热式质量流量计介绍

第1页共12页Sierra（斯亚乐）热式质量流量计介绍前言热电厂主要利用可燃物质燃烧制造生产高温高压蒸汽，再利用汽机推动发电机将热能转换成电能，从汽机出来的蒸汽通过管道对外供热。锅炉燃烧及烟气排放的过程中，风量流量的检测对热电厂安全生产，运行可靠性有着至关重要的作用，现场管道受场地空间位置限制以及安装成本的因素。设计人员根本不会考虑风量测量所需直管段等要求。所以热电厂管道内流体分布复杂多变（如弯头，管道内部结构支撑等阻流件使得速度分布畸变，旋转流）就很常见了。不利于流量的准确测量。因此对流量测量装置的选型及应用是需要考虑的问题。锅炉风量精确测量的意义随着环保条列的不断更新，火力发电厂越来越关心机组效率和空气污染的问题，要提高锅炉热效率和降低空气污染（尤其是氧化氮污染）最有效而又能保持低成本的方法之一是准确测量锅炉一、二次风量和控制。1）在提高机组热效率方面有以下几点：使燃料和气流达到最优化的比率，进而提高锅炉热效率；使用合适的锅炉一、二次风量测量仪器能够减少压力损失，这样能够有效减少锅炉一、二次风管道内部风压和风阻率，因为风管高压现象会使空气预热器的热效率降低；一定程度上降低了厂用电率，提高了上网电量；不同程度的减少了风量测量仪器的寄生电势；使用良好的风量测量方法，就会给运行操作人员控制送入锅炉的空气适量，进一步减少过剩空气量，最终达到提高锅炉炉膛温度和锅炉热效率的目的。2）优化锅炉运行操作方面有以下几点：可以增加锅炉燃烧的稳定性，降低煤粉的冲进性，减少锅炉烧失率；解决锅炉空气不均匀、氧气缺乏或因氧气导入过多而引发的锅炉爆炸等问题；使用准确气流量维持锅炉火球的理想位置，减少火焰过近并冲刷炉壁；供应优化后的空气能够减少炉渣及锅炉腐蚀问题；使气流随锅炉负荷变化而合理控制。3）在环保方面是减少氧化氮至最稳定、最经济的措施。以前因为空气中的氧随意抽取，成本相对低廉。大家对风量控制的主要关注在风门或风机频率调节与风量变化的线性度上。随着大家对环境保护意识的不断增加，国家环保部门对热电企业烟气排放要求不断提高。锅炉精细化控制要求也越来越高。锅炉风量的精确测量成为热电企业的一种期盼。风量测量的方法中国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。常规测量方法主要利用差压式原理，差压式流量计应用范围特别广泛、历史悠久的一种系列化流量计，在封闭管道的流量测量中各种对象都有应用。廿十世纪50年代以前它是唯一的天然气流量计。国内气体计量技术沿袭国外测量技术摸索探索开发出一系列差压式流量测量产品。尽管它有许多不足之处：如测量精度一般，现场安装条件要求高，压损大，范围度窄等等。以前国内热电企业的风量测量也基本上以差压式流量计为主。1.差压式流量计热电厂一次风，二次风管道口径都比较大，目前市场上常用的风量流量计主要有匀速管、孔板、多孔板、可变孔板、喷嘴、文丘里、锲型、V锥、弯管、皮托管、毕托管等其原理都是源于伯努利方程，V=K×（也就是常说的差压式），需要差压取样以及压力与温度的补偿才能得出质量流量，中间环节多，容易造成累积误差。后期维护工作量也大。差压式流量计的特点第2页共12页部分差压式流量计如机翼等运用在锅炉一、二次风量测量时仍然存在以下几方面的问题：1)不可避免的产生较大的风阻，风阻量一般在20%~30%，风阻量大在一定程度上不仅减少提供给工艺生产流程所需的风量，而且增加了风机用电量。2)现场实际安装位置的限制，如气流流量测量装置要求的直管道无法满足要求时，就会降低气流流量测量装置的测量精度，甚至远低于±10%。3)风量管道因为管道结构和调节阀门的不同开度势必会产生介质紊流现象，我们知道测量的介质产生紊流时，不仅使气流流量测量装置测量精度降低，而且会导致气流流量测量装置功能失常，出现测量数据异常无效现象。4)在锅炉低负荷时需求的风量减少，风量流速降低，气流流量测量装置检测的差压就会变小，在小差压范围内气流流量测量装置误差就会变大，敏感度降低。5)气流流量测量装置在含有粉尘管道中就有取压孔堵塞的可能，虽然运用了防堵塞吹扫系统，但测量数据失效和不能真实反应管道中气流量时没有筛选和屏蔽功能，就会给运行人员指导过量或错误的操作。6)锅炉送风管道横截面形状一般有圆形、矩形等，如运用威力巴、阿牛巴、德尔塔巴等巴类气流流量计测量装置时就不合适，因为我们知道威力巴、阿牛巴擅长于蒸汽、液体流量的检测，它们只是兼具气体检测而已。这类流量计对于管道流体来说阻力很小，截取的压差也很小，那么以此微小压差变化代表了一、二次风量几十万风量的量程变化。加上电厂风道特殊性，紊流变化多。各种细小扰流对压差变化的干扰反应到风量的变化是巨大的。上述普遍存在的现象，究其原因是锅炉次风量准确检测没有引起我们的重视；但是面对单元机组容量越来越大的同时，对于火电机组来讲，锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量始终是我们追求的目标。通过准确检测锅炉次风量，能够真实将数据提供给锅炉操作人员进行合理操作，是保证锅炉热效率和降低烟气中有害物质的排放量最有效途径之一。2.热式质量流量计的原理：流体吸收热的速度直接与质量流量相关，移动的气体分子撞击热电阻时，吸收带走热量，流量越大，接触热电阻的分子越多，吸收的热量也越多。由于不同气体分子带走热量的能力不一样，所以在已知气体分子导热能力的情况下（定压比热容Cp已知），可以通过测量耗散的电功率（气体带走的热量）直接获得流过的气体分子数，从而获得气体的质量流量。Sierra热式质量流量计采用恒温差原理，一根探针测量被测气体温度T1，另一个探针在其他温度T1的基础上再加恒温差△T。由于气体流过速度探针带走了热量，势必要补偿电功率才能保持△T的恒定，而这个补偿的电功率和流过的气体质量流量成正比关系,Qm=H/(Cp×△T)Qm为质量流量，H为电功率。3.Sierra热式质量流量计的特点：①直接流量测量，测量精度高。②可以采用插入式，安装简单方便，最大可在6米直径管道上安装。③产品无活动部件设计，适合测量较脏或含颗粒介质气体，并可附带反吹装置。第3页共12页④宽量程比大，可测0.1~100m/s流速，无须进行多级测量，适合用于各种量程。⑤全金属焊接结构设计，保证传感器长期稳定可靠运行，使用过程中全免维护，测量可靠性高。传感器从外观上看只有两根2.3mm不绣钢探针。采用高压封装技术，消除了零点漂移的问题。⑥采用实际工况进行出厂标定，实现产品最大程度满足用户使用条件。⑦不需要温度、压力传感器和积算单元等，仅有流量传感器，维护成本低。⑧对流量变化响应速度快，1秒。Sierra热式质量流量计已经成功应用于锅炉供风、送风系统、锅炉一次风/二次风系统、烟气排放系统、磨煤机供风系统等气体进行精确的质量流量测量，大大提高了锅炉使用效率及洗气系统的效率，为热电企业较好减少燃煤锅炉NOX排放量，实现节能减排目标提供真实可靠的参数依据。4.产品应用案例图片：热电行业、石化冶炼行业、空分、食品、航空、医疗设备、计量院所等应用范围非常广。成功应用案例…热电厂、石化、空分、化工、钢铁冶炼等第4页共12页热电厂一次风安装现场热电厂返料风安装调试现场热电厂二次风应用第5页共12页电厂烟道尾气流量测量氧气测量氢气测量第6页共12页张家港沙钢在线开孔工具在线安装的夹持装置第7页共12页4.成功案例：序列号型号客户1640S海宁马桥大都市热电2640S浙江天马热电有限公司3640S嘉兴新嘉爱斯热电有限公司4640S杭州红山热电5640S绍兴远东热电厂（2*100MW）6640S宁波榭北热电7640S衢州东港环保热电8640S金华八达热9640S萧山锦江绿色能源10640S浙江恒洋热电11640S嘉兴海兴涂层厂12640S常山哲丰能源13640S中国重汽杭州发动机有限公司14640S衢州元立集团15640S中海油大榭石化16640S宁波万华热电17640S浙江环茂18640S杭州丝化印染19640S杭州红港化纤20640S杭州杭联热电第8页共12页21640S电杭氧集团22640S/241邯郸热电厂23640S/640HT合肥电厂（2*600MW）24640S/640S河南姚孟电厂2*600WM25640S/640HT湖南金竹山电厂（2*600MW)26640S/241/240华电铁岭发电厂（240MW)27640S/640HT湖南益阳电厂(2*600MW)28640S/241-V华能国际电力股份有限公司大连电厂（1400MW)29640S华能武汉发电有限责任公司30640S吉林吉粮天裕电厂（2*125MW)31640S锦州节能热电股份有限公司（6X75T/H+4X1.2MW)32241康平电厂33640S内蒙古丰镇电厂（2*200MW)34640S/241-V/241-VTP内蒙古华润金能热电厂（2*330MW)35640S内蒙古乌兰浩特发电有限公司（2*1000MW）36241-V内蒙古淮大电厂（2*300MW)37620S山西安泰钢铁自备电厂38640S山西永庆电厂2*300MW39640S陕西渭河电厂60万千瓦（烟气，哈斯合金）40640S双辽发电厂（2*300MW)第9页共12页41241-V/240-V四平热电厂（2*350MW)42241-V/240-V松花江电厂（2*350MW)43640S/640HT武汉阳逻电厂（4*300MW)44241-V燕山湖电厂（2*600MW)45640S鄂尔多斯亿鼎煤化工配套电厂（3*300MW)46640S永济发电有限责任公司（2*300MW)47640S宁波镇海炼化48640S鞍山钢厂自备电厂49640/240/241白山热电有限公司（125MW）50640/240/241白音华金山坑口电厂（2*600MW）51640S本钢板材股份有限公司发电厂52640S/241大连热电厂(2*350MW)53640S大唐韩城电厂54780S大唐吕四港电厂（4*600MW）55640S/241-V、241-VTP大唐长山热电厂（2*100MW)56240/241丹东金山电厂57640S/780S福建可门电厂58640S抚顺石化公司自备电厂（186MW）59640S甘肃崇信电厂60万千瓦60640S甘肃酒泉钢厂自备电厂（2*125MW)61640S/780S广东珠江电厂(4*600MW)62640S哈尔滨第三发电厂(2*600MW)第10页共12页63640S海南金海自备电厂合肥电厂（2*600MW）河南姚孟电厂2*600MW湖南金竹山电厂（2*600MW）湖南益阳电厂（2*600MW）华能国际电力股份有限公司大连电厂（1400MW）吉林吉粮天裕电厂（2*125MW）锦州节能热电股份有限公司（6X75T/H+4X1.2MW)内蒙古丰镇电厂（2*200MW)内蒙古华润金能热电厂（2*330MW)内蒙古乌兰浩特发电有限公司（2*100MW)......第11页共12页流量计名称工作原理优点缺点sierra热式质量流量计热扩散原理采用恒温差原理。一个探头测量流体的温度T1，另一个探头在气体温度的基础上再加恒温△T，由于气体流过速度探头带走了热量，势必要补偿电功率才能保持△T的恒定，而这个补偿的电功率和流过的气体质量流量成正比关系无压力损失，能耗少可测气体流速(0.1~100Nm/s)量程比大精度高，重复性好。无活动部件，安装简单，稳定可靠性高。不需温度传感器，压力传感器和计算单元等，仅有流量传感器，维护成本低。抗污染性强，可附带反吹装置对小流量而言，仪表会给被测气体带来一定热量被测量气体组分变化较大的场所，测量值会有较大变化而产生误差对脉动流在使用上将受到限制。热分布式热式质量流量计，若被测气体易在管壁沉积垢层会影响测量值，必须定期清洗。热式质量流量计对于粘性液体在使用上亦受到限制德尔塔巴流量计以下差压原理通过管道的平均流速及管道的有效截面积的乘积来确定流量的输出是差压运用广泛管道动力损失小测量精度高运行成本低安装工作量小孔大不易堵需要温压补偿对于气体，需要确定具体的膨胀系数。测气体安装要求：探头要向上稍加倾斜，末端低安装检测杆的测量段应是