CN106352930B - 一种气体流量测试装置及磨煤机容量风测量仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体流量测试装置领域，具体地，涉及一种气体流量测试装置及磨煤机容量风测量仪器。其中气体流量测试装置包括依次设置的气体整流分布器、全压侧量组件和静压测量组件；所述全压测量组件包括多个全压取压口、且各所述全压取压口面向所述气体整流分布器的分布面设置；所述静压测量组件包括至少一个静压取压口、且所述静压取压口背向所述气体整流分布器的分布面设置。本发明通过在全压侧量组件的上游设置气体整流分布器，以对待测气体进行整流，进而有效消除气体经过管道弯头产生的漩涡，大大提高了气体流速的均匀性，有效提高气体流量测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及气体流量测试装置领域，具体地，涉及一种气体流量测试装置及磨煤机容量风测量仪器。
背景技术
电厂锅炉燃烧情况，很大程度上影响着锅炉设备和整体发电厂运行的经济性和安全性。燃烧工况的调整适当(即燃料燃烧充分、炉膛温度场和热负荷均匀分布等)是保证锅炉安全、稳定、经济运行的必要条件。而锅炉风量测量的准确性，直接影响到运行人员对锅炉运行状况的正常操作。
随着电厂、电站的自动化程度越来越高，工程人员对风量测量的精度和稳定性要求也越来越高。电厂磨煤机入口一次风量测量，对于控制整个锅炉风粉比、机组负荷起着关键性的作用。但由于实际工艺管道分布的影响，在冷风与热风混合点之后，并没有足够的直管段，加之管道的直径较大，存在严重的冷热流体分层流动，使得流体在管道内的流场不均匀、扰流现象严重，给测量带来的巨大的困难，往往导致测量不准、线性差。
目前，现有磨煤机主要采用双进双出钢球磨制粉系统，这种双进双出磨制粉系统中进入炉膛的实际煤量不能用给煤机煤量代替，只能采用气体流量代替，现在气体流量测量装置为普通差压式流量测量装置，在实际操作中容易堵塞，测量数值波动较大，另外由于制粉系统直管段太短，不能满足《电站锅炉性能试验规程》(GB10184-88)中对测量截面位置规定的要求(测量截面上游直管段长度L1＝(8～10)D，测量截面下游直管段长度L2＝(1～3)D。D为管道当量直径)，导致气体流量测量不准确，无法准确反映进入锅炉的煤量，导致锅炉的水煤比配比不当，锅炉容易超温超压。不利于机组热工专业的协调控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种气体流量测试装置及磨煤机容量风测量仪器，以提高气体流量测试的准确性。
为了实现上述目的，本发明提供一种气体流量测试装置，该气体流量测试装置包括依次设置的气体整流分布器、全压测量组件和静压测量组件；所述全压测量组件包括多个全压取压口、且各所述全压取压口面向所述气体整流分布器的分布面设置；所述静压测量组件包括至少一个静压取压口、且所述静压取压口背向所述气体整流分布器的所述分布面设置。
优选地，各个所述全压取压口相对于所述气体整流分布器的分布面等距设置、且位于同一水平面内的各个所述全压取压口轴对称排布。
优选地，相对于所述气体整流分布器的所述分布面面积，所述全压取压口的数量为16-25个/m2。
优选地，所述全压测量组件还包括多个全压测量管，各个所述全压测量管内部具有沿其轴向方向延伸的气体流道、且所述气体流道垂直于所述气体整流分布器的所述分布面设置；各个所述全压取压口一一对应的设置在所述全压测量管的气体流道中。
优选地，所述全压测量组件还包括全压取压管和全压测试仪；所述全压取压管包括取压总管和分别独立地与所述取压总管相连通的多支取压支管；所述全压测试仪的测量探针插入至所述取压总管向外延伸的自由端中；各个所述取压支管上分别连通一个或多个全压取压口。
优选地，所述全压测量组件中包括全压测量管，所述取压支管沿垂直于所述全压测量管的轴线的方向穿过所述全压测量管、且所述取压支管中位于所述全压测量管的气体流道中的管壁上形成有所述全压取压口。
优选地，各所述取压支管相互平行、且呈轴对称设置。
优选地，所述气体整流分布器为格栅板。
优选地，所述气体整流分布器的厚度为200-300mm，所述整流分布器中格栅孔的开口面积为1600-3600mm2。
优选地，所述气体流量测试装置还包括套筒，所述套筒沿其轴线方向的两端形成开口端；所述气体整流分布器、全压测量组件和静压测量组件可拆卸的设置在所述套筒中，其中所述气体整流分布器的垂直中心线的延伸方向与所述套筒的轴线的延伸方向平行。
同时，在本发明中还提供了一种磨煤机容量风测量仪器，该磨煤机容量风测量仪器包括气体流量测试装置，该气体流量测试装置为本发明所述的气体流量测试装置。
优选地，位于所述气体流量测试装置的上游至少1米之内的管段的轴线方向与竖直方向之间的夹角为0°-30°。
通过上述技术方案，本发明在全压测量组件的上游设置气体整流分布器，以对待测气体进行整流，进而有效消除气体经过管道弯头产生的漩涡，大大提高了气体流速的均匀性，有效提高气体流量测量的准确性；同时，该气体整流分布器的设置还能够增加待测气体中冷风和热风的接触机会，以降低冷风和热风混合不均所带来的温差，进而有效提高气体流量测量的准确性。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1a示出了根据本发明的一种实施方式中气体流量测试装置的俯视结构剖视示意图；
图1b示出了图1a所示气体流量测试装置的侧视结构剖视示意图；
图2a示出了根据本发明的一种实施方式中气体整流分布器的结构示意图；
图2b示出了图2a所示气体整流分布器的气体整流效果示意图；
图3示出了根据本发明的一种实施方式中全压侧量组件的局部结构示意图。
附图标记说明
10 气体整流分布器 11 分布面
20 全压测量组件 21 全压取压口
22 全压测量管 23 全压取压管
23a 取压总管 23b 取压支管
30 静压测量组件 40 套筒
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
针对于背景技术部分所提及的“在现场工艺管道不能达到《电站锅炉性能试验规程》(GB10184-88)中对测量截面位置的要求时，在没有足够的直管段和冷、热风混合温度分布不均的工况支件下，难以准确测量容量风的风量”这一技术问题。本发明提供了一种气体流量测试装置，如图1a至图2b所示，该气体流量测试装置包括依次设置的气体整流分布器10、全压测量组件20和静压测量组件30；所述全压测量组件20包括多个全压取压口21、且各所述全压取压口21面向所述气体整流分布器10的分布面11设置；所述静压测量组件30包括至少一个静压取压口、且所述静压取压口背向所述气体整流分布器10的分布面11设置。
本发明所提供的气体流量测试装置，通过在全压侧量组件的上游设置气体整流分布器，以对待测气体进行整流，进而有效消除气体经过管道弯头产生的漩涡，大大提高了气体流速的均匀性，有效提高气体流量测量的准确性；同时，该气体整流分布器的设置还能够增加待测气体中冷风和热风的接触机会，以降低冷风和热风混合不均所带来的温差，进而有效提高气体流量测量的准确性。
本发明所提供的气体流量测试装置的工作原理依然基于背靠背取压原理，属于差压式流量计。在本发明中“全压”是对迎风侧气流压力的测试，在迎风侧流量计的探针受气流冲击，气流的动能转换成压力能，因而所测量的压力较高，视为风管内的全压力；“静压”是对背风侧气流压力的测试，在背风侧由于不受气流冲压，其管内的压力为风管内的静压力；全压和静压之差称为差压，其大小与管内风速(量)有关，风速(量)越大，差压越大；风速(量)小，差压也小，因此，只要测量出差压的大小，再找出差压与风速(量)的对应关系，就能正确地测出管内风量。
根据本发明气体流量测试装置，对于其中全压测量组件20的设置并没有特殊要求，可以参照本领域的常规方式进行设置。然而，在本发明中设置了气体整流分布器10的情况下，优选所述全压测量组件20中各个所述全压取压口21相对于所述气体整流分布器10的分布面11等距设置，且位于同一水平面内的各个所述全压取压口21轴对称排布。
对于测风元件而言，通常都是以有限数量的采样点的流量作为整个断面的流量。这就要求这些点对整个断面具有足够的代表性，则测量断面流场必须均匀。在本发明中通过将所述全压测量组件20中各个所述全压取压口21按照前述结构排布，有利于在整个强弱流速分布区中相对均匀的取得多个位于同一水平面上的采样点的压力数据，以获得更为准确的平均压力信号，增加测量的准确性。
在本发明中“轴对称排布”是指将被排布物所形成的图形沿任一直线对折，对折后的两部分是完全重合的排布。圆形为典型的轴对称排布，其以穿过圆心的任一直径为对称轴呈现轴对称排布。
根据本发明气体流量测试装置，对于全压测量组件20中的全压取压口21的数量并没有要求，在合理的范围内越多越好。在本发明中综合考虑设备成本以及测量效果，优选相对于所述气体整流分布器10的所述分布面11面积，所述全压取压口21的数量为16-25个/m2。
根据本发明气体流量测试装置，为了更准确的获取各采样点的数据，优选还包括多个全压测量管22，各个所述全压测量管22内部具有沿其轴向方向延伸的气体流道、且所述气体流道垂直于所述气体整流分布器10的分布面11设置；各个所述全压取压口21一一对应的设置在所述全压测量管22的气体流道中。在本发明中通过将各个所述全压取压口21一一对应的设置在所述全压测量管22的气体流道中，为各个所述全压取压口21提供一个相对独立的取压空间，进而有利于提高各全压取压口21的取压准确性。
根据本发明气体流量测试装置，其中全压测量组件20中按照本领域常规设置即可。然而，在本发明中综合考虑设备的安装、拆换的便利性，以及全压取压口21在取样平面内的均布，优选所述全压测量组件20还包括全压取压管23和全压测试仪；所述全压取压管23包括取压总管23a和分别独立地与所述取压总管23a相连通的多支取压支管23b；所述全压测试仪的测量探针插入至所述取压总管23a向外延伸的自由端中；各个所述取压支管23b上分别连通一个或多个全压取压口21。
优选地，所述全压测量组件20中包括前述全压测量管22(结构参见前述描述)，此时，所述取压支管23b沿垂直于所述全压测量管22的轴线的方向穿过所述全压测量管22、且所述取压支管23b中位于所述全压测量管22的气体流道中的管壁上形成有所述全压取压口21。这种全压测量管的结构简单、容易制作，在同一条取压支管23b上可以同时设置多个全压测量管22，简化了取压支管23b的结构，增加了全压测量组件20安装、拆卸的便利性。
优选地，所述全压测量组件20中各所述取压支管23b相互平行、且呈轴对称设置。通过如此设置各所述取压支管23b，有利于在简化设备的同时，使得各全压取压口21相对均匀地排布在同一水平面内，进而增加测量的准确性。
在一种具体的实施方式中，如图3所示，所述全压测量组件20包括五支相互平行的取压支管23b，二十三个全压取压口21，以及与全压取压口21对应设置的二十三个全压测量管22。其中二十三个全压取压口按照3-5-7-5-3(全压取压口数量)的阵列排布在五支取压支管23b上，且位于五支取压支管23b上的二十三个全压取压口21以轴对称图形结构排布(即以图3中套管40的圆心为中心，这二十三个全压取压口21以任一直径为对称轴呈现轴对称排布)。
根据本发明气体流量测试装置，其中对于静压测量组件30并没有特殊要求，可以包括静压取压管和静压测试仪，其中静压取压管的一端形成所述静压取压口，另一端向外延伸形成自由端；所述静压测量仪的探针插入到所述静压取压管向外延伸所形成自由端，其中静压测试仪和前述全压测试仪可以共同采用现有的差压式流量计，具体结构可以参照本领域常规的静压测量组件30，在此不再赘述。
根据本发明气体流量测试装置，其中对于气体整流分布器10并没有特殊要求，只要其上形成有均布的气体流通孔即可。在本发明中优选所述气体整流分布器10为格栅板。在本发明中采用格栅板作为气体整流分布器10，一方面其材料易得，价格低廉，有利于节省成本；另一方面，利用格栅板具有一定的厚度，有利于对流经该气体整流分布器10的气体进行整流，以提高气体流速的均匀性，提高气体流量测量的准确性。
优选地，所述气体整流分布器10的厚度为200-300mm，所述整流分布器10中格栅孔的开口面积为1600-3600mm2。
根据本发明气体流量测试装置，可以直接将相应的气体整流分布器10、全压测量组件20和静压测量组件30按前述规则设置在气体流量测量装置中。然而，为了降低气体流量测试装置的安装难度，提高安装效率。在本发明中优选，所述气体流量测试装置还包括套筒40，所述套筒40沿其轴线方向的两端形成开口端；所述气体整流分布器10、全压测量组件20和静压测量组件30可拆卸的设置在所述套筒40中，其中所述气体整流分布器10的外周与所述套筒40的内壁配合固定。
在实际操作中可以根据气体流量测量装置中管道的结构，按照1:1比例配置套筒40，并根据本发明的要求安装所述气体流量测试装置；然后截取气体流量测量装置中管道的一部分，将已安装好的气体流量测试装置固定到气体流量测量装置中，密封后进行测量。
同时，在本发明中还提供了一种磨煤机容量风测量仪器，该磨煤机容量风测量仪器包括气体流量测试装置，该气体流量测试装置为本发明气体流量测试装置。这种磨煤机容量风测量仪器通过采用本发明气体流量测试装置，能够有效提高容量风测量的准确性，为后续锅炉的水煤比配比提供更为准确的依据。
优选地，所述气体流量测试装置中位于所述气体流量测试装置的上游至少1米之内的管段的轴线方向与竖直方向之间的夹角为0°-30°。通过控制气体流量测试装置的上游至少1米之内的管段的延伸方向，有利于防止引压管被堵塞。
在本发明中还进一步提供了一种本发明气体流量测试装置的安装流程，其包括以下步骤：
(1)安装前准备：联系人员搭好脚手架，铺好铺垫，设置安全警示牌；联系人员扒开测量装置安装处的保温外层，按照标准对旧测量装置接头进行拆卸；拆卸前对取样管做好明显标记，并用胶布将开口处密封；
(2)选定安装位置：尽可能选择上游至少1米(越长越好)之内的管段中不具有弯折管道的管段。
(3)安装测量装置：在确定的安装位置处截掉长度为500mm管道，留出安装位置；将本发明气体流量测试装置嵌入预留的空间，调整装置位置，使风量测量装置前后端面与管道端面充分接触。注意：所述气体流量测试装置中气体整流分布器、全压侧量组件和静压测量组件沿流体介质的流动方向依次设置；然后将整流式多点横截面测量装置与管道充分焊接牢固，保证气密性。
(4)取样管连接及固定：按原风量装置仪表取样管(正、负压侧)取样管要求进行连接，要按输出差压的极性进行并联连接；安装完毕后，对管道进行吹管，检查管道有无漏气，接头是否紧固可靠。
(5)风量标定工作：将气体流量测试装置测量值与生产工艺进行对比，判定是否与生产工艺一致；联系调试单位，利用风机启动机会进行风量标定工作，利用预留的校验口安装校验探针，在不同负荷下记录多组数据，包括挡板开度、风压、流量、温度等，数据要保存完整；其中标定原理为网格法；标定设备标准皮托管、微压计
(6)参与闭环控制，自动投运。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (11)
1.一种气体流量测试装置，其特征在于，所述气体流量测试装置包括依次设置的气体整流分布器(10)、全压测量组件(20)和静压测量组件(30)；所述全压测量组件(20)包括多个全压取压口(21)，且各所述全压取压口(21)面向所述气体整流分布器(10)的分布面(11)设置；所述静压测量组件(30)包括至少一个静压取压口，且所述静压取压口背向所述气体整流分布器(10)的所述分布面(11)设置；
所述全压测量组件(20)还包括多个全压测量管(22)，各个所述全压测量管(22)内部具有沿其轴向方向延伸的气体流道、且所述气体流道垂直于所述气体整流分布器(10)的所述分布面(11)设置；各个所述全压取压口(21)一一对应的设置在所述全压测量管(22)的气体流道中。
2.根据权利要求1所述的气体流量测试装置，其特征在于，各个所述全压取压口(21)相对于所述气体整流分布器(10)的所述分布面(11)等距设置，且位于同一水平面内的各个所述全压取压口(21)轴对称排布。
3.根据权利要求1所述的气体流量测试装置，其特征在于，相对于所述气体整流分布器(10)的所述分布面(11)面积，所述全压取压口(21)的数量为16-25个/m2。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的气体流量测试装置，其特征在于，所述全压测量组件(20)还包括全压取压管(23)和全压测试仪；所述全压取压管(23)包括取压总管(23a)和分别独立地与所述取压总管(23a)相连通的多支取压支管(23b)；所述全压测试仪的测量探针插入至所述取压总管(23a)向外延伸的自由端中；各个所述取压支管(23b)上分别连通一个或多个全压取压口(21)。
5.根据权利要求4所述的气体流量测试装置，其特征在于，所述全压测量组件(20)中包括全压测量管(22)，所述取压支管(23b)沿垂直于所述全压测量管(22)的轴线的方向穿过所述全压测量管(22)、且所述取压支管(23b)中位于所述全压测量管(22)的气体流道中的管壁上形成有所述全压取压口(21)。
6.根据权利要求4所述的气体流量测试装置，其特征在于，各个所述取压支管(23b)相互平行、且呈轴对称设置。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的气体流量测试装置，其特征在于，所述气体整流分布器(10)为格栅板。
8.根据权利要求7所述的气体流量测试装置，其特征在于，所述气体整流分布器(10)的厚度为200-300mm，所述整流分布器(10)中格栅孔的开口面积为1600-3600mm2。
9.根据权利要求1至3中任意一项所述的气体流量测试装置，其特征在于，所述气体流量测试装置还包括套筒(40)，所述套筒(40)沿其轴线方向的两端形成开口端；所述气体整流分布器(10)、全压测量组件(20)和静压测量组件(30)可拆卸地设置在所述套筒(40)中，其中所述气体整流分布器(10)的外周与所述套筒(40)的内壁配合固定。
10.一种磨煤机容量风测量仪器，该磨煤机容量风测量仪器包括气体流量测试装置，其特征在于，所述气体流量测试装置为权利要求1至9中任意一项所述的气体流量测试装置。
11.根据权利要求10所述的磨煤机容量风测量仪器，其特征在于，所述气体流量测试装置的上游至少1米之内的管段的轴线方向与竖直方向之间的夹角为0°-30°。
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