专利名称：空气、煤粉流量和浓度测量方法及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于流量测量技术领域，进一步涉及一种空气、煤粉流量测量方法及其控制系统。
目前，在电站锅炉及大容量供热锅炉中，一般将煤由磨煤机磨成粉末，再用空气运载悬浮煤粉经输送管道输送到锅炉炉膛。对锅炉来说通常布置为四角喷射，即每层有4个输送空气煤粉管道，一台锅炉有1-4层，每层的四个输送量均衡，则在炉膛内形成切向旋流团，燃烧均匀，炉膛水冷壁管受热均匀，不会发生局部管壁热负荷过高，而发生爆管现象，当某一输送管道流量偏大或偏小，则会引起切向旋流火焰团在炉膛内偏移，严重时使靠近旋流火焰团偏移处的水冷壁管过热、爆管造成事故。一般情况下，当锅炉运行前，先以空气对输送管道内的流量进行测量及调整，使四个输送管道流量均衡，而在锅炉运行中，由于每一管道的长度、弯头或形状的不同，空气和煤粉在管道内混合流动时，其流动特性和单相空气迥然不同。一个最显著的特点是煤粉和空气间存在速度差，这个速度差随温度、流量、管道几何形状、压力的变化而变化，而使四个管道内造成流动偏差。一般的调节方法难以达到预先的流量。煤粉输送管道内平均流速很高，一般达到几十米/秒，因此，任何插入装置都会在极短时间内磨损殆尽。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高精度、结构简单、经久耐用、在线连续测量的空气、煤粉流量及浓度测量方法及其控制系统。
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明涡式测压孔20的结构示意图。
图3为本发明旋流喷射器7的结构示意图。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参见附图1，本发明的装置包括一可配置在空气煤粉输送管道4、5上的测量控制器14，测量控制器14的电信号均与工业控制机13相连接。以管道5上的测量控制器为例，测量控制器14包括两对测压元件11、12及旋流喷射器6、7，测压元件11、12与涡式测压孔20相通，旋流喷射器7的进口和一次空气1相通，旋流喷射器7安装于输送管道上，旋流喷射器7、测压元件11、12的电信号分别与工业控制机13相连接。
煤经过传送带2进入磨煤机3；一次空气1分二路，一路进入磨煤机3和煤粉混合后输送至管道4、5，另一路进入控制管道19，阀门16、17进入旋流喷射器7或6。
空气煤粉进入煤粉输送管道4、5，再进入流量浓度测量控制器14，随后再进入炉膛10内的燃烧器15。现对一路输送管道进行分析说明空气煤粉进入管道5后，依次进入控制段，水平测量段和非水平测量段19、8、9，测量段8、9装有非接触式测压元件11、12输出信号送入工业控制机13，计算空气流量和煤粉流量。
测压元件11、12和管壁相连，参见附图2，压力测量孔20处为涡旋型结构，焊结在上部管道，避免煤粉在测压点处沉结，堵塞。
本发明的空气、煤粉流量和浓度测量方法为1.测量水平管道和倾斜管道的压力降，也就是两相摩擦压力降。
ΔPl＝ΔPf=2fld·ρmu2---(1)]]>摩擦阻力系数由实验确定，并存入计算机。
其中，f为摩擦阻力系数，l为测量段长度，d为管径，ρm为空气、煤粉混合物密度，u为速度。
(2)测量非水平管道(倾斜或垂直管道)的压力降，这部分的压力降为摩擦压力降和重位压力降之和。
ΔPl＝ΔPf+ΔPh=2fld·ρmu2+ρmgl·sinα---(2)]]>α为管道倾角。
ΔPh为重力压降。
混合密度为ρm＝(1-α)ρg+αρcg为重力加速度。
α为煤粉比率。
(3)将上述两个议程联立求解并考虑气固两相间的相对速度即可得空气、煤粉的流量。
对同一层四个输送管道内空气、煤粉流量由计算机求出后，对流量偏差最大管道进行调整，由计算机控制或手工打开阀门，喷入空气，增加管道阻力，减少管道空气煤粉流量。由于锅炉煤粉输送为一个系统，一个管道流量的减少就会引起其它管道流量的增加，故而要反复调整，由于本发明方法流量测量偏差小于±5％，煤粉流量测量可实现高精度调整。
工业控制机得到空气、煤粉流量后，即对流量偏差最大或最小的管道实行调整。如管道5流量偏大，则开启阀门16、17，空气从旋流喷射口向管道5喷出，旋流喷射口具有直接喷射大得多的阻力，易于调整流量大小；如管道5流量偏小，则开启阀门16、18，启动正向旋流喷射口，管道5流量的调整，势必影响其它管道4内的流量，需要反复调整多次，本发明中，压力差的测量是在线、连续测量，对管道空气流量的测量和控制也是连续进行的，本发明可应用于任何气体固体两相流动以及气体液体的两相流动。
权利要求
1.空气、煤粉流量和浓度测量控制系统包括一可配置在空气煤粉输送管道(4)、(5)上的测量控制器(14)，测量控制器(14)的电信号均与工业控制机(13)相连接，其特征在于，测量控制器(14)包括两对测压元件(11)、(12)及旋流喷射器(6)、(7)，测压元件(11)、(12)与涡式测压孔(20)相通，旋流喷射器(7)的进口和一次空气(1)相通，旋流喷射器(7)安装于输送管道上，旋流喷射器(7)、测压元件(11)、(12)的电信号分别与工业控制机(13)相连接。
2.空气、煤粉流量和浓度测量方法，其特征在于，测量水平管道和倾斜管道的压力降，同时测量非水平管道的压力降，然后根据压力降方程求解空气、煤粉的流量。
全文摘要
一种高精度、结构简单、经久耐用、在线连续测量的空气、煤粉流量及浓度测量方法及其控制系统,包括一可配置在空气煤粉输送管道上的测量控制器,测量控制器的电信号均与工业控制机相连接,通过测量水平管道和非水平管道段的压力降,求解空气、煤粉的流量。
文档编号G05D7/00GK1259656SQ9911595
公开日2000年7月12日 申请日期1999年12月29日 优先权日1999年12月29日
发明者周芳德, 刘友斌, 狄连城, 王跃社 申请人:西安交通大学