CN110082560A - 一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法，用于实现一次风管内风速的快速测量。本发明实施例包括：双笛形测速管、管座导轨、滑动底座、密封件、连接管、微压计和计算机，所述管座导轨焊接固定在双笛形测速管尾部，所述滑动底座与管座导轨通过螺纹进行连接，所述密封件固定在滑动底座上，所述微压计和双笛形测速管之间通过连接管进行连接，所述微压计和计算机通过数据线连接。本发明采用双笛形管测速法可实现一次风管内风速的快速测量，简化了测量流程，提高了测量效率，极大地节约了测量时间，并保证了测量的密封性。

Description

一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法

技术领域

本发明涉及差压式速度测量领域，尤其涉及一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法。

背景技术

随着国家对燃煤机组节能减排要求的不断提高，锅炉是否处于最佳运行状态受到日益关注。对于燃煤电厂，原煤是由给煤机送入磨煤机中进行加热和研磨，符合要求的煤粉由一次风携带进入炉膛。由于各一次风管长度和结构不一致，各一次风管阻力不同，从而可能造成各燃烧器给煤量不均匀。为保证锅炉处于最佳运行状态，在锅炉冷态动力场试验和燃烧调整试验中，需要进行一次风调平试验。一次风速测量对保证锅炉运行状态的安全性和经济性至关重要。一次风速调整不当会使火焰中心偏离、燃烧不稳、燃烧效率降低、污染物排放增加、两侧烟温和汽温偏差等，甚至引起燃烧器烧坏、一次风管堵塞、水冷壁爆管和锅炉结焦等事故。

一次风管属于中小管径、高流速、中低温和气固两相流的管道。目前，燃煤电厂一次风速测量主要采用差压测速法，包括毕托管和靠背管等，这种方法具有经济性高、稳定性强和使用寿命长等优势。一般地，一次风速测量是将毕托管或靠背管伸入一次风管，按截面网格法逐个单点测量，然后求取平均值。一般每根风管需要测量8-10点，每个测量需要30-60秒，因此，这种单点测速法极其耗时。对于一次风调平试验，每台磨煤机有4-6个一次风管，每进行一次调平后又要对所有一次风速进行测量，反复多次才能最终调平。每台磨煤机的一次风调平试验需要长时间才能完成，这极大地浪费了试验员的时间和精力。双笛形管式靠背管是一种可以实现多点风速平均值测量的有效方法，但常规的双笛形管式靠背管均是固定不可调结构，无法实现变一次风管径和变测孔直径的一次风速便携式测量。

因此，如何提供一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例公开了一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法，用于实现一次风管内风速的快速测量。

本发明第一方面提供一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置，包括：

双笛形测速管、管座导轨、滑动底座、密封件、连接管、微压计和计算机；

所述管座导轨焊接固定在双笛形测速管尾部；

所述滑动底座与管座导轨通过螺纹进行连接；

所述密封件固定在滑动底座上；

所述微压计和双笛形测速管之间通过连接管进行连接；

所述微压计和计算机通过数据线连接。

可选地，所述管座导轨和滑动底座之间通过螺纹进行配合，管座导轨表面布置外螺纹，滑动底座内部布置对应的内螺纹，实现滑动底座在管座导轨上的自由移动和密封作用。

可选地，所述滑动底座和密封件设计为凸台结构，以配合不同内径的一次风管测孔并实现密封。

可选地，所述密封件选用硬质硅胶，实现测量装置与一次风管表面测孔的过盈配合。

可选地，所述微压计和计算机之间的通讯接口，采用USB或以太网接口。

可选地，双笛形测速管包括总压测管、静压测管、总压测孔、静压测孔、游标固定座、紧固螺钉和滑动游标；

所述总压测管和静压测管并排焊接固定布置；

所述总压测管的尾部为弯曲管，总压测管表面正对来流沿长度方向均匀布置若干个总压测孔；

所述总压测孔的开孔方向正对来流方向，与来流呈0°夹角；

所述静压测管的尾部为直管，静压测管表面两侧沿长度方向均匀布置两倍于总压测孔数的静压测孔；

所述静压测孔的开孔方向正对来流方向，与来流呈70～90°夹角；

所述游标固定座焊接固定在总压测管和静压测管上；

所述游标固定座和紧固螺钉通过螺纹进行连接；

所述游标所述滑动游标可移动式安装于双笛形测速管头部，滑动游标的位于总压测管、静压测管和两个游标固定座之间并通过紧固螺钉进行固定。

可选地，所述总压测管上布置9个总压测孔，每个总压测孔周围设计为球形凹槽。

可选地，所述滑动游标表面绘制刻度。

可选地，双笛形测速管伸入一次风管内部的长度通过滑动游标伸出总/静压测管头部的距离进行调节。

本发明第二方面提供一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量方法，包括如下步骤：

根据一次风管内径确定滑动游标伸出总/静压测管头部的距离m，并将滑动游标从总/静压测管头部伸出m距离，并用紧固螺钉固定滑动游标；

将滑动底座移动至管座导轨的尾部；

将双笛形测速管从一次风管测孔伸入一次风管，直至双笛形测速管的顶端接触一次风管管壁，并保证总压测孔正对来流方向。

将滑动底座沿着管座导轨移动，直至密封件接触一次风管测孔并达到过盈配合；

两根连接管的一端分别连接总压测管和静压测管的尾部，并将总压测管对应的连接管与微压计的正压接口相连，静压测管对应的连接管与微压计的负压接口相连；

微压计将测得的差压信号转化为数字信号并将数字信号传输至计算机；

计算机对采集的数字信号进行处理并输出风速结果，风速v利用公式获取：

所述k标定系数、所述ΔP为测量动压、所述ρ为一次风密度。

利用计算机对一段时间的风速值进行记录，便可求取该时间段对应的平均风速。

本发明开发了一种便携式一次风速测量装置和方法。本发明采用双笛形管布置和优化总静压测孔布置实现一次风速的快速精确测量，提高了测量效率和精度，增强了测量稳定性；通过采用滑动游标等设计使得测量装置适用于不同内径的一次风管，并通过管座导轨、滑动底座和密封件等设计使得测量装置适用于不同内径的一次风管测孔，提升了测量装置的应用范围、便携度和密封性；通过引入微压计和计算机，实现了一次风速的在线测量，提高了测量准确度。

附图说明

图1为本发明的便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置实施例1结构示意图；

图2为本发明的双笛形测速管结构示意图；

图3为本发明的双笛形测速管剖面图；

图4为本发明的便携式燃煤电厂一次风管内风速测量方法示意图；

图5为本发明的便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置施例2结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及方法，用于实现一次风管内风速的快速测量。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于理解，下面对本发明实施例中的具体实施例进行描述，请参阅图1-图3，本发明实施例中便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置以及关于双笛形测速管的示意图包括：

一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置，其特征在于，包括双笛形测速管1、管座导轨2、滑动底座3、密封件4、连接管5、微压计6和计算机7。所述管座导轨2焊接固定在双笛形测速管1尾部；所述滑动底座3与管座导轨2通过螺纹进行连接；所述密封件4固定在滑动底座3上；所述微压计6和双笛形测速管1之间通过连接管5进行连接；所述微压计6和计算机7通过数据线连接。

作为一个可选实施例，双笛形测速管1、管座导轨2和滑动底座3均选用不锈钢材质；

作为一个可选实施例，所述管座导轨2和滑动底座3之间通过螺纹进行配合，管座导轨表面布置外螺纹，滑动底座内部布置对应的内螺纹，实现滑动底座在管座导轨上的自由移动和密封作用；

作为一个可选实施例，所述滑动底座3和密封件4设计为凸台结构，以配合不同内径的一次风管测孔8并实现密封；

作为一个可选实施例，所述密封件4选用硬质硅胶，实现测量装置与一次风管9表面测孔的过盈配合，防止冷态/热态风粉泄露；

作为一个可选实施例，所述密封件4与滑动底座3之间过盈配合，防止冷态/热态风粉泄露；

作为一个可选实施例，所述连接管5选用硅胶管；

作为一个可选实施例，所述微压计6选用自带电池的商用电子微压计，以简化系统设备复杂度；

作为一个可选实施例，所述微压计6和计算机7之间的通讯接口，采用USB或以太网接口。

所述双笛形测速管1包括总压测管11、静压测管12、总压测孔13、静压测孔14、游标固定座15、紧固螺钉16和滑动游标17。所述总压测管11和静压测管12并排焊接固定布置；所述总压测管11的尾部为弯曲管，总压测管表面正对来流沿长度方向均匀布置若干个总压测孔13；所述总压测孔13的开孔方向正对来流方向，与来流呈0°夹角；所述静压测管12的尾部为直管，静压测管表面两侧沿长度方向均匀布置两倍于总压测孔数的静压测孔14；所述静压测孔14的开孔方向正对来流方向，与来流呈70～90°夹角；所述游标固定座15焊接固定在总压测管11和静压测管12上；所述游标固定座15和紧固螺钉16通过螺纹进行连接；所述游标所述滑动游标17可移动式安装于双笛形测速管1头部，滑动游标的位于总压测管11、静压测管12和两个游标固定座15之间并通过紧固螺钉16进行固定。

作为一个可选实施例，所述总压测管11和静压测管12的管径选择为10-20mm，壁厚约为1mm；

作为一个可选实施例，所述总压测管11和静压测管12的尾部设计为缩口，以方便连接管5与总压测管11和静压测管12的连接；

作为一个可选实施例，所述总压测管11上布置9个总压测孔，每个总压测孔周围设计为球形凹槽，以减弱总压测管对测量角度的灵敏度；

作为一个可选实施例，所述静压测管12两侧各布置9个静压测孔，共18个，以减弱静压测管对测量角度的灵敏度；

作为一个可选实施例，所述总压测孔和静压测孔14的孔径选择为1-5mm；

作为一个可选实施例，所述滑动游标17表面绘制刻度，以方便调节双笛形测速管1伸入风管内部的长度；

双笛形测速管1伸入一次风管9内部的长度通过滑动游标17伸出总/静压测管头部的距离进行调节。为保证双笛形测速管1的中心测孔位于一次风管9中心位置，滑动游标17伸出总/静压测管头部的距离m通过公式确定：

m＝d/2-l

式中，d为一次风管的内径；l为总/静压测管头部至中心测孔的距离。

一般地，一次风管内径为450-550mm，通过合理设定总压测管11、静压测管12和滑动游标17的长度，使得该测量装置在一定范围内满足不同内径一次风管内的风速测量。

本发明还提供了一种应用于上述的便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置的风速测量方法，如图4所示，所述风速测量方法包括如下步骤：

根据一次风管内径确定滑动游标17伸出总/静压测管头部的距离m，并将滑动游标17从总/静压测管头部伸出m距离，并用紧固螺钉16固定滑动游标17；

将滑动底座3移动至管座导轨2的尾部；

将双笛形测速管1从一次风管测孔8伸入一次风管9，直至双笛形测速管1的顶端接触一次风管管壁，并保证总压测孔13正对来流方向。

将滑动底座3沿着管座导轨2移动，直至密封件4接触一次风管测孔8并达到过盈配合；

两根连接管5的一端分别连接总压测管11和静压测管12的尾部，并将总压测管11对应的连接管5与微压计6的正压接口相连，静压测管12对应的连接管5与微压计6的负压接口相连；

微压计6将测得的差压信号转化为数字信号并将数字信号传输至计算机(7)；

计算机6对采集的数字信号进行处理并输出风速结果，风速v利用公式获取：

上式中，k标定系数；ΔP为测量动压；ρ为一次风密度。

利用计算机7对一段时间的风速值进行记录，便可求取该时间段对应的平均风速。

下面对另一种实施例的测量装置进行介绍，具体请参见图5，其大部分结构与上述实施例1的结构相同，相同之处不再赘述，不同之处是该测量装置还包括反吹扫结构，以防止热态测量一次风速的堵塞现象。所述反吹扫结构包括总压反吹管18、静压反吹管19、阀门A110、阀门B120、阀门C130和阀门D140。所述总压反吹管18一端与总压测管11焊接固定并连通，另一端与压缩空气连通；所述静压反吹管19一端与静压测管12焊接固定并连通，另一端与压缩空气连通；所述阀门A110安装在总压测管11上；所述阀门B120安装在静压测管12上；所述阀门C130安装在总压反吹管18上；所述阀门D140安装在静压反吹管19上。

作为一个可选实施例，所述总压反吹管18和静压反吹管19选用不锈钢材质；

作为一个可选实施例，所述阀门A110、阀门B120、阀门C130和阀门D140选择球阀；

作为一个可选实施例，所述压缩空气选用电厂自备压缩空气。

上述实施例的反吹扫方法包括如下步骤：

暂停测量装置；

关闭阀门A110和阀门B120，并确保阀门C130和阀门D140关闭；

将总压反吹管18和静压反吹19连接至压缩空气；

打开阀门C130和阀门D140，对双笛形测速管1反吹扫一段时间；

关闭阀门C130和阀门D140，并打开阀门A110和阀门B120；

打开测量装置，进行数据测量等操作。

本发明开发了一种便携式一次风速测量装置和方法。本发明采用双笛形管布置和优化总/静压测孔布置实现一次风速的快速精确测量，提高了测量效率和精度，增强了测量稳定性；通过采用滑动游标等设计使得测量装置适用于不同内径的一次风管，并通过管座导轨、滑动底座和密封件等设计使得测量装置适用于不同内径的一次风管测孔，提升了测量装置的应用范围、便携度和密封性；通过引入微压计和计算机，实现了一次风速的在线测量，提高了测量准确度。

以上所述仅为本申请的较佳实施方式，本发明不限于以上实施例。凡在本申请的精神和原则内所作的各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，均包含在本申请的包含范围内。

可以理解的是，在本发明的各种实施例中，上述各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以记录在一个计算机可读取记录介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品记录在一个记录介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的记录介质包括：U盘、移动硬盘、只读记录器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取记录器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以记录程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量装置，其特征在于，包括：

双笛形测速管、管座导轨、滑动底座、密封件、连接管、微压计和计算机；

所述管座导轨焊接固定在双笛形测速管尾部；

所述滑动底座与管座导轨通过螺纹进行连接；

所述密封件固定在滑动底座上；

所述微压计和双笛形测速管之间通过连接管进行连接；

所述微压计和计算机通过数据线连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述管座导轨和滑动底座之间通过螺纹进行配合，管座导轨表面布置外螺纹，滑动底座内部布置对应的内螺纹，实现滑动底座在管座导轨上的自由移动和密封作用。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑动底座和密封件设计为凸台结构，以配合不同内径的一次风管测孔并实现密封。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密封件选用硬质硅胶，实现测量装置与一次风管表面测孔的过盈配合。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微压计和计算机之间的通讯接口，采用USB或以太网接口。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，双笛形测速管包括总压测管、静压测管、总压测孔、静压测孔、游标固定座、紧固螺钉和滑动游标；

所述总压测管和静压测管并排焊接固定布置；

所述总压测管的尾部为弯曲管，总压测管表面正对来流沿长度方向均匀布置若干个总压测孔；

所述总压测孔的开孔方向正对来流方向，与来流呈0°夹角；

所述静压测管的尾部为直管，静压测管表面两侧沿长度方向均匀布置两倍于总压测孔数的静压测孔；

所述静压测孔的开孔方向正对来流方向，与来流呈70～90°夹角；

所述游标固定座焊接固定在总压测管和静压测管上；

所述游标固定座和紧固螺钉通过螺纹进行连接；

所述游标所述滑动游标可移动式安装于双笛形测速管头部，滑动游标的位于总压测管、静压测管和两个游标固定座之间并通过紧固螺钉进行固定。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述总压测管上布置9个总压测孔，每个总压测孔周围设计为球形凹槽。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滑动游标表面绘制刻度。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，双笛形测速管伸入一次风管内部的长度通过滑动游标伸出总/静压测管头部的距离进行调节。

10.一种便携式燃煤电厂一次风管内风速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据一次风管内径确定滑动游标伸出总/静压测管头部的距离m，并将滑动游标从总/静压测管头部伸出m距离，并用紧固螺钉固定滑动游标；

将滑动底座移动至管座导轨的尾部；

将双笛形测速管从一次风管测孔伸入一次风管，直至双笛形测速管的顶端接触一次风管管壁，并保证总压测孔正对来流方向；

将滑动底座沿着管座导轨移动，直至密封件接触一次风管测孔并达到过盈配合；

两根连接管的一端分别连接总压测管和静压测管的尾部，并将总压测管对应的连接管与微压计的正压接口相连，静压测管对应的连接管与微压计的负压接口相连；

微压计将测得的差压信号转化为数字信号并将数字信号传输至计算机；

计算机对采集的数字信号进行处理并输出风速结果，风速v利用公式获取：

所述k标定系数、所述ΔP为测量动压、所述ρ为一次风密度；

利用计算机对一段时间的风速值进行记录，便可求取该时间段对应的平均风速。