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火力發電廠風量流量計的種類及選擇
發布時間:2021-10-13 09:46:48

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,口徑大、方管多,流體不對稱,同時安裝直管段嚴重不足。電廠通過測量火電機組風道的風量,可以實現精確的風量管理,達到節能減排的目的,所以風量測量的流量儀表顯得尤為重要。

電廠的風量測量有很多選擇。通常有以下幾種: ( 1) 機翼式風量測風裝置; ( 2) 均速管流量計( 也通常稱為巴類流量計) ; ( 3) 熱式氣體質量流量計; ( 4) 氣體超聲波流量計; ( 5)矩陣式風量測風裝置。下面將對這 5 種流量儀表做各種分析來選擇。

1、機翼式風量測風裝置

機翼式測風裝置具有差壓信號大、壓力損失小、性能穩定、結構簡單、維護方便等優點。缺點其一為小孔密閉取壓,容易造成堵塞,其二體積大、重量重,安裝成本高。尤其是隨著風道口徑的加大,采購成本較高,安裝非常不方便,且安裝維護成本較高,所以不建議用在風量測量。

2、均速管流量計

通常稱為巴類流量計,是基于皮托管測速原理,以測管道中直徑( 圓管) 或長與寬( 矩形管) 上幾點的流速來推算流量的一種插入式流量儀表。均速管流量計因其結構簡單、壓損小等優點被廣泛應用于大管徑的流量測量。早期產品結構不合理,流量系數不穩定; 檢測臟污介質時測孔可能堵塞。這些都是均速管未能更大規模使用的主要原因。因此,均速管流量計研究的側重點應該是如何使均速管流量計的流量系數更加穩定和均速管流量計的標準化。

巴類流量計經過了多次改進和優化,結構形式也多種。最早的結構形式為圓形結構,經過發展,演變成今天的菱形、翼形、子彈頭形、T 形和思科公司的德爾塔巴形。雖然改變了結構形式仍是一種插入式流量儀表,無法擺脫只測管道中直徑上幾點流速來推算流量的基本模式,測點再多也只能反映某一直徑上的流速分布,而不是整個截面。

所以巴類流量計針對干凈氣體,且對精度要求不高的大口徑氣體測量可以選擇,例如電廠進風口。但送風管道和煙道內含有大量的粉塵,使用傳統的風量測量裝置在測量含塵氣流時容易堵塞取壓孔,測量一次元件堵塞問題始終未能得到很好地解決。一般增加一些實時吹掃裝置來減少雜質對取壓孔的堵塞。所以均速管不建議用在風管和煙道的風量測量。

3、熱式氣體質量流量計

熱值式流量儀表系統基于恒溫差的測量方法,當空氣流經加熱電阻時,利用加熱電路維持加熱電阻與環境溫度的恒定溫差,通過加熱電阻上電流變化引起的電壓變化來計算得到空氣流量信號。

熱式氣體質量流量計能測極低流速,流體工況 ( 壓力、溫度) 適應范圍寬,低壓氣體甚至可測真空狀分子流。傳感器無活動部件,可靠性高; 壓力損失很小,測量范圍度較寬,通常在 20~50 之間,遠大于差壓類流量計。但由于測量原理跟溫度有關,對被測流體潔凈度要求較高且不能含有水分。當熱分布儀表測量管內壁沉積塵垢會影響測量值,必須定期清除。該類儀表采用插入式結構,所以維護相對比較方便。電廠的風量不含水分,煙氣加熱的一次二次風相對含塵量較高,若可定期在線維護選擇熱式氣體質量流量計還是比較適合。

4、氣體超聲波流量計

超聲波流量計是一種非接觸式儀表,流體中未設置任何阻礙件,屬于無阻礙流量計,對流速無影響,也沒有壓力損失。但氣體超聲波流量計單聲道也只能測量一條線上的流量,不能完全反映整個面的平均流速,可選擇多聲道,可大大提高測量精度。電廠里的風量相對較干凈,所以比較適合選擇氣體超聲波流量計,但氣體超聲波其技術含量較高,主要被國外廠家壟斷,所以采購成本較高,所以一般不會選擇氣體超聲波流量計作為電廠風量的測量。

5、矩陣式風量測風裝置

矩陣式風量測風裝置其工作原理與節流裝置的工作原理一樣,都是采用伯努利原理,跟前面的機翼式、均速管、孔板類都類同,是目前針對大型煙道測量的一種新型儀表,是結合了機翼式、均速管等的優勢。它的測量單元通常采用背靠式傳感器和文丘里管傳感器兩種。電廠煙氣和風管的管徑較大,由于平面上每個區域流速不相等,有高有低,單獨測量一個點或者一條線上的流量無法反映整個面上的平均流速,導致測量誤差加大。而矩陣式風量測量裝置將整個橫截面積計算后采用多點矩陣式分布傳感器,這樣每個傳感器可以測量每個區域的流速,再引出求平均,這樣測得的流速跟流體的實際流速更接近。

矩陣設計跟機翼式風量測風裝置類似,其結構采用插入結構,又結合了均速管的安裝方式,安裝和維護方面也大大加強。取壓傳感器有兩種形式,一種是背靠式,一種是文丘里管式。背靠式其結構跟皮托管類似,采用開放式取壓,取壓口加大,粉塵不易堆積堵塞取壓口。有的公司還在高低壓取壓口處增加了清灰裝置,該裝置可以受到流體帶動而發生震動,從而靠自身震動抖落粉塵,減緩粉塵對取壓口的堵塞周期。另外一種結構為文丘里管式,文丘里管流量計將測量管段制成漸縮漸擴管,避免了管道的突然縮小和突然擴大,從而使阻力損失大大降低。本身內部結構就有平滑特性,所以流體中的粉塵不易堆積。所以從這種矩陣式風量測量裝置的設計理論上看完全是可以適應電廠里面的煙道煙氣,一次二次風的測量。

所以綜合各種因素,結合各種流量計的特性分析,針對電廠風量的測量采用矩陣式風量測量裝置是相對比較適合的選擇。

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