CN107817102A - 一种一次风速调平自动测量装置 - Google Patents

Abstract

一种一次风速调平自动测量装置，包括：烟道、皮托管、管式直线电机、自动控制器以及差压变送器。本发明的一次风速调平自动测量装置实现了一次风速的自动准确测量，大大减轻了工作量，减小了人为误差，一人即可完成试验工作，大大减轻了试验人员的工作强度。无需外加定位标尺，利用管式直线电机内置定位装置实现皮托管的自动定位，定位精度高，避免了手持标尺测量产生的人为误差，使测量的准确性得到提高。实现了同层燃烧器各一次风管风速的同时测量，大大缩短了测量时间；实现了一次风速调平试验的数据自动记录、无线数据传输和控制，可实现试验工况的实时调整。

Description

一种一次风速调平自动测量装置

技术领域

本发明涉及磨煤机出口一次风管风速调平领域，具体涉及一种一次风速调平自动测量装置。

背景技术

为保证电站锅炉的安全稳定运行，在锅炉点火前，需进行磨煤机出口一次风管风速调平(简称一次风调平)试验，以保证磨煤机出口各一次风管风速偏差在±5％以内，使锅炉炉膛在运行中有良好的空气动力工况。

目前，常规的一次风调平过程为：测量之前根据一次风管截面尺寸，利用“对数-线性”法制作标尺。测量时，一个人沿测量方向平举标尺，另一个人负责拉动皮托管，当皮托管拉动到标尺上的标记下的测量点时，由第三个人读取并记录差压值。按此方法依次记下各测点上的差压值然后计算得出该管道的一次风速。依次测量并计算出同层燃烧器一次风管的风速，计算出各风管的一次风速偏差，然后根据偏差调整一次风管缩孔，调整后再次进行测量，如此循环进行调整与测量，直至同层燃烧器对应的各一次风管的风速偏差在±5％以内。

实际测量过程中存在以下问题：

1、每根一次风管的测量需要三人合作完成，且现场测点位置或高或低，操作空间也很狭小，测量不便，测量人员工作量较大。

2、一次风速测量过程中，需手持标尺，手动拉动皮托管进行测点定位，人为误差较大。

3、无法实现同层燃烧器对应的各一次风管同时测量，以一层燃烧器对应4根一次风管为例，若实现同时测量，则需要12人同时测量，实际工作中难以实现。实际测量中往往分1-2组进行测量，测量过程中需要反复插拔皮托管，在不同测点间移动，测量时间过长。

4、每次测量完成后还需人工录入测量数据，进行计算后，再根据计算结果进行调整，这也耗费了大量的时间。

5、试验过程中，如风量调整不合适，还需要与运行人员沟通调整，现场试验中一般通过对讲机进行。由于试验现场噪音较大，且对讲机经常出现通讯故障，导致信息传递不及时，导致试验时间延长。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种一次风速的自动准确测量、测量精度高、实现同层燃烧器各一次风管风速的同时测量并自动记录的一次风速调平自动测量装置。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种一次风速调平自动测量装置，包括：

烟道，其一侧设置有测孔；

皮托管，皮托管的测量端通过测孔伸入到待测的烟道内，其另一端位于待测烟道外；

管式直线电机，其通过电机连接法兰固定于烟道上，内部同轴设置有电机定子，所述皮托管同轴插入电机定子内的电机滑杆的内孔中，所述皮托管与电机滑杆连接固定，管式直线电机驱动皮托管测量端在烟道内水平移动；

自动控制器，管式直线电机上的电机驱动器通过电机控制线连接于自动控制器；差压变送器，其通过数据采集线连接于自动控制器，所述皮托管通过乳胶管连接于差压变送器。

为了方便连接，还包括设置于测孔中的丝堵，所述皮托管的测量端穿过丝堵。为了保证皮托管正对一次风流向，还包括水平设置的且通过固定夹固定于丝堵上的导向板，所述导向板上沿长度方向设置有导向槽，皮托管的尾端安装有皮托管对准柄，所述皮托管对准柄其下端设置的导向鳍片，所述导向鳍片滑动安装于导向板中的导向槽中，皮托管对准柄通过乳胶管连接于差压变送器。

为了便于远程传输数据，还包括远程控制计算机，所述远程控制计算机及自动控制器均连接有无线发射和接收装置。

本发明的有益效果是：本发明的一次风速调平自动测量装置实现了一次风速的自动准确测量，大大减轻了工作量，减小了人为误差，一人即可完成试验工作，大大减轻了试验人员的工作强度。无需外加定位标尺，利用管式直线电机内置定位装置实现皮托管的自动定位，定位精度高，避免了手持标尺测量产生的人为误差，使测量的准确性得到提高。实现了同层燃烧器各一次风管风速的同时测量，大大缩短了测量时间；实现了一次风速调平试验的数据自动记录、无线数据传输和控制，可实现试验工况的实时调整。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为导向鳍片部位的结构示意图；

图3为本发明应用于同层燃烧器中同时测量时的状态示意图；

图中，1.测孔2.固定夹3.丝堵4.管式直线电机4-1.电机连接法兰4-2.电机驱动器4-3.电机定子4-4.电机滑杆5.皮托管5-1.皮托管对准柄5-2.导向鳍片6.乳胶管7.导向板7-1.导向槽8.电机控制线9.自动控制器10.无线发射和接收装置11.数据采集线12.远程控制计算机13.差压变送器。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2、附图3对本发明做进一步说明。

如附图1所示，一种一次风速调平自动测量装置，包括：烟道，其一侧设置有测孔1；皮托管5，皮托管5的测量端通过测孔1伸入到待测的烟道内，其另一端位于待测烟道外；管式直线电机4，其通过电机连接法兰4-1固定于烟道上，内部同轴设置有电机定子4-3，皮托管5同轴插入电机定子4-3内的电机滑杆4-4的内孔中，皮托管5与电机滑杆4-4连接固定，管式直线电机4驱动皮托管5测量端在烟道内水平移动；自动控制器9，管式直线电机4上的电机驱动器4-2通过电机控制线8连接于自动控制器9；差压变送器13，其通过数据采集线11连接于自动控制器，皮托管5通过乳胶管6连接于差压变送器13。皮托管5探头置于一次风管内，手动将皮托管5推至一次风管最深处紧贴内壁面，自动控制器9默认该位置位移为皮托管半径的位置(如5mm)。根据等截面圆环法自动计算出测点位置自动控制器9驱动管式直线电机4带动皮托管5移动至第一测点，并测量输入测量时间内的差压平均值，皮托管5通过乳胶管6连接至差压变送器13，差压变送器13将测得的差压值通过数据传输线以4-20mA标准信号传输至自动控制器9，自动控制器9将差压信号转化成差压值显示在显示屏上。实现了一次风速的自动准确测量，大大减轻了工作量，减小了人为误差，一人即可完成试验工作，大大减轻了试验人员的工作强度。无需外加定位标尺，利用管式直线电机内置定位装置实现皮托管的自动定位，定位精度高，避免了手持标尺测量产生的人为误差，使测量的准确性得到提高。实现了同层燃烧器各一次风管风速的同时测量，大大缩短了测量时间；实现了一次风速调平试验的数据自动记录、无线数据传输和控制，可实现试验工况的实时调整。

进一步的，还包括设置于测孔1中的丝堵3，皮托管5的测量端穿过丝堵3。通过丝堵3可以方便安装皮托管5。如附图2所示，还包括水平设置的且通过固定夹2固定于丝堵3上的导向板7，导向板7上沿长度方向设置有导向槽7-1，皮托管5的尾端安装有皮托管对准柄5-1，皮托管对准柄5-1其下端设置的导向鳍片5-2，导向鳍片5-2滑动安装于导向板7中的导向槽7-1中，皮托管对准柄5-1通过乳胶管6连接于差压变送器13。皮托管4由于通过皮托管对准柄在导向槽7-1中滑动，提高了其导向效果，确保其正对一次风流向。

还包括远程控制计算机12，远程控制计算机12及自动控制器9均连接有无线发射和接收装置10。差压测量值可人工记录，也可通过无线发射和接收装置10传输至远程计算机12进行自动记录。自动控制器9将测量的差压值通过无线发射和接收装置10传输至远程控制计算机，计算机12进行数据的自动记录和处理。在远程控制计算机12内置程序中输入一次风管直径，测量时间，内置程序根据等截面圆环法自动计算出测点位置，通过无线发射和接收装置10将控制指令发送至自动控制器9实现一次风速的自动测量和记录。

具体的工作原理如下：

将测量装置通过丝堵3固定在测孔1上，皮托管5探头置于一次风管内，调整导向板7位置，使其与一次风流向垂直，然后拧紧固定夹2，此时，手动将皮托管5推至一次风管最深处紧贴内壁面，控制器默认该位置位移为皮托管半径的位置(如5mm)。将待测一次风管内径尺寸(如510mm)和每个测点的测量时间(如15s)输入远程控制计算机12，计算机根据等截面圆环法自动计算出测点位置，并将控制信号通过无线传输和接收装置发送至自动控制器9，自动控制器9驱动管式直线电机4带动皮托管5移动至第一测点，并测量输入测量时间内的差压平均值，皮托管5通过乳胶管6连接至差压变送器13，差压变送器13将测得的差压值通过数据传输线以4-20mA标准信号传输至自动控制器9，自动控制器9将差压信号转化成差压值显示在显示屏上，并通过无线传输和接收装置10发送至远程控制计算机12进行自动记录。第一点测量完成后，管式直线电机4带动皮托管5移动至第二测点，并重复如上的测量过程直至所有测点测量完毕。所有测点测量完毕后，计算机自动计算出该一次风管的差压平均值。远程控制计算机可放在集控室，方便运行人员及时调整试验工况。

一次风速调平：

如附图3所示，以某300MW火力发电厂A层燃烧器一次风调平为例，将4套一次风速调平自动测量装置分别安装在A1、A2、A3、A4一次风管上，并按照前述过程调整导向板和皮托管位置。在远程控制计算机上输入一次风管内径510mm，测量时间15s，计算机根据公式1自动计算出测点位置如表1所示。

表1测点位置

测点	1	2	3	4	5	6	7	8
									位置	16.5	53.4	98.8	164.8	345.2	411.2	456.6	493.5

式中，ri—测点距圆形截面中心的距离，mm；R—圆形截面半径，mm；i—从圆形截面中心起算的测点序号；N—圆形截面所需划分的等截面圆环数。

计算机将控制信号通过无线传输和接收装置同时发送至4套一次风速调平自动测量装置，4台装置按照前述过程实现对应一次风管风速的自动测量，并将测量数据传送至远程控制计算机进行自动记录。测量完毕后，远程控制计算机计算每根一次风管的差压平均值并计算四根一次风管的偏差。如偏差大于±5％，则根据偏差大小调整每根一次风管的缩孔开度，调整完毕后，依据前述过程重新测量各一次风管的动压，并计算四根一次风管的偏差，直至偏差小于±5％。此处以一次调整为例，测量自动记录数据如表2、3所示。

测速原理如公式2、3所示：

式中，k—皮托管系数；pd—动压值，pdi—测量截面上各测点动压值，Pa；vp—平均流速；ρ—一次风密度；n—测点数。

同层燃烧器一次风速偏差由公式4、5计算得出：

式中，—同层燃烧器对应各一次风管风速平均值；i—一次风管号；n—一次风管数目；δ_i—每根一次风管风速相对偏差；—第i根一次风管的风速平均值。由于同层燃烧器对应的各一次风管皮托管系数k为定值(0.98-1)，一次风密度基本相同，因此，一次风速偏差值可直接利用各一次风管动压测量值得均方根平均值进行计算。

表2调整前测量结果

管号	1	2	3	4	5	6	7	8	动压均方根平均值	偏差(％)
											A1	230	240	240	240	290	310	320	150	15.80	6.56
A2	140	150	150	150	250	270	250	140	13.56	-8.58
											A3	220	240	230	220	190	220	250	120	14.46	-2.47
A4	210	240	240	230	270	300	300	150	15.50	4.49

表3调整后测量结果

管号	1	2	3	4	5	6	7	8	动压均方根平均值	偏差(％)
											A1	220	230	230	230	280	300	310	140	15.48	3.86
A2	160	170	170	180	260	280	260	150	14.17	-4.90
											A3	220	240	230	220	190	220	250	120	14.46	-2.94
A4	210	240	240	230	270	300	300	150	15.50	3.98

Claims (4)

1.一种一次风速调平自动测量装置，其特征在于，包括：

烟道，其一侧设置有测孔（1）；

皮托管（5），皮托管（5）的测量端通过测孔（1）伸入到待测的烟道内，其另一端位于待测烟道外；

管式直线电机（4），其通过电机连接法兰（4-1）固定于烟道上，内部同轴设置有电机定子（4-3），所述皮托管（5）同轴插入电机定子（4-3）内的电机滑杆（4-4）的内孔中，所述皮托管（5）与电机滑杆（4-4）连接固定，管式直线电机（4）驱动皮托管（5）测量端在烟道内水平移动；

自动控制器（9），管式直线电机（4）上的电机驱动器（4-2）通过电机控制线（8）连接于自动控制器（9）；

差压变送器（13），其通过数据采集线（11）连接于自动控制器，所述皮托管（5）通过乳胶管（6）连接于差压变送器（13）。

2.根据权利要求1所述的一次风速调平自动测量装置，其特征在于：还包括设置于测孔（1）中的丝堵（3），所述皮托管（5）的测量端穿过丝堵（3）。

3.根据权利要求2所述的一次风速调平自动测量装置，其特征在于：还包括水平设置的且通过固定夹（2）固定于丝堵（3）上的导向板（7），所述导向板（7）上沿长度方向设置有导向槽（7-1），皮托管（5）的尾端安装有皮托管对准柄（5-1），所述皮托管对准柄（5-1）其下端设置的导向鳍片（5-2），所述导向鳍片（5-2）滑动安装于导向板（7）中的导向槽（7-1）中，皮托管对准柄（5-1）通过乳胶管（6）连接于差压变送器（13）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一次风速调平自动测量装置，其特征在于：还包括远程控制计算机（12），所述远程控制计算机（12）及自动控制器（9）均连接有无线发射和接收装置（10）。