程道同

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多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置應(yīng)用過程存在問題的機(jī)理研究

程道同*

(中國神華能源股份有限公司 國華惠州熱電分公司, 廣東 惠州, 516082)

為解決多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置在安裝使用過程中存在的問題, 保證磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性, 利用精準(zhǔn)定位測(cè)量裝置安裝位置、改善測(cè)量裝置的支撐方式和優(yōu)化邏輯控制參數(shù), 對(duì)多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置的應(yīng)用機(jī)理進(jìn)行全面的分析研究, 最終使磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量穩(wěn)定、精確度高、自動(dòng)投入率達(dá)100%, 達(dá)到了預(yù)期的效果.

風(fēng)量測(cè)量; 安裝位置; 應(yīng)用機(jī)理

磨煤機(jī)入口一次風(fēng)攜帶煤粉進(jìn)入爐膛參與燃燒, 燃燒的效果與風(fēng)煤的配比有很大的關(guān)系. 在煤量發(fā)生變化時(shí), 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量也需要迅速、準(zhǔn)確的調(diào)整至合適的大小, 才能保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性, 使機(jī)組的負(fù)荷變化快速響應(yīng)[1]. 同時(shí), 一次風(fēng)量自動(dòng)控制是鍋爐燃燒控制的重要部分, 在機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行、主蒸汽溫度和壓力控制, 以及鍋爐排煙溫度控制等方面都起到一定的作用. 因此, 準(zhǔn)確、穩(wěn)定的測(cè)量磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量, 對(duì)于鍋爐的燃燒和自動(dòng)調(diào)節(jié)十分重要.

神華國華惠州熱電分公司一期工程2 × 330 MW機(jī)組, 鍋爐采用四角切圓燃燒方式, 制粉系統(tǒng)采用的是5臺(tái)HP-863型中速直吹式磨煤機(jī), 以及2臺(tái)離心式一次風(fēng)機(jī). 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道直徑1 320 mm, 垂直管段長度較短, 約5 m左右, 且一次風(fēng)測(cè)量裝置安裝在膨脹節(jié)下方, 管道內(nèi)流場(chǎng)分布不均, 以上情況最易產(chǎn)生紊流氣流. 由于磨煤機(jī)入口一次風(fēng)是熱風(fēng)和冷風(fēng)混合后的介質(zhì), 熱風(fēng)在經(jīng)過空預(yù)器后會(huì)攜帶大量粉塵, 因此磨煤機(jī)入口一次風(fēng)也有較大的含塵量. 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量由2套插入式威爾巴流量測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量, 由于威爾巴式風(fēng)量測(cè)量裝置取壓孔較小, 極易造成裝置堵灰, 嚴(yán)重影響風(fēng)量測(cè)量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性[2].

對(duì)于含塵風(fēng)的測(cè)量既要準(zhǔn)確又要保證風(fēng)量測(cè)量裝置不會(huì)頻繁堵塞, 才能保證風(fēng)量自動(dòng)控制的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性, 這給磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量的測(cè)量帶來了不小的難度. 為了解決本公司磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量異常的問題, 我公司熱控人員在對(duì)現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備進(jìn)行了整改, 并縮短了定期維護(hù)的周期, 在對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)自動(dòng)控制邏輯優(yōu)化后, 仍無法滿足其測(cè)量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性, 并出現(xiàn)了幾次因磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)導(dǎo)致磨煤機(jī)跳閘的事故.

為了徹底解決本公司磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量異常的問題, 在經(jīng)過多方調(diào)研和咨詢比對(duì)后, 最終確定了改用帶自清灰功能的多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置[3—4]. 該裝置在安裝時(shí)由于位置選取和取樣管路問題, 影響了風(fēng)量測(cè)量的準(zhǔn)確性和自動(dòng)投入, 后經(jīng)過我公司熱控人員、廠家技術(shù)人員和電科院調(diào)試人員的多方檢查, 從該裝置的特性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況出發(fā), 認(rèn)真研究了該問題的產(chǎn)生機(jī)理, 以及在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)重點(diǎn)注意的事項(xiàng), 最終找到了原因并成功解決.

1 多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置安裝使用時(shí)存在的問題

在機(jī)組停機(jī)檢修期間, 我廠進(jìn)行了磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量裝置的更換工作. 由于磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道直管段較短, 新選型的多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置安裝在了膨脹節(jié)下方約0.5 m的位置, 距離管道彎頭約0.3 m. 測(cè)量裝置安裝在一次風(fēng)管道中部, 采用2根40 mm × 4 mm的角鋼作為裝置支撐架, 不銹鋼取樣管通過一次風(fēng)管道管壁, 連接到一臺(tái)羅斯蒙特3051型差壓變送器(圖1).

在磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量裝置安裝后的調(diào)試和標(biāo)定階段, 該裝置測(cè)得的風(fēng)量存在異常波動(dòng)現(xiàn)象, 在冷熱風(fēng)調(diào)整門開度不變時(shí)風(fēng)量也會(huì)有波動(dòng); 而風(fēng)門動(dòng)作時(shí), 風(fēng)量的變化幅度又無法保證正常的線性, 甚至在極端情況下存在反方向的變化趨勢(shì), 即風(fēng)門開大時(shí)風(fēng)量測(cè)量值反而減小, 由此對(duì)磨煤機(jī)出口風(fēng)粉溫度也造成了波動(dòng)影響, 有3臺(tái)改造后的磨煤機(jī)入口1次風(fēng)量測(cè)量裝置存在上述異?，F(xiàn)象, 給整個(gè)鍋爐的穩(wěn)定燃燒和自動(dòng)控制帶來了極大的安全威脅.

圖1 風(fēng)量測(cè)量裝置安裝示意圖

2 多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置異常原因分析

結(jié)合風(fēng)量測(cè)量裝置標(biāo)定階段的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄以及設(shè)備安裝時(shí)留存的照片進(jìn)行了分析研究, 可以判定產(chǎn)生風(fēng)量測(cè)量異常的原因有以下幾點(diǎn):

① 磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道垂直管道長度太短, 垂直管段不足5 m, 管徑卻有1.32 m, 磨煤機(jī)熱風(fēng)調(diào)整門和冷風(fēng)調(diào)整門匯合處距離直角彎頭十分接近, 測(cè)量裝置上方又有膨脹節(jié)影響, 使得磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道內(nèi)的流場(chǎng)分布不均勻. 不穩(wěn)定氣流經(jīng)過風(fēng)量測(cè)量裝置時(shí), 會(huì)造成輸出差壓產(chǎn)生波動(dòng), 即使該裝置使用的是多點(diǎn)式的風(fēng)量測(cè)量方式, 當(dāng)熱一次風(fēng)在管道內(nèi)紊流較大時(shí), 也會(huì)造成一定的影響.

②在對(duì)安裝照片檢查分析時(shí), 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生風(fēng)量測(cè)量異常情況的這3套裝置的安裝位置不理想. 由于磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道內(nèi)有加強(qiáng)筋, 在安裝風(fēng)量測(cè)量裝置時(shí)為避開加強(qiáng)筋的影響, 測(cè)量裝置的中心位置并沒有在管道的正中心. 因此在氣流不穩(wěn)定時(shí), 裝置的測(cè)量效果無法保證.

③該風(fēng)量測(cè)量裝置是由不銹鋼加工制作, 裝置本身重量較大, 安裝在磨煤機(jī)入口一次風(fēng)管道內(nèi)需要有兩根支撐用的角鋼焊接在管道上. 在安裝支撐角鋼時(shí)(30 mm × 30mm × 3 mm等邊角鋼), 由于角鋼和測(cè)量裝置負(fù)壓側(cè)距離較近, 使得氣流經(jīng)過角鋼后產(chǎn)生的不規(guī)則紊流, 對(duì)裝置負(fù)壓側(cè)的壓力產(chǎn)生了影響, 從而影響了裝置的正常測(cè)量.

3 多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置異常解決措施

針對(duì)多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置出現(xiàn)的一系列問題, 該廠熱控人員和廠家技術(shù)人員重新制定了安裝方案和調(diào)試方法, 大致可歸納為以下幾點(diǎn): ①測(cè)量裝置安裝位置在盡量避開加強(qiáng)筋影響的同時(shí), 將其安裝在管道的正中心處, 裝置的負(fù)壓側(cè)最低點(diǎn)在管道的下彎頭以上300 mm處. 這樣既可以保證裝置的中心位置, 還盡可能降低紊流對(duì)裝置取壓的影響. ②測(cè)量裝置的原雙根支撐角鋼改為單根半支三角形支架支撐, 這樣既可以減少雙根支撐角鋼對(duì)管道內(nèi)一次風(fēng)流場(chǎng)的影響, 也可以消除其對(duì)裝置負(fù)壓側(cè)取壓的干擾, 還可以保證足夠的支撐效果(圖2). ③進(jìn)行控制參數(shù)優(yōu)化. 由于我廠磨煤機(jī)一次風(fēng)管道的特殊性, 使得管道內(nèi)流程易受到紊流的影響, 干擾了磨煤機(jī)一次風(fēng)自動(dòng)控制的穩(wěn)定性. 因此, 對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)自動(dòng)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化, 給煤量指令依然作為風(fēng)量調(diào)整的前饋, 調(diào)節(jié)風(fēng)量的熱風(fēng)調(diào)整門采用變比例調(diào)節(jié)方式, 根據(jù)每個(gè)負(fù)荷段的不同風(fēng)量要求, 找出最佳的機(jī)組負(fù)荷與比例系數(shù)的函數(shù)關(guān)系. 通過變比例調(diào)節(jié), 實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷下熱風(fēng)調(diào)整門不同的開關(guān)比例. 同時(shí), 調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口風(fēng)溫的冷1次風(fēng)自動(dòng)也采用上述方法, 保證了出口風(fēng)溫的正?？刂?

圖2 單根半支三角形支架支撐示意圖

4 多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置改造實(shí)施效果

通過對(duì)風(fēng)量測(cè)量裝置安裝位置的調(diào)整以及支撐結(jié)構(gòu)的整改, 并根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況對(duì)風(fēng)量自動(dòng)控制參數(shù)重新整定后, 請(qǐng)第三方對(duì)磨煤機(jī)一次風(fēng)量測(cè)量裝置進(jìn)行了測(cè)量校準(zhǔn), 結(jié)果見表1.

表1 磨煤機(jī)一次風(fēng)量校準(zhǔn)結(jié)果

經(jīng)過校準(zhǔn), 多點(diǎn)式風(fēng)量測(cè)量裝置的測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確, 誤差在允許范圍內(nèi). 裝置改造后風(fēng)量測(cè)量穩(wěn)定, 調(diào)節(jié)線性好, 保證了磨煤機(jī)一次風(fēng)量和磨煤機(jī)出口風(fēng)溫自動(dòng)的投入.

5 總結(jié)與建議

①經(jīng)過對(duì)磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量裝置安裝位置的整改和對(duì)自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化, 我廠磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量測(cè)量穩(wěn)定且精確度較高, 自動(dòng)投入率100%, 達(dá)到了預(yù)期的效果.

②裝置安裝注意事項(xiàng). 在測(cè)量裝置安裝過程中, 首先要檢查裝置的完整性, 一定要根據(jù)管道的數(shù)據(jù)和實(shí)際流場(chǎng)情況找到最佳的安裝位置, 既要確保裝置在管道中心線上, 也要確保裝置在直管段的合適位置, 同時(shí)裝置的支撐架截面要盡可能小, 以減少氣流經(jīng)過支撐架時(shí)對(duì)負(fù)壓側(cè)取壓孔產(chǎn)生的影響.

③自動(dòng)控制參數(shù)整定. 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管道和介質(zhì)的實(shí)際情況, 結(jié)合磨煤機(jī)一次風(fēng)管道的風(fēng)量以及磨煤機(jī)入口冷熱風(fēng)調(diào)整門的特性, 整定出適合的自動(dòng)控制參數(shù). 如果管道較短存在紊流等現(xiàn)象時(shí), 可以采取變參數(shù)的控制策略: 調(diào)節(jié)風(fēng)量的熱風(fēng)調(diào)整門采用變比例調(diào)節(jié)方式, 根據(jù)每個(gè)負(fù)荷段的不同的風(fēng)量要求, 找出最佳的機(jī)組負(fù)荷與比例系數(shù)的函數(shù)關(guān)系. 通過變比例調(diào)節(jié), 實(shí)現(xiàn)不同負(fù)荷下熱風(fēng)調(diào)整門不同的開關(guān)比例. 同時(shí), 調(diào)節(jié)磨煤機(jī)出口風(fēng)溫的冷一次風(fēng)自動(dòng)也采用上述方法, 保證了出口風(fēng)溫的正常控制. 這樣就可以在很大程度上確保在任何負(fù)荷段下風(fēng)量變化受控, 以及磨煤機(jī)出口風(fēng)溫自動(dòng)的正常投入.

[1] 傅林. 鍋爐用風(fēng)量測(cè)量裝置簡介[J]. 華東電力, 1992(6): 28—30.

[2] 歐艷清, 張軍. 大型鍋爐風(fēng)量及風(fēng)速測(cè)量裝置的改造和應(yīng)用[J]. 湖南電力, 2011, 31(5):37—39.

[3] 段泉圣. 電站鍋爐送風(fēng)流量測(cè)量方法研究[J]. 電力標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量, 2005, 52(2): 19—21.

[4] 薛標(biāo)文, 樊立云, 米廣鶴. 風(fēng)量測(cè)量裝置在火電廠中的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì), 2011(6): 89—90.

The application and the mechanism of the prombles during the applying process based on multipoint air-volume measurement device

CHENG DaoTong

(Huizhou Power Plant of CSEC, China Shenhua Energy Company Limited, Huizhou 516082, China)

To solve the multi-point air flow measuring device in the installation process problems, ensure the stability and accuracy of measurement of an amount of wind mill. By precise positioning of the measuring device installation location, supporting ways to improve and optimize the measurement device logic control parameters, The application of the mechanism of multi-point air flow measuring device to conduct a comprehensive analysis, and finally to the mill entrance of a wind measurement stability, high accuracy, automatic input rate of 100%, which achieves the desired effect.

primary air measurement; automatic optimization;application mechanism

TK 313

1672-6146(2014)01-0050-03

10.3969/j.issn.1672-6146.2014.01.011

通訊作者email: 188154@ghepc.com.

2013-12-24

(責(zé)任編校:劉剛毅)