CN109459097B - 一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置。本发明结构包括设置于管道内的总压测量装置和静压测量装置，总压测量主管和静压测量主管的上端伸出于管道外，伸出端的上部分别设置有在线物理除垢器，总压测量支管和静压测量支管相对的管道外同轴设置有在线物理除垢器，管道上还设置均布设置有若干个冷热态在线对比安装座，冷热态在线对比安装座内设置有流量检定对比装置。本发明总、静压测量装置在结构方面采用全截面矩阵分布式布局，采用在线物理除垢器作为配套辅助清灰除垢装置，采用冷热态在线比对安装座和流量检定比对装置作为配套的流量监测比对辅助装置，可以实现实时在线检定比对原有总、静压测量装置的测量结果。

Description

一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置。

背景技术

火力发电厂的输粉管道、脱硫脱硝管道等多数测点的测量介质中含有大量的粉尘，一次风、二次风管道中流动的介质中含有大量的杂质及颗粒物以及灰尘，在高速气流的携带下，不仅对测量装置造成一定的磨损，而且易对测量装置重要取压型面或取压口及管道内部的设备造成堵塞，也会在测量设备的测量取压口及取压管内形成灰尘堆积及结垢，而管道内部的设备在不拆卸的情况下又很难清理，所以在较短的使用周期内，造成测量装置的准确度及测量线性失真。

在测量方面为避免直管段长度短、涡流、流场畸变等现场条件造成的速度梯度分布不均等问题，为更准确的对平均速度或平均流量进行准确测量，体现测量过程的代表性，需要测量装置的测量点尽可能的均布在所测量的管道截面上，保证测量结果可以接近管道任意一处的测量真值。

为确保锅炉运行的稳定燃烧、经济性、安全性等，国内均由电科院、调试所,依据《GB10184-88 电站锅炉性能试验规程》通过冷态风量比对试验，计算出测点平均风量或风速，结合风量测量装置测量数值，最终整合计算出风量修正系数并添加至DCS系统中，以避免流量计系统其它客观原因造成的偏差。然而由于机组运行时工况的改变，冷态比对结果无法准确的对热态测量值进行修正。因此需要在机组热态运行时进行热态在线比对，准确地检定出热态风量值或风速值，进一步提高风量测量的准确度。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，包括管道，其特征在于：所述的管道内设置有总压测量装置和静压测量装置；

所述的总压测量装置包括总压测量主管、若干个总压测量支管和若干个总压连接斜管；总压测量支管和总压连接斜管以总压测量主管为轴线对称布置；每个总压测量支管分别通过总压连接斜管与总压测量主管连接成一体并相通，所述的总压测量主管、总压测量支管和总压连接斜管上分别设置有取压口；

所述的静压测量装置包括静压测量主管、若干个静压测量支管和若干个静压连接斜管；静压测量支管和静压连接斜管以静压测量主管为轴线对称布置；每个静压测量支管分别通过静压连接斜管与静压测量主管连接成一体并相通，所述的静压测量主管、静压测量支管和静压连接斜管上分别设置有取压口；

所述的总压测量主管和静压测量主管的上端伸出于管道外，伸出端的上部分别设置有在线物理除垢器，所述的总压测量支管和静压测量支管相对的管道外同轴设置有在线物理除垢器，所述的管道上还设置均布设置有若干个冷热态在线对比安装座，所述的冷热态在线对比安装座内设置有流量检定对比装置。

所述的在线物理除垢器的结构包括支撑管一，所述的支撑管一的一端焊接有法兰，另一端设置有连接管一，连接管上设置有堵帽，所述的支撑管一的管身上设置有关断阀，关断阀上设置有手柄，支撑管一内设置有专用除垢装置，所述的专用除垢装置的结构包括除垢杆和除垢杆前端设置的除垢刷；

所述的冷热态在线对比安装座的结构包括支撑管二和连接管二，支撑管二和连接管二相连接，连接处设置有关断阀，所述的支撑管的另一端设置有与管道相连接的焊接法兰，连接管二上连接有连接座直管，连接座直管的外侧设置有安全堵帽，安装堵帽上开有圆形通孔；

所述的流量检定对比装置的结构包括组合管，所述的组合管内设置有探头，探头的一端伸出于组合管，组合管的另一端设置有接管咀，靠接管咀一端的组合管的管壁上设置有操作杆；

所述的关断阀上设置有手柄。

所述的连接管二与连接座直管通过连接法兰和对接法兰连接，连接法兰和对接法兰通过螺栓组相连接，其间设置有密封垫片。

所述的除垢杆可弯曲软杆。

所述的组合管的圆周上设置有刻度线。

所述的管道外设置有保温层。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1.本发明是多功能的测量装置，总、静压测量装置在结构方面采用了全截面矩阵分布式布局，取压口可以均匀的分布在测量管道的横截面上，更准确的考虑到了管道流场中每一处的平均点，测量结果更具代表性和说服力。总、静压测量装置使粉尘等杂质无法进入取压口，并且采用回流均压结构避免多点式测量装置内流造成的粉尘堵塞。总、静压测量装置采用高耐磨性的钢材，提高了材料硬度和耐磨性，使用寿命长；总、静压测量装置每套分别由一支或多支相同的总压测量装置和一支或多支相同的静压测量装置组成，根据不同的风道环境可以任意安装在不同的位置，不受安装环境的限制。总压测量装置独立测量总压，静压测量装置独立测量静压，相互不影响各自的流场，信号强度得到提升，降低的测量装置对流场带来的波动，有效的提高了测量的准确性。

2.本发明在线物理除垢器和专用除垢装置作为总、静压测量装置的配套辅助清灰除垢装置，在清理维护过程中体现了其方便快捷安全等优势。在线物理除垢安装座根据配套的总、静压测量装置的安装位置直接焊接在测量管道外侧，并且和测量管道内总、静压测量装置取压口及取压管的同轴位置，可以随时打开和关闭，进行管道外在线除垢清理对应同轴位置的取压口。操作手柄设置在管道保温层以外，操作不受保温层原有结构的影响，安装位置灵活，根据配总、静压测量装置的不同形状和不同位置灵活的安装，不影响原有管道结构，在管道外侧可以随时随地的进行操作，不需要停机或者停炉，只需要打开安装座堵帽，即可将专用的除垢装置插入在线物理除垢安装座至管道内的总、静压测量装置或者测量设备的同轴位置，通过除垢刷进行高效的除垢清理，有效的降低了人为操作的劳动量，提高了使用寿命，延长了维护周期。

3.本发明冷热态在线比对安装座和流量检定比对装置作为总、静压测量装置配套的流量监测比对辅助装置，可以实现实时在线检定比对原有总、静压测量装置的测量结果。冷热态在线比对安装座位置灵活，可根据不同的环境选择合适的安装位置，使用方便，在测量管道外侧不需要拆除任何防护设备，可以直接使用，不影响原有设备结构的正常使用。使用安全性能高，采用球阀控制和密封垫片及连接座堵帽三处防漏措施，有效的控制了测量介质的渗漏。通过球阀控制测量管道内外的连通，使测量管道外操作更加安全。流量检定比对装置以皮托管为基础，借助冷热态在线比对安装座插入管道内测量取压，流量检定比对装置可以自由组合自身长度，适用于任何大小的测量管道。流量检定比对装置外表面组合管上设置有标尺刻度，可以方便的判断流量检定比对装置插入测量管道内的深度和旋转角度，从安装使用方面降低了人为操作带了的误差。测量比对工作完成后，通过更换实心堵帽密封安装座，也可以在堵帽内增加实心密封垫片进行密封，方便快捷，大大提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明总压测量装置的结构示意图；

图3为本发明静压测量装置的结构示意图；

图4为本发明在线物理除垢器的结构示意图；

图5为本发明冷热态在线对比安装座的结构示意图；

图6为本发明流量检定对比装置的结构示意图；

图7为本发明冷热态在线对比安装座和流量检定对比装置的组合状态参考图；

1-管道，2-总压测量主管，3-总压测量支管，4-总压连接斜管，5-静压测量主管，6-静压测量支管，7-静压连接斜管，8-在线物理除垢器，9-冷热态在线对比安装座，10-流量检定对比装置，11-支撑管一，12-法兰，13-连接管一，14-堵帽，15-关断阀，16-手柄，17-支撑管二，18-连接管二，19-关断阀，20-焊接法兰，21-连接座直管，22-组合管，23-探头，24-接管咀，25-操作杆，26-手柄，27-连接法兰，28-对接法兰，29-螺栓组，30-密封垫片，31-安装堵帽，32-除垢杆，33-除垢刷。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置（参见图1），包括管道1，所述的管道1外设置有保温层，所述的管道1内设置有总压测量装置和静压测量装置；总压测量装置和静压测量装置采用高耐磨性的钢材。

所述的总压测量装置（参见图2）包括总压测量主管2、若干个总压测量支管3和若干个总压连接斜管4；总压测量支管3和总压连接斜管4以总压测量主管2为轴线对称布置；每个总压测量支管3分别通过总压连接斜管4与总压测量主管2连接成一体并相通，所述的总压测量主管2、总压测量支管3和总压连接斜管4上分别设置有取压口；

所述的静压测量装置（参见图3）包括静压测量主管5、若干个静压测量支管6和若干个静压连接斜管7；静压测量支管6和静压连接斜管7以静压测量主管5为轴线对称布置；每个静压测量支管6分别通过静压连接斜管7与静压测量主管5连接成一体并相通，所述的静压测量主管5、静压测量支管6和静压连接斜管7上分别设置有取压口；

所述的总压测量主管2和静压测量主管5的上端伸出于管道1外，伸出端的上部分别设置有在线物理除垢器8，所述的总压测量支管3和静压测量支管6相对的管道外同轴设置有在线物理除垢器8，所述的管道1上还均布设置有3组冷热态在线对比安装座9，冷热态在线对比安装座9内设置有流量检定对比装置10。

本发明管道内还可设置有多个总压测量装置和多个静压测量装置，并且总压测量装置和多个静压测量装置中的支管也可根据情况设置多个，本发明总压测量装置和静压测量装置通过与其它统附件（导压管线、差压变送器、二次仪表等）连接组成完整的测量系统，进行管道内压力的测量并获得差压。

测量主管和测量支管上各测点处感测到的总压可传递到测量主管内均压，每支测量支管两端都对称开有相同的U型取压口，测量主管中部及上部开有长腰型取压口，下端有一个U型取压口。这些取压口组合成为均布在风管测量截面的矩阵式分布。测量主管的上部有连接法兰，连接法兰的位置控制着测量装置的插入深度。测量主管尾部设置有堵帽，通过螺纹与测量主管连接，可随时自由拆卸，以供随时打开对测量主管内部进行清理。堵帽上设置有取压咀，用于测量装置最后的风量输送。

所述的在线物理除垢器8（参见图4）的结构包括支撑管一11，支撑管一11与管道1内相通，并通过焊接法兰12设置于管道1上，另一端设置有连接管一13，连接管一13上设置有堵帽14，支撑管一11的管身上设置有关断阀15，关断阀15上设置有手柄16，支撑管一11内设置有专用除垢装置，专用除垢装置的结构包括除垢杆32和除垢杆前端设置的除垢刷33，除垢杆32可弯曲软杆。

焊接法兰是和测量管道直接连接的部件，根据不同测量管道的形状可以有不同的连接法兰接触面，如方形管道配置平面连接法兰，圆形管道配置圆弧面连接法兰，保证焊接法兰与测量管道的紧密贴合。焊接法兰上设置有支撑管，起到支撑连接关断阀的作用。支撑管上设置有关断阀，关断阀通过其上设置的手柄打开和关闭阀门起到连通测量管道内外的作用，关断阀关闭时也起到了一次密封的作用，关断阀上设置有连接管，起到连接、定位及导向作用，同时在使用专用除垢装置清理管道内测量设备的积灰等杂质时，可以作为专用除垢装置的支撑套，保证专用除垢装置在连接管和总、静压测量装置的取压管同轴向方向来回移动。连接管上设置有堵帽，堵帽通过内外螺纹和连接管进行自由连接，起到二次密封的作用，专用除垢装置头部设置有除垢刷，除垢杆由一段或多段连接杆组合而成，可根据不同长度的需求组合使用，在线物理除垢安装座通过支撑管的高度来控制关断阀和保温层之间的关系，保证关断阀和手柄在保温层以外，便于人工操作。

本发明在线物理除垢器根据配套的总、静压测量装置的安装位置直接焊接在测量管道外侧，并且和测量管道内总、静压测量装置取压口及取压管的同轴位置，保证将专用除垢装置插入到在线物理除垢安装座后，能深入到测量管道内总、静压测量装置的取压口及取压管内进行除垢清理。配套的专用除垢装置在需要进行除垢清理使用。

所述的冷热态在线对比安装座9（参见图5）的结构包括支撑管二17和连接管二18，支撑管二17和连接管二18相连接，连接处设置有关断阀19，关断阀19上设置有手柄26，支撑管二17的另一端设置有与管道1相连接的焊接法兰20，连接管二18上连接有连接座直管21，连接座直管21的外侧设置有安全堵帽31，安装堵帽上开有圆形通孔，连接管二18与连接座直管21通过连接法兰27和对接法兰28连接，连接法兰27和对接法兰28通过螺栓组29相连接，其间设置有密封垫片30。

冷热态在线比对安装座根据测量点的需要，可将一个或多个冷热态在线比对安装座直接焊接在测量管道外侧，安装位置在测量管道上任意合适位置选取，配套的流量检定比对装置在需要进行测量比对时使用。

所述的流量检定对比装置10（参见图6）的结构包括组合管22，所述的组合管22内设置有探头23，探头23的一端伸出于组合管22，组合管22的另一端设置有接管咀24，靠接管咀一端的组合管22的管壁上设置有操作杆25，所述的组合管22依次穿设于安全堵帽31、连接座直管21、连接管二18、支撑管二17内（参见图7）。

流量检定比对装置头部为探头，用于测量管道内测量取压，探头后设置有组合管，组合管尾部设置有操作杆和接管咀，组合管由多段相同段螺纹连接而成，根据测量管道的大小，可以组合成不同的长度。组合管外表面设置有标尺刻度，可以方便的判断流量检定比对装置插入测量管道内的深度和圆周方向的旋转角度。

本发明的安装过程和工作过程：

首先将总、静压测量装置的连接法兰直接焊接在测量管道的外表面上。安装时，可布置一支或多支总压测量装置串联起来测量总压，同时配套布置一支或多支静压测量装置串联起来测量静压。总压测量装置的取压口正对来流方向，而静压测量装置的取压口方向完全相反，是背向来流方向，在使用本产品时，通过接管咀与所需配套测量装置相连接，即可进行流量的测量。根据产品使用周期，可定期打开堵帽进行内部清理。测量主管和测量支管的管径在20～100毫米之间，连接斜管管径在15～90毫米之间，测量主管长度在0.5～10米之间，测量支管长度在150～1000毫米之间，测量支管的数量可根据测量管道的横截面积大小计算得出。

其次，将在线物理除垢安装座的焊接法兰直接焊接在测量管道外侧，焊接位置保证与总、静压测量装置取压口或者取压管同轴，保证在使用过程中用专用除垢装置进行除垢时顺利的插入到总、静压测量装置取压口或者取压管。除垢时拧下安装座堵帽，插入专用除垢装置至关断阀，再打开关断阀，再让专用除垢装置在在线物理除垢安装座和取压管的同轴线上来回移动清理结垢，清理完毕后，抽出专用除垢装置，再关闭关断阀、拧上安装座堵帽。安装时圆形管道配备圆弧面焊接法兰，方形平面管道配备平面焊接法兰，焊接法兰的直径比支撑管的直径大10～50毫米之间，支撑管的长度大于管道保温层的厚度，约大于250毫米。支撑管和连接管直径在20～150毫米之间，保证不同规格的专用除垢装置都可以插入通过。专用除垢装置由一段或多段连接杆组合而成，每段长度为一米，可叠加组合使用，满足了不同大小的测量管道的需求。

最后，将冷热态在线比对安装座的焊接法兰直接焊接在测量管道外侧，焊接位置可根据测量管道现有的空间灵活安装。冷热态在线比对安装座安装完成后就可以配合流量检定比对装置进行流量测量的检定比对工作了。流量检定比对装置为一支标准皮托管，直径在20～70毫米之间，长度在1米～10米之间，通过安装堵帽插入冷热态在线比对安装座管道内，在管道内介质正常工作的同时，流量检定比对装置插入开孔的安装堵帽后，通过密封垫片内圈和流量检定比对装置的组合管密封，然后扳动手柄打开关断阀，流量检定比对装置再继续插入至管道内需要测量的深度。组合管可以在冷热态在线比对安装座上任意滑动，当拔出流量检定比对装置到关断阀以外时，不要全部拔出，关闭关断阀，此时管道内外完全隔离，保证了安全，再完全拔出流量检定比对装置，比对测量工作完成后，更换实心安装堵帽或给安装堵帽内增加实心垫片密封。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，包括管道（1），其特征在于：所述的管道（1）内设置有总压测量装置和静压测量装置；

所述的总压测量装置包括总压测量主管（2）、若干个总压测量支管（3）和若干个总压连接斜管（4）；总压测量支管（3）和总压连接斜管（4）以总压测量主管（2）为轴线对称布置；每个总压测量支管（3）分别通过总压连接斜管（4）与总压测量主管（2）连接成一体并相通，所述的总压测量主管（2）、总压测量支管（3）和总压连接斜管（4）上分别设置有取压口；

所述的静压测量装置包括静压测量主管（5）、若干个静压测量支管（6）和若干个静压连接斜管（7）；静压测量支管（6）和静压连接斜管（7）以静压测量主管（5）为轴线对称布置；每个静压测量支管（6）分别通过静压连接斜管（7）与静压测量主管（5）连接成一体并相通，所述的静压测量主管（5）、静压测量支管（6）和静压连接斜管（7）上分别设置有取压口；

所述的总压测量主管（2）和静压测量主管（5）的上端伸出于管道（1）外，伸出端的上部分别设置有在线物理除垢器（8），所述的总压测量支管（3）和静压测量支管（6）相对的管道外同轴设置有在线物理除垢器（8），所述的管道（1）上还设置均布设置有若干个冷热态在线对比安装座（9），所述的冷热态在线对比安装座（9）内设置有流量检定对比装置（10）；

所述的在线物理除垢器（8）的结构包括支撑管一（11），所述的支撑管一（11）的一端焊接有法兰（12），另一端设置有连接管一（13），连接管上设置有堵帽（14），所述的支撑管一（11）的管身上设置有第一关断阀（15），第一关断阀（15）上设置有第一手柄（16），支撑管一（11）内设置有专用除垢装置，所述的专用除垢装置的结构包括除垢杆（32）和除垢杆前端设置的除垢刷（33）；

所述的冷热态在线对比安装座（9）的结构包括支撑管二（17）和连接管二（18），支撑管二（17）和连接管二（18）相连接，连接处设置有第二关断阀（19），所述的总压连接斜管（4）的另一端设置有与管道（1）相连接的焊接法兰（20），连接管二（18）上连接有连接座直管（21），连接座直管（21）的外侧设置有安全堵帽（31），安装堵帽上开有圆形通孔；

所述的流量检定对比装置（10）的结构包括组合管（22），所述的组合管（22）内设置有探头（23），探头（23）的一端伸出于组合管（22），组合管（22）的另一端设置有接管咀（24），靠接管咀一端的组合管（22）的管壁上设置有操作杆（25）。

2.根据权利要求1所述的一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，其特征在于：所述的第二关断阀（19）上设置有第二手柄（26）。

3.根据权利要求1或2所述的一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，其特征在于：所述的连接管二（18）与连接座直管（21）通过连接法兰（27）和对接法兰（28）连接，连接法兰（27）和对接法兰（28）通过螺栓组（29）相连接，其间设置有密封垫片（30）。

4.根据权利要求3所述的一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，其特征在于：所述的除垢杆（32）可弯曲软杆。

5.根据权利要求4所述的一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，其特征在于：所述的组合管（22）的圆周上设置有刻度线。

6.根据权利要求5所述的一种在线除垢及冷热态比对的矩阵分布式流量测量装置，其特征在于：所述的管道（1）外设置有保温层。