一 、概述

东莞德永佳纺织制衣公司自备电厂25MW锅炉，是一130吨/小时循环硫化床锅炉，为新建项目。通过一系列的主蒸汽、一次风、二次风量等物理量测量，对循环硫化床进行燃烧控制和达到锅炉高效运行，所以锅炉的主蒸汽、汽机入口蒸汽、一次风、二次风量的精确测量，对整个锅炉的燃烧效率影响极大；同时锅炉出口主蒸汽流量和入汽机的主蒸汽，其工况温度为435℃，压力为3.82MPa/3.43 MPa, 设计指标必须满足500℃，6.4MPa的要求。如果出现探头断裂，对后面汽轮机的损坏后果将不堪设想，所以，对流量计探头的要求主要集中在安全和高精度（±1%以内）；经过多方比较，我们选择了德尔塔巴（Deltaflow）一体化探头进行关键点的流量测量。

自从2004年2月开始投入使用至今，一次调试成功，蒸汽流量计量与四川电力研究所调试队的实测结果十分相近。风量测量结果给其他系统的测试和故障分析提供了极为有效的依据，帮助发现许多装置的故障，它的高精度测量是完全没有预料的；主蒸汽的测量平稳，高精度（优于±1%）。大家知道，风管的的直管段是完全不能达到设计要求的（前4D后3D），实际只有1D，只有一个1.8m*1.4m管道长一些，但其测量结果与四川电力调试队的实测结果也十分相似，在±2~4%误差之内。由于探头本身具有较好的抗堵能力，现场的在线吹扫设备几乎没有发挥作用。

二、项目描述

大家知道，一25千瓦的发电机组中，130t/h循环硫化床锅炉是关键设备，高度达70~80米，大约有60~70个流量测点。其中最关键和难度最大的测点是主蒸汽测量，具有同时高温,高压和高流量(192t/h和143t/h)，测点必须置于汽机前面，只要一个测点出现断裂，后果不堪设想，需要高度可靠和极度安全。在选型阶段，我们从设计要求对许多类似的产品进行比较，主要评判的依据是安全可靠加精度。大家知道，循环硫化床燃烧技术，通过精确的风门控制，调节燃烧比；通过精确的蒸汽测量, 来调节汽机的出力。所以转化为对一次风和二次风以及蒸汽流量测量的精度要求；而精度要求，除与探头本身性能有关，与测量的直管段长度有关。对于主蒸汽是能够基本满足（前4D后3D），对于风量测量远达不到要求。所以对于风量测量的选择，主要评判依据是短直管段下还能提供高精度和抗堵性能。

由于种种原因，我们选择了最关键的5个测点，使用德尔塔巴的一体化探头，具体测点名称和主要工艺参数如下表：

工艺情况：130TCFB（130吨循环硫化床自备电厂锅炉）

三、德尔塔巴均速管探头

（1）德尔塔巴（Deltaflow）主要特点和选型

一体化探头是德国思科-控制公司的产品。其产品是一种均速管，属于差压式工作原理，插入式安装方式。探头中有二个互相不同的高（总）/低（静）压通道；管道中有分布不均匀的8毫米孔。当流体（液体，气体或者蒸汽）经过探头时，经流体加速和高低压分离，产生较大的差压信号输出。参见附图。

其产品的主要特点是产品型号齐全；运用范围广，适用可以满足各种复杂的工况；对直管段的要求低；量程比大（大于1：30）；精度高（可以达到0.6%读数）；差压大(大多数情况下，比目前市场中的其它产品要大)；压损小（只有管道压力的千分之一左右）；蒸汽测量可以一体化安装，保证足够的精度；差压温度和压力测量可以一根探头全部实现；可以双向测量；抗堵性能好。

三种型号可以覆盖3毫米到15米，可以满足几乎所有的工艺要求，温度范围可达1200℃，压力范围为25MPA（普通探头），高压探头可达69MPA；同时为高温高压的工况有多个层次的解决方案；500℃和10MPA以内，可以选择316钛合金探头（1.4571），650℃和10MPA之下，可以选择1.4539或者哈C4，对于10MPA以上同时高于500℃时，可以使用DF25HD探头，能满足650℃，25MPA高温高压工况。由于有一系列的解决方案，完全可以从中选择一款来满足主蒸汽测量的工艺和安全技术要求。我们的工况在这里只是属于最简单的（10mpa，500度以下）。

对于精度和直管段，在前4D（D：直径）后3D下（普通双弯管），测量精度可达到1%，在前7D后3D的下，能达到0.6%；在前1D后2D时，还能达到2%。就二台主蒸汽，具备1%精度的直管段；而风量只有一台能够满足2%的直管段，其余几乎没有直管段。

根据计算软件的分析，确定了主蒸汽测量探头的基本型号：1.4571（316钛）探头，15Mo3的安装支架（法兰型），双面支撑，自带冷凝壶和截止阀，与变送器连接为分体连接，一体化温度测量（K型热电偶）、压力测量(压力变送器)和差压测量，同时提供温度和压力的一体化变送器（4~20mA输出）。所以只开一个孔，同时提供质量流量测量的所有传感信息。

（2）德尔塔巴探头的安装：

对于主蒸汽测量的德尔塔巴，还有一特别优秀的特点，它可以进行完全一体化安装或者分体连接（与变送器）。无论何种方式，在探头的出口均配有冷凝壶，使高温的蒸汽在冷凝壶内迅速降温（下端为冷凝水，上端为蒸汽）。在开通2小时左右，管道温度升到400多度时，冷凝壶出口的温度只有70~80℃。由于出厂时就将冷凝壶焊接和试压好，所以用户无需做任何事，一体化的只需安装三阀组和变送器，分体的是在截止阀（厂家提供）之后焊接分体引压管，这样大大减少了高温高压引起的泄露现象和现场的工作量。

主蒸汽接头的安装均是在水平管道，由于具备设计要求的直管段能达到前4D后3D和水平安装。由于有二个冷凝壶作为水平目测参考，所以厂家要求的水平安装很容易满足。由于只是在管道上开两个Ф28的孔（双面支撑）和与支架焊接，整个安装过程既简单，时间又短，参照安装说明书，由我们指导和现场施工队自行安装，一次成功。

探头产生的最大差压分别为61.713kpa(Ф273*11)和62.9816KPa（Ф345*14），压损分别为4.9kpa和4.34kpa，如此大的差压可以选择任何一款差压变送器，最大压损只有正常压力的千分之一，对管道动力的影响几乎没有。在选型阶段，我们向不同产品的厂家提供了相同的工艺参数，得到的最大差压，德尔塔巴明显最高（62.9826 KPa /50.2 KPa /55.6Kpa）。有些厂家还告诫需要特别处理，适用流量达不到工艺要求的最大流量（192t/h）。或者不能同时满足压力和温度。 对于5根探头的差压，无论是口径为1.8m*1.4m，1m*1m长方形管道，还是Ф2.4m的圆管（风量），还是两个主蒸汽，德尔塔巴的结果是最好的，即差压最大。

大家知道，评判差压式流量测量探头的好坏，几乎唯一标准是它的差压大小，谁的差压大，谁最佳，由于这种结构的探头，压损均比较小，无法作为评判标准（压损比较是我们选择用喷嘴或其它形式传感器探头的评判标准）。德尔塔巴的大差压、小压损是我们选择该产品的另一个重要理由。

（3）德尔塔巴流量计的计算

在将差压、温度和压力信号（4~20Ma）取到控制室后，采集到DCS中，系统是上海新华的DCS，该系统中有蒸汽的温压补偿（现存的）模块，将温度和压力（4~20mA）值传给该模块，给定所需要的固定参数，就自动产生工况密度。将差压DP和工况密度ρ_B 和厂家提供的公式（如下）进行模块化组态，由我们自己用组态软件进行模块连接，设计完成。

其中，

ε为膨胀系数，DP为实测的差压，ρ_B 为工况密度（经补偿的），K流量系数。ε又是按照厂家提供的计算公式

，

ε_D 为标况膨胀系数，K是直接取厂家在计算书提供的系数（0.6499对于主蒸汽Ф273*11）。模块的组态还是比较简单，但一定要将量纲转化成公式所要求的量纲；第二要根据实际情况是否要考虑膨胀系数和管径在高温高压的变化。厂家提供的管径在不同温度之下的变化公式

即由于温度的变化，管径也在变化，而公式中的管径是平方关系，所以它对质量/体积流量Qm有一定的影响，但温度变化不大时，影响可忽略不计。由于开始对此认识不足，没有考虑，但由于最终的测量结果也非常令人满意，也就没有加以考虑。

事实上，整个计算是完全按照《德尔塔巴流量计计算基础》一文进行的。正常运行后，我们根据理论推导和实际测量，其管道的流量与上位机显示的流量值几乎完全吻合，精度优于±1%。我们请计量院使用传统的计量方法进行了实际测量（蒸汽），二者的结果（在线）极其接近，让我们信服了德尔塔巴的测量和计算公式，因为其中没有任何滤波处理和系数调整。K系数与关键系数完全按计算书中选取。

（4）大口径风量测量和良好的抗堵性能

对于大口径的风量测量，只有1.8m*1.4m的方管上方有一定的直管段，其余均最多有一个D（直径）的直管段，几乎全是安装在直角管处，所以测量的结果与计量院测量的结果有一定的误差，平均误差均在2%~4%左右，是令人满意的。由于风量测量值令人信服，它的结果帮助我们分析了汽机装配时出现的装配错误，帮助我们分析了风量的分配和损失情况。在风量测量中，让我们体会了德尔塔巴的又一明显优点，直管段在很短情况下，保持一定的精度。它的直管段要求明显要比其他产品要短，而且随着直管段的加长，精度还可以提高，是其他产品不可以达到的，这一切主要归功于其设计合理的探头截面，由于截面为左右对称，给安装也带来了方便。

由于二次风中有较多的尘埃，担心出现探头的堵塞，故还采购了在线吹扫装置（LSP1），进行定时吹扫（反吹），同时可以保持差压输出，虽然厂方多次认为没有必要差压保持，但由于担心反吹时没有测量信号，故采购的是带差压保持的定时反吹装置。事实上，运行数月来，吹扫装置几乎没有用，没有将其设置在自动定时吹扫状态，想起来就吹扫一下，一直都没有发现堵塞现象，测量输出值一直比较平稳，没有明显的波动。可见，德尔塔巴探头具有较强的抗堵性能，它的8毫米（大孔）不易堵的说法是有我们运用实例可以证明的。因为孔大，而尘埃的颗粒只有大约2~3mm，容易进也容易出，因为流体可以流动，形成自清洗，不断进，不断出，达到动态平衡。如果颗粒大到7~8mm时，万一进入，就不容易出来，日积月累，就会出现堵塞，好在我们的尘埃颗粒直径不超过4mm。 

四、结论

经数月的实际运行，我们认为德尔塔巴产品具有产生的差压信号大，压损小；安装方便，蒸汽测量优点明显，精度高，高温高压的解决方案多，安全可靠，要求的直管段短，计算方便，理论公式的参数与实际吻合，抗堵性能好。实际情况与厂家宣传的优点基本吻合。我们将扩大德尔塔巴在其他工段的运用，因为大家信服它的测量结果。超低压损给企业带来了巨大的经济效，它比一般的孔板的压损失起码要小80~90%,我们虽然没有精确计算，但给企业带来的经济效益是相当可观的，我们的管路的压损不需要考虑了，压缩机的功率大大下降，企业的能源大大节约了；同时高差压大大提高了流量测量精度； 短直管段对大口径小现场（空间）有极其重要的意义；高精度（0.6%）提供了高效率锅炉运行带来精确控制；燃烧比控制得以有效的保障。

德尔塔巴在主蒸汽测量的成功应用，解决了长期对高温高压工况下的流量测量困难。在满负荷运行时，DCS上的读数基本在小数点的第二位上有变化，反映了全系统控制的有效和稳定。大家知道，锅炉的稳定运行势必给发电机组带来稳定的出力，给企业带来远大效益。