一、火電廠送風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)
近幾年隨著火電廠自動(dòng)化水平的提高，自動(dòng)調(diào)節(jié)的投入率大大提高，鍋爐的負(fù)荷、給煤量及配風(fēng)量需實(shí)現(xiàn)在線準(zhǔn)確檢測(cè)和自動(dòng)協(xié)調(diào)控制。準(zhǔn)確的風(fēng)量測(cè)量有助于選擇*燃燒工況和風(fēng)量調(diào)節(jié)，提高安全性和經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐一、二次風(fēng)配風(fēng)合理，各風(fēng)管內(nèi)風(fēng)速均勻，對(duì)保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，提高鍋爐效率，有著重要的影響。但是迄今為止，火電廠仍存在風(fēng)量測(cè)量比較困難、測(cè)量的準(zhǔn)確度比較低、流量計(jì)的通用性差等問(wèn)題。引起這些問(wèn)題的原因，主要和火電廠中送風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)有關(guān)：
（l）流體性質(zhì)的多樣性。壓力與溫度參數(shù)的高低、流體含塵量的多少、流體粘度的差別、單相流體與多相流體的區(qū)別等等，這些物性會(huì)影響流體狀態(tài)，在流量測(cè)量中必須加以考慮，但又很難。
（2）管路系統(tǒng)的多樣性。管道直與彎的區(qū)別、圓截面與非圓截面的區(qū)別、直管段長(zhǎng)短不一樣，風(fēng)道內(nèi)部布置各種加強(qiáng)支撐、角鐵等部件，這些因素都會(huì)影響流動(dòng)狀態(tài)和流速分布，使流量測(cè)量復(fù)雜化。
（3）流動(dòng)狀態(tài)的多樣性。由于流體的物性和管道布置的不同，會(huì)影響到流體的流動(dòng)狀態(tài)，諸如旋轉(zhuǎn)流和脈動(dòng)流、層流和紊流、流動(dòng)是否達(dá)到充分發(fā)展等等。
（4）直管段短，且空間布置狀態(tài)復(fù)雜?；痣姀S中，風(fēng)機(jī)一般布置在廠房?jī)?nèi)鍋爐底部煙道后部?jī)蓚?cè)。該布置使風(fēng)道的直管段很短，在需要測(cè)量流量的部位，有時(shí)幾乎沒(méi)有直管段，而且分布有t形管道、l形管道、調(diào)節(jié)風(fēng)門等，這使得風(fēng)道內(nèi)介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)較為復(fù)雜，很難實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的準(zhǔn)確測(cè)量。
以上四種影響流量測(cè)量的因素，要求我們必須針對(duì)被測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況選擇合適的流量計(jì)。
二、常用風(fēng)量測(cè)量裝置的比較
目前，國(guó)內(nèi)許多電站鍋爐（包括新設(shè)計(jì)的鍋爐）的風(fēng)量測(cè)量一般采用均速管、文丘里管等測(cè)風(fēng)裝置。然而，由于受風(fēng)管道（箱）布置空間限制，其一、二次風(fēng)管道沒(méi)有足夠的直段，在測(cè)風(fēng)裝置所處的位置，氣流不穩(wěn)定，流場(chǎng)冷、熱態(tài)差別大，熱態(tài)時(shí)不同工況的流場(chǎng)差別大，進(jìn)而影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
2.1均速管
均速管流量傳感器由一根橫貫管道內(nèi)徑的檢測(cè)桿與檢測(cè)桿內(nèi)迎流面的多點(diǎn)測(cè)壓引壓管和背流面的靜壓測(cè)量管構(gòu)成。如圖1所示。它具有以下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、制造成本低；安裝、拆卸非常簡(jiǎn)單；維護(hù)方便；不可恢復(fù)性壓力小，當(dāng)管道從100～1800mm，均速管流量傳感器的不可恢復(fù)性壓力損失僅占差壓的2％～15％，而常用的孔板流量計(jì)的不可恢復(fù)性壓力損失要占差壓的40％～80％；適用范圍寬廣，可用于氣體、液體、蒸汽等流體；在充分發(fā)展紊流的流場(chǎng)中，準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性較好。
均速管流量傳感器具有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，其結(jié)構(gòu)形式與測(cè)量原理也決定了它的一些局限性。為了得到一個(gè)理想的速度分布，必須在傳感器前后有一定的直管段，根據(jù)管道布置情況及上游側(cè)局部阻力件形式，傳感器前直管段要求為管道內(nèi)徑的7～25倍。被測(cè)流體應(yīng)是單相的，不含污穢、沉淀物，對(duì)于成份復(fù)雜的流體，須與單一成份的流體類似時(shí)方能使用。由于均速管流量傳感器的放大作用不大，輸出差壓低，一般要配性能較好、價(jià)格較高的電容式微差壓變送器。在測(cè)量低速、高溫的氣體流量時(shí)，輸出差壓很低，有時(shí)只有幾個(gè)毫米水柱，很難找到合適的微差壓變送器，且穩(wěn)定性不易保證。
2.2雙文丘里管
雙文丘里測(cè)速管是一種用于測(cè)量鍋爐一、二次風(fēng)和大口徑管道（煙道、風(fēng)管）中氣體流速的差壓感受元件，如圖2所示。
它以國(guó)外引進(jìn)裝置為原型，主要是由一支全壓管和一套雙文丘里管組成。雙文丘里管是由內(nèi)、外兩個(gè)大小不同，但線型相似的圓形文丘里管，套裝在同一軸線上并連成一體組裝而成。引出管的正壓管與對(duì)著流向的四個(gè)迎著流向的小孔，引出的全壓中包括動(dòng)壓頭，動(dòng)壓隨流速的增加而升高。引出管的負(fù)壓管，取自內(nèi)文丘里管的喉部處，經(jīng)過(guò)內(nèi)外兩個(gè)文丘里管的流速收縮作用，使喉部處的靜壓流速的增加而迅速降低。雙文丘里測(cè)速管的這種結(jié)構(gòu)形式，使其獲得高差壓倍率效果。其具有以下特點(diǎn)：
（l）雙文丘里測(cè)速管的靈敏度較高，在同樣風(fēng)速時(shí)，雙文丘里測(cè)速管產(chǎn)生的差壓可以是其它測(cè)速裝置（如均速管）產(chǎn)生的差壓值的許多倍。在大口徑管道、低靜壓、低壓損條件下的流速測(cè)量中，其特點(diǎn)尤其突出。
（2）雙文丘里測(cè)速管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，它的壓力損失很小，只占其產(chǎn)生的差壓的1％左右。
（3）雙文丘里測(cè)速管要求的直管段很短，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，其直管段只是外文丘里管長(zhǎng)度的1.7倍。但是在實(shí)際應(yīng)用中，為保證被測(cè)量處形成典型的紊流狀態(tài)，雙文丘里測(cè)速管前zui后留有管道直徑或當(dāng)量直徑的5倍直管段。
另外，文丘里管測(cè)風(fēng)裝置自身也有缺陷。在測(cè)量含塵氣流時(shí)，灰塵只進(jìn)不出，造成取壓管路堵塞，再加上鍋爐啟、停爐時(shí)冷、熱態(tài)的變化，所形成的水氣與測(cè)風(fēng)裝置感壓管路中的灰塵會(huì)形成硬塊，很難清除，維護(hù)工作量大，從而造成所測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，為防止管道中的粉塵堵塞測(cè)量孔，管線需增加連續(xù)吹掃裝置。
2.3橫截面式流量計(jì)
近年來(lái)出現(xiàn)了一些新的用于風(fēng)量測(cè)量的流量計(jì)，如橫截面式流量計(jì)，也在一些電廠中得到了應(yīng)用，如圖3所示。橫截面式流量計(jì)采用速度面積法，將測(cè)量流速的截面分割成若干小的單元面積，通過(guò)測(cè)量每個(gè)單元面積的流速，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算、匯總獲得總的流量。橫截面式流量計(jì)是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有直管段的情況而設(shè)計(jì)的一種新型流量計(jì)。由于沒(méi)有足夠的直管段，通過(guò)管道橫截面上各點(diǎn)的流速不一樣，實(shí)際風(fēng)速分布沒(méi)有一定的規(guī)律可遵循。
橫截面流量計(jì)主要由整流器和按一定規(guī)律排列的平均速度取壓管組成，將流速不同的動(dòng)壓經(jīng)裝置變成較平穩(wěn)的信號(hào)。橫截面流量計(jì)與其他流量計(jì)相比，具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，一是無(wú)需任何直管段。只要有250～350mm的安裝位置，就能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。二是無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。三是正壓孔與靜壓孔都為迎流方向，可以降低堵塞的可能性。但由于橫截面式流量傳感器的放大作用不大，輸出差壓低，一般要配性能較好、價(jià)格較高的微差壓變送器。
三、土耳其silopi電廠風(fēng)量測(cè)量裝置選擇
土耳其silopi電廠1×135mw循環(huán)流化床機(jī)組，對(duì)自動(dòng)化水平的要求較高，準(zhǔn)確連續(xù)地測(cè)量鍋爐的風(fēng)量，是機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和運(yùn)行的必要條件之一。風(fēng)量測(cè)量采用了一種新型的橫截面式風(fēng)量測(cè)量裝置。由于該機(jī)組的一次風(fēng)、二次風(fēng)的風(fēng)道截面比較大，對(duì)于大風(fēng)道的風(fēng)量測(cè)量，僅有一個(gè)測(cè)量點(diǎn)是不夠的，為了能準(zhǔn)確地測(cè)量出鍋爐風(fēng)量，采用的辦法是在大風(fēng)道截面上嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)采用等截面多點(diǎn)測(cè)量原理，測(cè)量截面的平均速度。具體方案是根據(jù)各測(cè)量管道截面尺寸的大小、直管段長(zhǎng)、短等因素來(lái)確定測(cè)量點(diǎn)數(shù)，并將多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的等截面有機(jī)地組裝在一起，正壓側(cè)與正壓側(cè)相連，負(fù)壓側(cè)與負(fù)壓側(cè)相連，正、負(fù)壓側(cè)各引出一根總的引壓管，分別與差壓變送器的正負(fù)端相連，測(cè)得截面的平均速度，然后計(jì)算出風(fēng)量。
對(duì)于上風(fēng)箱人口二次風(fēng)量的測(cè)量裝置，風(fēng)道口徑2000×810×5，由于風(fēng)道大，直管段短，截面風(fēng)速容易分布不均勻。為了確保準(zhǔn)確測(cè)量風(fēng)量，風(fēng)道截面上按等截面多點(diǎn)測(cè)量原理布置16個(gè)風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)，在風(fēng)道內(nèi)將16個(gè)風(fēng)量測(cè)量探頭的正壓側(cè)與正壓側(cè)、負(fù)壓側(cè)與負(fù)壓側(cè)相互連接，引出1組正、負(fù)壓信號(hào)至差壓變送器。其等截面布置風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)見(jiàn)圖4。
從現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)的情況看，一、二次風(fēng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量與實(shí)測(cè)風(fēng)量基本一致，各測(cè)點(diǎn)處風(fēng)量實(shí)測(cè)結(jié)果穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)關(guān)系好，能滿足鍋爐自動(dòng)投入的要求。
四、結(jié)束語(yǔ)
目前大多數(shù)新建的鍋爐風(fēng)道的直管段都比較短，給風(fēng)量的準(zhǔn)確測(cè)量帶來(lái)了一定的難度。準(zhǔn)確測(cè)量鍋爐風(fēng)量有助于進(jìn)行*燃燒工況調(diào)節(jié)，提高安全比和經(jīng)濟(jì)效益。但是，風(fēng)速測(cè)量受到諸多因素影響，比如管道的口徑小，形狀及工藝管路布置，介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)，安裝條件與質(zhì)量等。土耳其silopi電廠工程1×135mw流化床機(jī)組的一、二次風(fēng)采用橫截面式風(fēng)量測(cè)量裝置，測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)值基本一致，各測(cè)點(diǎn)處風(fēng)量實(shí)測(cè)結(jié)果穩(wěn)定，取得了較好的應(yīng)用效果。另外，今后工藝專業(yè)在管路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)多考慮管路的走向，在需安裝風(fēng)量測(cè)量裝置的地方留出足夠的直管段，為風(fēng)量的準(zhǔn)確測(cè)量創(chuàng)造有利條件。