一种煤粉流量在线测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及煤粉流量在线测量装置，更具体地说是针对燃煤锅炉进行煤粉流 量在线测量的装置。
【背景技术】
[0002] 在燃煤电厂实际运行过程中，由于磨煤机出口的四根一次风管道阻力的不同，经 常会引起管道堵塞煤粉以及煤粉分配不均等问题。喷入炉膛的煤粉流量分配不均匀直接影 响锅炉的燃烧，导致炉膛火焰中心偏斜，热负荷差异明显，引起局部水冷壁超温结焦、过热 器和再热器左右热偏差较大等不良现象，严重影响锅炉运行的安全性和经济性。
[0003] 煤粉流量的分布不平衡是锅炉燃烧优化急需解决的问题。目前针对煤粉流量的分 布不平衡的问题，主要采用冷态一次风调平技术。在磨煤机出口的四根一次风管上安装靠 背管在线测量一次风速。通过比托管进行网格法标定靠背管在线测量的一次风速。根据标 定后的一次风速的偏差调整可调缩孔调平四根一次风管的风速。这种方法标定复杂，工作 量大，在线风速的测量精度低，运行过程中容易堵粉，导致测量不准确。这种方法在冷态进 行调平，并不完全满足热态运行时煤粉流量分配平衡的要求。
[0004] 解决问题的技术关键是准确测量一次风管中煤粉的流量，实现煤粉流量的在线测 量。目前，在燃煤电厂现场测量煤粉浓度采用煤粉取样方式测量。通过取样枪在一次风管 道上等速取样。取样过程中保证取样探头进口的吸入速度与周围的颗粒速度相等。取样结 束后对样品进行称重和记录取样时间，获得煤粉的质量流量。但这种方式适用于稳定的工 况，而实际工况波动较大。在实际取样过程中，很难保证等速，从而引起较大的测量误差。同 时，这种方法工作量大，反应时间长，不能实现连续的在线测量。目前，采用电容法测量煤粉 流量的仪器没有考虑到煤粉在管道中分布和速度不均匀引起的测量误差。电容层析成像法 虽然能够获得煤粉在管道截面的相分布的信息，但是由于不适应问题和软场效应导致算法 复杂，分辨率较低，测量精度不高等问题。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种煤粉流量在线测 量装置，以使得运行人员能够根据煤粉流量在线测量的数据进行及时的调整，避免管道积 粉，煤粉堵管以及煤粉分配不平衡引起的一次风管烧坏、受热面过热、结渣以及热偏差等问 题，优化锅炉燃烧。
[0006] 本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：
[0007]本实用新型煤粉流量在线测量装置的结构特点是：
[0008]在一次风管道上串联设置一段测量管，所述测量管是以陶瓷材料为材质，在所述 测量管的两端分别安装两组电容传感器；所述电容传感器是在所述测量管的外壁上呈环状 均匀分布2n个电极板，所述2n个电极板是以两两相对构成n个平板电容；以所述平板电容 的电容量作为测量装置的输出信号。
[0009] 本实用新型煤粉流量在线测量装置的结构特点也在于：
[0010] 在所述测量管的外壁上独立设置各屏蔽罩，各电极板独立封闭在各自所在位置上 的屏蔽罩中。
[0011] 所述两组电容传感器之间的轴向距离为200mm。
[0012] 所述测量管与所述一次风管道之间利用法兰进行可拆装式连接。
[0013] 与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：
[0014] 1、本实用新型采用多平板电容将测量空间分成许多小空间，测量出不同空间的煤 粉浓度和速度，实现划区间测量，并由此计算出测量管的煤粉浓度和速度的平均值，最终计 算出煤粉流过测量管的质量流量，有效降低了煤粉浓度和速度在空间分布不均匀导致的测 量误差，提高了测量精度。利用本实用新型能够根据煤粉流量在线测量的数据进行及时 的调整，从而避免管道积粉，煤粉堵管以及煤粉分配不平衡引起的一次风管烧坏、受热面过 热、结渣以及热偏差等问题，优化锅炉燃烧。
[0015] 2、本实用新型中测量装置对流场无干扰，具有较高的测量频率，能够在线测量煤 粉的流量，获得煤粉在管道中流量的实时变化的数据。
【附图说明】
[0016] 图1为电容传感器的剖面图；
[0017] 图2为电容式煤粉流量测量装置的示意图；
[0018] 图中标号：1测量管，2电极板，3屏蔽罩，4外壳，5导线，6法兰。
【具体实施方式】
[0019] 参见图1和图2,本实施例中煤粉流量在线测量装置的结构形式是：
[0020] 在一次风管道上串联设置一段测量管1，测量管1是以陶瓷材料为材质，陶瓷材料 能够防止煤粉的冲刷磨损，在测量管1的两端分别安装两组电容传感器；电容传感器是在 测量管1的外壁上呈环状均匀分布2n个电极板2, 2n个电极板2是以两两相对构成n个矩 形平板电容；以平板电容的电容量作为测量装置的输出信号。
[0021] 如图1和图2所示，本实施例中在测量管1的外壁上独立设置各屏蔽罩3,屏蔽罩 3为金属网覆盖层，各电极板2独立封闭在各自所在位置上的屏蔽罩3中；两组电容传感器 之间的轴向距离为200mm;在测量管与一次风管道之间利用法兰6进行可拆装式连接，外壳 4是设置在测量管1的外周护管，外壳4采用不锈钢管，并将外壳4接地，与电容传感器电连 接的导线5自外壳4中引出，配合设置数据采集控制模块，并利用计算机进行数据处理，SP 可实现煤粉流量在线测量。
[0022] 利用图1所示煤粉流量在线测量装置实现煤粉流量在线测量的方法是：
[0023] 令两组电容传感器中的一组为第一组电容传感器，另一组为第二组电容传感器， 则有：
[0024] 第一组电容传感器中各平板电容在t时刻的瞬时电容值为：{A,i(t)，i= 1，2,…，n};
[0025] 第二组电容传感器中各平板电容在t时刻的瞬时电容值为：{C2il(t)，i= 1，2,…，n};
[0026] 测量方法是按如下步骤进行：
[0027] 步骤1、分别计算两组电容传感器中第i个平板电容所对应检测区域在t时刻的煤 粉瞬时浓度值为(t)和my(t):
[0028]
[0029]
[0030] 式中P3为被测煤的真实密度；eg为空气介电常数；e3为被测煤的介电常数；e。 为真空介电常数；d为平板电容中一对电极板间距离；s为电极板面积；
[0031]由式⑴计算获得测量管中在t时刻的煤粉瞬时浓度值m(t)为：
[0032]
[0033] 步骤2、由式⑵给出（^⑴和C2il(t)的互相关函数R12i1(t):
[0034]
[0035] 将互相关函数R12i1(t)对延迟时间t求导，如式（3):
[0036]
[0037] 利用（3)求解出R12i1(t)为最大值时所对应的延迟时间iiW，延迟时间t为煤 粉自第一组电容传感器所在轴向位置运动到第二组电容传感器所在轴向位置的时间。
[0038] 令：两组电容传感器之间的轴向距离为D，测量管的管道截面积为A，由式（4)计算 获得煤粉颗粒流过测量管的平均速度R为：
[0039]
[0040] 则煤粉流过测量管的质量流量q⑴为：(/(0=J&
[0041]当空气和煤粉两相混合流过电极板之间时，煤粉浓度的变化会改变介电常数，从 而改变电容传感器的电容值，本实用新型是采用多平板电容将测量空间分成许多小空间， 测量出不同空间的煤粉浓度和速度，计算出测量管的煤粉浓度和速度的平均值，最终计算 出煤粉流过测量管的质量流量。
[0042] 具体实施中，需要在每根一次风管道上分别安装本实用新型中煤粉流量在线测量 装置，安装位置为可调缩孔之后竖直向上的一段直管段，电容传感器离弯头距离不小于2 倍管道直径。以测量管替代一次风管路上的一段管道；比如，在磨煤机出口的四根一次风的 竖直上升管道上分别安装本实用新型测量装置，根据煤粉流量在线测量的数据调整可调缩 孔实现四根一次风管煤粉流量的在线热态调平，优化锅炉燃烧。
【主权项】
1. 一种煤粉流量在线测量装置，其特征是：在一次风管道上串联设置一段测量管（1)， 所述测量管（1)是以陶瓷材料为材质，在所述测量管（1)的两端分别安装两组电容传感器； 所述电容传感器是在所述测量管（1)的外壁上呈环状均匀分布2n个电极板（2)，所述2n个 电极板（2)是以两两相对构成n个平板电容；以所述平板电容的电容量作为测量装置的输 出信号。2. 根据权利要求1所述的煤粉流量在线测量装置，其特征是：在所述测量管（1)的外 壁上独立设置各屏蔽罩（3)，所述各电极板（2)独立封闭在各自所在位置上的屏蔽罩（3) 中。3. 根据权利要求1所述的煤粉流量在线测量装置，其特征是：所述两组电容传感器之 间的轴向距离为200mm。4. 根据权利要求1所述的煤粉流量在线测量装置，其特征是：所述测量管（1)与所述 一次风管道之间利用法兰（6)进行可拆装式连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种煤粉流量在线测量装置，其特征是：在一次风管道上串联设置一段测量管，测量管是以陶瓷材料为材质，在测量管的两端分别安装两组电容传感器；电容传感器是在测量管的外壁上呈环状均匀分布2n个电极板，2n个电极板是以两两相对构成n个平板电容；以平板电容的电容量作为测量装置的输出信号。本实用新型采用多平板电容划区间测量，有效降低了煤粉浓度和速度在空间分布不均匀导致的测量误差，提高了测量精度；利用本实用新型装置能够根据煤粉流量在线测量的数据进行及时的调整，从而避免管道积粉，煤粉堵管以及煤粉分配不平衡引起的一次风管烧坏、受热面过热、结渣以及热偏差等问题，优化锅炉燃烧。
【IPC分类】G01F1/86
【公开号】CN204924335
【申请号】CN201520759606
【发明人】丛星亮, 余永生, 陈剑, 谢红, 李勇, 吴万范, 陈鑫
【申请人】安徽新力电业科技咨询有限责任公司, 国网安徽省电力公司电力科学研究院
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月25日