火檢及火檢風(fēng)機

1、第七章：火檢及火檢風(fēng)機第二節(jié) ALSTOM鍋爐火檢裝置一 火檢基本知識火焰檢測器是燃燒器自動裝置中的重要部件之一，它利用各種火焰檢測管對爐膛中的火焰進行檢測和監(jiān)視，在鍋爐點火、低負荷運行或者有異常共況時，及時檢測出爐膛內(nèi)是否滅火，根據(jù)火檢檢測結(jié)果BMS（燃燒器管理系統(tǒng)）進行相關(guān)連鎖動作，防止爐膛滅火和爐內(nèi)爆炸事故，確保鍋爐安全運行。 火檢檢測器是利用爐膛中火焰特性及輻射光譜，對爐膛是否有火進行判斷的。鍋爐使用的燃料主要有煤、油、天然氣等，這些燃料在燃燒過程中會發(fā)出可見光、紅外線，紫外線等。燃料不同，三種光線的強度也不同。煤粉火焰除了不發(fā)光的二氧化碳和蒸汽三原子氣體外，還有部分灼熱發(fā)光的焦碳粒子

2、和灰粒等，他們有較強的可見光和一定數(shù)量的紫外線，而且火焰的形狀會隨著負荷的變化而有明顯的變化；天然氣火焰中除了含有大量二氧化碳和蒸汽等三原子氣體外，還包含了較強的紫外線和一定數(shù)量的可見光，天然氣火焰的紫外線主要產(chǎn)生在火焰根部的初始燃燒區(qū)；重油火焰除了一部分不發(fā)光的二氧化碳和蒸汽三原子氣體外，還懸浮著大量發(fā)光的碳黑粒子等?？梢姽狻⒆贤饩€、紅外線三種光線的光譜不一樣，而不同的火焰檢測管對光線光譜的使用范圍及相對靈敏度也不一樣。這樣根據(jù)爐膛燃用的燃料特性不同，我們就可以選擇不同的火焰檢測管，檢測和監(jiān)視爐膛中的火焰。二 #5、6鍋爐火檢配置 #5、6鍋爐為CE-ALSTOM生產(chǎn)，配置了CE公司研制的最

3、新安全火檢SAFE SCAN TM DFS .CE公司研制的安全火檢有好幾代 SAFE SCAN-1，SAFE SCAN-2， SAFE SCAN3，SAFE SCAN3和SAFE SCAN TM DFS等 ，其中SAFE SCAN TM DFS是CE公司最新的火檢產(chǎn)品，它正逐步取代前面幾代SAFE SCAN火檢。CE公司SAFE SCAN幾代產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及工作原理基本一樣，都是利用探測礦物燃料發(fā)出的可見光譜來鑒別火焰是否存在的新型火焰檢測器。#5、6爐配置了24只SAFE SCAN TM DFS火焰檢測器。#5、6爐燃燒器由6層煤和3層重油組成，燃燒器分上中下三組，每組由2層煤和1層油組成，油

4、燃燒器布置于2層煤燃燒器之間。每組燃燒器配有2組火檢，下層煤燃燒器和油燃燒器共用一組火檢，上層煤燃燒器單獨用一組火檢。具體就是下組燃燒器A磨和AB層油共用一組火檢，B磨單獨一組火檢；中組燃燒器C磨和CD層油共用一組火檢，D磨單獨一組火檢；上組燃燒器E磨和EF層油共用一組火檢，F(xiàn)磨單獨一組火檢。三 CE SAFE SCAN安全火檢的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 CE-SAFE 基本結(jié)構(gòu)是由2個部分組成，即安裝在鍋爐燃燒器上的探頭部分和安裝在電子間的電子處理機架部分。探頭部分由探頭、剛性管，撓性金屬管以及探頭安裝室組成。探頭由探頭筒體、瞄準管和罩殼、瞄準透鏡和筒體、安裝板、鎖緊螺母和壓縮彈簧、光導(dǎo)纖維電纜等

5、組成。瞄準管和罩殼滑動固定在探頭體上，瞄準管和罩殼和探頭筒體之間留有間隙，這樣冷卻空氣可以通過探頭頭部，光導(dǎo)纖維電纜將探頭接受到的可見光傳遞到安裝在燃燒器外部的探頭安裝室。整個探頭均安裝在導(dǎo)管組件內(nèi)，導(dǎo)管組件由探頭罩、撓性金屬管、剛性管和裝有法蘭的冷卻風(fēng)室組成。探頭罩是一個不銹鋼管，位于輔助風(fēng)箱噴嘴內(nèi)，并直接焊在噴嘴上。探頭罩內(nèi)側(cè)裝有導(dǎo)葉使探頭正好位于中心位置，從而提供一個均勻的冷卻空氣通道。探頭安裝室在燃燒器外側(cè)的導(dǎo)管內(nèi)，里面裝置有光電二極管和對數(shù)放大器等電子元件，這些裝置把光導(dǎo)纖維傳遞過來的可見光轉(zhuǎn)換成電流信號，然后通過電纜傳送到電子間的電子處理機架，探頭安裝室內(nèi)的電子元件在制造時已經(jīng)調(diào)整

6、好，一般不需要現(xiàn)場重新調(diào)整。探頭組件通過撓性金屬管和剛性管與探頭安裝室相連，用于保護從探頭部分到探頭安裝室之間傳遞信號的光導(dǎo)纖維，采用撓性管是為了讓探頭部分能隨燃燒器一起擺動，以免損壞內(nèi)部的光導(dǎo)纖維電纜。下圖為5，6鍋爐火檢探頭部分照片： 電子處理機架安裝在電子間內(nèi)，機架上裝有6臺火焰檢測器機箱，每層火檢對應(yīng)一臺火焰檢測器機箱。每臺火焰檢測器機箱負責(zé)處理同一層4個火焰檢測器送來的電流信號，根據(jù)對送來的電流信號進行處理，判定該層燃燒器有無火焰。每臺火焰檢測器機箱由13個插件和電源組成，電源布置在機箱的后面，13個插件包括4個頻率插件、4個強度插件、2個燈和表記插件、1個2/4火焰信號插件、1個電

7、源插件和一個擴展插件。電源插件面板上裝有電源開關(guān)和指示正、負15V直流電壓的指示燈，顯示直流電壓供應(yīng)是否正常。當總電源開關(guān)斷開時候，所有插件板均無電源，因此插件板觸點均認為無火焰存在。擴展插件是檢查其他插件內(nèi)部線路時候使用的，供檢修人員進行檢查。強度插件和頻率插件是整個火檢裝置的關(guān)鍵部分，他們分別對火檢探頭送來的火焰信號進行強度分析和頻率分析。同時強度插件中還包含了一個故障檢測回路對送來的信號進行自檢，當發(fā)現(xiàn)送來的信號電壓不在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)（過高或者過低），該插件發(fā)出“故障”信號點亮插件面板上的 “故障”指示燈，并閉鎖該路火焰信號輸出。當一路火焰信號的強度、頻率正常且無故障出現(xiàn)時候，面板上的“火

8、焰存在”指示燈將點亮，同時在一塊面板上可以看到火焰信號的強度、頻率及 顯示，這三個顯示可以通過上、下鍵切換查看。2/4火焰信號插件將來自同一層4個角的探頭火焰信號進行邏輯運算，當4個探頭中有2個以上（包括2個）檢測有火時候，它就發(fā)出“2/4火焰”信號，顯示該層火檢有火，并將該信號送到FSSS中去做為某一層燃燒器的火焰信號。對于鑒別單根油槍火焰的火檢來說該回路是多余的。每個火焰檢測器探頭和電子處理機架之間都是用一條帶屏蔽的4線電纜傳遞信號，其中2根線提供探頭安裝室的電源，另外2根將探頭安裝室的電流信號送到電子處理機架，這些導(dǎo)線都采用帶屏蔽的雙絞線電纜，以減少火檢系統(tǒng)對噪聲的敏感度。下圖為5，6爐

9、電子 該照片下面還有2臺火焰檢測器未拍到四 CE SAFE SCAN 火檢運行原理1 CE SAFE SCAN 火焰檢測器的探頭部分工作原理 火焰檢測器的探頭部分把礦物燃料燃燒的可見光轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的電流信號。爐膛中燃料燃燒產(chǎn)生的可見光穿過探頭頭部的瞄準透鏡落到光導(dǎo)纖維的端部，光導(dǎo)纖維將光信號送到探頭安裝室內(nèi)，將光照到探頭安裝室內(nèi)的光電二極管上，使得光電二極管產(chǎn)生電流信號，完成了光電轉(zhuǎn)換。光電二極管產(chǎn)生的電流信號通過對數(shù)放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，并將該信號進行了放大，再通過傳輸放大器重新將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號，再通過帶屏蔽的電纜送至電子間的電子處理機架。整個探頭部分的工作具有以下特點： a 探頭瞄準

10、透鏡采用平凸透鏡，這種平凸透鏡能使得探頭的視角限制在3.5度范圍內(nèi)。實驗表明，限制視角將能加強火焰信號脈動的峰-谷值，增加脈動的幅值將便于電子處理回路檢測和放大低頻脈動，同時限制視角也將有效避免某層火焰檢測器偷看鄰層火焰的情況發(fā)生。 b 采用帶紅外濾波的特種光電二極管 光電二極管對可見光的靈敏度相當于人的眼睛，下圖給出了光導(dǎo)纖維、無濾波的光電二極管和帶紅外濾波的光電二極管對各種波長的響應(yīng)曲線。 從曲線上可以看出光導(dǎo)纖維、無濾波的光電二極管和帶紅外濾波的光電二極管對紫外線均無響應(yīng)。光導(dǎo)纖維的傳輸特性在波長400-1500毫微米的范圍內(nèi)是平坦的，無濾波的光電二極管對可見光和近紅外區(qū)有響應(yīng)，帶紅外濾

11、波的光電二極管僅對可見光有響應(yīng)。用光譜分析儀和示波器記錄的脈動特性表明，無濾波的光電二極管對頻率3-6HZ的光波響應(yīng)強烈，隨著頻率增加響應(yīng)減弱，到20-30HZ基本無響應(yīng)；而帶紅外濾波的光電二極管對5-12HZ的光波響應(yīng)強烈，到60-80HZ基本上無響應(yīng)。通過對這2種火焰信號的光譜分析進行實時比較，發(fā)現(xiàn)無濾波的光電二極管盡管它的信號量較大，但波形平坦、變化小，它的波形的峰-谷值比帶紅外濾波的光電二極管小得多。由于鍋爐旋轉(zhuǎn)的煙塵、熱煙氣、爐渣和爐墻均輻射紅外線，并足以于燃燒產(chǎn)生的可見光發(fā)生混淆，因此可能產(chǎn)生誤判。而采用紅外濾波的光電二極管僅對可見光響應(yīng)，其波形的峰-谷值大，靈敏度較高，所以采用紅

12、外濾波的光電二極管來檢測燃料產(chǎn)生的可見光是比較適合的，這將大大增強整個火焰檢測系統(tǒng)的可靠性和鑒別能力。 c 采用了對數(shù)放大器 由于光電二極管產(chǎn)生的電流是光強度的對數(shù)函數(shù)，電路中采用了對數(shù)放大器將光電管產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柌⑦M行了預(yù)放大。采用對數(shù)放大器可以防止信號飽和，使得各種情況下的火焰信號都在預(yù)定值內(nèi)，這樣就可以用所測得的火焰強度信號作為火焰檢測器自身是否有故障的判斷依據(jù)。 d 電壓-電流轉(zhuǎn)換 對數(shù)放大器 輸出的電壓信號又通過傳輸放大器再轉(zhuǎn)換成電流，其原因是電流傳輸比電壓傳輸具有抗干擾能力強和長距離傳輸信號衰減極小的優(yōu)點。該火焰檢測器允許的傳輸距離為1500米，而實際鍋爐燃燒器到電子間電

13、子處理機架的距離要小于這個距離，保證了火檢信號不失真。2 CE SAFE SCAN 電子處理機架工作原理 下圖表示了電子間電子處理機架對一個火焰信號進行處理的簡化框圖，從圖中可以看出電子處理機架的工作原理。 從透頭部分傳送來的電流信號先經(jīng)過電流-電壓轉(zhuǎn)換變成電壓信號，這個電壓信號分送到頻率、強度、故障三個電子回路進行檢查。這三路電子信號處理都有自己的發(fā)光二極管來指示它們自身的檢查結(jié)果，頻率容許燈裝在頻率插件的印刷電路板上，強度容許燈裝在強度插件的印刷電路板上，故障燈則裝在燈和表記插件的印刷電路板上。當這三路信號正常，即頻率容許、強度容許且無故障時，燈和表記上的指示燈將點亮，指示這一個角的火焰存

14、在。同時在電子處理機架上還可以看出火焰的頻率、強度和質(zhì)量（相當于故障指數(shù)）數(shù)值，這三個數(shù)值可以通過面板上的上、下鍵切換查看，如下圖所示圖中FLAME 火焰 （該角有火時候FLAME燈點亮） DISCRIMINATION INTEN 火焰強度 FREQ 火焰頻率 QUAL 質(zhì)量（火檢是否故障） 下排4個按鍵前2個PROG和DISP 是火焰頻率及強度設(shè)置是使用的，可以根據(jù)實際機組燃用不同的燃料來設(shè)置，一般為廠家或者檢修調(diào)試測試時候使用；后面2個上下鍵可以來回切換查看這個角的火焰強度頻率質(zhì)量參數(shù)。 原始火焰信號的波形是很不規(guī)則的，他的強度和頻率都是不斷變化的，對這樣的信號處理必須使用一些特殊的方法。

15、在處理火焰的強度時用普通的施密特觸發(fā)器的單一門檻值來鑒別火焰會帶來困難。特別是在鑒別單根油槍火焰時就更困難，提高靈敏度容易引起誤動；即容易受到臨層或?qū)?cè)油槍火焰的干擾，降低靈敏度又怕引起拒動，即無法足夠靈敏地檢測出油槍火焰。CE SAFE SCAN使用了一種特殊的電路設(shè)計很哈派解決了這一難點，以下就是CE SAFE SCAN 的強度和故障分析部分的簡圖圖中下部為強度信號的處理方法，它先分別設(shè)定強度信號的上限和下限，當火檢探頭送過來的火檢信號高于上限值時強度信號就容許，只有在送來的火檢信號低于下限時強度信號才不容許。強度信號的上限和下限由兩只電位器確定（安裝在強度插件內(nèi)部的印刷板上），這樣可以根

16、據(jù)調(diào)高上限值來提高火焰鑒別能力，防止誤發(fā)“有火”，通過調(diào)整下限值保證火檢的靈敏度。實際工作中可以根據(jù)現(xiàn)場靈活調(diào)整，從而適應(yīng)不同的機組、不同的燃料的需要。故障檢測分析回路也設(shè)置了上、下限。由于探頭的預(yù)處理部分設(shè)計了對數(shù)放大器，這樣就可以將火焰信號的強度分量控制在需求的范圍內(nèi)，也就是說可以將他作為探頭或者傳輸信號電纜是否工作正常的依據(jù)。正常時候所有火焰信號的強度幅值都應(yīng)在上、下限之間，而當探頭故障或著傳輸電纜短線時候，輸入信號將會超出上、下限，此時我們就可以判斷火檢是探頭或者傳輸電纜故障。 頻率檢測回路的核心是用一個頻率比較器，它利用不同燃料產(chǎn)生的火焰脈動頻率具有很大區(qū)別這一原理來判斷所要檢測的火

17、焰是否存在。下圖為頻率檢測部分的簡單方框圖送來的火檢信號經(jīng)過一個交流放大器和觸發(fā)器變換成一系列的方波脈沖，這一系列的方波脈沖頻率也是不斷變化的。方波脈沖頻率與一個內(nèi)部設(shè)定頻率在一個可調(diào)整鑒別器內(nèi)進行比較，當火焰信號高于設(shè)定頻率，鑒別器就有輸出；當輸入信號的頻率低于設(shè)定頻率，鑒別器就無輸出，也是是說要檢測的火焰脈動頻率不可能那么低，因而也就不會發(fā)出火焰存在的信號。頻率檢測部分對火焰檢測器系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要，因為火焰的脈動常常比強度更能放映出燃燒火焰的特征。比如煤火焰的脈動頻率在10HZ左右，而油火焰的頻率在40-60HZ之間，單根油槍頻率一般雜30-40HZ之間。至于爐墻和熱煙氣等輻射源的頻

18、率就幾乎為零。這樣我們通過調(diào)整頻率鑒別器的內(nèi)部頻率就可以很好的將所要檢測的火焰區(qū)別開來，從而提高火焰檢測裝置的可靠性。頻率檢測回路中只要多增加一個頻率鑒別器，即有2個頻率鑒別器就可以同時檢測油火焰和煤火焰了。 以上簡單介紹了一個角火焰信號的處理原理，其余3個角的工作原理也是一樣。同一層4個角的火焰信號處理后送到2/4火焰信號插件進行邏輯運算，當有2個角有火焰時候，電子處理機架就認為該層燃燒器“有火”，低于2個角有火焰，則認為該層燃燒器“無火”。電子處理機架將所測的“有火”、無火”信號送到BMS中進行相關(guān)連鎖保護，從而保證鍋爐的安全運行。五 火檢的冷卻系統(tǒng)為了保證探頭能在安全、可靠的工況下運行，避免燒壞，必