动态炉膛压力测量系统设计.doc

动态炉膛压力测量系统设计二重检测中心 郭静摘要 目前，集团公司台车式工业燃气炉窑的炉膛压力属于动态压力，是一个随机压力信号。大多数炉窑采用炉后取压，取压位置的压力变化与炉窑的大小、附近烧嘴点火状态、烟道位置、取压孔的高低、附近台车与炉窑侧密封性等因素有关。经过5年的现场维护经验，我发现，炉膛压力在保温过程中趋于稳定，在升温过程中与设计要求背离，无法持续稳定在设计压力点。因此，本文着重在于将炉窑系统中随机的、动态的炉膛压力经过一定的方法将其转变为近似均匀、缓慢的变化过程，即静态压力。则可以真实的反映炉膛内不压力变化，有利于更好的控制执行机构调节炉内压力气氛。关键词 炉膛压力 动态随机压力 静态压力 电容式压力变送器引言本文着重在于将炉窑系统中随机的、动态的炉膛压力经过一定的方法将其转变为近似均匀、缓慢的变化过程，即静态压力。则可以真实的反映炉膛内不压力变化，有利于更好的控制执行机构调节炉内压力气氛。1 现场形势经过4年的现场维护经验，我发现，炉膛压力在保温过程中趋于稳定，在升温过程中与设计要求背离，无法持续稳定在设计压力点。 上图就是目前现场采用的炉膛压力测量方式。2 透析问题集团公司台车式工业燃气炉窑的炉膛压力属于动态压力，是一个随机压力信号。大多数炉窑采用炉后取压，取压位置的压力变化与炉窑的大小、附近烧嘴点火状态、烟道位置、取压孔的高低、附近台车与炉窑侧密封性，压力变送器质量等因素有关。2.1 压力传感器现场使用的大多数是电容式压力传感器，根据电容式压力传感器原理，当被测压力不变或做缓慢变化时，膜片的变形量也有相应的变化，这时电容量与被测压力值一一对应；但当压力动态变化时，比如压力增大，膜片就产生位移，由于膜片自重产生加速度，所以外部压力一部分产生变形，一部分产生加速度，那么测量显示的压力就不是真实的压力。这也可以很好的解释车间为什么很多炉窑使用过程中会出现零位大幅度增加或降低，比如炉窑长时间处于升温状态，烧嘴重复点“火小火大火熄火”这个状态，压力变化不停的作用在膜片上，就会导致膜片变形无法及时复原而损坏；万航公司的震动很大，所有变送器必须时刻关注其零位变化，经常出现零位低于电器下限-5%的状况。2.2 炉窑本身炉窑自身的状态和设备的布置对炉膛压力影响也很大。比如，炉窑的大小、烟道位置、台车与取压附近炉窑侧密封性。炉窑内部气氛的循环很重要，炉窑的大小会影响内部压力的分布，比如小尺寸的炉膛压力一般波动很大；烟道设计位置、烟道的抽力、烟道执行机构的开关状态也是一关键因素，比如有些烟道的抽力很大，在演到附近炉后安装的取压位置，只要执行机构一打开，炉膛压力会迅速降低等；台车与取压附近炉测密封性能也是一原因，比如有些密封性能差，取压点刚好就在附近，不论炉膛内不压力如何变化，变送器就是毫无变化。上述原因都是软故障，也是现场运行维护中经常出现的问题，属于瓶颈问题。2.3 炉窑点火系统炉后的烧嘴在工作的时候，对炉压的影响也很关键。比如，点大火的时候，根据炉窑烧嘴功率不同和设计型号不同，有些烧嘴的大火火焰很长，火焰外围的气流急剧变化，而取压点一般就在附近，气流吹扫着取压空，在测量系统上就会显示炉膛压力瞬间增大，这个时候，车间操作者就会认为是系统故障。再者，炉窑的烧嘴火焰需要调整，而调整后的火焰偏软，或者工件在垫铁上的位置刚好挡住附近烧嘴出口，火焰直接就飘到或者被挤到取压点附近，顿时真个系统压力就异常偏高。3 解决办法经过第二部分的分析，可以得出两个大的问题，一是电容式变送器；二是取压点的位置会受各种因素的影响。而电容式变送器是目前集团公司的主流设备，无法全部更换为固态变送器；再者，工业现场影响取压点位置压力变化的情况还会长期且一直存在，并且传统测量方式动态的波动也非真实的整体炉压波动，而是局部的“暴涨假象”，无法作为控制参考项目。所以解决的办法就显得很单一，就是如何合理的选择取压点或者说设计出另一种取压方式，来产生近似于静态压力的过程来满足电容式压力变送器的电器特性，从而平稳的较真实的测量炉窑内部炉膛压力，而且还降低了变送器的故障率，就成了关键问题。4 新取压方式新取压方式基于炉窑容积大，内部气氛较为混乱，炉内压力分布不均匀的状态，采用的理念是：“合理的设计多处取压点，并且互相串联，在远离炉体5米之外的位置进行测量”的方式。因为炉内压力与热流气氛较为混乱，炉膛压力属于微差压，所以轻微的变化都会导致测量点的压力与炉内大区域的压力产生分立。因此“合理的设计多处取压点”就是在整个炉窑的外侧，台车面5厘米范围内，均匀布置取压孔；“互相串联”将这些取压空用管道互相串联到，这样就可以让局部异常的压力变化区域和平稳的压力区域相互掺和，最后异常变化的区域压力会被弱化，从而得到一个炉膛内部较为均匀的真实的炉内压力区域；“在远离炉体5米之外的位置进行测量”这一点是为了保护压力变送器受温度漂移而产生的电器特性的变化。图二为设计理念蓝图示意图。施工操作也比较方便，只要围绕着炉体在台车面高度5厘米附近外围炉体外墙上开合适的取压空，里面选择45度切面的管道面与台车面外侧齐平，避开台车上的工件垫铁，