一种在线计算气力输送管道磨损的方法与流程

1.本发明涉及电厂气力输送信息化技术领域，具体为一种在线计算气力输送管道磨损的方法。


背景技术：

2.在细粉体材料气力输送中，设备的腐蚀磨损是一个重要问题，它涉及到干灰、煤粉、水泥等细粉体材料。管道的磨损，使得气力输送的经济性降低，更严重地，它会导致管道出现孔洞而使设备停运。那么，研究在线计算管道磨损的情况就可以为未来管道检修更换提供了必要的信息，防止出现由于管道磨损损坏引起的设备停运，就具有十分重要的意义。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种在线计算气力输送管道磨损的方法，提高了对管道磨损情况的在线监控效率。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种在线计算气力输送管道磨损的方法，包括如下步骤：
6.步骤1，获取物料流速数据和管道信息，其中，物料流速数据包括输送物料的平均速度um、输送物料的体积流量gm、输送物料的密度ρm、物料颗粒的平均当量直径d0和输送物料与空气混合物的质量浓度m；管道信息包括管道直径d；
7.步骤2，根据物料流速和管道信息计算得到管道磨损厚度；
8.步骤3，根据物料流速计算管道磨损速度；
9.步骤4，根据管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量。
10.优选的，步骤2中，管道为直线管道，计算直线管道磨损厚度的计算公式如下：
[0011][0012]
其中，um为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m。
[0013]
进一步的，输送物料的平均速度um的计算公式如下：
[0014][0015]
其中，gm为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；
[0016]
对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：
[0017][0018]
其中，ρm为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；输送物料的
sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：
[0019][0020]
输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：
[0021]
m＝物料kg/空气kg；
[0022]
管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：
[0023]kizn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；
[0024]
其中，hv为管道壁材料的vickers硬度。
[0025]
更进一步的，步骤3中，根据直线管道磨损厚度计算直线管道磨损速度，计算公式如下：
[0026]vh
＝δh×gm
×
ρm/1000；
[0027]
其中，vh为磨损速度，nm/s；gm为输送物料的流量，m3/s；δh为磨损厚度，mm/t；ρm为输送物料的密度，kg/m3。
[0028]
更进一步的，步骤4中，根据直线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的直线管道磨损量，计算公式如下：
[0029][0030]
其中，dh为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。
[0031]
优选的，步骤2中，管道为曲线管道，计算曲线管道磨损厚度的计算公式如下：
[0032][0033]
其中，um为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m；ka为灰气混合物的冲击角；k
r/d
为管道转弯半径与管道内径比值。
[0034]
进一步的，输送物料的平均速度um的计算公式如下：
[0035][0036]
其中，gm为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；
[0037]
对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：
[0038][0039]
其中，ρm为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；输送物料的sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：
[0040]
[0041]
输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：
[0042]
m＝物料kg/空气kg；
[0043]
管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：
[0044]kizn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；
[0045]
其中，hv为管道壁材料的vickers硬度；
[0046]
灰气混合物的冲击角ka的计算公式如下：
[0047]
ka＝0.0065a
2-0.0385a 1.033，其中，0＜a≤28.3；
[0048]
ka＝5e
4.57
×
a-1.39
，其中，28.3＜a≤90；
[0049]
管道转弯半径与管道内径比值k
r/d
的计算公式如下：
[0050]kr/d
＝-0.1113
×
(r/d)2 0.6336
×
(r/d) 0.1143，其中，0＜r/d≤3.3；
[0051]kr/d
＝1.448
×
(r/d)-0.3843
，其中，r/d＞3.3。
[0052]
进一步的，步骤3中，根据曲线管道磨损厚度计算曲线管道磨损速度，计算公式如下：
[0053]vh
＝δh×gm
×
ρm/1000；
[0054]
其中，vh为磨损速度，nm/s；gm为输送物料的流量，m3/s；δh为磨损厚度，mm/t；ρm为输送物料的密度，kg/m3。
[0055]
更进一步的，步骤4中，根据曲线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的曲线管道磨损量，计算公式如下：
[0056][0057]
其中，dh为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。
[0058]
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0059]
本发明提供了一种在线计算气力输送管道磨损的方法，通过获取物料流速数据和管道信息计算得到直线管道或曲线管道磨损厚度，并通过直线管道或曲线管道磨损厚度以及物料流速计算得到直线管道或者曲线管道磨损速度，根据直线管道或者曲线管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量，本发明能够在线计算气力输送管道磨损量，为后期管道检修更换提供了必要的信息，防止出现由于管道磨损损坏引起的设备停运，大幅提高工作效率。
附图说明
[0060]
图1为本发明在线计算气力输送管道磨损的方法的流程图。
具体实施方式
[0061]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0062]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0063]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0064]
参见图1，本发明一个实施例中，提供了一种在线计算气力输送管道磨损的方法，提高了对管道磨损情况的在线监控效率。
[0065]
具体的，在线计算气力输送管道磨损的方法，包括如下步骤：
[0066]
步骤1，获取物料流速数据和管道信息，其中，物料流速数据包括输送物料的平均速度um、输送物料的体积流量gm、输送物料的密度ρm、物料颗粒的平均当量直径d0和输送物料与空气混合物的质量浓度m；管道信息包括管道直径d；
[0067]
步骤2，根据物料流速和管道信息计算得到管道磨损厚度；
[0068]
步骤3，根据物料流速计算管道磨损速度；
[0069]
步骤4，根据管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量。
[0070]
本发明分别对直线管道以及曲线管道的管道磨损量计算：
[0071]
对直线管道的管道磨损量计算公式如下：
[0072]
(1)直线管道磨损厚度：
[0073]
按照气力输送设备管道的水平及倾斜区段的线性磨损计算，δh如下所示：
[0074][0075]
其中，um为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m。
[0076]
其中，输送物料的平均速度um的计算公式如下：
[0077][0078]
其中，gm为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；
[0079]
对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：
[0080][0081]
其中，ρm为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；
[0082]
对于煤粉炉来说，磨碎的煤粉颗粒直径约为0.05－0.1mm，各种气化炉对煤粒度的要求是不同的，一般粉煤要求小于200目(大约)0.074mm。
[0083]
输送物料的sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：
[0084][0085]
按照gost6139-91标准，石英砂中含sio2质量达94％。
[0086]
输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：
[0087]
m＝物料kg/空气kg；
[0088]
管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：
[0089]kizn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；
[0090]
其中，hv为管道壁材料的vickers硬度。
[0091]
(2)根据直线管道磨损厚度计算直线管道磨损速度，计算公式如下：
[0092]vh
＝δh×gm
×
ρm/1000；
[0093]
其中，vh为磨损速度，nm/s；gm为输送物料的流量，m3/s；δh为磨损厚度，mm/t；ρm为输送物料的密度，kg/m3。
[0094]
(3)根据直线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的直线管道磨损量，计算公式如下：
[0095][0096]
其中，dh为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。
[0097]
对曲线管道的管道磨损量计算公式如下：
[0098]
细粉体材料气力输送管道曲线管段区域的腐蚀磨损的计算是基础，它考虑到了灰气混合物的冲击角ka和管道转弯半径与管道内径比值k
r/d
的影响。给出的冲击角的估算及管线转弯处弯曲半径与其内径的比值。
[0099]
(1)计算曲线管道磨损厚度的计算公式如下：
[0100][0101]
其中，um为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m；ka为灰气混合物的冲击角；k
r/d
为管道转弯半径与管道内径比值。
[0102]
对于电厂干灰及煤粉的实际气力输送装置，气灰混合流大于90
°
的撞击角不是其特征而未被考虑进去。
[0103]
其中，输送物料的平均速度um的计算公式如下：
[0104][0105]
其中，gm为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；
[0106]
对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：
[0107][0108]
其中，ρm为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；
[0109]
对于煤粉炉来说，磨碎的煤粉颗粒直径约为0.05－0.1mm，各种气化炉对煤粒度的要求是不同的，一般粉煤要求小于200目(大约)0.074mm。
[0110]
输送物料的sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：
[0111][0112]
按照gost6139-91标准，石英砂中含sio2质量达94％。
[0113]
输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：
[0114]
m＝物料kg/空气kg；
[0115]
管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：
[0116]kizn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；
[0117]
其中，hv为管道壁材料的vickers硬度；
[0118]
灰气混合物的冲击角ka的计算公式如下：
[0119]
ka＝0.0065a
2-0.0385a 1.033，其中，0＜a≤28.3；
[0120]
ka＝5e
4.57
×
a-1.39
，其中，28.3＜a≤90；
[0121]
管道转弯半径与管道内径比值k
r/d
的计算公式如下：
[0122]kr/d
＝-0.1113
×
(r/d)2 0.6336
×
(r/d) 0.1143，其中，0＜r/d≤3.3；
[0123]kr/d
＝1.448
×
(r/d)-0.3843
，其中，r/d＞3.3
[0124]
(2)根据曲线管道磨损厚度计算曲线管道磨损速度，计算公式如下：
[0125]vh
＝δh×gm
×
ρm/1000；
[0126]
其中，vh为磨损速度，nm/s；gm为输送物料的流量，m3/s；δh为磨损厚度，mm/t；ρm为输送物料的密度，kg/m3。
[0127]
(3)根据曲线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的曲线管道磨损量，计算公式如下：
[0128][0129]
其中，dh为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。
[0130]
应用实例：某厂将计算出的结果配置成弯管磨损年报，统计了煤粉年累计量，弯管磨损速度和累计年磨损量，对弯管未来的检修更换提供了依据，如表1所示；
[0131]
[0132][0133]
表1煤烧嘴弯管磨损年报
[0134]
综上所述，本发明提供了一种在线计算气力输送管道磨损的方法，通过获取物料流速数据和管道信息计算得到直线管道或曲线管道磨损厚度，并通过直线管道或曲线管道磨损厚度以及物料流速计算得到直线管道或者曲线管道磨损速度，根据直线管道或者曲线管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量，本发明能够在线计算气力输送管道磨损量，为后期管道检修更换提供了必要的信息，防止出现由于管道磨损损坏引起的设备停运，大幅提高工作效率。
[0135]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取物料流速数据和管道信息，其中，物料流速数据包括输送物料的平均速度u
m
、输送物料的体积流量g
m
、输送物料的密度ρ
m
、物料颗粒的平均当量直径d0和输送物料与空气混合物的质量浓度m；管道信息包括管道直径d；步骤2，根据物料流速和管道信息计算得到管道磨损厚度；步骤3，根据物料流速计算管道磨损速度；步骤4，根据管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量。2.根据权利要求1所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤2中，管道为直线管道，计算直线管道磨损厚度的计算公式如下：其中，u
m
为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m。3.根据权利要求2所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，输送物料的平均速度u
m
的计算公式如下：其中，g
m
为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：其中，ρ
m
为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；输送物料的sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：m＝物料kg/空气kg；管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：k
izn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；其中，hv为管道壁材料的vickers硬度。4.根据权利要求2所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤3中，根据直线管道磨损厚度计算直线管道磨损速度，计算公式如下：v
h
＝δ
h
×
g
m
×
ρ
m
/1000；其中，v
h
为磨损速度，nm/s；g
m
为输送物料的流量，m3/s；δ
h
为磨损厚度，mm/t；ρ
m
为输送物料的密度，kg/m3。5.根据权利要求4所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤4
中，根据直线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的直线管道磨损量，计算公式如下：其中，d
h
为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。6.根据权利要求1所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤2中，管道为曲线管道，计算曲线管道磨损厚度的计算公式如下：其中，u
m
为输送物料的平均速度，m/s；k
p
为对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准，kg/m2；k
sio2
为输送物料的sio2含量的相对因数；m为输送物料与空气混合物的质量浓度；k
izn
为管道材料的相对磨损因数；d为管道直径，m；k
a
为灰气混合物的冲击角；k
r/d
为管道转弯半径与管道内径比值。7.根据权利要求6所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，输送物料的平均速度u
m
的计算公式如下：其中，g
m
为输送物料的体积流量，m3/s；d为管道直径，m；对于细粉体材料气力输送的空气动力学计算putilov标准kp的计算公式如下：其中，ρ
m
为输送物料的密度，kg/m3；d0为物料颗粒的平均当量直径，m；输送物料的sio2含量的相对因数k
sio2
的计算公式：输送物料与空气混合物的质量浓度m的计算公式：m＝物料kg/空气kg；管道材料的相对磨损因数k
izn
的计算公式：k
izn
＝6.42
×
10-5
×
hv
2-0.0157
×
hv 1.97；其中，hv为管道壁材料的vickers硬度；灰气混合物的冲击角k
a
的计算公式如下：k
a
＝0.0065a
2-0.0385a 1.033，其中，0＜a≤28.3；k
a
＝5e
4.57
×
a-1.39
，其中，28.3＜a≤90；管道转弯半径与管道内径比值k
r/d
的计算公式如下：k
r/d
＝-0.1113
×
(r/d)2 0.6336
×
(r/d) 0.1143，其中，0＜r/d≤3.3；k
r/d
＝1.448
×
(r/d)-0.3843
，其中，r/d＞3.3。8.根据权利要求6所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤3
中，根据曲线管道磨损厚度计算曲线管道磨损速度，计算公式如下：v
h
＝δ
h
×
g
m
×
ρ
m
/1000；其中，v
h
为磨损速度，nm/s；g
m
为输送物料的流量，m3/s；δ
h
为磨损厚度，mm/t；ρ
m
为输送物料的密度，kg/m3。9.根据权利要求8所述的一种在线计算气力输送管道磨损的方法，其特征在于，步骤4中，根据曲线管道磨损速度对时间求积分可以计算出统计时间段内的曲线管道磨损量，计算公式如下：其中，d
h
为统计时间段内的磨损量；t1为统计开始时间；t2为统计结束时间。

技术总结
本发明涉及电厂气力输送信息化技术领域，提供了一种在线计算气力输送管道磨损的方法，通过获取物料流速数据和管道信息计算得到直线管道或曲线管道磨损厚度，并通过直线管道或曲线管道磨损厚度以及物料流速计算得到直线管道或者曲线管道磨损速度，根据直线管道或者曲线管道磨损速度对时间求积分计算得到统计时间段内的管道磨损量，本发明能够在线计算气力输送管道磨损量，为后期管道检修更换提供了必要的信息，防止出现由于管道磨损损坏引起的设备停运，大幅提高工作效率。大幅提高工作效率。大幅提高工作效率。


技术研发人员：柴胜凯 王子豪 王智微 杜保华 吴智群 范奇 王大鹏
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/5/25