電廠中儲(chǔ)式煤粉倉(cāng)經(jīng)濟(jì)型流量式料位計(jì)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

摘 要：通過流量式料位計(jì)的設(shè)計(jì)安裝和使用，基本證明流量式料位計(jì)用于測(cè)量粉倉(cāng)料位切實(shí)可行，而且與使用量較大的浮筒法測(cè)量有明顯的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，維護(hù)量小，連續(xù)測(cè)量，實(shí)時(shí)顯示。為粉倉(cāng)料位提供一種新的測(cè)量手段。

關(guān)鍵詞：粉倉(cāng)料位;浮筒式料位計(jì);流量式料位計(jì);煤粉密度和重度不穩(wěn)定;測(cè)量誤差;標(biāo)度變換

在火電廠中，由于中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)運(yùn)行靈活，節(jié)能效果明顯而得到廣泛應(yīng)用。但由于受中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的粉倉(cāng)內(nèi)高溫、潮濕及粉塵的影響，輻射式、超聲波、電容式料位計(jì)在粉倉(cāng)料位測(cè)量中難以適應(yīng)，流量式料位計(jì)由于煤粉的塑性嚴(yán)重，易堵塞取樣管而不能使用，現(xiàn)在粉倉(cāng)廣泛使用的是浮筒式（或稱重錘式）料位計(jì)。浮筒式料位計(jì)受粉倉(cāng)的溫度、粉塵影響較小，但不論是手動(dòng)驅(qū)動(dòng)還是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的浮筒型料位計(jì)，都存在鋼絲繩與滑輪之間的機(jī)械摩擦，長(zhǎng)時(shí)間在高粉塵環(huán)境中運(yùn)行，其日常維護(hù)量大，不能連續(xù)測(cè)量的缺點(diǎn)便顯現(xiàn)無遺。對(duì)此，通過創(chuàng)新思路在這方面進(jìn)行了有益的探索和實(shí)驗(yàn)。成功設(shè)計(jì)、安裝并試運(yùn)行了一種流量式料位計(jì)，解決了浮筒式料位計(jì)不能連續(xù)測(cè)量，維護(hù)量大的缺點(diǎn)。對(duì)提高鍋爐穩(wěn)定燃燒有重要的意義。

1 流量式料位計(jì)的工作原理及組成

1.1 流量式料位計(jì)的工作原理

根據(jù)流體力學(xué)的定義，流過一固定截面的流體流量Q=ρυS。其中Q為流量;ρ是流體密度;υ是流速;S是通過流體的面積。當(dāng)在一定溫度、壓力下，流體的密度ρ基本不變，如果保持流速υ也穩(wěn)定，則流體流量Q與其通流面積S成正比。

據(jù)此，我們按圖1設(shè)計(jì)，將在管壁上開有槽形孔7的取樣管6插入被測(cè)料位或液位中，被測(cè)料位或液位將淹沒或堵塞部分取樣管6的槽形孔，在保持槽形孔7孔口流速不變的情況下，其流量Q=ρυS=ρυK（h-h1）。于是在一定流速下，被堵塞的槽形孔7長(zhǎng)度：也就是料位高度h1=h-（Q/ρυK），這樣就測(cè)量出料位或液位。

1.2 流量式料位計(jì)的組成

本流量式料位計(jì)由壓力變送器1、取樣管2、差壓變送器3、文丘里流量孔板4、電動(dòng)調(diào)壓閥5、PID調(diào)節(jié)器7、風(fēng)機(jī)7組成。其中，由文丘里流量孔板4、流量變送器3組成本料位計(jì)的料位信號(hào)輸出核心部件。壓力變送器1、電動(dòng)調(diào)壓閥5、PID調(diào)節(jié)器7組成取樣管噴口流速穩(wěn)定系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)6用于為測(cè)量系統(tǒng)提供被測(cè)介質(zhì)。

2 流量式料位計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題與解決

2.1 本流量式料位計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題

流量式料位計(jì)安裝在鍋爐一個(gè)粉倉(cāng)上，安裝后通過觀察發(fā)現(xiàn)，其與浮筒式粉位計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)相比，在本粉倉(cāng)兩套制粉系統(tǒng)全停的情況下，測(cè)量數(shù)據(jù)與浮筒式料位計(jì)測(cè)量值趨勢(shì)一致，但當(dāng)啟動(dòng)或停止制粉系統(tǒng)時(shí)，誤差達(dá)到±50cm，

對(duì)實(shí)用性影響較大。

2.2 產(chǎn)生較大測(cè)量誤差的原因分析

2.2.1 粉倉(cāng)負(fù)壓對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響

υ2將減小，而根據(jù)流量式料位計(jì)的測(cè)量公式Q=ρ υS可知：在υ變化時(shí)，Q與S，也即流量Q與被測(cè)料位高度h1的對(duì)應(yīng)關(guān)系非單調(diào)函數(shù)，所以導(dǎo)致料位測(cè)量時(shí)出現(xiàn)較大的誤差。

2.2.2 風(fēng)壓沿程損失hw對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響

由不可壓縮的連續(xù)流體的伯努利方程：

從中推導(dǎo)，如果在Z1、Z2、p1、p2不變時(shí)，υ1增大，則hw增大，hw的增大勢(shì)必造成υ2沿取樣管開口各點(diǎn)不均和p2的不一致，從而使測(cè)量到的Q不完全符合ρυS的計(jì)算公式，產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差。

2.2.3 標(biāo)度變換引起的測(cè)量誤差

由于浮筒式粉位計(jì)測(cè)量的0m料位標(biāo)定在在粉倉(cāng)底部，而流量式料位計(jì)0位在取樣管出口，因本儀表取樣管出口并未到達(dá)粉倉(cāng)底部，其與粉倉(cāng)底部有數(shù)米的差距h1。當(dāng)用粉倉(cāng)底部為本儀表的0位時(shí)便出現(xiàn)了較大的測(cè)量誤差。

2.3 降低測(cè)量誤差采取的技術(shù)措施

①對(duì)于粉倉(cāng)負(fù)壓所產(chǎn)生的測(cè)量誤差，從穩(wěn)定p2的角度出發(fā)，將壓力變送器1改為差壓變送器，并在PID調(diào)節(jié)器7和電動(dòng)調(diào)門5的控制下使風(fēng)的噴口處壓力p2穩(wěn)定，從而減小由于粉倉(cāng)負(fù)壓變化造成的測(cè)量誤差;

②對(duì)于由于流量變化時(shí)沿程損失hw造成的測(cè)量誤差，采用實(shí)測(cè)插值補(bǔ)償法，即：h1=h-（Q/ρυK）+h插值，從而消除此項(xiàng)測(cè)量影響因素;

③對(duì)于標(biāo)度變換引起的誤差，通過DCS組態(tài)，將粉倉(cāng)料位計(jì)算公式修改為h=h1+h安裝高差。即可解決由標(biāo)度變換引起的誤差。

2.4 改進(jìn)后的料位計(jì)使用效果

經(jīng)改進(jìn)后，實(shí)際使用對(duì)比觀察，本料位計(jì)測(cè)量值與浮筒式粉位測(cè)量值基本一致，兩測(cè)量值差小于儀表量程的10%?；緷M足了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用的最低要求。

3 結(jié)論

①流量法測(cè)量粉倉(cāng)粉位原理可行，經(jīng)濟(jì)實(shí)用;

②流量法測(cè)量粉倉(cāng)料位對(duì)使用系統(tǒng)要求高，必須有DCS系統(tǒng)進(jìn)行多參數(shù)運(yùn)算補(bǔ)償;

③流量式料位計(jì)優(yōu)點(diǎn)明顯，無機(jī)械摩擦、磨損，維護(hù)量小，維護(hù)方便簡(jiǎn)單。連續(xù)測(cè)量，實(shí)時(shí)顯示。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫文策，劉宏升.工程流體力學(xué)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：

肖軍飛（1971- ），男，漢族，湖南新田人，大學(xué)本科，工程師，目前在發(fā)電廠從事人力資源管理工作。