1 火电厂送风系统的特点

 

    近几年随着火电厂自动化水平的提高，特别是超临界机组和超超临界机组的建设，自动调节的投入率大大提高，锅炉的负荷、给煤量及配风量需实现在线准确检测和自动协调控制。准确的风量测量有助于选择最佳燃烧工况和风量调节，提高安全性和经济效益。锅炉一、二次风配风合理，各风管内风速均匀，对保证锅炉稳定燃烧，提高锅炉效率，有着重要的影响。但是迄今为止，火电厂仍存在风量测量比较困难、测量的准确度比较低、流量计的通用性差等问题。引起这些问题的原因，主要和火电厂中送风系统的特点有关：

 

    （1）流体性质的多样性。压力与温度参数的高低、流体含尘量的多少、流体黏度的差别、单相流体与多相流体的区别等等，这些物性会影响流体状态，在流量测量中必须加以考虑，但又很难精确。

 

    （2）管路系统的多样性。管道直与弯的区别、圆截面与非圆截面的区别、直管段长短不一样，风道内部布置各种加强支撑、角铁等部件，这些因素都会影响流动状态和流速分布，使流量测量复杂化。

 

    （3）流动状态的多样性。由于流体的物性和管道布置的不同，会影响到流体的流动状态，诸如旋转流和脉动流、层流和紊流、流动是否达到充分发展等等。

 

    （4）直管段短，且空间布置状态复杂。火电厂中，风机一般布置在厂房内锅炉底部烟道后部两侧。该布置使风道的直管段很短，在需要测量流量的部位，有时几乎没有直管段，而且分布有T形管道、L形管道、调节风门等，这使得风道内介质的流动状态较为复杂，很难实现风量的准确测量。这些因素要求必须针对被测对象的实际情况选择合适的流量计。

 

    2 常用风量测量装置的比较

 

    目前，国内许多电站锅炉（包括新设计的锅炉）的风量测量一般采用机翼型、文丘里、阿牛巴、威力巴等测风装置。然而，由于受风管道（箱）布置空间限制，其一、二、三次风（容量风、旁路风）管道没有足够的直段，在测风装置所处的位置，气流不稳定，流场冷、热态差别大，热态时不同工况的流场差别大，进而影响到测量结果的准确性和稳定性；另外由于文丘里和机翼型等测风装置自身的缺陷，测量含尘气流时，灰尘只进不出，造成取压管路堵塞，再加上锅炉启、停炉时冷、热态的变化，所形成的水气与测风装置感压管路中的灰尘会形成硬块，很难清除，维护工作量大，从而造成所测量结果不准确。

 

    （1）三曲线机翼式测风装置三曲线机翼式测风装置配差压仪表，适合于气体流量较大、流速较低的风量测量，其长度较短，便于安装，对测量装置前后直管段长度要求不高。一般前直管段应大于风道当量直径的0.6倍，后直管段应大于风道当量直径的0.2倍，阻力损失小，最大压力损失不超过最大差压的10%～20%（当机翼喉部通流截面积与风道截面积之比较小时，压力损失较大），系统可靠性高、稳定性好。电厂中，锅炉燃烧所需风量一般较大、流速较低、直管段较短，同时压力损失要求较小，三曲线机翼式测风装置的特点完全符合上述的要求，是一种比较广泛、成熟的测量方式。

 

    机翼型测速装置虽然有动压放大作用，但它是以减少有效流通面积、增大压力损失做代价的。另外，机翼型测速装置是风道型的测速装置，搬运、安装都困难。

 

    （2）均速管

 

    均速管流量传感器是基于皮托管测速原理发展而来的一种流量传感器。由于外形似笛，又称笛形管流量传感器，在国外又称阿牛巴管。均速管流量传感器是由一根中空的细金属管和两根引压管及管接头组成，是一种结构简单的插入式仪表，没有易磨损的转动部件。它具有以下特点：

 

    结构简单、重量轻、制造成本低；安装、拆卸非常简单；维护方便；

 

    不可恢复性压力小，当管道从100～1800mm，均速管流量传感器的不可恢复性压力损失仅占差压的2%～15%，而常用的孔板流量计的不可恢复性压力损失要占差压的40%～80%；适用范围宽广，可用于气体、液体、蒸汽等流体；在充分发展紊流的流场中，准确度及稳定性较好。均速管流量传感器具有上述优点的同时，其结构形式与测量原理也决定了它的一些局限性：第一，为了得到一个理想的速度分布，必须在传感器前后有足够的直管段，根据管道布置情况及上游侧局部阻力件形式，传感器前直管段要求为管道内径的7～25倍。这在多数情况下是难以满足的，特别是对于电厂大管径风道；第二，被测流体应是单相的，不含污秽、沉淀物，对于成份复杂的流体，须与单一成份的流体类似时方能使用；第三，由于均速管流量传感器的放大作用不大，输出差压低，一般要配性能较好、价格较高的电容式微差压变送器。在测量低速、高温的气体流量时，输出差压很低，有时只有几个毫米水柱。

 

    （3）近年来出现了一些新的用于风量测量的流量计，如横截面式流量计，也在一些电厂中得到了应用。横截面式流量计是针对工业现场没有足够直管段的情况而设计的一种新型流量计。由于电厂大管径风道没有足够的直管段，通过管道横截面上各点的流速不一样，实际风速分布没有一定的规律可遵循。横截面式流量计采用速度面积法，将测量流速的截面分割成若干小的单元面积，通过测量每个单元面积的流速，然后经过计算、汇总获得总的流量[1]。

 

    3 潍坊电厂风量测量装置的选择

 

    山东潍坊发电厂2×670MW机组属于超临界机组，对自动化水平的要求较高，准确连续地测量锅炉的风量，是机组实现自动化控制和运行的必要条件之一。风量测量采用了一种新型的横截面式流量计——插入式多点测量装置[2]。由于该机组的一次风、二次风以及负荷风、旁路风的风道截面比较大，对于大风道的风量测量，仅有一个测量点是不够的，为了能准确地测量出锅炉风量，采用的办法是在大风道截面上严格按标准采用等截面多点测量原理，测量截面的平均速度。具体方案是根据各测量管道截面尺寸的大小、直管段长、短等因素来确定测量点数，并将多个测量点的等截面有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正负端相连，测得截面的平均速度，然后计算出风量。

 

    例如：对于热一次风A、B侧风量的测风装置，风道直径2320mm，由于风道大，直管段短，截面风速容易分布不均匀。为了确保准确测量风量，风道截面上按等截面多点测量原理布置13个风量测量点，在风道内将13个风量测量探头的正压侧与正压侧、负压侧与负压侧相互连接，引出1组正、

    负压信号至差压变送器。其等截面布置风量测量点见图1。对于磨煤机旁路风的测风装置，风道直径530mm，直管段短。风道截面上布置5个风量测量点，其等截面布置风量测量点见图2。

 

    与其他流量计相比，插入式多点测量装置最突出的优点是对直管段的要求比较低，只要有270～300mm的安装位置，就能保证测量的准确度。目前，在完全没有直管段的情况下，采用这种流量计不失为一种较好的测量方式。

 

 

 

    要长期、准确地测量火电厂机组风量，还必须解决测量装置的防堵塞问题。潍坊电厂工程中，为了解决堵塞问题，风量测量元件上增设了自清灰装置，首先在引压管垂直段内悬挂了清灰棒，该棒在管内气流的冲击下作无规则摆动，可起到自清灰作用；其次，与垂直管段连接了一根斜管，如图2所示，斜管与垂直管内间有节流孔，引压管是从斜管中部引出，斜管起到二次沉灰作用。

 

 

 

    4 结束语

 

    山东潍坊发电厂二期工程2×670MW机组的负荷风、旁路风、总风等采用多点式测风装置，由于测量准确、稳定，机组自动投入率100%，取得明显的效果。多点式测风装置，由于本身具备的自清灰、防堵塞和防磨功能，使装置性能可靠、灵敏度较高，免维护，风量显示稳定。