鍋爐一、二（èr）次風速測量技（jì）術
一、二次風速作為電站（zhàn）鍋爐燃燒調整的重（chóng）要參數，在鍋爐的安全、經濟運行中起著重要作用。準確（què）的風（fēng）速測量有（yǒu）助於選擇最佳燃燒工況和風（fēng）量調節，提高係統（tǒng）的安全性和（hé）經濟效益（yì）。
多年來，運行人員一（yī）般通過肉眼看火、風道靜壓（yā）顯示、風（fēng）門擋板開度（dù）調節等傳統監測手段（duàn）來調整鍋爐燃燒。這種方法雖然簡（jiǎn）單、直觀，但不能（néng）直接、準確地監（jiān）測到鍋爐一、二次風的風速，燃燒調整（zhěng）仍處於靠感覺、憑經驗的狀態，無法有（yǒu）效（xiào）地監測和調整爐膛內燃燒工況。因此，可能（néng）會使鍋爐配風不均（jun1），甚（shèn）至引起火焰中心偏斜，燃燒不穩，從而導致熄火放（fàng）炮、局（jú）部結焦及爐管爆漏等後果，降低鍋爐熱效率。所（suǒ）以，可靠（kào）、實時的（de）監測鍋爐風速是十分重要的。
火電廠風速測量存在直管段短且風道空間布置（zhì）複雜、返料風流速較低且管徑較小等缺點，並受氣流性質、管路係統以及流動狀態多樣等多種影響因素，因此電站（zhàn）鍋爐風速測（cè）量難度較（jiào）大。目（mù）前測風（fēng）技（jì）術種類很多，特點（diǎn）各異，本文將分析比較當前國內電站鍋爐風速（sù）在線監測技術，介紹各種（zhǒng）技術的特點、應用情況以及鍋爐風速測量（liàng）技術的發展趨勢。
一、常用差壓式風速測量技術
目前（qián），流量計有100多種，其中差壓式流量計在工業應（yīng）用較為廣泛，鍋爐風速測量也（yě）普遍采用在風道中安裝差壓式流量（liàng）計來測（cè）量風速。這種儀器是利用風速與壓差（chà）間的關係間接計算出風速。
1、噴嘴
標準噴嘴（zuǐ）由二段圓弧形收縮段和圓筒形段組成，它是一個孔徑逐漸（jiàn）減小的流道，孔徑最小的流道部分稱為噴嘴的喉部。文丘裏噴（pēn）嘴的喉部後有孔徑逐漸擴大的流道，臨界流文丘裏噴嘴的喉部氣流速度達到臨界速度(即（jí）音速)，其流速隻與上遊壓力有關而與下遊壓力無關，流出係數隻與雷諾數（shù）有關。噴嘴測量儀經典成熟且已標準化，無（wú）需實流校準;結構簡單、體積（jī）小;沒有（yǒu）可動部件，準確度較高、性能穩定、重複性好;噴嘴（zuǐ）入口為光滑曲麵，不易磨損，流出係數非常穩定;壓損比孔板小一半多;對測試氣（qì）體的潔淨（jìng）度要求不高。但它製造成本（běn）高;安裝較難、工藝複雜;壓損較大;負壓側的取樣孔因（yīn）局部渦流的影響易堵塞;需要直管段較長。因此，此測量儀很少直接應用於電廠現場，常用作（zuò）氣體流量的傳遞標準或標定其他氣體流量的儀表。
2、孔板
標準孔板是一塊加工成（chéng）圓形同心的、具有銳利（lì）直角邊緣的薄板（bǎn）。充滿管道的氣體在流（liú）經管道內的節（jiē）流孔板時，流束將在節流件處形成局部收縮，使氣速增加（jiā），靜壓力降低，孔板前後產生靜（jìng）壓力差。通過測量（liàng）此（cǐ）差壓，就能確定流過孔板的流速。孔板測量儀經典成熟且已標準化，無須實流標（biāo）定;結構簡單（dān）、便於製造、方便維護;通用性強（qiáng）、性能穩定可靠;價格低廉、使用壽命（mìng）長。但它易積汙、磨損、壓損很大，且由流體衝刷引起的邊緣磨損（sǔn）會導致測（cè）量精度下降，需要定期維護;加工精度和安裝要求較高，安裝費時費力;量程較小;測量重複性和精（jīng）確度一般;要（yào）求直管段較長;易產生泄漏（lòu）、堵（dǔ）塞、凍結及信號失真等故障。因此，此測量儀難以（yǐ）在電廠現場長期使用，常用作氣體流量的傳遞（dì）標準。
3、畢托管
畢托管利用垂直裝在支杆上的圓筒形測量頭，正對流向的端部孔（kǒng）測出流體全壓，再由環繞其圓周的多個側麵孔測出流（liú）體（tǐ）靜壓，根據此差動壓便可推算測點流速。畢托管（guǎn）測量儀結構簡單，使用（yòng）、製造方便;抽樣標定容易，可用於標定儀（yí）表;價格便宜（yí），堅固耐用;測量（liàng）較高氣速時精確且分辨力好。但由於其屬於接觸式測量，全壓孔需正對風向，且（qiě）其靜壓孔尺寸較小，所以儀（yí）器（qì）本身對風場影響較大;結構脆弱，不宜在工業現場長（zhǎng）期使用;壓差較小，不（bú）宜遠傳，當（dāng）氣速較低時（shí），壓差更小，靈敏度低，難（nán）以精確測量;不適合測量含煙塵氣體的風速;要（yào）求測量截麵上下遊（yóu）直管（guǎn）段較長，上遊≥5～7D、下遊≥2～3D(D為測量管內徑屬於單點測量，至少要（yào）測20點才可求出較（jiào）高精度的均速工（gōng）作量大。此儀器適用於氣（qì）體流量實驗室或（huò）工業流（liú）量計定（dìng）期（qī）檢（jiǎn）定標準，尤其適合（hé）利用網格法大管道氣體的大速（sù）度測量。
4、靠背管
靠背管由兩根（gēn）端麵與水平（píng）麵（miàn）成75度的（de）管（guǎn）子背（bèi）靠背焊接而成，兩開口麵成180度對稱布置，一麵迎向氣流作（zuò）為全（quán）壓感壓孔，另（lìng）一麵背向氣流作為靜（jìng）壓感壓孔。將靠背管安裝在管道（dào）或風箱（xiāng）上，其探頭插人（rén）管內，當管內有氣流（liú）流動時，通過計算迎風麵管內（nèi）的全壓和背風側管內的（de）靜壓之間的（de）差壓，可（kě）算出管內氣速。靠背管測量儀結構（gòu）可靠、安裝方便、維護容易、調節整定簡單;靠背管開口較大，不易堵粉，且對氣流的偏（piān）斜（xié）敏感度很小，不會引起明顯的誤差。但它屬於單點測量，無法解決流場不均勻性造成的（de）測量誤差，至（zhì）少需要測量20點才（cái）可求（qiú）出較好精度的平均流速;要求測（cè）量（liàng）截麵上下遊直管段較長，上遊≥8～10D、下遊≥1～3D;屬於非標（biāo）準測壓管，它的結構型式和加工精確度各不相同，使用前必須逐個標定。此儀器適用於含塵氣體（tǐ）及大管道氣體的速度測量，可用於電廠一、二次風速測量。
5、均速管
均（jun1）速管由（yóu）全壓管和（hé）靜壓管組成。全壓（yā）管上的測壓孔是（shì）迎著來流方向布置，而（ér）靜壓（yā）管上的測壓孔是背著來流（liú）方向或與之平行，測出（chū）平均動壓(差壓)，就可計算出平均流速。按取壓方式的不同，均速管可分為笛型管、雙笛型管和阿牛巴管等幾種（zhǒng）。其中笛型管是一根或數根橫穿管道截麵的中空細金屬管，在管子的迎風麵開一排全壓感壓孔。雙笛（dí）型管是將全壓側管和靜壓側管點焊在一起，全壓管的迎流（liú）麵開有一排全壓測孔，靜壓管背麵開有一排靜壓測孔。阿牛巴（bā）管是（shì）一種沿直徑方向插人圓形、菱形、橢圓形、扇形和（hé）機翼形等斷截麵管道的均速管。威力巴管（guǎn）采用了根據空氣動學原理設（shè）計的子彈頭外形，具（jù）有良好防（fáng）堵能力。均速管測（cè）量儀用於多點測量，即一次測量沿一直（zhí）線或曲線上多點流速的綜合值（zhí）來確定平（píng）均流速，準確度較點測量方式好;壓損小（xiǎo），僅為孔板的1/10左右;結構簡（jiǎn）單、製造容易、價格低廉;安裝簡單、維護方便;由於多個檢測孔的（de）均壓作用，降低（dī）了對直管段的管徑（jìng）要求，一般≥25mm;在（zài）充分發展（zhǎn）紊流的流場中，準確度及穩定性較好;早期產品易堵塞，後期的威力巴管（guǎn）解決了易堵塞的弊端，威力巴管具有防堵塞、低（dī）壓（yā）損、高精度、易安裝、免維護及長壽（shòu）命等特點。但它測量截麵前後要有一定長度的（de）直管（guǎn）段，直管段≥7～25D;感壓孔易堵塞，被測流體應是不含汙穢、沉澱物的潔淨流體;屬於非標準型節（jiē）流裝置，產品需單獨標（biāo）定;差壓較小，精度較差，特（tè）別是流速較低時，誤差更大，對變送器的要求很（hěn）高;受安裝精度、流場的（de）脈動和不均勻性影響（xiǎng）較大。此儀器（qì）適合測量於安裝在較小（xiǎo）管道（dào）或矩形管道中，常被用於電廠返料風量的，也用於鍋爐一、二次風量及蒸汽流量的測（cè）量。
6、文丘裏管
經典文丘裏管（guǎn）由入（rù）口圓（yuán）筒段、收縮段，喉部、擴壓（yā）段和出口段五部分（fèn）組（zǔ）成（chéng）。文丘裏（lǐ）管的流道截麵（miàn）形狀是一（yī）個先收縮後擴（kuò）張的圓形管子，空氣由左向右在管內流（liú）動，由於管道的截麵（miàn）不同，氣束將在節（jiē）流件處形成局部收縮，因而氣速增加，靜壓力降低，在節流件前後間產生壓差，由壓差的大小就可計算出流速。文丘裏管分為風道式、單管、變管、內管及雙管等多種文丘裏管。其中，風道式文丘裏管把整個風道（dào）做成文丘裏形式，從入口及喉部分別引出靜壓測點，取其壓差進行流速測量。該裝置作（zuò）為風道的一（yī）部分（fèn），成本低、安裝方便、壓差穩定可靠，對氣流條件適應（yīng）性強，但尺寸較長、占用空間大，且信號放大較小、壓損大，增加了風機電耗。單（dān）文丘裏管就是（shì）普通的標準文丘（qiū）裏管，它（tā）分為收縮段、喉部和擴壓段部分（fèn），負壓測點就是從喉部引出，與風（fēng）道內的靜壓或全壓（yā）形成壓差進行風量測量。單文丘裏管屬於點測量，體積小、阻力小、安裝（zhuāng）方便，但對風道氣流（liú）條件要求較高（gāo），直管段需較（jiào）長，放（fàng）大倍數低。文（wén）丘（qiū）裏管出現過矩型、Dall型等多種改進（jìn）外型，矩型有良好的（de）特勝，但壓損過大，管很（hěn）長，而Dall型雖比標準文（wén）丘利管短、壓差大、壓損小等，但要求（qiú）更長的直（zhí）管段。內文丘裏管是由特型芯體與測量管內（nèi）壁間的環（huán）形間隙形（xíng）成節流通道叫，其節流件設置在標（biāo）準管段內，其圓錐收縮（suō）段可以均衡流（liú）速並減少壓（yā）損。此儀器測量穩定性好，不（bú）確定度優;對被測介質適應能力強（qiáng），可測量各種流體;不積汙、不易堵塞;測量範圍度寬，不用二次修（xiū）正;適用雷諾數範圍（wéi）寬;對上下遊直管段要求低，一般上遊≥1.5D、下遊≥1D;壓（yā）損為孔板的1/3。但加（jiā）工要求高，價格較高，流量係數受加工精度和實（shí）際磨損程度影響大;屬於（yú）點測（cè）量，要求流場穩定（dìng）或流動相似（sì）;如要求高測量精度，則必須配置高性能的差（chà）壓變送器;分流嚴重。
雙文（wén）丘裏管是由兩（liǎng）隻大小不同、型線相似的圓形文丘裏管同心套裝在同（tóng）一軸線上，小文丘裏管（guǎn）插在大文丘裏管中，能夠使差壓信號增大，其負壓測點（diǎn）取在內文丘裏（lǐ）喉部，通過該信號與風道內氣流的靜壓或（huò）全壓比較產生（shēng）壓差進行測量。它的輸出差壓大、靈敏（mǐn）度高;差壓與流速的線性關係較好，準確度較高;壓損小，隻（zhī）占差（chà）壓1%;結構簡單、體積（jī）小、重量輕、安裝方便（biàn）;對測量直管段要求不嚴格。但它（tā）屬於點測量（liàng），要求流場穩定或流動相似;一般所處位置並非管內（nèi）平均流速點，準確度難以達到3%;壓差波動大，要求流場更加穩（wěn）定;設計和（hé）加工較（jiào）難，成本較（jiào）高;粉塵及黏稠物在（zài）其（qí）取壓管內沉積（jī）結垢，難以清除，維護量大。文丘裏管已越來越（yuè）多地在電廠（chǎng）的一、二次風量（liàng）測量和大口徑管道的風速測量中采用（yòng）。
7、機翼型測速（sù）裝置
機翼型測風裝置是由多個（gè）全機翼、取樣（yàng）傳壓（yā）管及一段矩（jǔ）形（xíng）風道構成。當氣流流經機翼測量裝置時，在翼型表麵形成繞流而產生壓差。該壓差與風道內的流速之間有一定的關係。常用的機翼型裝置有平（píng）板型、三（sān）曲線型、流線型（xíng）三種不（bú）同截麵型式。其中，平板型由翼頭半（bàn）個（gè）圓柱體與兩塊平板相（xiàng）切組成;三曲線型由三條具有一定比例關係（xì）的弧線（xiàn）相切（qiē）組成;流線型由翼（yì）頭圓柱體與兩塊符合流線曲線的凸形拱板相切組成（chéng）。此機翼型測速裝置壓差大（dà）、靈敏度高和穩定性好;壓損較小;上下遊所（suǒ）需直管段較短，一般上遊≥0.6D、下遊≥0.2D;製造容易，安（ān）裝維護方便。但它測壓孔多、結構複雜，造成一定的壓損，運行成本較高;易堵（dǔ）塞，導致（zhì）測量不（bú）準;屬於非標準裝置，產品（pǐn）需要做標（biāo）定;屬於風道型設備，體積大、造（zào）價高、搬運（yùn）困難。此法適用於低流速、大管徑、矩形截麵、純淨流速測量，可用於大容量鍋爐大截麵一、二次風風速測量。
8、彎管測速（sù）裝置
彎管測速原（yuán）理是（shì）流體（tǐ）通過（guò）彎管時，由於受彎管的約束被迫在彎管內作近似圓周運動，流（liú）體在作圓周運動時產生的離心（xīn）力作用（yòng）於彎管（guǎn）的內外兩側，這時外管（guǎn）壁的壓強大於內管壁的壓強，在彎頭的內外圈產生靜壓差，由壓差與流速間的關係可得到流速。彎管（guǎn）測速裝置對上下遊直管段的要求較低，上遊≥2～3D、下遊≥1D;彎頭法直接焊接在管道上（shàng），安裝（zhuāng）簡單可靠（kào）;彎頭角（jiǎo）度對測量結果無影響，可充分利用現場已有彎頭，節省安裝費用;可靠性和精度較高;由於測（cè）量的是靜壓，解決了測量元件的磨損問題，且靜壓測（cè）管簡單可（kě）靠、成本低、壽（shòu）命長;適（shì）應性（xìng）強，可在高（gāo）溫/高壓/高（gāo）濃度及其它惡劣環境下使用。但（dàn）它輸出差壓（yā）小，測量精度不高;屬於非標準測量（liàng），流（liú）量係數很難統一，難於標準化;屬於點測量，要（yào）求流場穩（wěn）定或流動相似;壓損大，易泄漏，維修困難。此（cǐ）裝置完全適應一次風速測量環境的需求，適用（yòng）於各種送粉係統的風速在線監測。
二、新型的風速測量（liàng）技術
隨著傳感測試技術（shù）發展，一些新型（xíng）的氣體流量計在風速測量中有著越來越廣（guǎng）泛的（de）應用。新型風速測量（liàng）技術主要采用橫截麵（miàn）式、熱式質量、渦（wō）輪氣體、渦街氣體和超聲波氣體等流量計來測量風速（sù）。這些測量技術也都各有特點，它們已開始用於火電廠一、二次（cì）風速測量，但由於技術不成熟且成本較高等原因，目前還沒有被廣泛（fàn）應用於風速測量中。隨著技術（shù）的成熟和成本的降低，這些新的風速測量技術也會在風速測量上逐步推廣應用（yòng）。此外，還有插入式多喉徑文丘利、V型錐、科裏奧利及示蹤（zōng）法等新（xīn）型流量計都有其特點，也可用於包括風速在內的氣體流（liú）速測量。
三、風速測量技術發展與選用
風速測量技術的發展趨勢可歸納為（wéi）結構從繁到簡、輕，向一體化發展;功能從（cóng）單一到多種，向智能化（huà）、數字化、網絡化發展;準確度從低到高，向高精（jīng）度發展;量程從小到大，向量程（chéng）自動調（diào）節發展;安裝從繁到簡，向免安裝發展;校驗從實校（xiào）到幹標，向自動校準發展;壓損從大到小，向節能方（fāng）向發展;現場測試條件從高向低;直管段從長到短;流（liú）體從單（dān）相到多相;測點從單點到多點;裝置從接觸式到無接觸式;顯示從模擬（nǐ）到數字;易堵性從易堵塞向自動清堵發展;可靠性和（hé）壽命從（cóng）低到高;產（chǎn）品從共性向個性，向專（zhuān）用化發展。
用戶選擇測速裝置時需要考慮的因素有（yǒu）測量裝置的性能、流體的物理化學特性、現場（chǎng）安裝條件及維護、壽（shòu）命與成本費用等。盡管風速（sù）測（cè）量裝置種類很（hěn）多，但每種技術（shù）都各自的優缺點。因此，用戶在（zài）選擇時，不（bú）可能麵麵俱到，而應該針對電廠的風速測量特點，權衡利弊（bì），最（zuì）後的抉擇一般是在成本與性能之間做平衡（héng）。
四、結束語
準（zhǔn）確的（de）鍋爐風速測量有助於進（jìn）行最佳燃燒工況和風量調節，提高安全性和經濟效益。由於鍋爐風速測量受到諸多因（yīn）素影響，目前的測量技（jì）術還無法（fǎ）滿（mǎn）足所有理想測量要求，每種技術各有特點（diǎn）和適用（yòng）範圍，因此這就要求技術（shù）人員首先必須熟悉各種技術的特點，並綜（zōng）合考慮相關影響條件，選擇最合適的（de）測量手段，以滿（mǎn）足電站鍋爐工程測（cè）量的要求。
