自動(dòng)化控制系統(tǒng)風(fēng)量測(cè)量裝置安裝調(diào)試

顧 磊

（山東電力建設(shè)第一工程公司,濟(jì)南 250131）

自動(dòng)化控制系統(tǒng)風(fēng)量測(cè)量裝置安裝調(diào)試

顧 磊

（山東電力建設(shè)第一工程公司,濟(jì)南 250131）

在火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，風(fēng)量測(cè)量工作對(duì)于火電廠而言意義重大，不僅僅包括安全問題，還涵蓋了鍋爐的燃燒效率、有害氣體的排放等不同的方面。鍋爐一、二次風(fēng)配風(fēng)合理，各風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速均勻，對(duì)保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，提高鍋爐效率，有著重要的影響。因此，關(guān)于風(fēng)量測(cè)試裝置在安裝調(diào)試過程的研究具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，以下主要就此問題進(jìn)行簡要討論。

自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；燃燒效率；風(fēng)量測(cè)試裝置；安裝調(diào)試

1 前言

在現(xiàn)代的火電機(jī)組中，風(fēng)量測(cè)量裝置的安裝至關(guān)重要，測(cè)量準(zhǔn)確與否與鍋爐的燃燒效率息息相關(guān)。面對(duì)當(dāng)今火電廠的一次風(fēng)、二次風(fēng)、燃燒器內(nèi)風(fēng)、鍋爐煙氣等各種風(fēng)量檢測(cè)，都各有特點(diǎn)，流速分布也十分復(fù)雜。對(duì)于不同的風(fēng)道特點(diǎn)不僅需要選用適合的風(fēng)量測(cè)量設(shè)備，還需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況，進(jìn)行不同的安裝方法，才可能取得必要的準(zhǔn)確度。本文通過介紹一套新穎的風(fēng)量測(cè)量裝置安裝調(diào)試施工方法，顯著地提高了風(fēng)量測(cè)量準(zhǔn)確度，有效地提高了火電鍋爐燃燒效率。

2 風(fēng)量測(cè)量裝置工藝原理

在鍋爐一側(cè)入口二次風(fēng)總流量的熱風(fēng)管道上平均畫出九等份，在將測(cè)量元件的9個(gè)探頭分別插入。當(dāng)流體通過等截面含塵氣流流速流量傳感裝置時(shí)，其中一部分流體流入測(cè)速裝置內(nèi)腔，經(jīng)收縮口，喉部，流向擴(kuò)散角。這部分流體對(duì)流入裝置喉部的流體產(chǎn)生的抽吸作用，提高了流體在裝置中的流速，使裝置喉部的靜壓明顯下降。這樣風(fēng)量測(cè)量裝置全壓孔所測(cè)得的全壓壓強(qiáng)與喉部所測(cè)得的靜壓壓強(qiáng)之間的差壓得到放大。

在一個(gè)均勻的流場(chǎng)中，插入一組風(fēng)量測(cè)量測(cè)速探頭。當(dāng)流體流過時(shí)，測(cè)速裝置就產(chǎn)生一個(gè)差值，流速越大，所產(chǎn)生差壓值越大。通過測(cè)量差壓的方法，就可以測(cè)得管道內(nèi)被測(cè)點(diǎn)處流體的瞬時(shí)流速。

上述所測(cè)得的差壓還并非現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的流量值，我方在測(cè)點(diǎn)前500mm處還需加裝標(biāo)定孔，當(dāng)送、引風(fēng)機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還需對(duì)風(fēng)量測(cè)量裝置進(jìn)行標(biāo)定并得出該點(diǎn)位裝置的系數(shù)。

該測(cè)速裝置正、負(fù)壓差的輸出口上垂直加裝有2個(gè)較粗、較長的壓力取樣器。因氣體的流動(dòng)才能帶動(dòng)煤粉的流動(dòng)，所以被帶進(jìn)取樣器的煤粉，在沒有流動(dòng)氣體及較大的空間中，煤粉由于自身的重力會(huì)自由下落并被快速流動(dòng)的氣體帶走。因此測(cè)量裝置不會(huì)堵塞。

等截面含塵氣流流速流量傳感裝置應(yīng)選擇管道截面上流體的速度大致形成典型的紊流速度部分處，因此測(cè)速裝置前最好選擇風(fēng)速高而無畸變點(diǎn)作為安裝位置。設(shè)備安裝在水平直管段上，風(fēng)量測(cè)量探頭從管道的上方垂直插入管內(nèi)。

3 施工操作要點(diǎn)

施工準(zhǔn)備→安裝位置確定→開孔施工→確定風(fēng)量安裝方向→設(shè)備組裝→裝置固定→嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)。

3.1 開孔施工

（1）風(fēng)量測(cè)量裝置應(yīng)選取合適的安裝位置，盡量選擇在較長直管段處。其理由是在直線段內(nèi)，被測(cè)介質(zhì)的流束呈直線狀態(tài)，最能代表被測(cè)介質(zhì)的參數(shù)，真實(shí)地反映補(bǔ)測(cè)介質(zhì)的原始狀態(tài)。

（2）風(fēng)量測(cè)量裝置的位置選擇應(yīng)避開閥門、彎頭、三通、大小頭、擋板、人孔、手孔等對(duì)介質(zhì)流束有影響或會(huì)造成漏泄的地方。

（3）在同一處的壓力和溫度測(cè)點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)應(yīng)在前面。位置核定及測(cè)孔尺寸確定，由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員負(fù)責(zé)，施工人員嚴(yán)格予以實(shí)施。

（4）開孔應(yīng)在設(shè)備和管道正式安裝前或封閉前進(jìn)行，禁止在已封閉完畢的管道上開孔。確需在已驗(yàn)收完畢的管道上開孔時(shí)，應(yīng)有防止金屬屑粒掉入管內(nèi)的措施。

（5）在煙、風(fēng)管道上開孔，可采用氧乙炔焰切割方法，但孔口必須磨圓、銼光。

采用氧乙炔焰切割儀表測(cè)點(diǎn)測(cè)孔的程序?yàn)椋喊催x定的插座尺寸內(nèi)徑在測(cè)孔部位上劃圓→在圓周線上打沖頭眼→沿沖頭眼內(nèi)邊切割測(cè)孔→修正測(cè)孔→臨時(shí)封閉。

（6）采用機(jī)械加工方法開鑿儀表測(cè)點(diǎn)橢圓形測(cè)孔的程序?yàn)椋喊垂紸＝KB計(jì)算長軸直徑A→在測(cè)孔部位劃出橢圓形線→用與插座內(nèi)徑（短軸B）相符鉆頭鉆出圓孔→用圓銼或半圓銼擴(kuò)孔→臨時(shí)封閉。

1）在公式A＝KB中，B為插座內(nèi)徑（短軸），mm；K為常數(shù)，當(dāng)插座斜角為30°時(shí)，K=2；當(dāng)插座斜角為45°時(shí)，K＝1.414：當(dāng)插座斜角為60°時(shí)，K＝1.155。

2）在儀表測(cè)點(diǎn)測(cè)孔部位，用鉗工劃針劃出A和B中心線，在中心打一沖頭眼，按A和B直徑用鉗工劃針劃出橢圓形線。

3）用與B直徑相符的鉆頭鉆出圓孔。

4）用圓銼或半圓銼按橢圓測(cè)孔的形式開孔，其傾斜角符合插座傾斜角的要求。

3.2 裝置組裝

（1）三曲線機(jī)翼測(cè)風(fēng)裝置，是一種基于動(dòng)壓測(cè)量的差壓發(fā)生裝置，主要是用在大尺寸的矩形管道中測(cè)量空氣流量的。被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代大型火電廠中的冷熱風(fēng)道中。其特點(diǎn)是具有較大的測(cè)量范圍；永久性阻力損失小；要求的直管段長度短。它的工作原理是在充滿流體連續(xù)流動(dòng)的管道中，放置翼形測(cè)壓裝置，該測(cè)壓裝置的A端口測(cè)得的是流體的總壓，B端口測(cè)得的是測(cè)量流體的靜壓，按伯努力方程就可求出A處流體的流速υA。

（2）翼形測(cè)速管的檢查

1）外觀無傷殘，尺寸符合制造廠的規(guī)定。

2）型號(hào)規(guī)格及安裝位置符合設(shè)計(jì)要求。

3）裝置前直管段長度應(yīng)不小于0.6D，裝置后直管段長度應(yīng)不小于0.2D（D為管道當(dāng)量直徑）。

（3）翼形測(cè)速管安裝

1）裝置中心線與風(fēng)道中心線應(yīng)重合。

2）同測(cè)點(diǎn)安裝兩個(gè)及以上測(cè)速管，靜壓孔應(yīng)在風(fēng)道同一橫截面上。

3）對(duì)稱中心線與氣流方向應(yīng)平行。（4）翼形測(cè)速管安裝的技術(shù)要求

1）測(cè)速管與風(fēng)道連接，可采用焊接或法蘭連接。

2）測(cè)速管在垂直風(fēng)道安裝時(shí)，其測(cè)量導(dǎo)壓管可從風(fēng)道的任一壁引出。

3）測(cè)速管在水平風(fēng)道安裝時(shí)，當(dāng)機(jī)翼翼平面為水平時(shí)，慕測(cè)量導(dǎo)壓管，可從測(cè)速管的兩側(cè)壁的任一側(cè)壁引出；當(dāng)機(jī)翼翼平面為垂直時(shí)，其測(cè)量導(dǎo)壓管由測(cè)速管的上部引出。

4）測(cè)速管前后，必須保證計(jì)算要求的直管段長度。

4 質(zhì)量控制

4.1 工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）儀表管材質(zhì)及規(guī)格應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）管子在安裝前應(yīng)進(jìn)行清理，達(dá)到清潔暢通。安裝前管端應(yīng)臨時(shí)封閉，避免臟物進(jìn)入。

（3）管路應(yīng)按設(shè)計(jì)的位置敷設(shè)，或按現(xiàn)場(chǎng)具體情況合理敷設(shè)，不應(yīng)敷設(shè)在有礙檢修、易受機(jī)械損傷、腐蝕和有較大震動(dòng)處。

（4）管路沿水平敷設(shè)時(shí)應(yīng)有一定的坡度，差壓管路應(yīng)大于1：12，其它管路應(yīng)大于1：100；管路傾斜方向應(yīng)能保證排除氣體或凝結(jié)液，否則，應(yīng)在管路的最高或最低點(diǎn)裝設(shè)排氣或排水閥門。

（5）測(cè)量氣體的導(dǎo)管應(yīng)從取壓裝置處先向上引出，向上高度不宜小于600mm，其連接接頭的孔徑不應(yīng)小于導(dǎo)管內(nèi)徑。

（6）敷設(shè)管路時(shí)必須考慮主設(shè)備及管道的熱膨脹，并應(yīng)采取補(bǔ)償措施，以保證管路不受損傷。

（7）差壓測(cè)量的正、負(fù)壓管路，其環(huán)境溫度應(yīng)相同，并與高溫?zé)岜砻娓糸_。

（8）管路敷設(shè)應(yīng)整齊、美觀，宜減少交叉和拐彎。

（9）管子接至儀表、設(shè)備時(shí)，接頭必須對(duì)準(zhǔn)，不得承受機(jī)械應(yīng)力。

（10）管路敷設(shè)完畢應(yīng)進(jìn)行檢查，應(yīng)無漏焊、堵塞和錯(cuò)接等現(xiàn)象。被測(cè)介質(zhì)為液體或蒸汽的導(dǎo)管、閥門、附件應(yīng)進(jìn)行壓力試驗(yàn)，可隨同主設(shè)備一起或按附錄A的標(biāo)準(zhǔn)單獨(dú)進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，也可參加主設(shè)備的工作壓力試驗(yàn)。空氣和風(fēng)壓管路敷設(shè)完畢，用壓縮空氣將管內(nèi)沖洗干凈后，按附錄A的規(guī)定進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)。

4.2 質(zhì)量保證措施

（1）管路的表面無裂縫、凹坑，管路的彎曲半徑≥3D。

（2）管子固定牢固，不能有機(jī)械應(yīng)力，管子排列整齊、美觀，成排管路的敷設(shè)彎曲弧度整齊、美觀。

（3）同徑管路的焊口無錯(cuò)口，異徑管路的內(nèi)徑差≤1mm。（4）壓力管路的坡度≥1﹪，差壓管路的坡度≥1/12。

（5）儀表閥門安裝要求：閥體安裝端正，進(jìn)出口方向正確，固定牢固；成排安裝間距均勻，高度差≤3 mm ，卡子、螺栓齊全。

5 實(shí)例效益分析

目前國內(nèi)的許多電站鍋爐磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量一般采用傳統(tǒng)的機(jī)翼型測(cè)風(fēng)裝置、文丘利測(cè)風(fēng)裝置或阿牛巴或威力巴測(cè)量裝置。然而，由于制粉系統(tǒng)布置空間限制，制粉系統(tǒng)熱冷風(fēng)管道沒有足夠的直管段，測(cè)風(fēng)裝置所處的位置氣流不穩(wěn)定，流場(chǎng)冷熱態(tài)差別大，熱態(tài)時(shí)不同工況的流場(chǎng)差別也大，嚴(yán)重影響到熱冷風(fēng)測(cè)量的準(zhǔn)確性；另外由于一次風(fēng)系含塵氣流，如果采用的測(cè)風(fēng)裝置其灰塵只進(jìn)不出，容易堵塞，會(huì)使得熱工維護(hù)工作量很大。因此采用故障率低、維護(hù)量小的一次風(fēng)量測(cè)量裝置，對(duì)保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減輕維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度是十分必要的。

以魏橋胡集電廠300MW機(jī)組#3、#4為例。鍋爐為華西能源鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)是四角直流燃燒器切向燃燒亞臨界一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐，在風(fēng)量測(cè)量裝置施工過程中嚴(yán)格保證了風(fēng)量、風(fēng)速測(cè)量變送器取樣管嚴(yán)密不漏，風(fēng)量、風(fēng)速測(cè)量裝置在運(yùn)行中就不賭塞能夠準(zhǔn)確測(cè)量。現(xiàn)在機(jī)組運(yùn)行一年，風(fēng)量、風(fēng)速測(cè)量裝置取樣管定時(shí)進(jìn)行常規(guī)的吹掃即可保證其全年的正常運(yùn)行，真正成為了避免維護(hù)產(chǎn)品。保證風(fēng)速（量）測(cè)量的準(zhǔn)確性及風(fēng)量保護(hù)、送風(fēng)自動(dòng)的正常投入。

6 結(jié)束語

火力發(fā)電廠燃煤鍋爐二次風(fēng)流量穩(wěn)定準(zhǔn)確測(cè)量是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，二次風(fēng)流量的自動(dòng)投入是保證鍋爐氧量在合理控制范圍內(nèi)的基礎(chǔ)，也是鍋爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)投入的基礎(chǔ)，對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。