FL型多点式风量测量装置在600MW机组中的应用

FL型多点式风量测量装置在600MW机组中的应用朱玉辉1伍绍斌2 王丹秋3（1华北电力大学 北京 102206； 2华能重庆珞璜电厂 重庆 402283 3南京瓦特科技有限公司 南京 21008；）摘要: 该文章主要阐述了对直吹式双进双出钢球磨通风量的测量，详细阐述了如何准确有效对负荷风的测量和控制策略，从而为能成功地投入送风和燃料自动，进而投入机组协调控制.采用双入双出直吹送粉600MW机组的即时进入炉膛的燃料量无法直接计算，只能采用测量携带煤粉的容量风量进而折算成煤量的方式来获得即时燃料量，这就对磨煤机的容量风量测量提出较高要求，华能重庆珞璜电厂三期原来所采用的风量测量装置无法满足控制要求，现采用了FLI型自清灰风量测量装置后，满足了测量精度的要求，能够投入送风和燃料自动。关键字：协调控制 燃料量 FL型风量测量装置 自清灰防堵 等截面多点 风煤交叉限制1 概述1.1华能重庆珞璜电厂600MW机组及原容量风测量系统简介华能重庆珞璜电厂三期工程新建的2台600MW机组分别于于2006年12月8日和2007年1月26日顺利通过168小时试运行。机组锅炉由东方锅炉厂引进美国福斯特惠勒公司技术制造设计，形式为“W”火焰、亚临界参数、中间一次再热、自然循环固态排渣燃煤汽包炉，蒸发量为2030 t/h。制粉系统采用双入双出钢球磨煤机正压直吹式制粉系统，每台锅炉配置6台双进双出钢球磨煤机。每台磨煤机配置左、右侧一次风测量装置各1套和左、右侧负荷风测量测量装置各1套。风量测量装置采用是插入式双喉径文丘利风量测量装置，由于没有足够的直管段，并且被测量对象均为含尘气流，测量装置容易堵塞增加维护工作量，测量结果不稳定、且不准确，而机组自动基于风煤比、煤水比控制策略，结果导致锅炉不能燃烧自动、给水自动，机组无法自动协调运行。经多方调研比较后,我厂于2007年4月在#5机组小修期间改装了FL型多点式自清灰风量测量装置，由于在风道截面上采用标准的网格多点式布置、且测量装置本身具备的自清灰和防堵塞功能，装置性能可靠，调节线性好，风量显示稳定，试运行状况良好，协调控制系统自动投入率100%，取得明显效果。1.2原容量风测量系统存在的问题1.2.1测量精度差：由于现场直管段较短，流场速度分布各不相同，风场紊乱不均，一次总风量和容量风量采用单测点多候径文丘里测量装置，测量精度无法满足机组使用要求。1.2.2调节线性不好：磨煤机通风量的变化对磨煤机出力、煤粉细度和磨煤单耗的影响是较大的.当通过增大挡板开度增加通风量时，筒体压力也增加，磨煤机出力随之增加，但此时所显示的通风量增加幅度不明显，当风门挡板开度减小时，风量变化也无规律可循；测量线性不好，导致风量测量不准确。1.2.3测量元件堵塞严重：由于文丘里测量装置自身的测量原理，对含尘气流的测量时，灰尘只进不出，造成感压管路堵塞，再加上锅炉启、停炉时，冷、热态的变化，所形成的水气与测风装置感压管路中的灰尘会形成硬块，很难清除，从而造成测量元件无法正常使用。1.3容量风测量系统改造拟打算解决的问题1.3.1提高协调控制系统中燃料及风量控制的控制质量，比较准确地实现风煤交叉限制控制，调整好风煤比例。1.3.2控制磨煤单耗,从而降低一次风机能耗；1.3.3准确地监视容量风量，进而相对地监视进入炉膛的即时煤量；1.3.4为运行人员提供准确的磨煤机容量风和旁路风监视风量。2容量风测量系统改造的实施过程2.1风量测量装置选型珞璜电厂三期机组投产后，磨煤机容量风风量测量装置存在的问题显得日益严重，风量测量不准，维护工作量大，影响了风量自动调节控制的投入，导致配风不合理，煤耗大，风机功耗大，遂决定对其实施改造。根据风道走向、直管段长度情况以及FL型多点式风量测量装置的测量原理，经调研对比后决定采用以下改造方案：（1）甲乙侧一次总风风量测量装置改造：对于磨煤机入口甲乙两侧的总风量,将原有的多喉径文丘里拆除,更换成FL型多点式含尘风风量测量装置。由于风管直径为920mm，流场不均匀，为了能更准确地测量出结果，采用等截面多点布置，该截面布置9个测点，取平均值，以获得准确的风量测量值。如图1所示：图1一次总风风量测量装置示意图（2）甲、乙侧容量风测量装置改造：由于磨煤机甲乙两侧容量风管的直管段比较短,且内部流场很不均匀,针对这一情况, 因此决定将该管道上原有的多喉径文丘里测量装置拆除,在两侧旁路风管上加装FL5型多点含尘风风量测量装置.甲侧总风甲侧旁路风甲侧容量风,同理推出乙侧容量风.如图2所示:图2图3 旁路风测量装置示意图2.2 标定结果数据处理与分析2.2.1标定过程在冷态情况下，采用标准毕托管对甲乙两侧的一次总风管和旁路风管内流速进行现场标定。 根据实际情况，磨入口甲乙两侧一次总风每根风管标定测点数量为20个，甲乙侧旁路风标定测点数量为12个，取得平均动压后带入风量数学模型进行计算，得到管道内实际的流量。风量设计计算数学模型:式中:G-被测气体体积流量,单位Nm3/h; K-风量测量装置流量系数 A通流面积,单位m2; P风量测量装置输出差压,单位Pa; t被测气体温度,单位;Px被测气体管内的压力,单位Pa;2.2.2标定结果（以华能珞璜电厂6机A磨4个测点为例）序号测点名称实测风量（KNm3/h）DCS显示风量(KNm3/h)修正系数1A磨驱动端一次风总风量36.6536.451.0052A磨非驱动端一次风总风量36.67 36.770.9973A磨驱动端旁路风量8.758.681.0084A磨非驱动端旁路风量7.817.531.0372.2.3标定结果分析（以华能珞璜电厂6机ABCDEF磨24个测点为例）（1）由标定结果可知：一次风总风量测量装置的平均修正系数为1.0001，旁路风风量测量装置的平均修正系数为1.0166，说明风量测量装置实际流量系数与设计流量系数完全吻合。（2）从修正系数相对偏差可以得知：大部分装置的相对偏差都在1以内，说明风量测量装置具有很高的测量精度；（3）当风门调节挡板开度与实际值吻合时，调整风门挡板开度，DCS 中显示的风量数据曲线趋势与风门开度变化趋势完全一致，表明风量测量装置具有很好的调节线性，完全可以满足风量自动投入需要。（4）由于风量测量装置测量准确性提高，从而也能很好帮助锅炉运行人员判断风门特性的好坏，如风门反向、定位不准等缺陷都能准确反应。3容量风测量系统改造项目实施效果3.1设备稳定性的大幅提高华能珞璜电厂6机组容量风测量系统改造后，测量装置性能可靠，调节线性好，风量显示稳定，具体情况详见如下曲线。图4容量风量与容量风门位置指令折算成的燃料量对比曲线由图4中可以看出，改造后实际测得的容量风量与机组功率曲线几乎平行，完全可以在控制中替代即时燃料量且非常稳定，而原来用容量风门指令折算出来的曲线波动幅度大，且又不能与功率符合曲线平行。燃料自动稳定了才能稳定地投入送风自动，进而投入协调控制。图5 投入容量风控制后的负荷和主汽压力曲线图5可以看出，投入容量风控制后主汽压力和机组负荷控制得较为稳定。3.2维护量的大幅度减小改造前，6号机组磨煤机一次风流量测量装置12只，旁路风流量测量装置12只，共计24套插入式多喉径风量测量装置取样管均被风中所带的灰尘堵死，用压缩空气吹管的方式无法疏通。且在机组运行时无法采用机械疏通的方式，故没有将其引入燃料控制，也没能稳定地投入风量和氧量控制。华能珞璜厂6号机组磨煤机一次风量测量装置成功改造后，投运至今从未发生取样管堵管现象，但也发生过因为管道振动致使引压管路接头松动导致测量不准的现象，经及时更换垫片紧固接头后恢复正常。3.3机组协调控制系统完全投入运行改造前，由于风量测量装置测量结果不稳定、且不准确，机组协调控制系统无法投入运行。改造后的风量测量装置调节线性好，风量显示稳定，投过用容量风折算成燃料的燃料控制，压力和负荷均很稳定，投入容量风控制后的机组负荷和主汽压力曲线如图4所示。4经验总结及建议4.1鉴于管道振动可能会造成接头松动导致测量不准的问题，厂家建议将取样管在风道处接头采用焊接的方式，防止漏泄。4.2容量风引入燃料控制后，因为其测量较为准确，所以在低负荷时相对过于灵敏，反而不利于燃烧稳定，可以通过在350MW以下切回采用容量风位置指令控制的方式，在稳燃负荷以下弱化控制参数，降低控制速度，设置下限等控制手段来稳定燃烧。4.3容量风引入燃料控制调整稳定后，可以更好地投入风量和氧量控制，提高我们厂的自动投入率。4.4经过更长时间考验后，不出现堵管现象，并且能有效地避免泄漏问题，建议可以将经常出现堵管问题，高耗能，影响机组安全运行的风量测点逐步进行优化改造。4.5建议运行人员在操作磨煤机容量风门和旁路风门时可以参照相应的磨煤机风量，以维持磨煤机两侧及容量风和旁路风之间均衡地运行。5、结束语5.1 华能重庆珞璜电厂容量风测量系统改造完全达到了预期目标，比较准确地实现风煤交叉限制控制，调整好风煤比例。5.2 FL型多点式自清灰风量测量装置，由于在风道截面上采用标准的网格多点式布置、且测量装置本身具备的自清灰和防堵塞功能