一种磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法及系统

1.本发明属于能源及发电领域，具体涉及一种磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法及系统。


背景技术：

2.随着新能源装机容量的不断增加，火电机组将越来越多的参与电网调峰。目前许多电网均要求火电机组调峰能力要达到20%，即机组能够在20%额定负荷下稳定工作。这对机组各个设备的运行安全性和稳定性提出更高的要求。
3.锅炉作为火电机组三个主机之一，其运行稳定性对机组调峰性能至关重要。而燃烧稳定性是影响锅炉低负荷稳定运行的重要保障。无论对于四角切圆锅炉、对冲燃烧锅炉或w火焰燃烧锅炉，同一台磨煤机出口四根或六根粉管的一次风速/一次风量分配是否均匀，对锅炉低负荷燃烧稳定性有重要影响。
4.目前研究人员多采用差压法、激光法等方法尝试在粉管内测量一次风流速。差压法存在的主要问题是一次测量元件容易发生堵塞或磨损，影响测量数据的准确性。激光法由于对安装精度、运行维护要求较高，目前还未得到有效推广。可以看出，由于缺少有效的粉管一次风流量测量方法，使得运行人员无法实时掌握各粉管流量分配情况，从而进行均匀性调整，造成锅炉燃烧偏斜、局部超温、结渣等情况经常发生，严重时甚至造成锅炉灭火，影响电网运行的稳定性。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法及系统，本发明提供了一种新的测量手段，能够准确测量磨煤机粉管煤粉气流流量。
6.本发明采用的技术方案如下：一种磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法，包括如下过程；对磨煤机煤粉管道中的煤粉气流进行周期性变强度荷电；在磨煤机煤粉管道中，在煤粉气流进行周期性变强度荷电部位的下游布置至少两个检测点检测，获取同一荷电强度的煤粉颗粒流经任意两个检测点之间的时间差，根据所述任意两个检测点之间的距离、所述时间差以及磨煤机煤粉管道的横截面面积，计算得到磨煤机粉管煤粉气流流量。
7.优选的，通过波形或阶梯状的荷电强度对磨煤机煤粉管道中的煤粉气流进行周期性变强度荷电。
8.优选的，当检测点数量在三个以上时，获取同一荷电强度的煤粉颗粒流经任意两个检测点的时间差，计算得到多组磨煤机粉管煤粉气流流量，计算所述多组磨煤机粉管煤粉气流流量的标准偏差和平均值，剔除标准偏差/平均值大于5%的磨煤机粉管煤粉气流流量，将其余磨煤机粉管煤粉气流流量的平均值作为最终的磨煤机粉管煤粉气流流量。
9.本发明还提供了一种磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统，所述磨煤机粉管煤粉气
流流量测量系统能够实现本发明上述磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法，所述磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统包括磨煤机煤粉管道、荷电喷嘴和至少两个电荷传感器，荷电喷嘴安装在磨煤机煤粉管道上，荷电喷嘴的荷电端伸入磨煤机煤粉管道的内腔；所述至少两个电荷传感器设置于磨煤机煤粉管道上，所述至少两个电荷传感器在荷电喷嘴的下游方向间隔设置，每个电荷传感器的检测端均伸入磨煤机煤粉管道的内腔。
10.优选的，当电荷传感器的数量为两个时，荷电喷嘴、两个电荷传感器等间距布置。
11.优选的，当电荷传感器的数量为三个以上时，所有电荷传感器等间距布置。
12.优选的，荷电喷嘴、所有电荷传感器等间距布置。
13.优选的，荷电喷嘴与所有电荷传感器中位于最上游的电荷传感器之间的间距为荷电强度的变化周期
×
煤粉气流流速的2~5倍；电荷传感器之间的间距为荷电强度的变化周期
×
煤粉气流的流速的1~2倍。
14.本发明具有如下有益效果：本发明磨煤机粉管煤粉气流流量测量方法采用预荷电方法，通过对磨煤机煤粉管道中的煤粉气流进行周期性变强度荷电，由于采用周期性变强度荷电，所以在检测点处能够检测到不同荷电强度的煤粉颗粒，通过检测同一荷电强度的煤粉颗粒流经两个传感器的时间差，再根据所述两个传感器之间的距离、以及磨煤机煤粉管道的横截面面积，即可计算得到磨煤机粉管煤粉气流流量。可以看出，本发明的技术方案过程简单、能够准确测量磨煤机粉管煤粉气流流量，并且采用现有成熟的荷电装置以及电荷传感器即可实现，对设备的要求较低。本发明不存在采用差压法时一次测量元件容易发生堵塞或磨损的问题，以及不存在激光法中对设备安装精度、运行维护要求较高的缺点。
附图说明
15.图1为本发明磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统的结构示意图。
16.图中，1为荷电喷嘴，2为一级电荷传感器，3为二级电荷传感器，4为三级电荷传感器，5为磨煤机煤粉管道。
具体实施方式
17.下面结合附图来对本发明做进一步的说明。
18.参见图1，本发明磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统包括磨煤机煤粉管道5、荷电喷嘴1和至少两个电荷传感器，荷电喷嘴1安装在磨煤机煤粉管道5上，荷电喷嘴1的荷电端伸入磨煤机煤粉管道5的内腔；所述至少两个电荷传感器设置于磨煤机煤粉管道5上，所述至少两个电荷传感器在荷电喷嘴1的下游方向间隔设置，每个电荷传感器的检测端均伸入磨煤机煤粉管道5的内腔。
19.通过本发明磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统测量磨煤机粉管煤粉气流流量时，当煤粉气流流经荷电喷嘴1时，荷电喷嘴1能够对磨煤机煤粉管道5中的煤粉气流进行周期性变强度荷电；荷电的煤粉颗粒依次流经安装在荷电喷嘴1下游的电荷传感器，当不同带电强度的煤粉颗粒流经电荷传感器时，电荷传感器会输出不同强度的信号，由于荷电喷嘴1变强度运行，因此本发明记录同一荷电强度的煤粉颗粒流经各电荷传感器时的时间，这样能够计算出同一荷电强度的煤粉颗粒流经任意两个电荷传感器的时间差，再根据这两个电荷
传感器之间的距离计算出煤粉气流的流速，再根据磨煤机煤粉管道5的横截面面积，计算出磨煤机煤粉管道的一次风流量。
20.本发明的上述方案中，当电荷传感器的数量采用两个时，两个电荷传感器分别记为一级电荷传感器2和二级电荷传感器3，一级电荷传感器2设置于二级电荷传感器3的上游。
21.当电荷传感器的数量为三个以上时，三个电荷传感器分别记为一级电荷传感器2、二级电荷传感器3和三级电荷传感器4，一级电荷传感器2设置于二级电荷传感器3的上游，二级电荷传感器3设置于三级电荷传感器4的上游，为了方便计算煤粉气流的流速，将一级电荷传感器2、二级电荷传感器3和三级电荷传感器4等间距布置。设置三个以上电荷传感器的主要目的在于，同一荷电强度的煤粉颗粒流经任意两个电荷传感器时，可以检测到多组时间差，进一步就可以计算出多个煤粉气流流速，通过计算出的多个煤粉气流流速可对最终的煤粉气流流速进行校核比对，校核比对时，计算所述多组磨煤机粉管煤粉气流流量的标准偏差和平均值，剔除标准偏差/平均值大于5%的磨煤机粉管煤粉气流流量，将其余磨煤机粉管煤粉气流流量的平均值作为最终的磨煤机粉管煤粉气流流量。
22.上述方案中，荷电喷嘴1与一级电荷传感器2之间的间距为荷电强度的变化周期
×
煤粉气流的流速的2~5倍，相邻各级电荷传感器（如一级电荷传感器2和二级电荷传感器3为一组相邻的电荷传感器，二级电荷传感器3和三级电荷传感器4为一组相邻的电荷传感器）之间的间距为电强度的变化周期
×
煤粉气流流速的1~2倍。
23.上述方案中，荷电喷嘴1能够以波形或阶梯状的荷电强度对煤粉气流进行荷电。荷电强度可以是直线变化、波形变化或阶梯状变化。
24.实施例1参见图1，本实施例中，设置三个电荷传感器，三个电荷传感器分别为一级电荷传感器2、二级电荷传感器3和三级电荷传感器4，一级电荷传感器2设置于二级电荷传感器3的上游，二级电荷传感器3设置于三级电荷传感器4的上游，一级电荷传感器2、二级电荷传感器3和三级电荷传感器4等间距布置，荷电喷嘴1与一级电荷传感器2之间的间距和一级电荷传感器2和二级电荷传感器3之间的间距相同。
25.本实施例磨煤机粉管煤粉气流流量测量系统的工作原理如下：对磨煤机煤粉管道5中的煤粉气流进行周期性变强度荷电，荷电喷嘴1以波形或阶梯状的荷电强度对煤粉气流进行荷电；在磨煤机煤粉管道5中，获取同一荷电强度的煤粉颗粒流经一级电荷传感器2与二级电荷传感器3之间的时间差、二级电荷传感器3和三级电荷传感器4之间的时间差和/或一级电荷传感器2与三级电荷传感器4之间的时间差。利用上述几组时间差以及各组电荷传感器之间的距离，能够计算出三组磨煤机粉管煤粉气流流量，结和磨煤机煤粉管道的管径尺寸，可以得出三组磨煤机粉管煤粉气流流量，进行校核比对，校核比对时，计算这三组磨煤机粉管煤粉气流流量的标准偏差和平均值，剔除标准偏差/平均值大于5%的磨煤机粉管煤粉气流流量，将其余磨煤机粉管煤粉气流流量的平均值作为最终的磨煤机粉管煤粉气流流量。
26.利用本发明的技术方案，运行人员可以依据得到的磨煤机粉管煤粉气流流量，对磨煤机出口各支煤粉管道的流量进行调平，或对煤粉管道流速和流量进行监控，从而保证炉内燃烧状况处于优化状态。