CN113156161A - 一种锅炉管道二次风在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锅炉风道二次风监测技术领域，尤其是涉及一种锅炉管道二次风在线监测系统。其包括：将二次风风道直管段的截面阵列等分为多个取样区域；在二次风风道的截面内的取样区域对应设置取样点，取样点上设有取样探头；取样机构对所述取样探头获取的对应取样区域的高低压信号进行加权平均得到差压信号；将得到的差压信号经过信号处理器输出分析信号反馈至上位控制系统。本发明的增益效果是：本发明提供的在线监测系统采用网格化取样设计在每个取样区域设置取样点探头，将风道内每一个取样区域的流速信号进行加权平均，得到风道内的实时平均流速，有效的解决了扰流严重、流场紊乱情况下的测量失真，能够快速准确监测风道内风量及流场的情况。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉风道二次风监测技术领域，更具体的，尤其是涉及一种锅炉管道二次风在线监测系统
背景技术
现有锅炉所采用的二次风风道布置方式，由于其供测量的直管段的长度较短，无法满足《电站锅炉性能试验规程》(GB10184-88)中对测量截面位置的要求，不能获取准确的参数数据，加之在锅炉二次风道内的流场有涡流、回流等现象存在，并且运行中随着机组负荷变化，导致二次风机出风口压力也会随之调整变化，导致风道内的流速重新分布，流场内的情况变化速度快，变化差距大。
在二次风道截面的不同位置，风道内部流场的流速分布存在很大差异，目前电厂二次风测量采用的是机翼式测量系统，取压孔极其容易堵塞、阻流面大、磨损严重，无法实时响应锅炉工作情况的变化，对锅炉AGC调控带来巨大风险。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种实现锅炉二次风的精确在线监测，实时响应锅炉AGC调控要求的锅炉管道二次风在线监测系统。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案是：
一种锅炉管道二次风在线监测系统，监测系统包括：
1)将二次风风道的截面网格化阵列等分为2*N个取样区域；
2)在二次风风道的截面内设置检测取样机构，所述取样机构上与每个取样区域对应布置有取样点，所述取样点上设有取样探头；
3)取样机构对所述取样探头获取的对应取样区域的高低压信号进行加权平均得到差压信号；
4)将得到的差压信号经过信号处理器输出分析信号反馈至上位控制系统，完成对管道二次风实时在线监测。
优选地，所述取样探头为差压式流速采样探头，所述差压式流速采样探头采用高低压取样管背靠方式布置。
优选地，所述取样探头为差压式流速采样探头的高压侧采用开放式斜剖口取样，斜剖口方向正对迎流方向；低压侧采用开放式平切口取样，平切口方向沿流速切线方向。
优选地，所述取样机构为插入式安装在二次风风道内，所述取样机构的通过焊接肋板与二次风风道的烟道壁连接，所述取样机构的取样探头采用矩阵式布置于二次风风道内，所述取样探头分为两组通过汇流管并联设置，所述汇流管通过导压管连接至信号处理器。
优选地，其特征在于，所述取样探头内设有自动清灰装置。
优选地，所述取样探头表面喷砂硬化处理，在高压侧的开放式斜剖口处衬耐磨陶瓷，在所述取样探头的迎流面上覆盖设置耐磨部。
优选地，所述取样探头采用316L材质，所述高低压取样管规格φ48/3mm，所述汇流管规格为φ32mm，所述导压管的规格为φ14/2mm，所述焊接肋板厚度16mm，所述取样机构预留规格为1/2NPT接口。
优选地，所述取样区域的等分指数N≥16。采用等分指数N＝16将二次风风道的截面网格化阵列等分为2*16＝32个取样区域。
优选地，所述信号处理器为差压变送器。
优选地，所述控制系统采用DCS系统。
与现有技术相比，本发明的增益效果是：
1.本发明提供的在线监测系统采用网格化取样设计，将风道界面阵列等分布置为多个面积相等的取样区域，在风道内设置有足够多的流速取样点位，将风道内每一个取样区域的流速信号进行加权平均，真正意义上得到风道内的真实平均流速，有效的解决了扰流严重、流场紊乱情况下的测量失真，能够准确监测风道内风量及流场的情况。
2.本发明提供的在线监测系统的取样探头采用剖口式开放取压，没有密闭腔室，有效起到防堵作用；另外取样探头内部设置有自清灰装置，利用流体动能进行自动清灰防堵塞，可以做到长期运行免维护，配合取样口通径为42mm，彻底解决了现有机翼式小孔式(直径φ3～5mm)取样易堵的问题。节约了大量现场设备维护人员日常维护工作量。
3.本发明提供的在线监测系统的流速取样探头采用网格化矩阵式布置，提高了系统的测量精度和稳定性，大大降低了二次风测量异常导致机组非停事故发生的概率，有利于锅炉的长期安全运行。
4.本发明提供的在线监测系统的流速取样探头采用316L材质，壁厚3mm，表面喷砂硬化处理。针对特殊工况，如脱硝高温和高粉尘冲刷的恶劣工况，可在取压剖口处衬耐磨陶瓷，在其余迎流面设置耐磨部件(如耐磨瓦、耐磨角钢等)覆盖，真正做到长期耐磨，使用寿命是机翼式测量装置的3～5倍。
5.本发明提供的在线监测系统的阻流面积约为机翼式测量系统的十分之一，造成的永久性风压压损几乎可以忽略不计，有效降低了送风机的工作电流，节能效果十分显著。
6.本发明提供的在线监测系统的流体系数经过了国家权威机构的大型风洞试验验证，0～40m/s全流速工况实流标定，积累了大量的应用数据，测量精度高达±1.0％，性能稳定高，线性好。
附图说明
图1为本发明的锅炉管道二次风在线监测系统示意图。
图2为本发明的二次风风道的网格化截面示意图。
图3为本发明的取样机构安装示意图。
图4为本发明的采样探头侧视结构示意图。
图5为本发明的采样探头流速取样示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，以下结合具体实施例及附图对本发明进一步说明：
请参阅图1-5所示，本发明是一种锅炉管道二次风在线监测系统，该*监测系统包括：
1)将二次风风道的截面网格化阵列等分为2*N个取样区域；
2)在二次风风道的截面内设置检测取样机构，所述取样机构上与每个取样区域对应布置有取样点，所述取样点上设有取样探头；
3)取样机构对所述取样探头获取的对应取样区域的高低压信号进行加权平均得到差压信号；
4)将得到的差压信号经过信号处理器输出分析信号反馈至上位控制系统，完成对管道二次风实时在线监测。
优选地，所述取样探头为差压式流速采样探头，所述差压式流速采样探头采用高低压取样管背靠方式布置。
优选地，所述取样探头为差压式流速采样探头的高压侧采用开放式斜剖口取样，斜剖口方向正对迎流方向；低压侧采用开放式平切口取样，平切口方向沿流速切线方向。
优选地，所述取样机构为插入式安装在二次风风道内，所述取样机构的通过焊接肋板与二次风风道的烟道壁连接，所述取样机构的取样探头采用矩阵式布置于二次风风道内，所述取样探头分为两组通过汇流管并联设置，所述汇流管通过导压管连接至信号处理器。
优选地，其特征在于，所述取样探头内设有自动清灰装置。
优选地，所述取样探头表面喷砂硬化处理，在高压侧的开放式斜剖口处衬耐磨陶瓷，在所述取样探头的迎流面上覆盖设置耐磨部。
优选地，所述取样探头采用316L材质，所述高低压取样管规格φ48/3mm，所述汇流管规格为φ32mm，所述导压管的规格为φ14/2mm，所述焊接肋板厚度16mm，所述取样机构预留规格为1/2NPT接口。
优选地，所述取样区域的等分指数N≥16。
进一步的采用等分指数N＝16将二次风风道的截面网格化阵列等分为2*16＝32个取样区域。
优选地，所述信号处理器为差压变送器。
优选地，所述控制系统采用DCS系统。
本发明在线监测原理：
取等分指数N＝16，将二次风风道的直管段的截面进行网格化阵列等分为(2*16)32个取样区域；二次风风道的网格化取样区域分区如图2所示，如二次风风道的截面尺寸规格为(H×W):6000×5000mm，将6000×5000mm的二次风风道的截面积的划分为32个规格为(H×W):750×1250mm的小取样区域。
在每个小取样区域内均设置一个差压式流速采样探头，共计布置32个流速取样点。
在差压流速取样探头内部设置自清灰杆，利用流体动能对取样探头内部进行自动清灰防堵塞，可以保证做到长期正常运行免去维护，配合取样口通径为42-48mm，彻底解决了现有机翼式小孔式(直径φ3～5mm)取样易堵的问题。T通过设置自清灰杆节约了大量现场设备维护人员日常维护工作量。
本发明的取样机构采用插入式安装方式设置在二次风风道内，取样机构的通过焊接肋板与二次风风道的烟道壁连接，以焊接的方式结合，焊接肋板厚度16mm，所述取样机构顶部连接端预留规格为1/2NPT接口，取样机构的取样探头采用矩阵式布置于二次风风道内，所述取样探头分为两组通过顶部连接与汇流管相接形成并联设置，将两组并联后的取样探头获取的对应取样区域的高低压信号进行加权平均得到差压信号，汇流管通过导压管连接至信号处理器，差压信号送至汇流管，通过导压管引至差压变送器；得到的差压信号经过差压变送器输出分析信号(如4～20mA)反馈至上位DCS控制系统，对信息进行汇总处理，完成对管道二次风实时在线监测。
本发明的差压流速取样探头采用高低压取样管背靠方式布置，取样管规格φ48/3mm。差压流速取样探头的前方高压侧采用开放式斜剖口取样，斜剖口方向正对迎流方向，流体介质从开放式斜剖口直接进入高压取样管内；后方低压侧采用开放式平切口取样，平切口方向沿流速切线方向，流体介质绕过高压侧开放式斜剖口的二次风沿着开放式平切口流入低压取样管内。
针对特殊工况，如脱硝高温和高粉尘冲刷的恶劣工况，可在本发明的取样探头表面进行喷砂硬化处理，在高压侧的开放式斜剖口处衬耐磨陶瓷，在所述取样探头的迎流面上覆盖设置耐磨部(如耐磨瓦、耐磨角钢等)，使得取样探头表面能够达到长期耐磨，增加耐磨组件后的取样探头使用寿命是机翼式测量装置的3～5倍。
进一步的，本发明的取样探头采用316L材质，所述高低压取样管规格φ48/3mm，所述汇流管规格为φ32mm，所述导压管的规格为φ14/2mm，所述焊接肋板厚度16mm，所述取样机构预留规格为1/2NPT接口。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，监测系统包括：
1)将二次风风道的截面网格化阵列等分为2*N个取样区域；
2)在二次风风道的截面内设置检测取样机构，所述取样机构上与每个取样区域对应布置有取样点，所述取样点上设有取样探头；
3)取样机构对所述取样探头获取的对应取样区域的高低压信号进行加权平均得到差压信号；
4)将得到的差压信号经过信号处理器输出分析信号反馈至上位控制系统，完成对管道二次风实时在线监测。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样探头为差压式流速采样探头，所述差压式流速采样探头采用高低压取样管背靠方式布置。
3.根据权利要求2所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样探头为差压式流速采样探头的高压侧采用开放式斜剖口取样，斜剖口方向正对迎流方向；低压侧采用开放式平切口取样，平切口方向沿流速切线方向。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样机构为插入式安装在二次风风道内，所述取样机构的通过焊接肋板与二次风风道的烟道壁连接，所述取样机构的取样探头采用矩阵式布置于二次风风道内，所述取样探头分为两组通过汇流管并联设置，所述汇流管通过导压管连接至信号处理器。
5.根据权利要求1-3中的任意一项所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样探头内设有自动清灰装置。
6.根据权利要求3所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样探头表面喷砂硬化处理，在高压侧的开放式斜剖口处衬耐磨陶瓷，在所述取样探头的迎流面上覆盖设置耐磨部。
7.根据权利要求1-4中的任意一项所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样探头采用316L材质，所述高低压取样管规格φ48/3mm，所述汇流管规格为φ32mm，所述导压管的规格为φ14/2mm，所述焊接肋板厚度16mm，所述取样机构预留规格为1/2NPT接口。
8.根据权利要求1所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述取样区域的等分指数N≥16，二次风风道的截面网格化阵列等分为2*16＝32个取样区域。
9.根据权利要求1或4所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述信号处理器为差压变送器。
10.根据权利要求1所述的一种锅炉管道二次风在线监测系统，其特征在于，所述控制系统采用DCS系统。
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