[導(dǎo)讀] 介紹了機(jī)翼和均速管流量計(jì)在目前火電廠應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，以及它們之間的比較、安裝、使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。并以濰坊電廠超臨界機(jī)組為例，介紹了一種新型風(fēng)量測(cè)量裝置——插入式多點(diǎn)風(fēng)量測(cè)量裝置的應(yīng)用情況。
1 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，特別是超臨界機(jī)組和超超臨界機(jī)組的建設(shè)，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)量有助于選擇最佳燃燒工況和風(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)的通用性差等問題。引起這些問題的原因，主要和火電廠中送風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)有關(guān)：
（1）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、流體黏度的差別、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，但又很難精確。
（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。這些因素要求必須針對(duì)被測(cè)對(duì)象的實(shí)際情況選擇合適的流量計(jì)。
2 常用風(fēng)量測(cè)量裝置的比較
目前，國內(nèi)許多電站鍋爐（包括新設(shè)計(jì)的鍋爐）的風(fēng)量測(cè)量一般采用機(jī)翼型、文丘里、阿牛巴、威力巴等測(cè)風(fēng)裝置。然而，由于受風(fēng)管道（箱）布置空間限制，其一、二、三次風(fēng)（容量風(fēng)、旁路風(fēng)）管道沒有足夠的直段，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；另外由于文丘里和機(jī)翼型等測(cè)風(fēng)裝置自身的缺陷，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。
（1）三曲線機(jī)翼式測(cè)風(fēng)裝置三曲線機(jī)翼式測(cè)風(fēng)裝置配差壓儀表，適合于氣體流量較大、流速較低的風(fēng)量測(cè)量，其長(zhǎng)度較短，便于安裝，對(duì)測(cè)量裝置前后直管段長(zhǎng)度要求不高。一般前直管段應(yīng)大于風(fēng)道當(dāng)量直徑的0.6倍，后直管段應(yīng)大于風(fēng)道當(dāng)量直徑的0.2倍，阻力損失小，最大壓力損失不超過最大差壓的10%～20%（當(dāng)機(jī)翼喉部通流截面積與風(fēng)道截面積之比較小時(shí)，壓力損失較大），系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好。電廠中，鍋爐燃燒所需風(fēng)量一般較大、流速較低、直管段較短，同時(shí)壓力損失要求較小，三曲線機(jī)翼式測(cè)風(fēng)裝置的特點(diǎn)完全符合上述的要求，是一種比較廣泛、成熟的測(cè)量方式。
機(jī)翼型測(cè)速裝置雖然有動(dòng)壓放大作用，但它是以減少有效流通面積、增大壓力損失做代價(jià)的。另外，機(jī)翼型測(cè)速裝置是風(fēng)道型的測(cè)速裝置，搬運(yùn)、安裝都困難。
（2）均速管
均速管流量傳感器是基于皮托管測(cè)速原理發(fā)展而來的一種流量傳感器。由于外形似笛，又稱笛形管流量傳感器，在國外又稱阿牛巴管。均速管流量傳感器是由一根中空的細(xì)金屬管和兩根引壓管及管接頭組成，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的插入式儀表，沒有易磨損的轉(zhuǎn)動(dòng)部件。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：第一，為了得到一個(gè)理想的速度分布，必須在傳感器前后有足夠的直管段，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。這在多數(shù)情況下是難以滿足的，特別是對(duì)于電廠大管徑風(fēng)道；第二，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；第三，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。
（3）近年來出現(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。橫截面式流量計(jì)是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)沒有足夠直管段的情況而設(shè)計(jì)的一種新型流量計(jì)。由于電廠大管徑風(fēng)道沒有足夠的直管段，通過管道橫截面上各點(diǎn)的流速不一樣，實(shí)際風(fēng)速分布沒有一定的規(guī)律可遵循。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，通過測(cè)量每個(gè)單元面積的流速，然后經(jīng)過計(jì)算、匯總獲得總的流量[1]。
3 濰坊電廠風(fēng)量測(cè)量裝置的選擇
山東濰坊發(fā)電廠2×670MW機(jī)組屬于超臨界機(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流量計(jì)——插入式多點(diǎn)測(cè)量裝置[2]。由于該機(jī)組的一次風(fēng)、二次風(fēng)以及負(fù)荷風(fēng)、旁路風(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。
例如：對(duì)于熱一次風(fēng)A、B側(cè)風(fēng)量的測(cè)風(fēng)裝置，風(fēng)道直徑2320mm，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13個(gè)風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)，在風(fēng)道內(nèi)將13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)見圖1。對(duì)于磨煤機(jī)旁路風(fēng)的測(cè)風(fēng)裝置，風(fēng)道直徑530mm，直管段短。風(fēng)道截面上布置5個(gè)風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)，其等截面布置風(fēng)量測(cè)量點(diǎn)見圖2。
與其他流量計(jì)相比，插入式多點(diǎn)測(cè)量裝置最突出的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)直管段的要求比較低，只要有270～300mm的安裝位置，就能保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。目前，在完全沒有直管段的情況下，采用這種流量計(jì)不失為一種較好的測(cè)量方式。
要長(zhǎng)期、準(zhǔn)確地測(cè)量火電廠機(jī)組風(fēng)量，還必須解決測(cè)量裝置的防堵塞問題。濰坊電廠工程中，為了解決堵塞問題，風(fēng)量測(cè)量元件上增設(shè)了自清灰裝置，首先在引壓管垂直段內(nèi)懸掛了清灰棒，該棒在管內(nèi)氣流的沖擊下作無規(guī)則擺動(dòng)，可起到自清灰作用；其次，與垂直管段連接了一根斜管，如圖2所示，斜管與垂直管內(nèi)間有節(jié)流孔，引壓管是從斜管中部引出，斜管起到二次沉灰作用。
4 結(jié)束語
山東濰坊發(fā)電廠二期工程2×670MW機(jī)組的負(fù)荷風(fēng)、旁路風(fēng)、總風(fēng)等采用多點(diǎn)式測(cè)風(fēng)裝置，由于測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定，機(jī)組自動(dòng)投入率100%，取得明顯的效果。多點(diǎn)式測(cè)風(fēng)裝置，由于本身具備的自清灰、防堵塞和防磨功能，使裝置性能可靠、靈敏度較高，免維護(hù)，風(fēng)量顯示穩(wěn)定。