圖 ７所示（shì）。