江蘇偉屹電子有限公司
Wv-i系列插入式抗振型渦街流量計(jì) 在鍋爐風(fēng)量檢測(cè)中的應(yīng)用案例
循環(huán)流化床（CFB）鍋爐爐膛負(fù)壓控制回路的實(shí)現(xiàn)，首先面臨的難題在于：爐膛負(fù)壓常呈現(xiàn)超過(guò)100%的強(qiáng)烈波動(dòng)，須經(jīng)由截止頻率極低的低通濾波濾除后，方可得出正確的負(fù)壓信號(hào)，由此引發(fā)高達(dá)30秒左右的測(cè)量滯后，常規(guī)的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)極易產(chǎn)生失控，須引用一次風(fēng)、二次風(fēng)、引風(fēng)風(fēng)量信號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)爐膛負(fù)壓的自動(dòng)控制。
常見的風(fēng)量測(cè)量采用差壓式流量計(jì)，包括機(jī)翼測(cè)風(fēng)裝置、巴類流量計(jì)、橫截面流量計(jì)、雙喉徑流量計(jì)、V錐流量計(jì)等，我公司在之前數(shù)十套CFB項(xiàng)目DCS工程中發(fā)現(xiàn)：除非帶有自動(dòng)吹掃裝置，上述差壓式流量計(jì)普遍存在三個(gè)月后連流量趨勢(shì)都不能正確反應(yīng)的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致爐膛負(fù)壓控制回路的失敗。
與用戶共同分析下確認(rèn)：普遍的原因在于—導(dǎo)壓孔/管的堵塞，導(dǎo)致微弱的差壓不能正確傳遞至差壓變送器，致使風(fēng)量檢測(cè)徹底失敗。
同時(shí)，由于電廠通常不具備潔凈的儀表空氣，吹掃系統(tǒng)的電磁閥易產(chǎn)生泄漏，直接破壞差壓的檢測(cè)，也往往難于實(shí)現(xiàn)預(yù)期的成效。
無(wú)奈之下，只能采用風(fēng)門開度或風(fēng)機(jī)變頻器頻率輸出擬合流量的方法，勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)爐膛負(fù)壓的控制。
在鍋爐風(fēng)管的設(shè)計(jì)中，為盡可能降低壓力損失帶來(lái)的能耗，通常采用加大風(fēng)管流通面積的方法，降低風(fēng)速，以二階關(guān)系大幅度降低壓損帶來(lái)的能耗，卻因此對(duì)于風(fēng)量檢測(cè)提出艱巨的挑戰(zhàn)：
1.直管段長(zhǎng)度嚴(yán)重不足
2.低流速導(dǎo)致流量信號(hào)微弱
3.低壓力/甚至負(fù)壓（煙氣）、高溫輸送的氣體，密度低，由此進(jìn)一步減弱流量信號(hào)。
4.即使是通常被認(rèn)為潔凈的一次風(fēng)、二次風(fēng)、返料風(fēng)，內(nèi)含的灰塵等雜質(zhì)，在一定的運(yùn)行時(shí)間下，依舊會(huì)堵塞傳遞微弱壓力的導(dǎo)壓孔/導(dǎo)壓管，更勿論臟污的煙氣，缺乏可操作性的。
通常，風(fēng)管上伴有強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至干擾微差壓變送器的測(cè)量，對(duì)于振動(dòng)敏感的流量計(jì)，應(yīng)用于風(fēng)量檢測(cè)，通常認(rèn)為是不可思議的錯(cuò)誤。
由于我公司的渦街流量計(jì)在研發(fā)時(shí)確定的最主要目標(biāo)是大幅度提升流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力，尤其是制約渦街流量計(jì)的主要問(wèn)題——對(duì)振動(dòng)干擾敏感的問(wèn)題，在首臺(tái)樣機(jī)研發(fā)成功后，派出專人，在我公司承擔(dān)DCS工程的CFB項(xiàng)目中，實(shí)測(cè)風(fēng)管振動(dòng)數(shù)據(jù)，找出振動(dòng)尤為強(qiáng)烈的測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)，最后選定江蘇宜興某自備電廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)照片見下圖：
從照片中可以看到：
1.測(cè)振儀顯示振動(dòng)強(qiáng)度高達(dá)24m/s2，即2.448倍重力加速度，風(fēng)管上的水平加強(qiáng)筋因風(fēng)管振裂而后增設(shè)，未加防護(hù)處理，明顯呈現(xiàn)遠(yuǎn)超原設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的銹蝕。
2.直管段長(zhǎng)度不足2D,難于滿足一般流量計(jì)的安裝要求，特別是該管道連續(xù)通過(guò)2個(gè)轉(zhuǎn)彎，并且緊貼風(fēng)機(jī)，流場(chǎng)嚴(yán)重畸變，同時(shí)，必然伴生漩渦，進(jìn)一步破壞流量計(jì)工作條件，極易導(dǎo)致流量計(jì)無(wú)法檢測(cè)。
該測(cè)點(diǎn)工藝條件如下：
1.流體類型：流化床煙氣
2.管徑：1.5×0.9m 流量：14000~45000m3/h，常用溫度： 20℃ 壓力：2kPa 直管段1.9D，管道振動(dòng)2.4g
根據(jù)以上條件，選用我公司W(wǎng)v-i系列插入式抗振型渦街流量計(jì)，一舉獲得成功。
下圖為DCS歷史趨勢(shì)畫面（2006年7月）：
其中：綠色（藍(lán)色）曲線為風(fēng)門開度，黃色（紅色）曲線為流量.
下圖為未經(jīng)任何維護(hù)，運(yùn)行近1年后（2007年5月）的DCS歷史記錄：
從中可以看出：從2006年7月27日 到2007年5月7日，經(jīng)過(guò)近一年的使用，流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定，示值準(zhǔn)確。由此可以確定：鍋爐風(fēng)對(duì)于我公司渦街流量計(jì)而言，可視為潔凈流體，徹底解決臟污維護(hù)問(wèn)題。分析原因在于：我產(chǎn)品獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)沒(méi)有各種傳遞信號(hào)的縫隙和孔洞，不易粘附臟物，能夠徹底將渦街流量計(jì)的抗臟污性能發(fā)揮出來(lái)……
由于我產(chǎn)品插入桿直徑為36mm，并且插入管內(nèi)的長(zhǎng)度為管道相應(yīng)尺寸的一半，附加壓力損失低至難以檢測(cè)，更能產(chǎn)生顯著的節(jié)能效力。
流化床鍋爐風(fēng)量檢測(cè)的困難為行業(yè)所共知，在此之前無(wú)渦街流量計(jì)成功用于風(fēng)量檢測(cè)的先例，原因在于渦街的致命缺陷：對(duì)機(jī)械振動(dòng)干擾敏感。
此現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)2.4g，為我公司承擔(dān)的數(shù)十家DCS工程電廠中，振動(dòng)尤為強(qiáng)烈的風(fēng)管，而我公司產(chǎn)品在此測(cè)點(diǎn)的成功應(yīng)用，直接驗(yàn)證產(chǎn)品具備了顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知的抗振動(dòng)干擾能力，我們也由此確定：歷時(shí)4年的抗振性能艱苦研發(fā)，終于實(shí)現(xiàn)首步預(yù)期目的。
渦街流量計(jì)對(duì)上/下游直管段長(zhǎng)度的坎坷要求為設(shè)計(jì)人員所詬病，在直管段不足時(shí)，渦街流量計(jì)甚至不能產(chǎn)生卡門渦街，表現(xiàn)為連流量趨勢(shì)也不能反映，測(cè)量徹底失敗，我公司針對(duì)此缺陷研制的雙發(fā)生體結(jié)構(gòu)及獲得發(fā)明專利的“鎖頻環(huán)”信號(hào)處理系統(tǒng)，再次顛覆渦街流量計(jì)直管段要求的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，結(jié)合遙遙領(lǐng)先的抗振能力，在提升渦街流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)能力的道路上，取得重大突破。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在未對(duì)流量計(jì)系數(shù)及量程進(jìn)行任何修正的前提之下，流量計(jì)示值與下游工藝核算基本吻合，現(xiàn)場(chǎng)采用皮托管多點(diǎn)標(biāo)定，確認(rèn)誤差小于7%，完全滿足控制及操作需求。
至此可以判定，我公司流量計(jì)在此低壓、強(qiáng)烈振動(dòng)、直管段嚴(yán)重不足的測(cè)點(diǎn)中測(cè)量成功。
總結(jié)：
1、類似于電廠鍋爐風(fēng)等介質(zhì)對(duì)于渦街流量計(jì)而言，屬于潔凈介質(zhì)，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，將會(huì)展現(xiàn)遠(yuǎn)超過(guò)差壓式流量計(jì)的抗污能力，可杜絕過(guò)去使用差壓式流量計(jì)所必須的維護(hù)。
2 、從整體來(lái)看，對(duì)機(jī)械振動(dòng)敏感仍然是限制渦街流量計(jì)流量計(jì)使用的最大難題，如果抗振問(wèn)題能夠解決，將徹底取代氣體檢測(cè)中所有氣體流量計(jì)。在實(shí)際使用中，風(fēng)管的振動(dòng)強(qiáng)度，很有可能會(huì)突破我廠限制，因此在使用時(shí)候必須慎重。
3、 在此案例中，我們發(fā)現(xiàn)，不足2D的直管段所產(chǎn)生的流場(chǎng)畸變十分危險(xiǎn)，系統(tǒng)誤差在7%之內(nèi)，雖已滿足工藝需求，也已挑戰(zhàn)我公司產(chǎn)品對(duì)于直管段要求的極限，遠(yuǎn)低于產(chǎn)品應(yīng)有的1.5級(jí)精度等級(jí)，因此在選用中仍需注意。
4 、Wv系列產(chǎn)品在此場(chǎng)所的應(yīng)用成功，直接證明了產(chǎn)品所具備的國(guó)際遙遙領(lǐng)先的抗振能力，并直接展現(xiàn)了渦街流量計(jì)在能夠抵御免疫戰(zhàn)場(chǎng)振動(dòng)下所表現(xiàn)出來(lái)的未來(lái)流量計(jì)所特有的高性能。