双文丘里管优化设计与试验研究

双文丘里管优化设计与试验研究

王家新,郝卫东

(山东电力试验研究院,山东　济南　250002)

关键词:电站锅炉;风量测量;双文丘里管

摘　要:阐述了双文丘里管在电站锅炉上的应用,并在试验研究的基础上,对双文丘里管进行优化设计。在电厂进行推广应用,效果良好。

中图分类号:T K313 文献标识码:B 文章编号:1001-9529(2001)07-0044-03

应采用较大起动功率的中间继电器,且不要求动作速度快。针对瓦斯保护误动的特点,重点是加强对瓦斯保护的防雨措施的管理,防止瓦斯保护进水,其次还应在装置选型时,注重选用大功率,动作时间不应太快,动作电压要在60%～70%U n 的瓦斯出口中间继电器。

(3)其他保护误动分析

后备保护的误动主要是元器件损坏、接点卡死、动作时间不准等原因所致。因此,加强保护的定期校验及运行维护是非常重要的,重点检查继电器的接点、螺栓及晶体管集成保护是否出现元器件老化的现象,加强运行监视,及时发现异常,确保后备保护的正常运行。

4　建议

变压器保护的误动大部分是人为因素和制造质量不良造成的,而就目前安徽省普遍采用的电磁型、整流型变压器保护现状来说,要提高变压器保护正确动作率,除应提高各部门人员素质,严格按规程办事,更重要的是还应选择原理先进、技术性能好,质量可靠,具有先进的监视、闭锁、显示、录波手段的微机变压器保护,利用其保护动作后的录波、打印功能,可以帮助分析保护动作行为,大量减少重复性误动情况发生;利用其能实时显示差动保护差回路电流以及各相电流的大小及相位的功能,可直观判断T A的极性是否正确,避免因T A极性接错;利用其能在TA断线时闭锁装置防误动的功能,在TA回路不正常时,发出闭锁信号将装置闭锁,保护人员及时处理,能大大消除上述差动保护的误动;其很强的检测功能,能实时检测装置内部各元器件状况,甚至是出口继电器的损坏,可以大量减少装置元器件的损坏造成的保护误动,也是电磁性、整流型保护无法做到的。因此,建议今后在系统中推广使用微机型变压器保护。

收稿日期010406

通过各种风量测量装置的试验比较,并借鉴国内外各种测风装置的特性,我们研制出一种性能优良的双文丘里测速管,并根据现场使用情况,总结出一套在气流条件差的情况下使用的方法,取得了满意的效果。

1　双文丘里管优化设计及试验分析

(1)双文丘里测速管

双文丘里管是利用两只大小不同、型线相似的圆形文丘里管在同一轴线上套装而成,如图1所示。其负压测点取在内文丘里喉部,通过该信号与风道内气流的静压或全压比较产生压差来进行测量。双文丘里管也属于局部面积流量测量装置,同样具有体积小、阻力小、安装方便等特点。除此之外,其信号放大倍数高,测量信号与气流速度的线性关系较好,提高了测量的准确性,因此是目前电站锅炉上较为理想的风量测量装置。但其信号敏感大,对测量气流的均匀性、稳定性要求较高,因此仍需改进,才能进一步发挥其优势。

(2)双文丘里管优化设计

双文丘里管为两只同一轴线上的单文丘里管嵌套而成,空气在其内部流动状态复杂,影响因素很多。

气流在双文丘里管内的流动状态至关重要,直接影响双文丘里管的性能。文丘里管的喉部作为收缩段与扩压段的连接部分,需把两种状态的

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气流进行过渡,试验表明把喉部设计为平台结构,有利于文丘里管内部气流的稳定。

双文丘里管的负压测点是从内文丘里管喉部引出,为提高该信号的稳定性,在喉部同一截面上采用多点取压的方式,信号引出后用联通管连接送入压差变送器。试验结果证明,采用这种方式对

信号的稳定性有明显的效果。

图1　双文丘里管测速装置简图

文丘里管收缩段使气流加速,有利于气流的稳定,而扩压段使气流增压减速,易造成气流脱离管壁产生分离,不利于气流的稳定性,因此在文丘里管轴线方向长度一定时,应适当加长扩压段,使气流在尽可能长的管段内完成扩压过程。同时,适当使文丘里管出口面积小于进口面积,降低扩压幅度,也是提高其稳定性的有效手段。

文丘里的收缩比是文丘里进口面积与喉部面积之比,收缩比大则放大倍数大,反之则放大倍数小。就双文丘里而言,放大倍数太大,将不利于双文丘里内部气流的稳定,太小则失去了本身的优势。选取最佳放大倍数是双文丘里设计的关键,在内外文丘里型线相似的情况下,建议双文丘里的放大倍数在10倍以上,收缩比在3～4.5范围内。这样既能保持双文丘里高放大倍数的特性,又具备良好的稳定性,输出信号线性良好。

此外,加工工艺和加工精度也是影响双文丘里性能的因素,应对各种影响因素进行综合考虑,取得最佳效果。

(3)试验性能分析

我院在理论分析和实践经验的基础上,设计出一种WH —2型双文丘里测速管。在当地环境条件下(大气压力101.02kPa,环境温度19.5℃),经试验室风洞试验台上进行吹风试验的结果如表1。

可以看出,风速变化较大时放大倍数变化不大,说明该型双文丘里管随气流流速变化具有良好的线性此外试验数据表明双文丘里管对来流角度不甚敏感,流速与轴线夹角在±5内对测

量参数基本上没有影响,降低了安装精度的要求。

表1　吹风试验结果

标准动压/Pa

风速/m ・s -1

双文丘里测速

管动压放大倍数

6610.513.712414.413.5222319.313.2236024.512.89529

29.7

12.94

2　双文丘里测风装置的系统改进

双文丘里管对信号放大的同时,对气流中的扰动也进行了放大,加上其为小面积测量,容易造

成信号波动,产生测量误差。这就要求测量气流品质好,测量面上游直管段较长,一般要求L /D 大于5(L 为直管段长度,D 为风道的当量直径)。

由于现场一般很难满足上述的测量条件,我们根据现场试验的经验,总结出一套多元并联使用的方法。

在风量测量面上安装多个双文丘里管,信号引出风道后,将其正、负压信号分别用联通管联接,送入流量变送器。双文丘里管的安装位置通过对现场风道的模拟试验来确定。即在试验室按比例制作被测量风道的模型,在满足相似准则的条件下,利用风洞模拟各种工况进行吹风试验,在试验过程中利用探针对测量面的流场分布进行测量,通过分析,确定各测量元件的安装位置。实践证明,采用上述方法,即使测量截面上流场非常恶劣的条件下,也能够做到测量准确、信号稳定。

测量含尘气流时,为避免测量元件及传压管堵塞,可以加装吹扫装置,就是用洁净压缩空气,定期吹扫传压管路。

3　在电站锅炉上的应用

(1)邹县电厂2号炉入炉风量的测量2号炉是东方锅炉厂制造的DG 1000/170-Ⅰ型煤粉炉,制粉系统采用钢球磨中间储仓式,乏气送粉,送、引风机为动叶可调轴流式风机。入炉空气流量测量采用双文丘里测速装置,分别安装在甲乙侧的热二次风道、压力冷风道和制粉热风道中,测取的差压信号接入电容式流量(差压)变送器后转换为电流信号送入锅炉分散控制系统(WDPF)的DCS 中,加入介质温度补偿,在二次

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