華能沁北電廠鍋爐風(fēng)量測量系統(tǒng)改造案例

　　一、存在問題
　　
　　華能沁北電廠一期2×6OOMW超臨界機(jī)組，原設(shè)計(jì)的鍋爐風(fēng)量測量方法存在以下問題:
　　
　　（1）鍋爐風(fēng)量為每一層二次風(fēng)量與一次風(fēng)量之和。由于二次風(fēng)總風(fēng)道尺寸較大，風(fēng)速小，而且直管段極短，流場速度分布各不相同，風(fēng)場紊亂不均，如果采用單點(diǎn)式風(fēng)量測量較難保證整個(gè)量程范圍的測量準(zhǔn)確度。因此，必須采用多點(diǎn)測量，取其平均值與一次風(fēng)量之和作為鍋爐風(fēng)量值。
　　
　?。?）一次風(fēng)量測量采用插入式單測點(diǎn)多喉徑測風(fēng)裝置，安裝在每臺磨煤機(jī)入口。在熱態(tài)下，由于冷閘效應(yīng)，當(dāng)冷一次風(fēng)門打開時(shí)，實(shí)際測得的風(fēng)量不升反降;當(dāng)熱一次風(fēng)門開度超過60%以上時(shí)，該測量裝置測量的風(fēng)量值基本不變，導(dǎo)致鍋爐風(fēng)量測量不準(zhǔn)確。在機(jī)組168h試運(yùn)期間，曾經(jīng)在一次風(fēng)道的彎道處增加導(dǎo)流板和紊流柵，但其測量精度沒有明顯的改善。
　　
　?。?）由于風(fēng)道震動較大，導(dǎo)致加速板松動，使得磨磨機(jī)一次風(fēng)量的測量準(zhǔn)確度降低。
　　
　　由于上述鍋爐風(fēng)量測量問題，影響了鍋爐風(fēng)量自動調(diào)節(jié)控制的投入，導(dǎo)致鍋爐配風(fēng)不合理，煤耗大，送風(fēng)功耗大等。所以，必須更新風(fēng)量測量裝置，改進(jìn)風(fēng)量檢測方法。
　　
　　二、風(fēng)量測量系統(tǒng)改造
　　
　　由于二次風(fēng)管是矩形截面管道，直管段較短且風(fēng)量又小，宜采用分塊式多臺多測點(diǎn)測量取其平均值作為二次風(fēng)量值;一次風(fēng)管道為圓形截面，由于直管段相對較長，風(fēng)場對稱性好，可采用單臺多測點(diǎn)測量方式。華能沁北電廠采用了西安中航流量技術(shù)研究所制造的超利巴CLBⅡ型多測點(diǎn)式測量裝置替代原風(fēng)量測量裝置。
　　
　　2.1測量裝置改造
　　
　　對于二次風(fēng)量測量，在二次風(fēng)母管上測總二次風(fēng)量。因二次風(fēng)總風(fēng)管直管前彎頭不規(guī)則，直管段短，所以必須采取分塊多支測量方法。即將總管劃分為4個(gè)矩形塊，在每個(gè)矩形塊截面的平分線上安裝1支貫穿該矩形塊風(fēng)道截面的超利巴CLBⅡ型流量測量裝置。將4支超利巴CLBⅡ型流量測量裝置的總壓和靜壓取壓管并行連接在一起，構(gòu)成1套組合式流量測量裝置。每支超利巴CLBⅡ型流量測量裝置有8對測點(diǎn)，共安裝32個(gè)測點(diǎn)，這樣可準(zhǔn)確測量整個(gè)截面的平均風(fēng)速和流量值。　　
　　華能沁北電廠一次風(fēng)總管由2根冷風(fēng)管（d1320mm×4mm）、2根熱風(fēng)管（d182Omm×4mm）組成。實(shí)際運(yùn)行風(fēng)量上限分別為冷風(fēng)140290m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，下同）/h，熱風(fēng)350113m3/h。一次風(fēng)量分為冷一次風(fēng)量和熱一次風(fēng)量，采用超利巴CLBⅡ型測量裝置替代原一次風(fēng)測量裝置。由于一次風(fēng)總風(fēng)管道均為圓形截面，而且直管段相對較長，流場對稱性好，采用單支（臺）測量方式，在一次風(fēng)機(jī)出口及空氣預(yù)熱器一次風(fēng)出口管道上進(jìn)行取樣。
　　
　　2.2計(jì)算方法改進(jìn)
　　
　　由于體積流量受溫度、壓力變化的影響較大。相同的體積流量值在不同的溫度和壓力狀態(tài)下其密度不同，實(shí)際的質(zhì)量流量也就不同。所以在溫度、壓力變化不可忽略的工況條件下，不宜采用體積流量做計(jì)量單位，改為直接采用標(biāo)準(zhǔn)體積流量單位計(jì)算流量，并建立相應(yīng)的DCS簡化計(jì)算公式，以保證在熱態(tài)和冷態(tài)下的流量測量準(zhǔn)確性。
　　
　　2.3改造后的風(fēng)量測量系統(tǒng)
　　
　?。?）單臺機(jī)組一次風(fēng)量冷風(fēng)總管（2路）各配1套單支多測點(diǎn)風(fēng)量測量裝置，熱風(fēng)總管（2路）各配1套單支多測點(diǎn)風(fēng)量測量裝置，共計(jì)4套。單臺機(jī)組二次風(fēng)量A、B側(cè)總管各配1套多支組合式風(fēng)量測量裝置，每套4支。
　　
　?。?）一次冷風(fēng)zui小風(fēng)量4×1O4m3h，常用風(fēng)量80×1O3m3/h，zui大風(fēng)量lO8×1O3m3/h，測量風(fēng)量12×lO4m3/h。一次熱風(fēng)zui小風(fēng)量6×1O4m3/h，常用風(fēng)量18×lO4m3/h，zui大風(fēng)量27×1O4m3/h，測量風(fēng)量35×1O4m3/h。
　　
　　（3）由于一次風(fēng)各總管直管段長度充足，在滿足基本測量要求的情況下，盡可能保證較長的前直管段。風(fēng)量測量裝置在一次熱風(fēng)管上的安裝位置，在來流方向第3個(gè)膨脹節(jié)前0.5m處，在二次風(fēng)管上的安裝位置見圖1。
　　
　　三、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析
　　
　　為了保證磨煤機(jī)一次風(fēng)量自動邏輯的動態(tài)調(diào)整試驗(yàn)有效、成功，必須得到磨煤機(jī)的zui大出力和磨煤機(jī)的一次風(fēng)量基本數(shù)據(jù)。
　　
　?。?）解除磨煤機(jī)給煤量自動控制方式，逐臺進(jìn)行磨煤機(jī)由小到大增大出力試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)間2h，磨煤機(jī)不堵煤時(shí)出力即為zui大出力，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。
　?。?）解除磨煤機(jī)給煤量自動控制方式，在磨煤機(jī)25t/h、35t/h、45t/h和zui大出力時(shí)，逐步關(guān)小磨煤機(jī)熱風(fēng)擋板，觀察磨煤機(jī)各運(yùn)行參數(shù)。磨煤機(jī)運(yùn)行l(wèi)h以上，在磨煤機(jī)不堵煤并且干燥出力能滿足的風(fēng)量確定為該出力下的zui低風(fēng)量，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。　　
　　磨煤機(jī)一次風(fēng)量自動控制邏輯的動態(tài)調(diào)整試驗(yàn)是在上述2項(xiàng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上完成的。
　　
　　3.1計(jì)算公式的改進(jìn)
　　
　　采用標(biāo)準(zhǔn)體積流量計(jì)算流量。針對每一臺磨煤機(jī)的一次風(fēng)量測點(diǎn)的速度場和溫度場的變化，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算補(bǔ)償，并據(jù)此建立的DCS簡化計(jì)算公式，保證熱態(tài)和冷態(tài)的計(jì)量準(zhǔn)確可靠。　　
　　f（△P）根據(jù)流量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)建立。2個(gè)算式的度不同，式（2）度為1%，式（3）度為0.5始，可按實(shí)際需要選用。
　　
　　3.2一次風(fēng)量測量不準(zhǔn)確原因
　　
　　通過試驗(yàn)，更正了以前熱態(tài)工況下磨煤機(jī)一次風(fēng)壓力、磨煤機(jī)差壓、磨煤機(jī)出口壓力及一次風(fēng)量測量值不正確的對應(yīng)關(guān)系，即在熱風(fēng)擋板開度較大時(shí)，一次風(fēng)量測量值隨熱風(fēng)擋板開度增大而下降。從一次風(fēng)量標(biāo)定結(jié)果看，一次風(fēng)道內(nèi)的壓力場和溫度場在熱風(fēng)擋板開度的所有范圍內(nèi)都是不均勻的，造成上述情況的原因有3個(gè)方面。
　　
　?。?）熱風(fēng)擋板開度超過50%，其調(diào)節(jié)特性變緩。
　　
　?。?）熱風(fēng)擋板開度增大后，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)溫度和磨煤機(jī)內(nèi)部的溫度升高，其溫度升高后，在標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量不變的情況下，風(fēng)速增大，造成磨煤機(jī)風(fēng)阻增大，使磨煤機(jī)風(fēng)量隨熱風(fēng)擋板開度變化變緩。同時(shí)，磨煤機(jī)風(fēng)量顯示值為標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)量，磨煤機(jī)入口溫度升高后要乘以273/（273+t）進(jìn)行折算，造成顯示的一次風(fēng)量隨熱風(fēng)擋板開度的變化進(jìn)一步變緩。
　　
　?。?）熱風(fēng)擋板開度與磨煤機(jī)的出力成一定的比例關(guān)系，磨煤機(jī)的煤量增大后磨煤機(jī)的阻力快速增大，一次風(fēng)量降低（圖2）。風(fēng)量急劇降低，熱風(fēng)擋板開度快速增大，冷風(fēng)擋板開度減小，磨煤機(jī)的入口風(fēng)壓、差壓升高。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　?。?）經(jīng)過試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行表明，改造后的風(fēng)量測量裝置測量準(zhǔn)確穩(wěn)定，可滿足機(jī)組運(yùn)行的要求。
　　
　?。?）通過調(diào)整設(shè)定參數(shù)后，分別對2C、2E、2A磨煤機(jī)一次風(fēng)量自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了5t/h煤量變化和l0×l03m3/h風(fēng)量偏置階躍擾動試驗(yàn)，結(jié)果表明一次風(fēng)量自動控制有較好的動態(tài)調(diào)整特性。
　　
　?。?）磨煤機(jī)一次風(fēng)量在自動控制方式下，通過不同煤量下一次風(fēng)量設(shè)定值和設(shè)計(jì)煤量的一次風(fēng)量曲線比較，一次風(fēng)量的靜態(tài)給定值和設(shè)計(jì)值吻合。
　　
　?。?）從試驗(yàn)中可以看出，一次風(fēng)熱風(fēng)和冷風(fēng)擋板在50%開度以下具有較好的調(diào)節(jié)性能，超過50%調(diào)節(jié)性能變差。
　　
　　（5）華能沁北電廠2臺機(jī)組進(jìn)行風(fēng)量測量系統(tǒng)改造后，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量調(diào)節(jié)自動控制的正常投入，提高了鍋爐熱效率，降低了煤耗和送風(fēng)機(jī)功耗。