磨煤機一次風測量系統優化設計與改造

秦浩宇 劉英達

（山西漳山發電有限責任公司，山西 長治046021）

0 引言

電廠鍋爐燃燒情況很大程度上影響著鍋爐設備和發電廠整體運行的經濟性和安全性。燃燒工況調整適當，即燃料燃燒充分、爐膛溫度場和熱負荷均勻分布等，是保證鍋爐安全、穩定、經濟運行的必要條件［1］。而鍋爐風量測量的準確性，直接影響到運行人員對鍋爐運行狀況的正常操作。隨著電廠、電站的自動化程度越來越高，工程人員對風量測量的精度和穩定性要求也越來越高。

電廠磨煤機入口一次風風量測量，對于控制整個鍋爐風粉比、機組負荷起著關鍵性的作用。但由于實際工藝管道分布的影響，冷風與熱風混合點之后沒有足夠的直管段，加之管道較大，存在嚴重的冷熱流體分層流動現象，使得流體在管道內流場不均勻、擾流的問題十分嚴重，給測量帶來了巨大的困難，往往導致測量不準、線性差［2］。另外，一次風含有粉塵顆粒，粉塵顆粒在高速運動下會對流量測量裝置造成嚴重的磨損，直接導致測量誤差，并縮短測量裝置的使用壽命。

1 風量測量系統存在的問題

1.1 風量測量裝置

漳山4號機組為中速磨煤機直吹式制粉系統，一次風風量測量采用插入式三喉頸測量裝置，其原理是通過測得流場的平均流速，再乘以該測點管道的截面積得到流量。由于大尺寸管道中流場的分布情況十分復雜，且其有效前直管段長度十分有限，加之管道中冷、熱風門結構進一步破壞流場，最終導致流場伴有畸變、湍流及漩渦等現象，很難取得平均流速點，因此，插入式流量測量裝置在該場合使用難以取得滿意的效果。

1.2 實際運行中的問題分析

以磨煤機E為例，機組在降負荷減煤量過程中，根據風煤比曲線，熱風調整門應隨磨煤機煤量減少而關小，此時，冷風調整門是為保證磨煤機出口溫度也相應關小。然而，在熱風門關的過程中，風量顯示值反而增加（圖1），為了保持風煤比，熱風門繼續下關，出口溫度下降，冷風門也繼續下關直至全關，之后風量顯示值減小，風門才恢復正常狀態。在這種情況下，實際一次風量已經很小，如果長時間運行會引起磨煤機堵煤、煤粉管積粉等危險情況的發生。

由于磨煤機入口風量測量不準，磨煤機風量一直采用開環控制，無法投入閉環自動控制，直接影響了機組的經濟性和安全性。

2 改造后的風量測量系統

2.1 測量裝置的選定

由于機翼型測量法適用于空氣流量較大、風道截面積大、流速較低、直管段長度較短的情況，因此將測量裝置改為機翼型。

圖1 改造前實際運行中風門開度與風量曲線

機翼型測量裝置的靈敏度取決于機翼流通截面的收縮比，在機翼兩側安裝柵格板，適當縮小風道流通面積，一方面利于穩定流體動壓保證測量的準確性，另一方面可增強裝置的靈敏度。

2.2 測量裝置的優化設計

2.2.1 全截面分割整流

在風道內加裝整流消漩裝置，用柵格將大截面分為若干，避免來流氣流的干擾，對于分割后的單一截面而言，直管段長度與其當量直徑的比值變大，既可保證測量的準確性，同時還能對紊亂的氣流起到整流、消漩的作用，有利于穩定測量流體動壓。

2.2.2 全截面矩陣布置感壓孔

采用多支機翼型傳感器，每支機翼型傳感器有多個感壓孔，形成全截面網格法多點取樣，各支機翼型傳感器彼此相通，獲取流通截面準確的平均感壓值后，分別將全壓信號和靜壓信號送至微差壓變送器，保證測量效果。

2.2.3 流線型高靈敏度傳感器

流線型一次傳感元件后無渦流區，減少傳感元件的流動阻力，保證入磨風正常運行，元件靈敏度提高4～5倍。

2.2.4 導流板

在混合風道彎頭加裝多塊弧形導流板，以消除漩渦，如圖2所示。

圖2 導流板安裝圖

2.3 風量控制系統采用閉環控制

在測量裝置改造后，由于測量的準確性提高，風量控制系統投入閉環自動控制，有效地提高了系統的準確度和穩定性，并縮短了響應時間。

3 改造后的測量效果

數值曲線表明，改造后4號機組磨煤機入口一次風風量測量數值穩定，變化趨勢與實際一致，如圖3所示。與圖1相比，明顯可以看出風量波動減小，且與調整門動作方向一致。

圖3 改造后的風量曲線

4 結語

針對磨煤機入口一次風風量測量不準的情況，通過對測量系統的優化設計與改造，提高了風量測量的準確性。磨煤機風量閉環控制系統的投運，提高了機組負荷響應速度，保證了鍋爐燃燒的安全性和經濟性。

［1］張清峰，毛永清，劉建華.鍋爐風量測量系統存在的問題及解決方案［J］.電站系統工程，2005（3）：34－36.

［2］李偉.磨煤機風量調節優化控制措施［J］.制冷空調與電力機械，2010（6）：87－88.