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探究不同類型管道對分體式電磁流量計測量的影響

來源:作者:發表時間:2020-01-14 10:14:35

    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,設計開發了一種新型多點截面式防堵型流量測量裝置,可有效提升煤粉爐磨煤機入口混合風測量的穩定性和防堵性,并在實際運行中得到了驗證。

    引言
    燃煤鍋爐磨煤機入口風量測量一直是困擾機組運行人員的大難題,其本身的重要性就不再贅述,就測量來講目前主要有兩個方面的問題。

    一是測量的準確性和重復性問題。磨煤機入口前布置有熱風調節門、變徑管及冷風入口管,各種節流件及鍋爐負荷的變化對安裝在在內部的測量元件穩定輸出會產生較大的影響。二是其測量裝置一次元件及引壓管路的堵塞問題,一次元件本身的結構設計應該具有一定的防堵措施,以保證 差 壓 信 號 的 輸 出。常規的補償是設置反吹裝置,由于沒有考慮好風速管本身的結構問題,要么吹掃起不到作用造成必然的堵塞,要么就是影響差壓正確輸出,使其無法投運,可用的風量測量裝置必須解決好這兩方面問題,流量的準確測量才可能實現[1]。

    1原風量測量裝置存在的問題
    1.1 運行暴露的主要問題
    某一項目現場原設計選用的是一種插入式雙文丘里管分體式電磁流量計。在實際使用過程中,每當鍋爐負荷變化時,差壓變送器就會反向工作,即 調 門 減 小,輸 出 增 加,由 此 最終導致無法投入鍋爐和磨煤機的自動運行。同 時,輸 出信號也不太穩定,偶爾出現時有時無的現象,導致差壓變送器輸出異常,給鍋爐運行帶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。磨煤機一次熱風管道接自熱風總管,其管道尺寸為820mm,經調節風門后管道變徑擴大為920mm,緊接著在上部有冷風管接入,最 后經閘板門、混合風調節門和直角彎頭轉向為垂直管道,再經過膨脹節和變徑管后進入磨煤機。

    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混入,閘板門和混合風調門由于運行時處于全開狀態,影響可忽略,目前使用了單點雙文丘里管的測量方式,有以下問題:

    (1)由于雙文丘里自身的尺寸以及安裝空間原因,其安裝位置緊臨彎 頭,這樣造成彎頭后流體運動方向是斜向進入分體式電磁流量計的,由于其本身不具有流體導向功能,導致測量信號波動較大,無法輸出一個穩定的測量數值。

 

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    (2)從圖 中 可 以 看 出,雙文丘里前方根本沒有直管段,其測量結果也基本上是不可信的隨機數值。

    (3)由于直管段本身較短,加上前方影響流量測量的多種因素,會導致流場分布不均,單點的雙文丘里管分體式電磁流量計根本無法測到整個管道的平均流速,在負荷變化時,會導致反向運行結果(負荷增加,輸出減?。?,致使無法投入自動運行或保護。

    2新型流量裝置的開發
    根據多個現場實際運行情況的調研,結合目前該類一次元件的使用時出現的問題,開 發 出 了 FWZ-1100D- AM3-D920型多點截面式防堵型流量測量裝置,及 與 其相配套的正壓式在線防堵吹掃裝置。

    2.1一次元件的特性
    2.1.1 大差壓信號
    多點截面式防堵型分體式電磁流量計是基于動、靜 壓 組 合 測 量原理,動壓測點產生高于管道介質壓力的正壓,而靜壓測點產生低于管道 介 質 壓 力 負 壓,二者組合后可實現增壓的目的,即差壓等于動壓的2倍。

    2.1.2 來流方向校正功能
    新分體式電磁流量計采用拋物面導向型結構作為動壓測點,采用對稱自補償型 式 的 靜 壓 測 點,可以有效地解決來流方向偏流時信號的穩定采集,來流偏離管道軸線時,可以維持輸出差壓基本不變,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方式,動 壓 組 采 用無阻礙型自清掃結構,靜壓組采用抽吸型自清掃結構,可實現自動清掃。若介質含塵量較大,可外配吹掃裝置進行定期吹掃。

 

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    2.2 一次元件的防堵設計
    對于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系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。

    采用正壓吹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 示,當 液 位 為0時,壓縮空氣由于沒有受到阻力,直接排出,所以壓力計顯示為0;當液位升至一定高度時,由于流體靜壓的影響,在其最下端口會形成一個與液位深度和密度成正比的壓力,該壓力阻礙了氣體的流出,那么其核壓力大小就是壓力計所測到的值。

    作為用于差壓式風量測量裝置時,為了保證不影響正壓側和負壓側正確的差壓輸出,就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,把兩個吹掃量調成大小一致數值,如 圖4所 示。理論上 講,該吹掃量越大越好,一次元件一定不會堵,但是,太大就會影響差壓的測量;當 然,太 小 也 不 行,吹掃量太小時不能保證每個測量孔處的微正壓,就 達 不到防 堵 的 目 的,所 以,吹掃量的大小取決于分體式電磁流量計的結構,需要相互匹配才能取得預期的效果[2]。

    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 置,無法滿足分體式電磁流量計正常工作的條件。根據新產品 自 身 的 特 點,選用了一套磨煤機垂直管道專用的流量裝置,由3支多點導向防堵型分體式電磁流量計組合而成的 FWZ-1100D-AM3-D920型多點截面式防堵型流量測量裝置,布置在垂直管道的膨脹節后,根據現場測量,該部分長度為200mm,可以滿足安裝條件,詳見圖5所示。

   3.2 多點測量平均輸出
    從前面的分析 可 以 看 出,由于流量裝置前流場非常復雜,單點測量無法滿足現場使用要求,為此分體式電磁流量計的測量采用了其使用18點防堵動壓和36點自補償式靜壓測點來進行平均流速的測量,如圖6所示,可以滿足現場工況的要求,如實地反映負荷的變化情況。

    新分體式電磁流量計安裝 完 成 后,將三支分體式電磁流量計的正壓和負壓分別接至均壓容器后再送往差壓變送器。這樣有效解決了不同負荷不同流速下風量的測量,另由于節流件采用流線型設計,壓損較小,安裝后對正常運行工況影響甚微。

    3.3 防堵問題的解決方案
    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性能差的占30%左右,測 量 管 路 系 統氣密性差的占70%左右。

    由于施工質量等原因,從分體式電磁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,密度很小,只要引壓管有泄 露 點 時,被測氣體裹挾著灰塵進入引壓 管,在泄露點處集聚,長此以往就形成了堵塞。

    實際運行中發 現,由上至下的垂直管道的測量更容易堵塞,特別是那些動壓式分體式電磁流量計。所以,為了徹底解決堵塞隱患,本次流量裝置配套了 LFC 系列正壓式防堵吹掃裝置,確保分體式電磁流量計的能夠正常工作。

    3.4 方案的管路連接系統圖
    整個流量測量系統主要由測量測量裝置、均壓容器、防堵吹掃裝置及差壓變送器組成。其中吹掃裝置包括過濾減壓閥、分體式電磁流量計及調節閥等,詳細管路連接如圖 7所示。

 

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