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HS-DZFL-336点阵式风量测量装置
添加时间:2013-05-02
HS-DZFL-336点阵式风量测量装置

1 点阵型防堵测风装置特点综述
1)本技术规范设计供货范围设计的点阵型防堵测风装置为吉林市恒顺电力技术开发有限责任公司(以下简称:公司)自主研发并生产的,装置本体采用不锈钢材质(1Cr18Ni9Ti)。探头采用耐磨材质,为固化航天领域广泛应用的太空防磨材料,此种材料硬度可达0.2HRA,仅略低于金刚石,具有超良好的防磨特性,尤其在高温状态下的防磨特性尤为突出。该材料在火箭的头锥,卫星的整流罩上应用多年,验证效果特别理想。我公司于02年应用于含粉一次风速测量,可连续运行5年以上,成功的解决了测量探头的磨损问题。
2)我公司严格按设计要求制造加工,生产过程中各工序严格把关,加工精度必需符合设计要求,焊接无气孔和虚、漏焊等现象。测风装置原理先进,使用可靠性高。
3)探头压损小、差压大,有明显的高低压分界点(可以有加速段)。
4)在防堵方面,由于在介质中可能会含有煤粉等颗粒性介质,传感器具有利用流体动能进行自清扫的结构和功能,采取多种有效手段,确保在粉尘含量较高及有较大杂质情况下设备正常稳定工作,并进行详细、科学地论证。保证小压损高强度的同时,使探头具有自清洗的防堵功能,以保障恶劣工况下的正常使用。
5))风量(流量)测量装置结构型式及安装方法满足工艺设计要求,不改变风道(管道)原有结构型式。该装置要求拆装简便易行,具有良好的免维护性,在日后维修及校准过程中不影响正常生产。根据安装需要还可以实现在线开孔安装和进行在线拆卸与维护。
6)风量测量系统具有多重信号放大功能,能够在最小流速下获得更大的差压,以保证输出信号的灵敏度。考虑到不锈钢材质制造偏软这一客观原因,其表面采用硬化处理等有效手段,增加传感器的抗磨性能,真正做到坚固耐用,有效延长使用寿命。为最大限度的降低在很短的直管段条件下,风场不均匀及风道内部加强支撑、角铁等部件对风场分布规律的影响,保证插入式风量测量系统的现场实际使用精度不降低。
7)我公司产品采用多点测量平均取压的测量方式,每套装置所设置的测点数量及分布具有严密的科学性及合理性,保证所测结果能够代表整个管道的流量状况,并根据已给出的工况条件,提供详细的测量方案及说明。

2 点阵型防堵测风装置测量原理
吉林市恒顺电力技术开发有限公司研发的电站锅炉大风道点阵型防堵测风装置测量基于差压测量原理采用多点布置方式,测量装置安装在管道内,当管内有气流流动时,迎风面受气流冲击,在此处气流的动能转换成压力能,因而迎面管内压力较高,其压力称为"总压",背风侧由于不受气流冲压,其管内的压力为风管内的静压力,其压力称为"静压",总压和静压之差称为动压,其大小与管内风速有关,风速越大,动压越大;风速小,动压也小,因此,只要测量出动压的大小,再找出动压与风速的对应关系,就能正确地测出管内风速,在此基础上,通过与标定系数和管道截面积的计算可以实时测量管道风量。
 
3 点阵型防堵测风装置理论依据
点阵型防堵测风装置是按照美国艾尔默特公司的产品设计,根据雷诺分布原理,遵循其特定的数学模型采取测量一定量特殊点流速的方法求出平均流速,按流速分布测量流量时,一般采用等截面加权平均方法,即把圆形截面分成若干个等面积同心圆环,在一条直径上与将每个圆环分成两个面积相等圆环的分界线各个交点上测量出局部流速,然后求其算术平均值。对于矩形管道,则将整个截面分成若干个等面积的小矩形,在各个小矩形的对角线交点上测量其局部流速,如图所示,按算术平均方法算出平均速度。分成等截面圆环或小矩形的数目与管道的截面大小有关,个数越多,测量越准确。
等截面加权平均方法是建立在管道截面上的速度分布是呈线性关系的近似测量方法,实际气流,不论是层流还是紊流,壁面附近的速度梯度总是远大于中心处的速度梯度,并且为使测量值接近真实平均流速,管道截面积越大,布置的测点就越多,这给工程测量带来较大困难。
国际标准ISO3966推荐用"对数-线性"方法和"对数-切比雪夫"方法确定截面平均流速。这两种方法是按特定的截面速度分布数学模型将截面划分为若干测量截面,并且不要求各测量截面的曲线构成一连续可导的曲线,将各截面测得的局部流速进行加权平均求得截面平均流速。这样可使测点数目较少,适合于大型管道的测量。本公司生产的所有风量探头都经国家航天部沈阳黎明风洞中心严格标定后出厂。
 
4 点阵型防堵测风装置功能特点
对于大风道风量的测量,为解决单测点易造成测量不准的问题,在大风道截面上采用截面式多点测量技术,将多个测量点有机组装在一起,正压侧与正压侧相连,负压侧与负压侧相连,采用对风道进行等面积划分出具有代表性的区域,分别测量出每个区域的压差。然后将所有的总压汇集到一起,同时将所有的静压汇集到一起,得到整个风道的平均压差,引至智能变送器,输出表示动压的标准信号至集散控制系统,再经过参数补偿和数学运算即可得到风量,也可以由智能变送器直接输出表示风量的标准信号,通过这种方案可以比较准确地反映出风道的流量。
测量装置具有安装方便、测量精度高等特点,主要列出如下:
(1)取压口采用特殊设计,具有高取压效能。
(2)特别设计的防堵组件借助测量介质的动能进行取压管道的实时清灰。
(3)采用截面式风量测量装置,保证在短直管段、流场紊流情况下的高精度流量测量。
(4)特别设计的结构使压损可以忽略不计。
(5)冷态标定和热态温度压力补偿技术有效提高了测量精度。
 
5 与单点测量方式比较
由于风的运动粘度很低,基本呈紊流状态运动。尤其在湍流区(或涡流区)问题尤为突出:风向多变,在同一街面上各个点的流量极度不均,瞬间突变,甚至反流量时有发生。在这时单纯单点取样或线性取样都无法测量,即使经过局部密度压缩获得了差压,也对风量没有参考价值。
针对流速在截面上分布不均匀的情况,我公司采用将多个风量取样装置进行截面式多点布置,根据切比雪夫特征法,将关键的特征点全部取出,然后将各测量装置的正压与正压、负压与负压相互连接,引出一组综合信号到变送器的方法,对直管段无要求,可以确保测量精度。我公司承诺对已安装好的测风装置用具有严密科学性的比对仪器、方法进行逐台的最终现场比对、调整试验。
 
6 风量计算数学模型
密度计算公式:ρ=[1.2928×(P÷98.0665+1.033227)×273.15]/[1.033227×(273.15+T)]
或密度计算公式:ρ=(3.600907×P+364.8617)/(282.226+1.033227×T)
流量系数K=0.95
风速计算公式:v =K√(2△P/ρ)
流量计算公式:Qv=v×S×3600
Qm= Qv×ρ
注:在上述公式中
  P———工作压力   KPa
  T———工作温度   ℃
  ρ———密度     ㎏/m³
  v———风速     m/s
  Qv———体积流量   m³/h
  Qm———质量流量   Kg/h
  △P———差压值    Pa
  S———管道截面积   ㎡
 
7 技术参数及性能指标
  1、 适用介质:   非结露性气体。
  2、 直管段要求:  1.5D
  3、 测量精度:   1%
  4、 工作压力:   0~32MPa
  5、 工作温度:  -55℃~880℃
  6、 重 复 性:   100%
  7、 节流压力损失: ≤1.5%
  8、 输出信号:   差压
  9、 使用寿命:   15年
  10、 过程连接:  Ф14×2
  11、 电源要求:  不需电源
  12、 管道形状:  矩形和圆形。
 
8 防堵措施
我公司的风量测量装置是当前防堵方式最先进、有效,最有特点的防堵设计结构,所有测量管路内壁均抛光并使用航天工艺硬化,内壁特别光滑。这就为灰尘的脱落创造了有力条件。结构上所有管路均为垂直安装,同时在管路内加装了专为清灰设计的经过严格计算好的自摆针---可变混频振打装置,由于风的作用,将接受到的风能转变为动能形成共振,对测量管壁内侧进行全壁自动清理,由于划刮、撞击、震动,使管路内无法积灰,多年应用后的管路内壁都光滑如新。二次过滤室采用新型的引导斜向设计,可使粉尘有效在管内流动、沉降脱落从而使粉尘无法堆积,保证无积灰积粉沉淀。
 
9 安装注意事项
  1、管道洁净;
  2、密封;
  3、均衡器与装置取压口安装距离不应大于100mm。
对于不同尺寸和规格的风道,选择和风道匹配的风量测量装置。在风道管路上取出中间点,将风量装置安装在风道的中间,在右侧(风道管路上部)开槽,底部开孔。然后让风量测量装置插入其中,最后焊接密封。一定要将测量装置底部留出10mm的距离,底部螺丝具有清灰功能,也有支撑风量装置的固定做用。
风量测量装置的总取压口,是风道内部每个取样器取出风量值的总和。取压口一前一后,在风道呢迎风方向的取压口称之为正压,经过φ14*2白钢管引出接在差压变送器的正(+)端,背对风侧称之为静压,经过φ14*2白钢管引出接在差压变送器的负(-)端。如需要安装母管,注母管与取压管之间的距离不应大于100mm。
 
10 科研探索
我公司一直在无直管段大腔道风量测量方式上探索、研发,98年国家电力总公司生产司、科技司针对300MW以上大机组直管段不足、测量难度大、自动几乎无法投入等问题。同时科技司下发专项资金给西安热工研究院、东北电力学院两科研院所进行研发。
这几年我公司不断探索,在风量测量的方式方法上已掌握多种方法解决风量测量上的各种难题。
例如:无直管段风量测量、负压区风量测量、含水风量测量等技术
装置自身带混频振打装置,终身不堵塞,我公司产品采用插入式双点固定方式,振动对测量精度无影响。
 
11 节能
对于整个大风道来说,单点一次风速测量装置的挡风面积几乎可以忽略不计,因此,其对整个风道流体的压力损失几乎没有,节能效果十分显著,且安装方便。