CN113847615B - 一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电站锅炉优化燃烧、防炉膛结渣领域，具体为一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置及方法。本发明装置包括设置在各个出口粉管上的靠背管和可调孔板，以及微压计和控制柜；所述可调孔板设置在对应出口粉管内部，可调孔板上设置有执行机构；所述靠背管插入对应的出口粉管的截面圆心处，其伸出出口粉管的一端端部为靠背管端头；所述靠背管端头设置微压计的信号接收端；所述微压计的信号输出端连接控制柜的数据输入端；所述控制柜的数据输出端分别连接执行机构；所述靠背管沿径向插入出口粉管的中心处，插入位置为可调孔板的上游或下游5～8倍的竖直管段上。本发明设计合理，结构简单，调节效果准确可靠，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及电站锅炉优化燃烧、防炉膛结渣领域，具体为一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置及方法。
背景技术
磨煤机是锅炉最常使用的制粉设备，其中，为保证锅炉内燃烧稳定，避免燃烧偏斜现象，要求磨煤机出口管道风速大小尽可能的接近，各管道间的速度偏差不能超过5％。因此，磨煤机出口粉管的风速调平对锅炉稳燃、防偏烧、防结渣和防汽温偏差有重要意义，电厂通常通过在锅炉启动前后进行冷/热态试验调平各煤粉管道的风速。部分电厂安装有磨煤机粉管风速在线监测系统，但当前的问题有：1.冷/热态磨煤机出口粉管调平试验劳动强度大、费用高；2.粉管风速调平后，可调月牙形孔板的开度就被固定下来，在变煤种、变负荷、长周期运行后，实际风速早已偏离调平试验时的工况，影响锅炉安全运行；3.目前在役的在线监测装置测量的各并列出口粉管之间的风量偏差大于5％，风速偏差的测量误差就已超过规定，只能定性地反映各出口粉管的风速大小，用其作为风速调节的依据则是不恰当的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置及方法，设计合理，结构简单，调节效果准确可靠，适用范围广。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，包括设置在各个出口粉管上的靠背管和可调孔板，以及微压计和控制柜；
所述可调孔板设置在对应出口粉管内部，可调孔板上设置有执行机构；
所述靠背管插入对应的出口粉管的截面圆心处，其伸出出口粉管的一端端部为靠背管端头；所述靠背管端头设置微压计的信号接收端；所述微压计的信号输出端连接控制柜的数据输入端；所述控制柜的数据输出端分别连接执行机构。
优选地，所述靠背管沿径向插入出口粉管的中心处，插入位置为可调孔板的上游或下游5～8倍的竖直管段上。
优选地，所述靠背管伸出出口粉管的一端的尾部设置有吹扫口；所述吹扫口与靠背管端头反向之间的夹角α>90°。
优选地，所述α的夹角范围为120°<α<160°。
优选地，所述靠背管中的单管上分别设置有吹扫口。
优选地，所述吹扫口连接仪用压缩空气。
优选地，所述靠背管的外壁面设置有陶瓷贴片或防磨材质。
优选地，所述靠背管的内壁面由不锈钢或聚四氟乙烯材料制成。
一种磨煤机出口粉管风速自动调平方法，包括，
通过微压计将各个出口粉管内的压力信号引入控制柜中；
控制柜根据接收的微压计的压力信号，得到各出口粉管之间的风速偏差，通过PID控制发出AO模拟控制指令至对应可调节孔板的执行机构；
执行机构根据AO模拟控制指令通过控制相应的可调孔板的开度，实现磨煤机出口粉管风速自动调平。
优选地，当装置运行设定时间后或者出口粉管1内速度偏差＞5％时，触发吹扫信号，由压力信号得到的煤粉气流速度信号被控制柜屏蔽，吹扫口被打开，0.4～0.7Mpa的压缩空气进入靠背管内清扫残留的煤粉；在吹扫时间内，执行机构将自保持不动作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明装置通过利用靠背管测压精确、迅速、不易堵塞的特点，将其作为在线监测与调整的检测元件设置在各个并列的出口粉管上，并通过连接在靠背管端部的微压计产生的差压信号计算各出口粉管的实时风速，微压计连接控制柜，各出口粉管的风速信号经控制柜处理后，输出模拟量控制信号作用安装在出口粉管上的可调节孔板的执行机构上，执行机构控制相应的可调孔板的开度，从而实现自动调平或手动风速偏置，使用靠背管作为测速元件，对煤粉管阻力损失小、测速精确，而且整个装置设计合理，成本较低，能准确反映出口粉管的风速大小，同时可调孔板的开度实时精确控制，能有效扩大装置的适用范围。
进一步，本发明装置采用将靠背管的插入位置控制在可调孔板的上游或下游5～8倍的竖直管段上，能有效避免局部管径变化影响测压准确性。
进一步，本发明装置通过在靠背管上设置吹扫口，利用吹扫口中进入的压缩空气对靠背管内可能残留的煤粉进行清扫，有效保证测量结果的准确性，提高装置运行的安全可靠性；且将吹扫口与靠背管端头反向之间的角度α设置为大于九十度，能保证更高效的吹扫效率和提高对靠背管内煤粉的清扫效果。
进一步，本发明装置采用的吹扫口与靠背管端头反向之间的夹角范围为大于120°小于160°之间，保证其具有较高的沿着靠背管轴线方向的速度分量，提高吹扫效果。
进一步，本发明装置通过在靠背管中的每个单管上都设置吹扫口，且设置仪用压缩空气为吹扫口提供压缩空气的方式，能进一步提高吹扫效果，保证装置安全可靠性。
进一步，本发明装置采用在靠背管的外壁面材质由陶瓷贴片保护或其他耐磨涂层，有效增加使用寿命；同时采用在靠背管的内壁面采用不锈钢或聚四氟乙烯等材料制成，使靠背管的内部摩擦系数降低，从而具有较小的压力损失。
附图说明
图1为本发明实施例中所述装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中所述磨煤机的出口粉管与靠背管、可调节孔板之间布置的结构示意图。
图3为本发明图1中A的局部放大结构示意图。
图4为本发明图1中所述磨煤机的出口粉管与靠背管、可调节孔板之间布置的俯视图。
图5为本发明图4中B-B的剖视图。
图6为本发明实施例中所述风速监测与靠背管吹扫的控制方式示意图。
图7为本发明实施例中所述可调孔板的展开角度β的示意图。
图8为本发明实施例中所述靠背管中压力标识图。
图中：1-出口粉管，2-靠背管，21-靠背管端头，22-吹扫口，3-微压计，4-控制柜，5-执行机构，6-可调孔板，α-吹扫口管与靠背管夹角，β-可调孔板的展开角度，t-风速监测与可调孔板调整时间段，Δt-仪用压缩空气吹扫时间段。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，如图1所示，在本实施例中以四个磨煤机和每个磨煤机并列设置有四个出口风管1为例进行说明，每个磨煤机包括四个出口粉管1和一个微压计3；如图1和图4所示，每个出口粉管1的内部均设置有可调孔板6和执行机构5，管壁上均设置有靠背管2；每个微压计3的信号接收端连接各自磨煤机上的靠背管2，信号输出端连接同一个控制柜4的数据输入端；所述控制柜4的数据输出端分别连接每个执行机构5；
如图2所示，每个出口粉管1上均设置有两根靠背管2，使用靠背管2作为测速元件，对煤粉管阻力损失小、测速精确；所述靠背管2伸出出口粉管1的一端为靠背管端头21，且靠背管2中的单管上分别设置有吹扫口22；吹扫口22与靠背管端头21反向之间的夹角α>90°，优选地，120°<α<160°；
如图3所示，靠近靠背管2尾部的两根吹扫口22连接至仪用压缩空气，利用压缩空气吹扫，吹扫口22的仪用压缩空气入口压力为0.4～0.7Mpa；
如图4和图5所示，所述靠背管2沿径向插入出口粉管1的中心处，插入的位置为可调孔板6的上游或下游5～8倍的竖直管段上，避免局部管径变化影响测压准确性；
优选的，靠背管2的外壁面材质由陶瓷贴片保护或其他耐磨涂层，内避免由不锈钢材质或聚四氟乙烯等材料制成，应具有低的摩擦系数较小的压力损失。
优选的，为了配合锅炉控制汽温的偏差，可以手动对各出口粉管1的风速进行偏置设置，辅助锅炉调整汽温。
在实际应用中，本发明装置的工作原理或操作步骤如图1所示，每个磨煤机的靠背管2的靠背管端头21经引压管连接至各自相对应的微压计3中，如图8所示，微压计3产生的压力信号可以换算为风速信号。
本实施例中，如图8所示，假设来流气流的密度为ρ，靠背管2通过测得的来流总压(静压与动压之和)P总和静压P静可以计算出该出口粉管1的风速各不同出口粉管1的风速被送往控制柜4中，控制柜4经运算分析各磨煤机的各个出口粉管1之间的风速偏差后，将AO指令即模拟量控制信号送往各自相对应的执行机构5中，执行机构5通过连杆控制各出口粉管1的可调孔板6的开度；
如图7所示，假设煤粉气流管道的内径为d，可调孔板6的展开角度为β，则AB段弧长煤粉管道内实际通流的面积为/>则节流比/>因此，近似按月牙形或弧形孔板的阻力特性，局部阻力系数对于可调孔板6造成的局部阻力：/>其中w——出口粉管的平均流速，因此可调孔板6通过调整β角的大小来实现局部阻力/>的调节，从而实现不同出口粉管1的总阻力相同，保证各出口粉管1的风速偏差在规定范围内；
从煤粉分离器至炉膛间，压力损失主要由管道摩擦阻力和局部阻力构成，因每根煤粉管道的长度、弯头数量不同，因此，只能通过调节Δp使各出口粉管1的总阻力一致，达到各出口粉管1风速一致的目的。本实施例中，靠背管2通过测得的P总和P静可以计算出该出口粉管1的风速然后执行机构5作用于风速较低(高)的出口粉管1上的可调孔板6，使其开大(或关小)，通过改变其开度(即β角的大小)，改变可调孔板6的局部阻力，最终实现各出口粉管1风速w一致。
如图6所示，煤粉气流测速与可调孔板6的调节并非是一直进行的，有两种情况会屏蔽各微压计3产生的差压信号：
一是程序屏蔽，当运行一段时间t后，程序吹扫；
二是出口粉管1内速度偏差＞5％时；
上述两种情况均能触发吹扫信号，此时煤粉气流速度信号被控制柜4屏蔽，靠背管2的吹扫口22被打开，仪用压缩空气瞬间进入靠背管2内用Δt时间清扫可能残留的煤粉，在吹扫Δt时间内，执行机构5将自保持，不会动作；
其中，t时间段为风速监测与可调孔板调整段，Δt时间段为仪用压缩空气吹扫时间段，在吹扫时间段内，微压计3的压力信号被屏蔽，可调孔板6的开度自保持。
在运行时，各出口粉管1的风速并非必须是一致的，根据锅炉内汽温的偏差情况，可以人为手动地设定各出口粉管1风速的偏置，辅助调整汽温。
基于上述装置，本发明还提供一种磨煤机出口粉管风速自动调平方法，包括，
通过微压计3将各个出口粉管1内的压力信号引入控制柜4中；
控制柜4根据接收的微压计3的压力信号，经运算分析得到各出口粉管1之间的风速偏差后，通过PID控制发出AO模拟控制指令至对应可调孔板6的执行机构5中；
执行机构5根据AO模拟控制指令通过控制相应的可调孔板6的开度，实现磨煤机出口粉管1风速自动调平或手动风速偏置。
其中，当装置运行设定时间后或者出口粉管1内速度偏差＞5％时，触发吹扫信号，由压力信号得到的煤粉气流速度信号被控制柜4屏蔽，吹扫口22被打开，0.4～0.7Mpa的压缩空气瞬间进入靠背管2内清扫残留的煤粉；在吹扫时间内，执行机构5将自保持不动作。
以上内容仅说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，包括设置在各个出口粉管（1）上的靠背管（2）和可调孔板（6），以及微压计（3）和控制柜（4）；
所述可调孔板（6）设置在对应出口粉管（1）内部，可调孔板（6）上设置有执行机构（5）；
所述靠背管（2）插入对应的出口粉管（1）的截面圆心处，其伸出出口粉管（1）的一端端部为靠背管端头（21）；所述靠背管端头（21）设置微压计（3）的信号接收端；所述微压计（3）的信号输出端连接控制柜（4）的数据输入端；所述控制柜（4）的数据输出端分别连接执行机构（5）；
所述靠背管（2）沿径向插入出口粉管（1）的中心处，插入位置为可调孔板（6）的上游或下游5~8倍的竖直管段上；
所述靠背管（2）伸出出口粉管（1）的一端的尾部设置有吹扫口（22）；所述吹扫口（22）与靠背管端头（21）反向之间的夹角α>90°；
所述装置自动调平时，
通过微压计（3）将各个出口粉管（1）内的压力信号引入控制柜（4）中；
控制柜（4）根据接收的微压计（3）的压力信号，得到各出口粉管（1）之间的风速偏差，通过PID控制发出AO模拟控制指令至对应可调孔板（6）的执行机构（5）；
执行机构（5）根据AO模拟控制指令通过控制相应的可调孔板（6）的开度，实现磨煤机出口粉管（1）风速自动调平；
当装置运行设定时间后或者出口粉管（1）内速度偏差＞5%时，触发吹扫信号，由压力信号得到的煤粉气流速度信号被控制柜（4）屏蔽，吹扫口（22）被打开，0.4~0.7Mpa的压缩空气进入靠背管（2）内清扫残留的煤粉；在吹扫时间内，执行机构（5）将自保持不动作。
2.根据权利要求1所述一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，所述α的夹角范围为120°<α<160°。
3.根据权利要求1所述一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，所述靠背管（2）中的单管上分别设置有吹扫口（22）。
4.根据权利要求1所述一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，所述吹扫口（22）连接仪用压缩空气。
5.根据权利要求1所述一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，所述靠背管（2）的外壁面设置有陶瓷贴片或防磨材质。
6.根据权利要求1所述一种磨煤机出口粉管风速自动调平装置，其特征在于，所述靠背管（2）的内壁面由不锈钢或聚四氟乙烯材料制成。
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