专利名称：平板门式弹簧锁气监测流量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种广泛应用于由低压力向较高压力区管道输送物料的行业，同时具有锁气及流量测量双重功能的弹簧式锁气监测流量装置。本文仅对电站锅炉煤粉制备系统，采用本装置所做的技术说明。
背景技术：
迄今为止，电站锅炉煤粉制备系统中粗粉分离器回粉管道上，仍然使用着仅有锁气单一功能并无计量功能的锥式锁气器。这种锁气器的缺点在1999年12月29日授权公告的实用新型专利弹簧式锁气器中，已对锥式锁气器存在的缺点做了说明。它的主要工作部件均安放在输送的管道中，这不仅影响回粉的畅通输送，而且容易引起锥帽脱落、掉杆及发生空气窜流，降低粗粉分离器的分离效率等缺陷，锥式锁气器一旦出现事故也无法及时维修。更重要的是它不具备回粉量的计量功能，由于粗粉分离器分离下来的不合格煤粉不能够量化，这使得给煤粉制备系统提供风量的送风机和提供煤粉携带能力的煤粉风机，缺乏调整风机运行负荷的数据依据，因而不能实现以控制回粉量为零为目标的控制操作，对串联运行的送风机和煤粉风机进行合理地自动化控制调节。以火力发电厂的中间储仓式煤粉制备系统为例，进一步阐明煤粉制备系统不能按回粉量调整风机运行所带来的弊端公知煤粉制备系统中的磨煤机额定出力是以粗粉分离器的出口标定的。空气介质携带煤粉的能力是靠煤粉风机提供携带煤粉的动力，送风机只是提供携带煤粉所需的风量。以往煤粉制备系统的空气动力的调节是依据调节磨煤机入口的负压值控制在一定的范围内，对煤粉风机进行调节维持煤粉制备系统的运行。本应将回粉量控制在最小量甚至为零，作为调节风机运行的主要调节参数，却苦于因没有可供调节的对象而不能实现。由此造成输送过量的空气量，把磨煤机磨制尚不合格的煤粉也携带出磨煤机至粗粉分离器进行分离处理，而不合格煤粉又被粗粉分离器通过回粉管道返送回磨煤机重新磨制，输送粗粒的煤粉不仅大大增加了空气动力系统的电耗，也加大设备和管道的磨损。不合格的煤粉可以返回磨煤机重磨，而携带不合格煤粉的风量却不能回收，这部分多余的风量携带着合格煤粉一同进入炉膛参加燃烧，这样不仅会使输送管道的管径加大，并使一次风的煤粉浓度下降，对锅炉的着火和稳燃极其不利。同时过量的三次风量被迫送至炉膛，严重地影响锅炉的正常运行。用本发明提供的弹簧式锁气监测流量装置，代替锥式锁气器，除克服了锥式锁气器的缺陷外，更重要的是使系统节省厂用电率，使锅炉燃烧及煤粉制备系统在安全经济运行等诸多方面全面受益。对于新建电厂而言，从设计上就可选择较低功率容量的风机、较小规格的输送管道、免设三次风管道、不设旋风分离器及煤粉斗以降低煤仓间高度，简化煤粉制备系统、不必采用中间储仓式制粉系统等优选方案、降低建设工程造价、节约能源等方面更有特别的意义。
发明内容
本发明提供了一种弹簧式锁气监测流量的装置，解决锥式锁气器存在的问题和缺陷。锥式锁气器存在两个方面的问题一是锥式锁气器在结构上存在诸多缺陷。弹簧式锁气监测流量的装置用平板门替代锥形帽，用安装在管道外部的弹簧、齿轮和直齿条替代杠杆装置。通过这些改进可以克服锥式锁气器存在的锥帽脱落、掉杆及发生空气窜流，降低粗粉分离器的分离效率等诸多缺陷。二是锥式锁气器不具备监测煤粉回粉量的功能。应用弹簧的弹力与煤粉重量之间的力矩平衡关系，通过与平板门轴上的齿轮和直齿条把力矩传给压缩弹簧，弹簧在弹性范围以内，由于平门板一侧的重力所形成的力矩与弹簧的压缩力所形成的力矩总是相互保持平衡，而煤粉的重力与弹簧压缩力根据弹簧的虎克定律是成正比例的关系，因而弹簧的压缩度的变化，就显示出了煤粉重量的变化。本项发明就是这样实现其锁气并能测量出回粉流量的技术装置。
本发明解决技术问题所采取的技术方案是将锥式锁气器杠杆锥冒的一端改为平板门，杠杆的另一端改用压缩弹簧代替重锤，中间是以齿轮和直齿条代替平衡杆，原有杠杆中间是以刀口为支点做左右摆动，现改为与平板门同体的门杆轴为中心做转动，避免了因锥冒设在管道中心位置容易堵塞煤粉和锥帽脱落、掉杆及发生空气窜流现象，降低粗粉分离器的分离效率等缺陷。弹簧式锁气监控流量装置主要是由与门杆轴、齿轮连为一体的平板门、直齿条和测量轮以及安放在弹簧套筒里的压缩弹簧等几部分组成。这些零件不会发生类似锥式锁气器所具有的各种缺陷。壳体是密闭的，弹簧式锁气监测流量装置的弹簧套筒、齿轮、测量轮、直齿条置于壳体之外，监视与维护非常方便。壳体内仅装有可转动的平板门，因此密闭的壳体内几乎没有任何可维修的工作量。壳体内仅有一门杆轴穿出壳体外，由于门杆轴很细，仅有轻微小弧度转动的零件，很容易做到密封，因此不会产生漏风和漏粉现象，即节能又不污染工作环境。本装置的平板门开启与关闭带动门杆轴上的齿轮与之同轴转动，齿轮的转动同步带动测量轮转动，齿轮的转动同时带动直齿条做直线运动，直齿条与压簧板连为一体使压缩弹簧伸缩。弹簧的另一端设有调整螺丝手轮，根据平板门的工作状态可用调整螺丝手轮调整弹簧的压缩度，改变弹簧的压缩度可改变密封煤粉层的高度。测量轮是跟随齿轮一起转动的，齿轮转动一段弧长，在测量轮上可转动约一周，以适应电位器工作的需要。测量轮轴上装有双电位器，可反映出弹簧压缩度的变化，双电位器所产生的电位变化，通过变送器传送电流到锅炉控制盘上，再复位于电位的变化，直接在远方读出回粉的流量。带触点的流量表可与煤粉风机和送风管道上的风门联动，对其进行自控调节。同时在弹簧式锁气监测流量装置的直齿条上，就地也标有回粉流量刻度，供现场与远方表计对照使用。
本发明的有益效果是本发明之目的在于提供一种即能克服锥式锁气器的诸多缺陷，又能监测回粉流量，且不需任何自动控制设备，就能自动实现锁气和测量回粉流量的弹簧式锁气监测流量装置。
附
图1说明以下结合说明书附图1和实施例对本发明进一步说明。
附图1是弹簧式锁气监测流量装置的构造图附图中1平板门，2门杆轴，3齿轮，4带流量刻度的直齿条，5测量轮，6压簧板，7压缩弹簧，8流量标计，9弹簧套筒，10调整螺丝手轮，11支架，12壳体，13检查门具体实施方式
说明书附图1中弹簧式锁气监测流量装置的壳体12是一密闭容器，上下两端与输送设备(管道)相连接，用平板门1控制回粉流量，平板门处在关闭状态时其上部保持有一定高度的粉位。当上部的煤粉重量和平板门自重之合，再计入上下两不同压力区的压力差值，此时上部的垂直重力与压缩弹簧7所形成的弹力矩相平衡时，平板门仍处在关闭状态，此粉位起锁气作用称之为密封粉位。当平板门能保持关闭状态时，说明没有回粉量输送，当有回粉输送时，由于平板门侧的力矩加大，使平板门打开，同时带动弹簧被再度压缩，达到新的动态力矩平衡。根据弹簧的虎克定律，可知弹簧的变形在弹性限度以内，是以正比例关系发生变化的，因此，通过弹簧的变形量，就可计算出回粉通过本装置的重力流量。粉位高于密封粉位的情况下，上部的垂直重力大于压缩弹簧的弹力，平板门被开启，上部的垂直重力越大平板门打开的开度也越大，上部的垂直重力与压缩弹簧的弹力依虎克定律工作。平板门与门杆轴2同为一体连接，它的转动会带动与其同轴的齿轮3做同步同圆心的转动，在装有双电位器测量轮5的跟踪下，会产生电位的信号变化，通过变送器把电流信号传输到远方表盘，再将信号恢复为电位信号，提供给操作人员对回粉系统进行调节，或直接把信号传送给自动控制系统，对煤粉风机进行自动调节。使回粉系统总维持在回粉量为零的状态，说明煤粉风机所提供的携带煤粉能力，只能携带出合格粒度的煤粉，而不能携带出不合格粒度的煤粉，使风机的负荷大大降低节省电力。齿轮的转动带动直齿条4做直线运动，直齿条与压簧板6直接连为一体，从而使压缩弹簧7随平板门开度做相应的伸缩。压缩弹簧是装在弹簧套筒9内的，弹簧套筒通过支架11与壳体壁12固接在一起，调整调整螺丝手轮10可以调整压缩弹簧的压缩度，以改变密封粉位高度。通过齿条上的流量标计8可直接知道弹簧式锁气监测流量装置的工作状态。在壳体上还设有透明有机玻璃的检查门13，可直接观察到平板门的开度状态。
说明书附图2是说明煤粉重力Pa与弹簧压缩力Pg之间的数量关系和本装置是如何实现测得煤粉流量的。下面以电站锅炉煤粉制备系统中，粗粉分离器回粉管上安装弹簧式锁气监测流量装置为例解释本装置是怎样测量回粉流量的。当粗粉分离器有回粉时，回粉会落到平板门的上部，当平板门上部的粉位超过密封粉位高度时，由于上部的重力大于压缩弹簧的弹力，平板门被压开，使超出密封粉位高度的回粉量通过，任回粉量如何变化，本装置永远保持有密封粉位的存在，从而起到锁气的作用。本装置组装时，用调整螺丝手轮10调整压缩弹簧7的弹簧压缩力Pg，使平板门1正好处于关闭状态，据力矩平衡原理有Pg×L2＝Pa×L1，等式中的Pa、L1、L2均为已知，故可求出弹簧压缩力Pg＝Pa×L1/L2；又根据弹簧在弹性范围内有虎克定律Pa∶Pa1＝ΔHa∶ΔHg1，式中Pa是平板门处于关闭状态时煤粉侧的重力；ΔHa是平板门处于关闭状态时弹簧的压缩变形量；Pa1是平板门处于人为临时顶住平板门不让它打开，人工往密封粉位上面再加入一定量的煤粉重量Pa1；ΔHg1是使平板门上增加煤粉重量Pa1时弹簧所增加的压缩变形量ΔHg1＝Pa/Pa1/ΔHa，这些参数均为已知数。此时把人为临时参与量移开，平板门就会打开，让后加进的煤粉重量Pa1流出来，测得平板门由关闭状态到打开，又从打开状态恢复到关闭状态时所记录的时间t，由此我们便得到弹簧的压缩度为ΔHa+ΔHg1处的回粉流量为Pa1×t，据此就可按正比例关系将流量刻度求刻出来。
将管道上下两个不同压力区用密封煤粉隔离开，实现该装置的能连续输送而又有锁气及监测流量的功能。当控制风机的风量只能提供给合格的煤粉携带出磨煤机时，回粉管的回粉量将是零流量，这使风机的控制有了数据依据，对风机进行节能调节。不仅如此，还给锅炉煤粉制备和燃烧系统带来很多好处，如制粉系统的通风量减少了，可以减小输送管道的管径，不合格的粗粉回粉没有了，会减轻设备及管道的磨损，风机的功率减小了，可以选择功率较小的风机，减少了携带粗粉的风量，使输送气粉混合物的浓度大大增加，这对于燃烧系统的喷燃器，具有足够的煤粉浓度而使煤粉容易着火和稳燃。本发明针对不同的使用对象，也会得到相应的好处。
权利要求
1.一种由低压力区向另一高压力区管道输送煤粉(物料)时，不会发生气体窜流现象，具有锁气功能，同时还具备监测煤粉流量具有双重功能的平板门式弹簧锁气监测流量装置。
2.根据权利要求1、所述的平板门式弹簧锁气监测流量装置，其特征是由平板门(1)、门杆轴(2)、齿轮(3)、直齿轮(4)、测量轮(5)、压簧板(6)、压缩弹簧(7)、流量标计(8)、弹簧套筒(9)、调整螺丝手轮(10)、支架(11)、壳体(12)、检查门(13)部件组成。压缩弹簧在弹性范围内依据虎克定律工作，实现平板门式弹簧锁气监测流量装置能连续输送煤粉(物料)具有锁气功能。
3.根据权利要求1、和2、所述的平板门式弹簧锁气监测流量装置，依据煤粉(物料)重力矩与弹簧的弹力矩总是保持平衡关系，以及压缩弹簧在弹性范围内依据虎克定律工作的原理，能够测量出煤粉(物料)的流量，同时通过测量轮(5)轴上安装的双电位器显示电位信号的变化，变送器将电位信号转为电流信号传送到远方控制盘，然后再恢复为电位信号，并根据电位变化与煤粉(物料)重量流量之间的相对应关系，用重量流量刻度表示出来，实现就地与远方同时得到可互相对照的监测流量结果。
全文摘要
一种从低压力向较高压力区管道输送物料的同时有锁气和监测流量双重功能的平板门式弹簧锁气监测流量装置，可广泛地应用于电站锅炉的制粉系统、电气式除尘器落灰管、循环流化床锅炉的给料与回料管等行业领域，其特征是在壳体12内有与门杆轴2连为一体的平板门1和齿轮3可同轴转动，通过与其相咬合的直齿条4作直线运动，直接驱动伸缩压缩弹簧7，根据物料侧的重力矩与弹簧侧的弹力矩相平衡的关系，以及弹簧依据虎克定律，在弹性限度内所受的压缩力与其变形成正比，可直接测量物料流量，同时齿轮带动装有双电位器的测量轮5转动，通过变送器将电信号传送到远方表盘，实现平板门式弹簧锁气监测流量装置自动监控物料连续不断地工作。
文档编号B65G53/66GK1792748SQ20051012770
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月5日 优先权日2005年12月5日
发明者孙家鼎 申请人:孙家鼎