一種管道氣流流量測量裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及煤粉氣固兩相流體流速、流量測量或單相高溫流體流速、流量測量技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電站鍋爐燃燒系統(tǒng)中，一次風管風速大小是電站鍋爐燃燒調(diào)整的重要參數(shù)，一次風速過大，容易造成鍋爐燃燒不穩(wěn)，甚至滅火;一次風速過小，則會造成一次風管積粉或堵塞，甚至一次風管燒損。長期以來，技術(shù)人員為了測量一次風管風粉混合物速度，付出了太多的努力，因此，有多種一次風管風粉混合物在線監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)應用于電站鍋爐實際生產(chǎn)中，并取得了一定的效果。但是，也存在著一些無法克服的缺陷。
[0003]—般來講，電站鍋爐一次風管道內(nèi)的氣固氣流速度主要使用兩種方式測量，一種是采用皮托管或靠背管測量出單相氣體動壓和靜壓、溫度等參數(shù)，利用伯努利方程計算出風速、風量和靠背管系數(shù);然后，采用靠背管測量氣固兩相流體的流速或流量，由于鍋爐一次風管道內(nèi)的主要輸送物為煤粉顆粒，靠背管容易堵塞，導致一次風管風速測量誤差過大或無法測量。
[0004]另一種是采用靜電荷法測量，在一次風管上安裝兩個傳感器，兩個傳感器的距離一定，由于氣流通過兩個傳感器感應的靜電荷所產(chǎn)生的波存在一定的時差，因此，根據(jù)兩個傳感器所產(chǎn)生的波的周期與兩個傳感器之間的距離，可以計算出氣流流速。但是，由于氣流溫度變化，導致用于計算氣流流速的系數(shù)差別很大，使得測量難以準確照顧到不同溫度范圍的流速，因此，在溫度變化不大的情況下，采用靜電荷法測量的氣流速度只能反映流體速度的變化趨勢，不能真正反映流體的實際流速和流量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是為了解決上述提出的問題，提供一種在管道內(nèi)針對高溫氣體或粉塵濃度較高的氣固兩相流體的流速或流量測量裝置，以適應電站鍋爐負荷及燃用煤質(zhì)變化，且維護方便、測量準確的管道氣流流量測量裝置。
[0006]所述管道氣流流量測量裝置，其特征在于，包括風葉轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、測風接管、轉(zhuǎn)速傳感器、測風管座和數(shù)據(jù)處理器，設置于管道中部的風葉轉(zhuǎn)子與所述轉(zhuǎn)軸的尾端連接，轉(zhuǎn)軸外間隔套設有測風接管，轉(zhuǎn)軸的兩端部與測風接管之間通過軸承或磁場連接，測風接管與管道側(cè)壁的測風管座固定連接，所述測風接管的首端外側(cè)固定設有壓蓋，所述轉(zhuǎn)速傳感器與轉(zhuǎn)軸連接，轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)處理器電連接，用于通過數(shù)據(jù)處理器將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為管道氣流流速或流量；
[0007]在測風管座內(nèi)的測風接管的外側(cè)套裝有耐磨套管;在測風接管的兩端外側(cè)分別套設有上管套和下管套，所述下管套的內(nèi)部與測風接管螺紋連接，下管套的外側(cè)與耐磨套管螺紋連接;下管套外部的內(nèi)徑逐漸縮小到與轉(zhuǎn)軸的間隙為0.2mm?1mm，所述端蓋與上管套的外端固定連接，使所述測風接管、下管套、上管套和端蓋合圍成一個腔體;所述測風接管的部分設于測風管座的外部，在測風管座外部的測風接管設有高壓清潔空氣接頭，用于向所述腔體內(nèi)吹入清潔空氣，防止測風接管內(nèi)被灰塵或雜質(zhì)污染。
[0008]進一步地，在所述轉(zhuǎn)軸的尾部固定套接有下內(nèi)磁鐵，下內(nèi)磁鐵的外周通過間隙設置有下外磁鐵，所述下內(nèi)磁鐵和所述下外磁鐵的同一端極性相同。
[0009]進一步地，所述轉(zhuǎn)軸的首部固定套接有上內(nèi)磁鐵，上內(nèi)磁鐵的外周通過間隙設置有上外磁鐵，所述上內(nèi)磁鐵和所述上外磁鐵的同一端極性相同。
[0010]更近一步地，所述上內(nèi)磁鐵的軸向兩側(cè)間隙套設有下磁鐵和上磁鐵，所述下磁鐵和所述上磁鐵與轉(zhuǎn)軸之間設有間隙，所述下磁鐵和所述上磁鐵面對上內(nèi)磁鐵的一端與所面對的上內(nèi)磁鐵端面極性相同。
[0011 ]優(yōu)選地，所述下內(nèi)磁鐵與所述下外磁鐵之間的間隙、所述上內(nèi)磁鐵與所述上外磁鐵之間的間隙、所述上內(nèi)磁鐵與所述上磁鐵之間的間隙，以及上內(nèi)磁鐵與所述下磁鐵之間的間隙為2mm?12mm;下內(nèi)磁鐵、下外磁鐵、上內(nèi)磁鐵、上外磁鐵、上磁鐵和下磁鐵為永久磁鐵，剩磁強度至少為1KGs。
[0012]作為實施例，所述下管套、耐磨套管和風葉轉(zhuǎn)子為耐磨金屬陶瓷材料;所述下內(nèi)磁鐵、下外磁鐵、上內(nèi)磁鐵、上外磁鐵、上磁鐵和下磁鐵設于磁鐵套內(nèi)，所述磁鐵套與測風管座、上管套或下管套固定連接。
[0013]優(yōu)選地，所述上管套與測風接管的外表面螺紋連接，所述上外磁鐵嵌設于測風接管與上管套之間并通過上管套固定，上磁鐵與下磁鐵分別通過上管套與測風接管凸出的凸臺以及上內(nèi)磁鐵外斥的磁力固定;下外磁鐵嵌設于下管套和測風接管之間并通過下管套與測風接管之間的螺紋固定。
[0014]進一步地，在測風接管與耐磨套管之間設有溫度及壓力傳感器，溫度及壓力傳感器通過導線與所述數(shù)據(jù)處理器連接，用于計算流體流量，所述溫度及壓力傳感器設于耐磨套管在風管內(nèi)部的背風面開口處;所述轉(zhuǎn)速傳感器為編碼器。
[0015]一種實施例為，所述轉(zhuǎn)軸的長度為500mm?4000mm;在所述轉(zhuǎn)軸的中部固定套接有一組或多組中內(nèi)磁鐵，中內(nèi)磁鐵的外周通過間隙設置有中外磁鐵，所述中內(nèi)磁鐵和所述中外磁鐵的同一端極性相同。
[0016]本發(fā)明實現(xiàn)了能夠適應高溫或氣固兩相流體的惡劣測量環(huán)境的流量準確計量，且?guī)缀醪挥绊懥黧w狀態(tài)，維護量大為降低，同時提高了測風裝置的測量精度，大為延長了使用壽命，有利于提高鍋爐燃燒安全性和經(jīng)濟性，減少污染物排放量。
[0017]本發(fā)明管道氣固兩相流體流速或流量測量裝置與現(xiàn)有風量風速或風量測量裝置相比較，其突出特點為:
[0018]1.本測風裝置利用燃煤系統(tǒng)管道中一次風粉混合物流速驅(qū)動風葉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，將風葉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成風速，通過數(shù)據(jù)處理器計算出風量和流體流量，避免了測量一次風動壓時測壓管堵塞問題，首次實現(xiàn)了一次風管風粉混合物氣固兩相流體流速在線監(jiān)測。
[0019]2.利用磁懸浮技術(shù)，消除了轉(zhuǎn)軸所受到的軸向和徑向受力，風葉轉(zhuǎn)子受到流體流動驅(qū)動力而轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。首次將磁懸浮技術(shù)用于氣固兩相流體流速測量裝置，使轉(zhuǎn)軸除了受空氣摩擦力外，幾乎沒有其他摩擦阻力，因此，大幅減少了轉(zhuǎn)軸的摩擦阻力，提高了裝置測量精度，大幅延長了測量裝置的使用壽命。
[0020]3.經(jīng)過過濾后的高壓清潔空氣進入測風裝置，從下管套與轉(zhuǎn)軸之間的間隙流出，對裝置進行非接觸密封，阻止風道或一次風管的灰塵進入測風裝置而影響裝置測量精度和正常工作，使得裝置可在嚴重粉塵環(huán)境中長期、穩(wěn)定運行。
[0021]4.對于截面尺寸較大的管道，測量氣流流速時，無需改變管道截面結(jié)構(gòu)尺寸、增加風阻，對氣流體流場影響小。
[0022]5.使用永久磁鐵而不是電磁鐵作為轉(zhuǎn)軸的支撐，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且提高了測風裝置對溫度的適應范圍，避免了使用電磁鐵導致線圈過度發(fā)熱對設備帶來的不利影響。
[0023]6.與以往的管道流體測量不同，利用了編碼器進行風速測量，提高了裝置的測量精度，滿足使用精度要求。
[0024]7.風葉轉(zhuǎn)子、下管套、耐磨套管均采用金屬陶瓷進行加工或處理，大大延長裝置使用壽命。
[0025]本發(fā)明利用一次風管中的風粉混合物流動，驅(qū)動風葉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，帶動與風葉轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，來測量一次風管氣固兩相流體流速，進而計算出流量，解決了高溫和高濃度粉塵環(huán)境的流量長期準確測量問題;采用金屬陶瓷加工風葉轉(zhuǎn)子和耐磨套管，延長裝置使用壽命；引入高壓清潔空氣對裝置進行密封，確保裝置正常工作;利用磁鐵同極相斥的磁懸浮技術(shù)原理，消除裝置軸向力和徑向力，較少摩擦力，提高測量精度。除電站鍋爐一次風管風粉混合物氣固兩相流體風速在線監(jiān)測外，本發(fā)明也可應用于二次風道風量在線監(jiān)測，中速磨煤機入口一次風量在線監(jiān)測，水泥、冶金、石化等行業(yè)的單相流體流速或氣固兩相流體流速或流量在線監(jiān)測測量。
【附圖說明】
[0026]附圖是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:I一壓蓋，2—數(shù)據(jù)處理器，3—轉(zhuǎn)速傳感器，4一上磁鐵，5—上內(nèi)磁鐵，6—上外磁鐵，7—下磁鐵，8—上管套，9一測風接管法蘭，10—管座法蘭，11一轉(zhuǎn)軸，12—測風管座，13—耐磨套管，14 一管道，15—溫度及壓力傳感器，16—下外磁鐵，17—下管套，18—下內(nèi)磁鐵，19 一風葉轉(zhuǎn)子，20—測風接管，21—高壓清潔空氣接頭，22—中內(nèi)磁鐵，23—中外磁鐵。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:如圖所示管道氣流流量測量裝置，包括風葉轉(zhuǎn)子19、轉(zhuǎn)軸11、測風接管20、轉(zhuǎn)速傳感器3、測風管座12和數(shù)據(jù)處理器2。
[0029]其中轉(zhuǎn)速傳感器3選用編碼器，編碼器可將轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖輸出，根據(jù)不同型號的編碼器精度，每周可輸出360?2400個脈沖，數(shù)據(jù)處理器2可使用PLC、單片機或DSP，編碼器的輸出信號可直接接入數(shù)據(jù)處理器或DCS控制系統(tǒng)。
[0030]風葉轉(zhuǎn)子19設有三只繞軸轉(zhuǎn)動的半圓碗或三個風葉，半圓碗的圓心或風葉的中心線設置于管道中軸線，風葉轉(zhuǎn)子19采用金屬陶瓷，其中心軸與所述轉(zhuǎn)軸11的尾端固定連接，轉(zhuǎn)軸11外間隔套設有測風接管20，轉(zhuǎn)軸11的兩端部與測風接管之間通過軸承或磁鐵連接，若使用軸承則需要選用昂貴耐磨的寶石軸承。
[0031]如圖所示，管道14的一側(cè)設有與管道連通的柱形的測風管座12，測風管座的外端設有管座法蘭10，管座法蘭10通過測風接管法蘭9密封連接，測風接管法蘭9與測風接管20焊接為一體，且測風接管法蘭位于測風接管的中軸線上。使用測風管座安裝測風裝置不需要改變管道形態(tài)，對管道氣流沒有明顯影響。理論與試驗數(shù)據(jù)證明，軸的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動風葉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的風速成正比，因此，通過風洞試驗或就地標定出軸的轉(zhuǎn)速與風速的關(guān)系系數(shù)，就可以準確測量被測介質(zhì)流速。
[0032]本發(fā)明技術(shù)方案的風葉轉(zhuǎn)子式測速在高溫或氣固兩相流體管道中首次提出并應用，雖然在常溫低風速的清潔空氣環(huán)境中，風葉轉(zhuǎn)子連接轉(zhuǎn)軸可以用來測量風速，但是在粉塵濃度較高的氣固兩相流體環(huán)境中根本無法使用這種方式測量流體速度，尤其在煤粉氣力輸送系統(tǒng)的管道中，管道流速可高達40m/s，或在管