0　引言

    目前工业上常用的流量测量方法可分为容积式、速度式及质量式3类，应用最广的是速度式测量方法中的压差测量法。国内火力发电厂锅炉一、二次风风量及制粉通风量测量，大多采用机翼或双文丘里管方式进行。但以上测量方式精度不高、实现风量自动调节较为困难，主要原因是制粉系统布置空间非常有限，制粉系统热冷风管道（或负荷风、旁路风管道）基本上没有直管段，测风装置所处位置的气流非常不稳定，流场冷热态差别大（热态时不同工况的流场差别也很大），进而影响到热冷风（或负荷风、旁路风）测量的准确性；另外，一次风及制粉风皆系含尘气流，风量测量装置取压孔容易堵塞，测量一次元件的堵塞问题始终未能得到彻底解决，使得热工维护工作量很大。

    大量运行实践表明，锅炉一、二、三次风风量匹配合理，燃烧工况就会明显改善。对锅炉进行燃烧优化调整，就是根据锅炉负荷和煤种的不同对一、二、三次风管内的风量进行合理地调节，从而明显改善锅炉燃烧状况，显著提高机组效率。

    1　插入式风量测量装置

    现在市场上比较流行采用平均流速点测量原理的插入式风量测量装置，例如插入式三喉径、插入式多喉径、插入式双文丘里、插入式多孔流量测量装置，巴系列之威力巴和阿牛巴，均速管及横断面风量测量装置等，以上插入式风量测量装置在火力发电厂的特殊工况条件下（大管径、低流速、含粉尘量高）使用存在较多问题。

    插入式流量测量装置的原理是把其核心节流元件或取压孔插入到整个流场的平均流速点位置上以获得该流场的平均流速，再乘以该测点管道的截面面积，得到其流量。一、二次风矩形管道的风量测量问题，迄今为止仍然是流体力学传感器未能彻底解决的一个问题。主要是因为大尺寸管道中流场的分布情况十分复杂，且其有效前直管段长度十分有限，加之管道中大量布置的加强筋和支撑架进一步破坏流场，最终导致流场伴有畸变、湍流及漩涡等现象，很难取得平均流速点，因此，插入式流量测量装置在这些场合使用难以取得满意的效果。

    插入式流量测量装置的取压孔均布置在与流场方向垂直的位置上，取压孔直径一般为4～6mm，即使采用防堵塞装置或吹扫装置，随着时间的推移，取压孔也会被堵塞，一旦形成堵塞，该测量装置将形同虚设。例如，机翼风量测量装置的动压取压点位置和结构与插入式流量测量装置的取压孔基本一致，近40年的使用情况表明，该取压孔的堵塞只是时间问题。

    插入式流量测量装置取压孔堵塞的主要原因有：

    （1）大型电站锅炉一般都采用三分仓回转式空气预热器，加温风中带有大量灰尘，其中不乏颗粒较大的灰粒，当流动性较差的气流碰到这几种产品取压口（正压迎风面）时，由于惯性作用，较大的颗粒在没有来得及改变方向之前，就已经进入到插入式测量装置的取压孔中，慢慢地沉积下来，时间一久就会堵塞取压口，只有在重新吹扫后才能继续工作。

    （2）大多数该类装置的负压取压孔都设在装置的背面（威力巴在侧面分离点），流体会在背面形成涡流，加之分子的布朗运动，时间一久，灰尘也会慢慢地沉积。

    （3）锅炉的启、停以及锅炉的变负荷运行也是造成堵塞的主要原因。在锅炉启动的情况下，该种测量装置的逆风面（即正压取压口周围的高压区）还没有来得及形成，灰尘就已经进入到取压口中沉积下来，而锅炉变负荷运行时，由于速度改变，新的高压区尚未形成，灰尘就已进入取压口中。

    （4）由于风管内流场比较复杂，积灰、堵塞在所难免，如果这些产品用于水或蒸汽等干净介质，则可避免这种情况。因为这几种产品都没有自清灰的装置，当产生积灰、堵塞后，只有用外来的压缩空气进行吹扫，大大增加了维护工作量。

    （5）插入式流量测量装置是靠流体撞击节流元件产生的微弱压差（一般其压差为200～400Pa）进行测量的，在机组带负荷的过程中，流量的巨大变化会导致压差信号的跳动，即使只有30～50Pa的跳动，也难以保证插入式流量测量装置能达到5%的精度。因此，使用插入式流量测量装置测量风量，其测量精度无法得到保证。

    （6）机组在带负荷的过程中风量是变化的，其平均流速点也随之不断变化，插入式流量测量装置布置在平均流速点上的取压孔无法获得时时同步的压差信号，因而无法真实地反映风量的这一变化过程。

    大多数采用插入式平均流速点测量原理的风量测量装置，在实际运行中都存在堵灰问题，需要定时进行吹扫，存在吹扫维护工作量较大，难以准确测量风量，无法真实客观地反映挡板变化时所对应风量的真实变化趋势等缺陷。在目前已投产的300MW，600MW机组中，插入式流量测量装置表现出的上述缺陷，致使DCS系统中与风量数据相关的部分单元无法投入自动化控制，只能在机组大修时彻底改造风量测量装置。

    2　热扩散式风量测量装置

    热扩散式风量测量装置解决了测量装置的堵塞问题，但仍有以下问题需要解决：

    （1）价格高。价格昂贵，性价比不理想。
    （2）滞后性。温度测量系统滞后性较大，不能快速、及时地反映风速、风量的变化。
    （3）准确性。该装置只测量一个点的速度，并不能代表整个风道的平均速度，即使经过标定得到修正，在机组负荷发生变化时，管道内的速度场也会发生相应的变化，从而偏离原标定值，而设备不可能在任何负荷下都进行标定，因此，误差是没有办法消除的；此时如果增加测点数量会使价格成倍增加。

    3　整体面积式风量测量装置

    整体面积式风量测量装置是最近2年出现的一种新型风量测量装置，该设备能较为彻底地解决一次风、二次风及磨煤机风量等在测量上存在的管道截面大、直管段短、流速低及粉尘量大等难题。该系列产品有以下特点：

    （1）该设备基本结构基于中国国家计量院认可的面积流测量原理。《节流装置设计手册》中明确指出：“矩形文丘里管适合于火力发电厂送吸风（一次风风量、二次风风量），冶金企业加热炉送风等风量的测量”。该设备在风量测量装置的动压与静压的2个截面上通过特殊的取压孔全面地捕捉了该截面的压力信号，在2个截面之间形成了非常理想的压差信号。不管是否存在前直管段、流场如何的不规则及是否存在平均流速点，都会得到通过节流面积的变化而产生真实可靠的压差信号。

    （2）该设备在其动压与静压的2个截面上分别布置了3组均压环室，使得其所需要的前后直管段大大缩短（一般只需要直径的一半，即0.5D），而且经过均压环室之后取得的压差信号不会产生跳动，信号非常稳定。

    （3）该设备基于面积流的测量原理，所提供压差信号的强度大大超越了插入式流量测量装置，达到了1.5～2.5kPa，即使压差信号发生30～50Pa的跳动，测量精度仍会保持在1%～2%。该设备结构形式为文丘里管，其压力损失是节流装置中最低的，在取得理想的压差时其压力损失仅为200Pa左右，这样的压力损失完全符合电厂风量测量工况的要求。

    （4）该设备的取压孔布置在与流场方向平行的位置上，动压与静压的取压孔截面分别布置了36个取压孔，其取压孔直径为10～12mm，大大降低了堵塞的可能性，不需要安装任何防堵或吹扫装置，减少了日常维护工作量，节约了维护成本。

    专用风量测量装置由两端带有法兰盘的测量管道和管道内的节流元件组成，在节流件后部用圆柱形加三角支撑架固定在被测量管壁上，如图1所示。

    4　风量测量装置的校验和标定

    由于流量是一个推导量，受较多因素的影响，必须通过校验所得的系数进行修正，才可以得到正确的流量值。绝大多数流量仪表（容积、哥氏除外，但管径一般小于0.2m）均与管道中的流速分布密切相关，因此，要正确使用流量仪表都必须具有较长的前直管段，即它们应安装在充分发展的紊流之中，所以，校验装置也必须提供充分的发展紊流，它是校验与应用的流场平台，只有这样，校验的系数才可以用于现场仪表。

    5　结论

    华电国际莱城发电厂风量控制装置采用济南第三仪表厂生产的JSY-MC磨煤机专用风量测量装置，与阿牛巴风量测量装置在同一工况下进行了对比试验，取得了理想的结果。在华能国际上安电厂#3机组C级大修中使用该产品替换了插入式风量测量装置；在云南滇东能源有限公司（4×600MW）机组运行中全部采用了上述设备测量一次风、二次风及磨煤机风量，使用效果良好。磨煤机采用该装置后，由于得到了真实准确的磨煤机入口风量信号，实现了该系统的闭环控制。大量工程应用证明，该产品具有精度高、稳定性好及压力损失小等特点，适用于测量含尘量大的脏污煤气、蒸汽、渣油及污水等介质流量的测量。

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