一、二次风量测量技术方案.doc

“MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统技术方案公司名称：西安美克森科技工程有限公司地 址: 西安高新技术产业开发区科技路159号一、概述：1、 一、二次风量测量系统研发背景及现状目前燃煤机组的一、二次风量测量已经引入了好多方法以便提高性能和测量精度，这些方法包括有条件限制的（如插入式单喉径、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、阿牛巴、均速管、横断面风量测量装置均为P）P测量法、热线风速测量技术和电容测量技术为基础的传感器法。这些方法在提供一些测量形式的同时，由于其它的干扰影响它们的测量精度，在电厂的复杂环境中还是存在一定的缺陷。2、解决方案：西安美克森科技工程有限公司在技术上本着实事求是的态度，做了大量详实的深入调查后发现，在火力发电厂的大管径、低流速、 含粉尘的特殊工况条件下使用任何形式的插入式流量测量装置是不科学的。西安美克森科技工程有限公司组织多名专家，历经三年技术攻关终于推出了“MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统专利产品。3. MAXON-FSM型（高精度）一、二次风量测量系统的特点：l 在线精准测量烟气和风力输送的风粉管道流量；l 无漂移、免维护l 采用无源传感器,探头采用钨合金，耐磨耐高温可靠性能高，耐高温可达1100l 风中夹带的飞灰对于测量没有影响l 只需要很短直管段就能够达到相当高的测量精度l 比P测量法（皮托管）有更高的测量精度l 不需要使用任何测量系统做参考进行标定二、项目提出的背景及必要性：1、原系统或设备的基本情况：插入式流量测量装置原理是：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，再乘以该测点截面的管道面积，最终换算得到其流量。关于一、二次风矩形管道的风量测量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。主要原因是在如此大的管道尺寸（如12008004mm, 390027004 mm等等）中流场的分布情况十分复杂，且有效前直管段十分有限（例如：风量测量装置技术规范书中热二次风流量的测量有效前直管段仅有2470mm，也就是说有效前直管段为0.675D ），加之在如此巨大的管道中布置了大量的加强筋和支撑架，这样一来流场又进一步被破坏，最终导致在这样的工况条件下流场会发生突变、湍流、漩涡等等现象，根本不存在平均流速点。在这样的工况条件下使用任何形式的插入式流量测量装置从理论上讲是不科学的。 插入式流量测量装置的取压孔均分布在与流场方向垂直的位置上，其取压孔一般直径为6-8mm，即使采用任何方式的防堵塞装置或吹扫装置也会随着时间的推移在取压孔产生堵塞情况，一旦形成堵塞则该测量装置将形同虚设无法使用。例如：机翼式风量测量装置的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，机翼式风量测量装置在电厂使用了近40年，实际使用情况完全证明了该取压孔的堵塞只是时间问题，最终机翼式风量测量装置，必将退出流量测量装置的历史舞台。 插入式流量测量装置是流体撞击节流元件产生的微弱的差压（一般其差压为300600 Pa）,我们知道在机组带负荷的过程中，流量的巨大变化会导致差压信号的跳动。即便是只有30-50 Pa的跳动，也很难保证插入式流量测量装置的精度能达到5%。显然，在这些测量位置使用插入式流量测量装置其测量精度无法得到保证。另外，整个机组在带负荷的过程中风量是由小变大的，其平均流速点也随之不断变化。那么插入式流量测量装置在平均流速点上的取压孔就无法获得同步的差压信号，因而无法真实的反映风量的变化过程。 2、设备运行情况：在目前已投产的300MW、600MW机组中插入式流量测量装置已经表现出各种缺陷，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。 三、方案论证：1、方案描述：目前火力发电厂在一次风、二次风、磨煤机风量、脱硫系统入口、出口、旁路等地方由于管道截面大、直管段短、流速低、含粉尘大导致了在测量上存在很多难题。西安美克森科技工程有限公司组织多名专家，历经三年技术攻关，终于推出了“MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量系统，彻底摆脱了常规差压式、热式等测量方法的维护和清扫问题。并且具有精度高，免维护等非凡优点。 “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统采用交流电荷感应技术及交相关风速测量原理，在风道内按一定距离安装两支无源金属传感器，气流介质一旦流过金属传感器，在传感器上就会感应出电荷，产生两个随机信号。两支固定距离传感器所产生的两个随机信号具有相关性，会存在一个时间差。通过交相关计算可得到这个时间差，用传感器之间的距离除以这个时间差就可得到管道内的平均流速。根据风道的横截面积，就能计算烟气在标准状况下的体积流量。交相关风速测量技术的特点是：所需直管段较短、安装简单、没有堵塞和信号漂移问题、不需要标定且测量精度高。这种测量技术应用范围广，可精确在线测量磨煤机进口的通风量和煤粉流速；甚至可以测量大口径风道的风量，（如：二次风量和OFA 风量。）测量精度可达13%。四、系统组成： “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统从每个测量管道上的每对传感器测取信号。根据配置不同，每台测量机柜能同时测量16个烟风管道。并能够记录下诸如温度和压力等其它运行参数，通过IPC进行处理和计算。通过通讯接口向DCS系统提供各种输出模式并向用户提供远程在线服务和维护。 “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统测量原理 “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统测量风道或烟道内风或烟气的绝对速度（对应的体积流量），甚至在极端工况以及飞灰比较多的环境中也能正常工作。速度的测量由一对与流线垂直并相互平行的传感器完成。灰粒在上下游传感器上产生的随机信号经过交相关计算后就能得到二个信号的时差(灰粒经过二个传感器所用的时间）。根据风道的横截面积以及当地的温度和压力，就能计算出烟气在标准状况下的体积流量。 测量精度：“MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统应用普通的标定方法提供可靠的风速信号，它提供的数据精确可靠并且不受气体紊态流动方式影响，特别是它的测量结果与测量位置无关。通过在一个闭环管道内的实验比较表明： “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统（对流体的接近角度不敏感），比皮托管有更高的测量精度。 用途： 开发“MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量测量系统的目的是：为了更换现有的文丘里，机翼或其它P测量方法。它具有高精度、长寿命、免维护的特点并且在安装方面不需要对原有的测量点做改造。最重要的是：它不需要使用任何其它测量系统做参考进行标定。 主要技术参数：传感器技术：交流电荷感应技术风道的测量方法：交相关法 测量周期： 5 秒 测量精度：2% (重复性) 测量范围速度：550 m/s 传感器温度范围： 400C (标准型传感器); 1100C (高温型传感器) 机柜温度范围：25+85每个通道传感器数量：2支数据通讯：每个通道的标准输出：1 x 420 mA (速度) 每个通道输出选项： 温度，压力 Modem, PROFIBUS (其它形式的接口可根据用户要求提供) 故障接点：换向接触器（机柜故障）每个测量通道故障接点 变送器盒防护等级：IP 55, NEMA 12 参数设定方式：无线蓝牙PDA电 源：220VAC 10% 50HZ10%现场安装方案【选型】直管（上游不小于0.1倍的当量直径，下游不小于0.1倍的当量直径）的矩形风道，可以参照以下表格选择探头的数量。当直管段较短时，应酌情增加探头的数量。 表三：选择探头数量参照表 风道直径 (mm) 测点数量 风道直径（ mm ） 测点数量200 500 12000 3500 1 500 1000 1 3500 5500 1 2 1000 2000 1 5500 8000 2 3 备注：一个测点包括2个探头对于直管（上游不小于 0.5 倍的当量直径，下游不小于 0.5 倍的当量直径）的圆形管道一般采用单支探头，探头上的流速传感器数量和分布形式根据 SP3966:1997 封闭管道中流体流量的测量 / 采用皮托静压管的速度 - 面积法标准确定。表四：选择探头数量参照表 风道直径 (mm) 测点数量风道直径（ mm ） 测点数量200 500 1 2000 3500 1 500 1000 1 3500 5500 1 2 1000 2000 1 5500 8000 2 3 备注：一个测点包括2个探头【典型应用安例】某600MW 机组空预器出口热一次风流量1、设计参数 测量介质 热风 压力 13.5KPa 温度 338 最大流量 193140Nm 3 /h 运行流量 134244 Nm3/h 管径 2320 4 管道布道 水平 备注：一个测点包括2个探头2、选型：根据设计参数和图纸，管道布置在锅炉两侧，直管段很长，因此采用1组探头即可满足测量要求。五、售后服务和质量保证：1、 西安美克森科技工程有限公司是一家专业从事电力工业企业自动化领域产品的研发、设计、生产、销售及技术服务于一体的高新技术型企业。为广大用户朋友提供高科技、高质量的优质产品和最满意的服务，是我们的服务宗旨。2、 西安美克森科技工程有限公司拥有一批专业的技术研发、设计人才、高素质的管理人才和技术熟练的生产人员。所有产品从研发设计、元器件采购、生产检验都严格按照ISO9001质量管理体系认证进行组织生产和管理，保证了产品具有很高的科技含量和稳定的性能。3、 西安美克森科技工程有限公司生产的所有产品全部享有国家规定的三包政策。并且还享有三年免费保修，终身有偿维修，可提供现场安装、调试、维修服务。4、 西安美克森科技工程有限公司能为广大用户朋友提供最为详尽的产品说明书和科学全面的讲解、培训，使运行、维护人员可以熟练使用。5、 西安美克森科技工程有限公司的成功源于具有优良的服务本位理念，本着和谐发展的原则，满足广大用户朋友提出的各种合理要求，在现场安装、调试以及快捷优质的服务方面始终保持业内领先地位。6、 用户遇到问题可以24小时电话联系我们，技术咨询热如果电话沟通解决不了的问题，省内“24小时”、国内“48小时”是西安美克森科技工程有限公司对广大用户朋友的郑重承诺。六、工程计划安排：1、工程计划开竣工时间一个点大约需时半个工作日2、项目的主要设备材料构成传感器探头：钨合金金属，耐磨耐高温。变送器盒：采用精密铝压铸壳体。3、工程施工周期单台机组按30个点预算，共需15个工作日。4、设备制造周期合同签订后十个工作日七、投资预算：“MAXON-FSM”型高精度一、二次风量测量系统根据管道直径大小28万不等八、“MAXON-FSM”型高精度一、二次风量测量系统和其它测量方式优缺点对比：目前的火力发电厂在锅炉上有多种风量测量装置在使用，由于其工作原理与结构的不同，各有特点，以下将主要的几种风量测量装置进行比较。表一：几种风量测量装置性能对照表 产品名称测量精度 压力损失 直管段要求 防堵性能 输出稳定性 均速管 高 小 一般 一般 一般 文丘里 高（单点） 小 高（单点） 一般 一般 机翼型 一般 大 一般 一般 一般 热式气体流量 高（单点） 小 高（单点） 较好 好 防堵靠背管 一般 小 高（单点） 好一般 “MAXON-FSM”型（高精度）一、二次风量系统高 无很短 最好 好 表二：几种风量测量装置特点对照表 产品名称 优点 缺点 均速管型 插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快；可实现多点布置测量大风道平均流速 取压口易堵塞，运行维护量大，不适宜含粉介质风量测量，输出差压小 文丘里型 插入式，安装方便；阻力小，节能性能好；反应速度快 取压口易