余星育，李 波

(江蘇闞山發(fā)電有限公司，江蘇 徐州 221134)

0 引言

火焰檢測裝置是電站鍋爐燃燒運(yùn)行時火焰監(jiān)測的關(guān)鍵設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)燃燒的自動管理和控制，火焰檢測裝置是必不可少的?；鹧鏅z測裝置是根據(jù)爐膛火焰的物理特性對著火工況進(jìn)行監(jiān)測，不僅能檢測火焰的著火和熄滅，還能檢測出火焰的穩(wěn)定性，當(dāng)火焰燃燒狀況不良或爐膛熄滅時，可給出開關(guān)量、模擬量信號，作為故障報警和爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(furnace safeguard supervisory system, FSSS)的邏輯判斷依據(jù)，因此，火焰檢測裝置在發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)中起著極其重要的作用。

火焰監(jiān)測裝置一般由探頭、電源、電壓放大器、檢測屏、邏輯屏等部件組成，其工作原理是由探頭探測燃燒火焰的強(qiáng)度和脈動頻率，并將探測到的火焰信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳送到信號處理中心，只有當(dāng)燃燒火焰的強(qiáng)度和頻率同時滿足時，探測到的火焰才是真實(shí)的火焰，并發(fā)出有火信號;否則，判斷為無火。

1 DIGIT-ALL火檢系統(tǒng)功能

1.1 工作原理

DIGIT-ALL火焰檢測器裝置是根據(jù)輻射光能強(qiáng)度檢測的原理實(shí)現(xiàn)的，它利用探頭接收火焰發(fā)出的光輻射，按照其強(qiáng)度大小判斷火焰的存在與否，即：鍋爐燃燒器燃燒產(chǎn)生的紅外線被火檢探頭捕捉，火檢探頭將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過初級放大和處理后，將代表火焰特性的電信號通過電纜組件傳遞到放大器，放大器將火焰信號經(jīng)過放大處理后輸出有火/無火接點(diǎn)信號和相應(yīng)的火焰強(qiáng)度的模擬量信號，并輸入分布式控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)。

1.2 系統(tǒng)功能

DIGIT-ALL火焰檢測器主要包括：SF-300IR火檢探頭、SA-3000火檢放大器、火檢外導(dǎo)管組件、內(nèi)導(dǎo)管組件、電纜組件等設(shè)備。其中火檢探頭采用紅外線火檢檢測技術(shù)，適用于探測煤和/或油燃燒的火焰，并具有耐100 ℃高溫、持續(xù)地檢測燃燒器火焰的閃爍頻率和振幅的特征。

SA-3000火檢放大器為基于數(shù)字信號處理(digital signal processing, DSP)的微處理器，放大器內(nèi)部存儲有4套火檢程序文件。當(dāng)探頭檢測到目標(biāo)燃燒器有火焰時，SA-3000輸出有火接點(diǎn)信號和相對應(yīng)火焰強(qiáng)度的模擬量信號，并輸入DCS。該火檢放大器帶有獨(dú)立的電子自檢系統(tǒng)，自檢故障時探頭將輸出故障報警信號。火檢放大器通過專用軟件與電腦進(jìn)行通信聯(lián)網(wǎng)，并可顯示實(shí)時火焰狀態(tài)及其他信息，用戶可通過火檢軟件進(jìn)行實(shí)時調(diào)試，便于對所檢測的火焰進(jìn)行燃燒分析和監(jiān)視。

2 火檢常見問題及原因分析

2.1 火檢信號波動

(1) 在機(jī)組低負(fù)荷(低于65 %額定負(fù)荷)運(yùn)行時，磨煤機(jī)入口一次風(fēng)量過大，未燃區(qū)會因一次風(fēng)速增高、煤氣細(xì)度增大而加長，煤氣熱值降低，使煤氣著火距離后移，初燃區(qū)中心偏離原來火檢導(dǎo)光管對準(zhǔn)的區(qū)域，檢測火焰亮度發(fā)生變化，造成火檢信號波動。

(2) 二次風(fēng)擋板開不到位，燃燒器燃燒配風(fēng)不夠，燃燒工況惡化，使信號不穩(wěn)定。

(3) 導(dǎo)光管冷卻效果不好，火檢探頭工作環(huán)境溫度過高，探頭老化或損壞。

(4) 高溫導(dǎo)致光纖燒損、光纖前端鏡片積灰，影響信號穩(wěn)定性。

2.2 檢測不到火焰

(1) 長期運(yùn)行或冷卻效果不好造成局部過熱，導(dǎo)致光纖透光性變差，過熱時光纖、探頭燒壞，不能正常檢測。

(2) 由于鍋爐風(fēng)煤比設(shè)定不合適，造成火檢鏡片結(jié)焦，影響正常監(jiān)測。

(3) 入爐煤質(zhì)發(fā)生變化，造成火焰亮度、頻譜、閃爍頻率改變，超出火檢系統(tǒng)預(yù)設(shè)工作范圍，導(dǎo)致火檢系統(tǒng)無法正常工作。

2.3 誤報警

(1) 電纜線芯氧化或接地，接線松動，保險燒壞，放大器產(chǎn)生報警。

(2) 爐墻和煤粉管道的熱輻射導(dǎo)致火檢探頭工作溫度過高引發(fā)報警。

(3) 火檢探頭信號電壓不穩(wěn)，傳感器產(chǎn)生的模擬信號大小受電源電壓的影響，當(dāng)超出火檢信號工作范圍后，引起火檢報警。

(4) 增益調(diào)整不合適會造成火檢的故障報警。

2.4 火檢“偷看”

要滿足低負(fù)荷看到火，高負(fù)荷不“偷看”是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)楦哓?fù)荷時的背景火焰信號比低負(fù)荷的主火焰信號還要強(qiáng)。單從火檢參數(shù)調(diào)試情形下，無法根本解決“偷看”問題，只可能減少“偷看” 情況發(fā)生。因此，要求在調(diào)試過程中，要確保油與油之間、油與煤之間不能出現(xiàn)“偷看”，煤與煤之間盡量減少“偷看”。

3 火檢問題解決方案

3.1 火檢信號波動解決方案

(1) 針對著火距后移的問題，可在燃燒穩(wěn)定的情況下適當(dāng)調(diào)強(qiáng)火檢信號。停爐期間，可以調(diào)整噴燃器的火焰中心，調(diào)整單個噴燃器的火檢測量孔，同時增大火檢視角范圍，減少火焰擾動或漂移對檢測的影響。

(2) 確保二次風(fēng)擋板行程開關(guān)正常工作且開信號到位，聯(lián)系有關(guān)部門檢測風(fēng)壓和風(fēng)煤比，確保燃燒工況穩(wěn)定。

(3) 減小火檢內(nèi)、外套管管壁間縫隙，使冷卻風(fēng)從內(nèi)外導(dǎo)管的間隙通過，到達(dá)內(nèi)導(dǎo)管的前端；確保內(nèi)外導(dǎo)管之間無堵塞，不漏風(fēng)，使冷卻風(fēng)可以通過；適當(dāng)增加風(fēng)壓，同時在內(nèi)導(dǎo)管上裝設(shè)通風(fēng)槽，以冷卻導(dǎo)管和光纖，降低內(nèi)導(dǎo)管前端溫度，提升導(dǎo)管和光纖的使用壽命，也減少光纖積灰的可能。在冷卻風(fēng)流量一定的情況下，可以增加風(fēng)壓，使其在內(nèi)導(dǎo)管石英片前端形成屏障，以防止石英片結(jié)焦，且石英片得到有效冷卻，以降低內(nèi)導(dǎo)管前端溫度。

(4) 正常情況下，光纖和內(nèi)導(dǎo)管組件日常維護(hù)周期為6個月，但在啟停爐期間，光纖損壞數(shù)量多，因此每次機(jī)組B級、C級檢修時，可以將光纖全部更換，大大節(jié)約人力資源。

3.2 檢測不到火焰解決方案

(1) 更換損壞光纖、探頭，清理光纖積灰。

(2) 檢查火檢系統(tǒng)是否正常工作，詢問運(yùn)行人員及煤化驗(yàn)人員煤質(zhì)是否發(fā)生變化，當(dāng)煤質(zhì)變化較大時，保證噴燃器的著火區(qū)與火檢測量孔相對應(yīng)，適當(dāng)降低一次風(fēng)速，在儲存的A，B，C，D四套火檢程序中進(jìn)行切換，選擇合適程序。

(3) 信號過飽和或過低時探頭感受不到頻率，可調(diào)整光纖和探頭之間的相對距離。

3.3 火檢誤報警解決方案

(1) 保險絲若燒毀及時更換。

(2) 使火檢導(dǎo)管遠(yuǎn)離爐膛高溫區(qū)以降低火檢探頭的環(huán)境溫度，提高火焰檢測的穩(wěn)定性；也可用石棉板隔離爐墻和煤粉管道對火檢探頭的熱輻射，同時適當(dāng)增加冷卻風(fēng)。

(3) 火檢探頭信號電壓不穩(wěn)時，更換探頭。

(4) 增益過調(diào)時，適當(dāng)減小增益。增益和火焰繼電器門檻值選定后，必須對燃燒器進(jìn)行多次合適的火焰檢測和辨別率啟停檢驗(yàn)，對于所有的火焰輸出狀態(tài)，火焰繼電器必須保證不被激勵。這些測試必須是在各個相鄰燃燒器投運(yùn)和切除以及不同的負(fù)荷等級的情況下進(jìn)行，以確保正確運(yùn)行。

3.4 減少火檢“偷看”

要減少火檢“偷看”，需要處理好靈敏度和分辨能力兩方面的問題。既要有足夠的靈敏度保證火檢信號的穩(wěn)定，又要將本身的火焰與相鄰、相對的火焰區(qū)分開來?？赏ㄟ^增加火檢的視角范圍來減小火焰擾動或漂移對火焰檢測的影響，在安裝火檢時安裝角度瞄準(zhǔn)目標(biāo)火焰以提高火焰檢測的準(zhǔn)確性。

(1) 在安裝時，可利用安裝位置減少“偷看”，如圖1，2所示。

圖1 上下鄰角減少火檢“偷看”

圖2 相對角減少火檢“偷看”

(2) 油閥開關(guān)或磨煤機(jī)運(yùn)行信號之間添加“與”邏輯，來判斷燃燒器是否有火。

(3) 可用A，B，C，D四個文件設(shè)置參數(shù)的不同來檢測不同的工況(遠(yuǎn)程文件選擇功能)來減少“偷看”。

4 結(jié)束語

由于火檢監(jiān)測設(shè)備在高溫、高灰份的惡劣環(huán)境下運(yùn)行，出現(xiàn)火檢信號波動、檢測不到火焰、報警、“偷看”等問題在所難免，但經(jīng)過合理的維護(hù)和檢修，可以大大減少出現(xiàn)問題的幾率，通過調(diào)整內(nèi)外導(dǎo)管間隙、配置通風(fēng)槽雙重冷卻技術(shù)，有效地解決了探頭易燒損、光纖損壞頻繁、積灰等問題，延長了產(chǎn)品使用壽命。通過對通道屏蔽線端連接增加電纜保護(hù)套、用石棉板隔離爐墻和煤粉管道對火檢探頭的熱輻射、及時調(diào)整火檢探頭安裝方位、增加邏輯判斷等手段來減少誤報警及火焰“偷看”現(xiàn)象的發(fā)生。

實(shí)踐證明，定期進(jìn)行以上維護(hù)、檢查和保養(yǎng)工作，可以大大提高裝置的可靠性，有效減少出現(xiàn)問題的幾率，無論在點(diǎn)火啟動、負(fù)荷低谷還是煤質(zhì)變化時，均展現(xiàn)了良好的監(jiān)測效果，提高了火檢設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供了可靠保障。