提高鍋爐火檢系統(tǒng)可靠性的措施研究

匡磊

(廣東大唐國際潮州發(fā)電有限責(zé)任公司，廣東 潮州 515723)

摘要：從系統(tǒng)電源、光纖冷卻效果和探頭老化等方面分析了火檢系統(tǒng)可靠性降低的原因，并制定了合理的改進(jìn)措施，從而提高了火檢系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為鍋爐安全運(yùn)行提供了保障。

關(guān)鍵詞：火焰檢測系統(tǒng)；電源監(jiān)視；光纖冷卻；可靠性

收稿日期:2015-04-27

作者簡介：匡磊(1987—)，男，湖南隆回人，在讀碩士，助理工程師，主要從事大型火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備檢修和管理工作。

0引言

目前火力發(fā)電機(jī)組在線運(yùn)行的火檢基本都是釆用光電原理進(jìn)行測量，爐膛內(nèi)燃燒狀況不同、火檢安裝維護(hù)質(zhì)量不佳、光纖冷卻不足導(dǎo)致光纖燒損、探頭和板卡老化等原因會(huì)導(dǎo)致火檢系統(tǒng)火檢信號(hào)偷窺、漏檢、不穩(wěn)定或誤發(fā)錯(cuò)誤信息，降低了火檢系統(tǒng)的可靠性。另外，火檢機(jī)柜電源模塊老化且缺乏監(jiān)測，造成火檢板卡供電異常也是火檢系統(tǒng)的重要隱患。本文從火檢系統(tǒng)電源報(bào)警設(shè)計(jì)、光纖冷卻效果優(yōu)化和減少火檢探頭損壞方面提出了改進(jìn)措施。

1火檢系統(tǒng)可靠性降低的原因

1.1火檢系統(tǒng)電源模塊缺少監(jiān)視

目前，幾乎所有品牌的火檢系統(tǒng)都采用雙電源供電。比如FORNEY公司RM系列火檢系統(tǒng)，每個(gè)火檢放大器卡架都配備兩塊電源模塊，在機(jī)柜電源的輸入端有220 VAC電源監(jiān)視繼電器。但是，該系統(tǒng)缺少對卡架內(nèi)電源模塊工作狀態(tài)的監(jiān)視。如果有一個(gè)電源模塊故障，火檢系統(tǒng)不會(huì)發(fā)出電源故障報(bào)警，維護(hù)人員無法及時(shí)去維修，若此時(shí)另一個(gè)電源模塊也發(fā)生故障，會(huì)造成整個(gè)卡架的火檢放大器因電源喪失而發(fā)出無火信號(hào)，因此可能造成部分制粉系統(tǒng)停運(yùn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致鍋爐MFT。

1.2火檢光纖冷卻效果不佳

1.2.1　火檢冷卻風(fēng)不足

為保證火檢光纖的冷卻效果，火檢光纖的冷卻風(fēng)入口風(fēng)壓應(yīng)大于5.6 kPa，流量大于250 L/min。造成火檢冷卻風(fēng)不足的原因有：冷卻風(fēng)管道局部積灰導(dǎo)致通風(fēng)不暢，或火檢套管出風(fēng)口結(jié)焦；煤火檢和油火檢共用一根冷卻風(fēng)管，呈T型布置，當(dāng)風(fēng)管尺寸較小且焊接不當(dāng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致煤和油火檢冷卻風(fēng)分配不均，冷卻風(fēng)小的一側(cè)光纖容易燒損；冷卻風(fēng)軟管緊貼爐膛鋪設(shè)，熱輻射較強(qiáng)[1]，嚴(yán)重影響火檢光纖的冷卻效果；火檢外套管前端為軟管，軟管隨燃燒器上下擺動(dòng)，受到曲撓和飛灰沖刷容易損壞，造成漏風(fēng)，使冷卻風(fēng)流量大幅下降。

1.2.2　火檢套管設(shè)計(jì)缺陷

火檢光纖安裝在內(nèi)護(hù)套中，內(nèi)護(hù)套前端有透鏡封閉，因此冷卻風(fēng)只能從內(nèi)、外護(hù)套管之間流過，即采用單層冷卻風(fēng)的方式。這種冷卻方式效果差，光纖前端和透鏡極易被燒散、燒焦或脫落，造成光纖透光度變差甚至不透光[2]。

1.3火檢探頭超溫

火檢探頭設(shè)計(jì)有允許的最高運(yùn)行環(huán)境溫度(FORNEY產(chǎn)品為65 ℃、COEN產(chǎn)品為70 ℃，ABB產(chǎn)品為85 ℃)[3]。由于火檢探頭安裝在燃燒器或爐墻附近，始終受熱輻射影響，另外若火檢外護(hù)套盤根密封不嚴(yán)，導(dǎo)致熱二次風(fēng)噴在探頭上，探頭溫度將大幅升高?；饳z探頭長期處于設(shè)計(jì)允許的環(huán)境溫度上限運(yùn)行時(shí)，使用壽命會(huì)縮短，導(dǎo)致火檢模擬量信號(hào)衰弱或探頭損壞。

2提高火檢系統(tǒng)可靠性的具體措施

2.1增加電源模塊電壓監(jiān)視器

火檢系統(tǒng)的電源模塊一般由幾組變壓和穩(wěn)壓裝置構(gòu)成，比如FORNEY的電壓源模塊可以提供±15 V、+8.3 V、+5 V電源。因此可以采用電壓監(jiān)視器監(jiān)視上述電源電壓，當(dāng)被監(jiān)視的4組電壓正常時(shí)，電壓監(jiān)視器的輸出繼電器吸合；當(dāng)被監(jiān)視的4組電源中任意一組或幾組電壓低于其額定電壓值時(shí)，電壓監(jiān)視器輸出繼電器釋放，常閉點(diǎn)傳送至DCS系統(tǒng)起到報(bào)警作用。

目前有很多芯片可以實(shí)現(xiàn)電壓比較功能，比如以NE555芯片搭建閾值可調(diào)的施密特觸發(fā)器就可以實(shí)現(xiàn)電壓比較功能，原理圖如圖1所示。Rp1對輸入信號(hào)降壓，Rp2調(diào)整觸發(fā)閾值，當(dāng)待測電壓低于閾值時(shí)，繼電器KA動(dòng)作發(fā)出報(bào)警，通過按鈕SB可對報(bào)警復(fù)位。目前某公司已經(jīng)開發(fā)與FORNEY系統(tǒng)配套的電壓監(jiān)視器，該模塊可以監(jiān)視4個(gè)電壓。

圖1　閾值可調(diào)的電壓比較電路

2.2火檢冷卻風(fēng)風(fēng)管及內(nèi)、外護(hù)套改進(jìn)

2.2.1　火檢冷卻風(fēng)風(fēng)管

火檢冷卻風(fēng)風(fēng)管尺寸應(yīng)不小于設(shè)計(jì)尺寸，各支路的焊接處應(yīng)處理平滑，避免積灰。同一燃燒器的煤和油火檢的冷卻風(fēng)盡量分別從支路母管上獨(dú)立引出，這樣可使冷卻風(fēng)分配更均勻。

2.2.2　火檢內(nèi)護(hù)套改進(jìn)

通過在內(nèi)護(hù)套開進(jìn)風(fēng)口和對前端組件進(jìn)行改進(jìn)，形成一條直接冷卻光纖的冷卻風(fēng)通道，從而達(dá)到雙層冷卻的效果。具體做法如下：內(nèi)護(hù)套管尾部(冷卻風(fēng)入口三通處)開有3條6×140的進(jìn)風(fēng)槽，使冷卻風(fēng)可以進(jìn)入內(nèi)護(hù)套直接接觸光纖；內(nèi)護(hù)套前端采用敞口設(shè)計(jì)，并在前端組件中設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)組件。光纖從通風(fēng)組件中心穿過并用帶小透鏡的護(hù)帽固定，組件四周設(shè)計(jì)4個(gè)扇形通風(fēng)口。冷卻風(fēng)進(jìn)入內(nèi)護(hù)套后可以從扇形通風(fēng)口中流出，從而達(dá)到直接冷卻光纖的目的。某些產(chǎn)品的通風(fēng)組件上的通風(fēng)口是一些小圓孔，現(xiàn)場使用發(fā)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生尖銳噪聲，干擾附近的四管泄漏探頭，而采用扇形通風(fēng)孔可以有效降低通風(fēng)時(shí)產(chǎn)生的尖銳噪聲。圖2中的上圖是內(nèi)護(hù)套前端的原設(shè)計(jì)示意圖，下圖為新型設(shè)計(jì)示意圖。

圖2　內(nèi)護(hù)套前端組件原設(shè)計(jì)與新型設(shè)計(jì)示意圖

2.2.3　火檢外護(hù)套改進(jìn)

為解決火檢外護(hù)套軟管彎曲、破損的問題，在不使用擺動(dòng)燃燒器的場合，可以將火檢光纖外護(hù)套換成整根不銹鋼硬管。采用這種方式，在安裝時(shí)要特別注意安裝角度，以免出現(xiàn)火檢不穩(wěn)定和漏檢的情況。

2.3火檢探頭降溫

對于因外套管盤根不嚴(yán)，熱二次風(fēng)直吹火檢探頭導(dǎo)致超溫的問題，我們可在檢修時(shí)更換盤根，盤根不能太緊，要保證外套管在熱脹冷縮時(shí)能前后滑動(dòng)。

若探頭受爐膛熱輻射較嚴(yán)重，可以采用探頭隔熱器，該隔熱器能夠使冷卻風(fēng)先冷卻火檢探頭。現(xiàn)場使用表明，加裝隔熱器的火檢探頭溫度可降至35 ℃左右。

3結(jié)語

本文中的改進(jìn)措施在發(fā)電廠應(yīng)用效果良好，通過火檢內(nèi)、外護(hù)套的改造和探頭降溫處理，有效降低了光纖采光端工作溫度，光纖前端結(jié)焦現(xiàn)象減少，光纖和探頭損壞率大為下降；電源報(bào)警裝置能及時(shí)提供電源故障報(bào)警，便于維護(hù)人員消除隱患。

[參考文獻(xiàn)]

[1]稅淼，諶貴輝，周權(quán)，等.基于圖像處理的爐膛火焰溫度場測定[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014(7)：20-21.

[2]徐道國.FORNEY火檢護(hù)套管光纖風(fēng)冷效果的改進(jìn)[J].中國科技信息，2012(15)：108.

[3]孫長生，郭為民，丁俊宏，等.火電進(jìn)口爐膛火焰檢測器運(yùn)行可靠性調(diào)研與分析[J].中國電力，2014，47(11)：14-19.