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热式气体质量流量计-锅炉风量检测用

时间:2018/12/24来源:未知

摘要:文章分析了锅炉风量测量问题,讨论了差压式流量计与热式气体质量流量计测量方法,并对热式气体质量流量计在风量测量问题上的应用进行了研究。
    对发电机组锅炉进行风量管理,是提高锅炉运行效率和安全性的重要手段,也是目前国内发电机组测量控制技术上的薄弱环节。实现发电机组锅炉的风量管理,关键在于稳定、准确的风量测量。基于压差原理的流量计是以往的锅炉风量测量的主要仪表,这种测量方法除了取压孔容易堵塞、运行期间出现故障难以排除外,由于在锅炉风道中,风速低于压差原理测量气体流量的下限值,使得锅炉风量测量值不准确,而且波动大,测量的是气体的体积流量。
    热式气体质量流量计是目前测量气体流速较低的气体流量计,而且测量的是气体的质量流量,可以用插人方式实现大尺寸管道的气体流量测量,能够实现在线插拔更换,适于锅炉风量测量,是锅炉风量测量的发展方向。

1、热式气体质量流量计的原理:
    热式气体质量流量计是利用热扩散原理测量气体质量流速的流量计,其测量的基本原理是将一个加热的“发热体”放在气体流场中,通过计算“发热体”的温度变化和热量损失来计算气体的流量,具体可以用下述公式表示:
计算公式

    式中:P为气体密度;v为气体流速;x为比例系数;Q为热流量;0T为温差。
    微观上,当气体分子接触“发热体”时,就带走一份“热量”,这份“热量”的大小取决于气体分子的种类和气体分子原来的“温度”;在宏观上,单位时间与“发热体”接触的分子个数,宏观上就是气体在“发热体”处的速度,气体的质量流量可以通过测量发热端的热量损失间接地得到。
    热式气体质量流量计的优点是:测量的是气体的质量流量,精度高、压损小、能适合大口径、量程比高,对小流量气体测量性能好,测量与压力变化不敏感;这些优点表明,热式气体质量流量计适于锅炉风量的测量。

2、热式气体质量流量计在锅炉风量测量中的应用:
    由于热式气体质量流量计有以上的优点,在锅炉风量测量中得到广泛应用,正逐渐的替代压差式流量计成为技术趋势,但热式气体质量流量计在锅炉风量测量时,是有应用技术方法的,如果方法不当,其使用效果就会受影响。
    由于锅炉风量测量研究主要在一次风、二次风、烟道和脱硫脱硝等部位,这些部位风道的尺寸、形状、前后直管段长度和风道弯曲状况、风温都不相同,所以风量测量比较复杂,总结各种情况,热式气体质量流量计在锅炉测风中的应用,与以下因素有关。
    (1)由于风道截面尺寸比较大,风速在风道里的分布有很大不同,而热式气体质量流量计属于速度型流量计,在测量截面中,对运动气体速度的分布比较敏感,所以测量结果就与仪表传感器的位置有关,在实际应用中可以采取多个仪表,在同一截面测量各自风量,***终结果用加权平均或求平均值的方法计算风道的气流量。
    (2)前后直管段的长度要求,是由于标定仪表是在前后直管段充分长的情况下进行的,一般要求至少前十后五,但在锅炉测风的实际应用中几乎不可能实现,因此如测量偏差大,大多用现场标定拟合的方法处理。
    (3)在测量一次风时,为了得到要求的一次风温,要用冷、热风混合的方法调节风温,在实际系统中,冷、热风混合后的风道很短,使得冷、热风不能充分混合,因而风道中,风温的温度梯度很大,在混合后测量风道中的风流量就会有测量误差,可以考虑用冷、热风分别测量风流量,然后求风量之和的方法解决。
    (4)在测量烟道、脱硫脱硝部位的空气流量时,经常用气体流速表示,可以通过设置仪表参数中的管道面积和仪表系数来解决这个问题,使得现实的气流量数值与风速一致。

3、应用举例:
    目前能测量高温风流量的热式气体质量流量计有2家美国企业,***近国内哈工大下属的派力仪表企业也推出了高温型热式质量流量计,在辽电运行取得了较好的结果,说明国内的热式气体质量流量计经受住了严酷工况条件的考验,达到了应用要求。国产热式气体质量流量计量机组的安装、表头及运行效果如图1一图3所示。
图1国产热式气体质量流量计在机组中的安装位置
图1国产热式气体质量流量计在机组中的安装位置
图2国产热式气体质量流量计表头
图2国产热式气体质量流量计表头
图3国产热式气体质量流量计运行效果

图3国产热式气体质量流量计运行效果
RSL系列热式气体质量流量计是利用热传导原理测量流体流量的仪表,该仪表采用恒温差法对气体质量流量进行准确测量。热式气体质量流量计具有体积小,数字化程度高,安装方便,测量准确等优点。 

一、RSL系列热式气体质量流量计产品的技术优势: 

1、专有流量数据模型算法;模糊理论控制温度、湿度算法;
2、高性能智能微处理器及模数、数模转换芯片;
3、宽量程比100:1;大口径,低流速,压损可忽略;
4、直接测量质量流量,无须温压补偿;
5、低流速测量非常灵敏;
6、设计、选型方便,安装、使用简便;
7、适合各类单一或混合气体流量测量。 

二、RSL系列热式气体质量流量计产品特点:

1、采用稳定性极高的专利技术铂RTD传感器
2、采用享有专有技术”平衡结构封装”,介质温度自补偿
3、专有算法,可实现高线性、高重复性、高精度
4、量程比宽100:1,可据用户要求可拓展
5、可实现大管径小流量测量,***小流量可测低至零,分辨率0.001m/s
6、无可动部件、振动影响可忽略
7、直管段要求不高1-2D
8、与介质的温度、压力无关
9、专有高温算法,介质温度可达+510℃,
10、采用高湿算法,实现高精度测量
11、对流量信号键入12点动态修正,内置10点修正
12、在线动态校正电流/电压输出
13、对粉尘等小颗粒不敏感
14、在线不断流装卸,维护方便

三、RSL系列热式气体质量流量计应用场合:

1、公用工程---电﹑气﹑ 水处理的监控
管道的气体;通用系统;沼气;煤气;天然气;液化气;锅炉预热空气
2、石油与天然气工业
能量交换;填井气回收; 燃气计量;气体质量分析;泄漏气测试;天然气测量;火炬气的监控
3、电力行业
燃料系统中气体分配过程中的气体测量;锅炉及辅助系统中各种气体的测量;燃气炉中气体测量;氢气测量;电厂高炉的一次风、二次风的测量
4、化学行业
烟气循环监测;采样系统中气体流量计量;引风机的气体流量计量;化肥厂氨气测量 ;电池工厂各种气体流量测量
5、冶金行业
钢铁厂加气测量;炼铁厂高炉煤气的测量;焦化厂焦炉煤气的测量;轧钢厂加热炉燃气(高炉煤气、焦化煤气、天然气等)的测量控制;热处理淬火炉等的氢、氧、氮等气体的控制
6、纸浆与造纸行业
废水处理系统中气体的测量;烟道流量监控;锅炉回收二次/三次空气;锅炉的燃气和空气送风测量
7、食品及医药行业
加工操作中新鲜空气的加入;啤酒厂中的二氧化碳处理;瓶子消毒器中的热空气的流量;热氧化过程中气体流量测量;通风系统;锅炉进气﹑废气﹑过程控制
8、环保
沼气利用过程中的气体测量;氯气处理过程中氯气气体测量;污水处理过程中曝气池的气体测量;烟筒烟道排气监测SO2和NOX的排量 
9、其他行业
工厂压缩空气测量;煤粉燃烧过程粉/气配比控制燃料;水泥工业竖式磨粉机排放热气流量控制 

四、RSL系列热式气体质量流量计性能指标:

1、测量范围:0.5—100Nm/s (20℃,101.33KPa)
2、准确度: ±1%的读数 ±0.5%满量程
3、量程比:通常100:1(取决于标定流量的范围)
4、管径范围: 15mm~6000mm
5、应用范围: 适合各类单一或混合气体。含尘、含沙、含湿气、各种腐蚀性气体
6、环境温度范围: -40℃~+85℃(无显示); -30℃~+70℃(有显示); 湿度小于90%RH
7、介质温度范围: -40℃~+100℃;-40℃~+200℃; -40℃~+450℃;-40℃~+510℃
8、传感器直径:ф3、ф2.5
9、插入式传感器探杆直径:ф19(标准)、ф16、ф12
10、传感器材质:316不锈钢、哈氏合金、钛
11、探杆材质(保护套): 316不锈钢(标准)、哈氏合金
12、双向测量介质流量
13、模拟量输出:流量:4-20mADC, 温度:4-20mADC, ***大负载:1000Ω
14、累积脉冲量输出
15、键入12段非线性修正,内置10段非线性修正
16、通讯:串口输出RS232/RS485
17、供电电源:24VDC/600mA;220VAC/2W;110VAC/3W
18、报警:1-2路继电器输出、5A/220V、5A/30VDC、键入设定??
19、大屏幕LCD显示:七位瞬时流量,八位累积流量
20、过程压力:1.6Mpa(***大20MPa)
21、安装工艺形式:插入式(卡套、卡套+球阀、法兰连接)适用于DN80以上的管道安装,管道式(法兰、螺纹连接)适用于DN15以上的管道安装。
22、防爆等级:本安型(iaⅡCT5)、隔爆型(ExdⅡCT4)
23、防护等级:IP65

 热式气体质量流量计的管段传感器数据表 (螺纹连接)

内径
(mm)DN
重量 
(Kg)
安装长度
(mm)L
连接螺纹 额定压力
(MPa)
带连接件 不带连接件
20 4.5 280 R3/4″ G1″ 1.6MPa
25 4.7 280 R1″ G11/4″
40 5.0 280 R11/2″ G2″
注:DN<20mm时,传感器尺寸请咨询我企业
热式气体质量流量计的管段传感器尺寸表(法兰连接)
内径
(mm)DN
重量 
(Kg)
安装长度
(mm)L
法兰尺寸(mm) 额定压力
(MPa)
D D0 N×A
20 6.2 280 105 75 4×14 1.0
25 6.6 280 115 85 4×14
32 7.2 280 140 100 4×18
40 8.2 280 150 110 4×18
50 9.6 280 165 125 4×18
65 10.8 280 185 145 4×18
80 13.1 280 200 160 8×18
100 16.5 280 220 180 8×18
125 19.6 290 250 210 8×18
150 29.8 310 285 240 8×22
200 40 340 340 295 8×22
250 56 370 395 350 12×22
300 66 410 455 400 12×22
350 70 440 505 460 16×22
400 75 480 565 515 16×26
450 90 510 615 565 20×26
500 105 550 670 620 20×26
600 162 620 780 725 20×30
700 180 690 860 810 24×26 0.6
800 240 750 975 920 24×30
1000 390 890 1175 1120 28×30
1200 650 1030 1405 1340 32×33
1400 850 1160 1630 1560 36×36
1600 1150 1290 1830 1760 40×36
1800 1500 1430 2045 1970 44×39
2000 1890 1560 2265 2180 48×42
注: 表中只给出了1.0Mpa的额定压力,高于1.0Mpa时请咨询我企业 
 

六、热式气体质量流量计产品选型:

 
RSL 热式气体质量流量计
公程通径 -XX 100表示DN100
 
安装形式
G 管道式
C 插入式 1 螺纹连接
2 法兰连接
 
公称压力
A 0~0.6MPA
B 0~1.0MPA
C 0~1.6MPA
D 0~2.5MPA
E 0~4.0MPA
F 0~6.4MPA
G 0~10MPA
H 0~16MPA
 
工艺条件
0 普通
1 防腐
2 防爆
3 高温
 
输出信号
A 无输出
B 4~20MA
C RS485 MODBUS
供电电源 1 220V AC
2 24V DC
4、结束语:
    热式气体质量流量计的特点和实际运行结果都表明,解决好测量方法的问题,用热式气体质量流量计测量锅炉风量可以得到很好的结果。

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