淺談火焰檢測系統(tǒng)的維護與維護

淺談火焰檢測系統(tǒng)的維護與維護

1爐稈燃燒與燃燒方式張家口市處理廠的第二階段是一家國內(nèi)40000萬元的火力發(fā)電裝置。該裝置由在線電子表格設(shè)備有限公司設(shè)計和制造。管理系統(tǒng)采用美國mcs公司生產(chǎn)的1000++cs系統(tǒng)。鍋爐為DG-1025/18.2-4型中間再熱自然循環(huán)、單爐膛、燃煤汽包爐,爐膛采用直吹四角切圓燃燒方式,四角分層布置有24個煤粉燃燒器,12個油燃燒器,與之配套每臺燃燒器裝有美國Forney公司生產(chǎn)的IDD-Ⅱ型共36套火檢裝置,它們分別檢測重油和煤粉燃燒器火焰運行狀態(tài)。近幾年由于對火焰檢測系統(tǒng)的維護不當(dāng)或機組負荷大幅升降,影響爐膛燃燒的穩(wěn)定而導(dǎo)致制粉系統(tǒng)跳閘,甚至鍋爐滅火的現(xiàn)象時有發(fā)生。為了避免鍋爐滅火,又為了適應(yīng)因供應(yīng)煤種頻繁變化而需要經(jīng)常改變火焰檢測系統(tǒng)參數(shù),這樣就給火焰檢測系統(tǒng)的維護提出了更高的要求,而又沒有這方面的現(xiàn)成技術(shù)資料供參考,所以加大了熱控人員的工作難度。2火焰檢測組件鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)(BMS)目前已經(jīng)成為300MW以上火力發(fā)電機組必備的鍋爐保護、控制設(shè)備,其中探測鍋爐燃燒狀態(tài)的火焰檢測器的品質(zhì)直接影響到系統(tǒng)的整體性能?；鹧鏅z測器由火焰探測器組件、專用電纜、火檢放大控制器等組成?；鹧嫣綔y器組件包括傳導(dǎo)鍋爐火焰信號的光纖、檢測鍋爐爐膛火焰信號的傳感器、IDD-Ⅱ紅外線火焰檢測器探頭,還有保護這些檢測元件的金屬保護管、安裝支架及冷卻風(fēng)輔助系統(tǒng)?；饳z放大控制器RM-IDD卡件對檢測到的火焰信號進行轉(zhuǎn)換、鑒別,完成數(shù)據(jù)處理、顯示報警以及傳感器自檢,邏輯電路判斷火焰燃燒情況,產(chǎn)生開關(guān)量和模擬量輸出,供DCS系統(tǒng)使用。它們之間的專用電纜用來連接設(shè)備,傳輸檢測和控制信號。火焰檢測系統(tǒng)工作過程見圖12.1煤粉色譜分析煤粉火焰分區(qū)情況見圖2。從一次風(fēng)口噴出的第一段是一股煤粉與一次風(fēng)混合的暗色物流,又稱黑龍區(qū);第二段是初始燃燒區(qū),煤粉因受到高溫爐氣和火焰回流的加熱開始燃燒,大量煤粉顆粒爆燃形成亮點流,此段的亮度不是很大,但亮度的變化頻率達到最大值,為波長400～700nm的可見光區(qū);第三段為完全燃燒區(qū),各個顆粒在與二次風(fēng)的充分混合下,產(chǎn)生出很大的熱量,此段的火焰亮度最大,且穩(wěn)定,為波長4000nm的紅外線區(qū);第四段為燃盡區(qū),這時的煤粉絕大部分燃燒完畢形成飛灰,少數(shù)較大顆粒繼續(xù)燃燒,最后形成高溫爐氣流,亮度變化頻率較低。炙熱的水冷壁會產(chǎn)生極強的紅外輻射,然而它的亮度變化頻率卻是很低的,最高值一般也不超過2Hz。而通常煤粉火焰脈動頻率為10Hz,油的火焰脈動頻率為30Hz,由于濾色鏡和濾波電路的選頻作用,使檢測器僅對初始燃燒區(qū)的紅外火焰輻射波動作出響應(yīng)。2.2火焰分離器方位IDD-Ⅱ紅外火焰檢測器火焰?zhèn)鞲衅魈筋^采用硅光電池,工作在400～700nm的可見光區(qū),因此可為火焰檢測器用來探測組件的合理安裝確定方位。IDD-Ⅱ紅外線火焰檢測器就是利用初始燃燒區(qū)的火焰亮度和閃爍頻率來判斷火焰的真實存在的。2.3紅外輻射信號IDD-Ⅱ火焰檢測器用來探測具有閃爍特征的煤、油的火焰。初始燃燒區(qū)的火焰產(chǎn)生紅外線輻射信號,被檢測器的光敏元件PbS接收,并由電路板轉(zhuǎn)換成隨火焰信號而變化的電信號。接收到爐膛火焰輻射信號后將輸出直流脈動電壓信號,其中含有0～500mV直流分量和0.05～5mV交流分量,再經(jīng)四芯屏蔽電纜輸出到火檢卡件中。2.4管理模擬電路操作2.4.1背景火焰測試比較電路設(shè)計火檢卡件單元RM-IDD的CPU采用8085單片機(見圖3)?；饳z卡件單元由選頻電路、放大電路、測試比較電路、自檢電路、延時調(diào)整電路以及信號A/D轉(zhuǎn)換、狀態(tài)指示、繼電器輸出和終端手操器的通信電路等組成,產(chǎn)生一定頻寬的信號。該信號經(jīng)過放大電路進行放大、整流,再在測試比較電路中與背景火焰進行比較。當(dāng)信號強度超過背景火焰時,從火檢卡件輸出一個開關(guān)量“火焰存在”信號,同時輸出一個呈線性變化的4～20mA的模擬量信號,用于CRT畫面顯示;當(dāng)信號幅度低于背景火焰時,經(jīng)一定時間延時,從火檢卡件輸出一個開關(guān)量“火焰不存在”信號,其中延時時間長短通過手操器終端設(shè)置,存儲在火檢卡的程序中。2.4.2火焰強度在線調(diào)整(1)通過HT/1000終端手操器設(shè)置RM-IDD火檢放大器卡件的參數(shù):增益、自檢周期、火焰脈動頻率(f)、延時時間、品質(zhì)因數(shù)(Q)、以及自檢周期,從而獲得最佳的檢測和分辨效果,并將運行參數(shù)輸入到RM-IDD火檢放大器卡件存儲器中。RM-IDD火檢卡件指示燈表示意義見表1。(2)增益應(yīng)按所選靈敏度狀態(tài)進行調(diào)整,通過電位器“A”(R72)或“B”(R73)來調(diào)整,針對某一火焰,應(yīng)使火焰強度與HT/1000終端手操器屏幕第一行所顯示的火焰強度相對應(yīng)。(3)調(diào)整自檢周期,可選擇10,20,60,120s,一般選120s。通過手操器設(shè)置可以選擇數(shù)值,火檢放大器卡件將按新增益值來定自檢時間。標準的自檢周期為(1±10%)×120s。選擇值括號中的數(shù)值為原先的數(shù)據(jù),當(dāng)所有調(diào)試結(jié)束選擇“SAV”時,所選的測試值將轉(zhuǎn)到括號中去,此時括號中的舊值變成了新值。(4)調(diào)整火焰脈動頻率(f),通過手操器設(shè)定火焰度來調(diào)整增益。f可以選擇24,26,29,31,34Hz等數(shù)值,這些數(shù)值都是輸入濾波器的典型頻率。通過選擇,用戶可以有效地讀出信號而避開背景頻率。(5)用戶可以調(diào)整信號消失后的延時時間,可選數(shù)值為0.5,1.0,2.0,3.0s。(6)用戶可以修改品質(zhì)因數(shù)(Q)值,0.57,0.87,1.35,2.5,5.0,15.5,30為可選值,雖然用戶可選擇濾波器的Q值,但常規(guī)運行的Q值應(yīng)為5.0。2.5變壓器電源供給(1)火檢系統(tǒng)從UPS引入兩路220VAC電源,供給2臺變壓器。1臺輸出為6.5V,90A;另1臺輸出V1、V2、V33組電源,分別為24V,13A;15V,8A;15V,8A。每臺變壓器分別供給相應(yīng)的2塊AFS-6VDC-C電壓開關(guān)板和數(shù)塊ESC-Q140插拔保險板。(2)AFS-6VDC-C是一個為I/O母板系統(tǒng)提供6VDC邏輯電源而特殊設(shè)計的8通道輸出電壓開關(guān)板。3火災(zāi)探測系統(tǒng)的參數(shù)維護和應(yīng)用3.1日常維護3.1.1應(yīng)該檢查電源系統(tǒng)的日常維護(1)電源空氣開關(guān)是否全部投入;(2)從UPS送來的兩路電源是否送到;(3)2臺變壓器的電源是否均有輸出。3.1.2輸出火焰信號的數(shù)值(1)電源指示是否正確;(2)火檢卡件輸出的+50VDC和+15VDC電源的具體數(shù)值;(3)從火焰檢測器過來的火焰信號值;(4)火檢卡件輸出信號值。3.1.3測器溫度的確定(1)光纖透光情況;(2)檢測器前是否有積灰擋住光敏器件;(3)檢測器的溫度;(4)二次風(fēng)門的位置對火檢影響也較大,所以應(yīng)對二次風(fēng)門的位置進行記錄;(5)四芯屏蔽電纜是否有燒壞的部分;(6)就地光纖和檢測器冷卻風(fēng)手動門是否展開;(7)就地光纖和檢測器冷卻風(fēng)管道是否有破損漏氣現(xiàn)象。3.1.4冷卻風(fēng)機干火檢探頭冷卻風(fēng)機濾網(wǎng)應(yīng)2個月清理1次,或冷卻風(fēng)壓低到6.5～6.2kPa時及時清理。冷卻風(fēng)機運行應(yīng)不影響清理工作。檢測器光敏元件前的灰塵主要來自火檢探頭冷卻風(fēng)機的風(fēng)源。由于冷卻風(fēng)機風(fēng)源取自鍋爐側(cè),空氣中含有大量的灰塵,灰塵通過濾網(wǎng)后,經(jīng)過冷卻管道(用于光纖冷卻),將檢測器的光敏元件污染。3.2錯誤及其排除(1)信號的變化測量從現(xiàn)場送到火檢卡件的火焰信號,正常時,信號線3與接地線5之間的電壓應(yīng)為50～150mVAC,信號變化劇烈。無火焰信號的電壓為0～50mVAC,信號變化緩慢。(2)分離器表面溫度下降可能原因:放大器卡件無+50VDC電源輸出;光纖燒壞;光纖前部結(jié)焦;檢測器探頭前堵灰;檢測器表面溫度高于60℃;檢測器探頭損壞。處理方法:檢查卡件是否有+50VDC電源輸出;從檢測器探頭插頭處檢查+50VDC是否有斷線或與其它線短路;拆下檢測器探頭檢查光纖的透光情況看是否有灰塵擋住檢測元件;必要時降低檢測器周圍環(huán)境溫度;更換檢測器。(3)血壓器出放大器卡件或電源通過了半數(shù)據(jù)卡件之間的信號檢查可能原因:放大器卡件無+15VDC電源輸出;+15VDC電源未提供給檢測器;檢測器到放大器卡件之間的信號線斷。處理方法:檢查放大器卡件及電源工作是否正常;從檢測器的四芯屏蔽電纜插頭處檢查+15VDC是否有斷線;從檢測器的四芯屏蔽電纜插頭處檢查信號線是否有斷開處;更換檢測器。(4)放大器卡件內(nèi)部故障處理可能原因:從檢測器過來的信號太弱;光纖與檢測器的調(diào)整位置不妥當(dāng);端子接觸不良;放大器卡件內(nèi)部故障;電源工作不正常。處理方法:檢查從檢測器過來的火焰信號大小;檢查放大器卡件的增益和背景火焰(頻率設(shè)置);檢查放大器卡件及電源工作是否正常;檢查端子是否接觸良好。(5)r-idd火探測器卡的輸出模式信號變化很大可能原因:鍋爐燃燒不穩(wěn);電噪音干擾。處理方法:運行人員調(diào)整燃燒;查看檢測器探頭連接屏蔽電纜是否破損,金屬軟管是否脫落。3.3正常運行檢查向紅外線檢測器供+15VDC電壓,用它的失電做盲火檢查。即沒有火焰時,檢測器探頭是否能如實反映無火,若能正常運行盲火檢查,說明檢測器是好的,若無火焰情況下還發(fā)出火焰信號,那是最危險的,說明檢測器已壞。“盲火”指示燈常亮,而開關(guān)量和模擬量指示正常,說明檢測有故障,+50VDC未送到檢測器探頭處,可能是航空插頭+50VDC電源線開路。3.4區(qū)分源火的影響(1)噴燃器的安裝為了更好地檢測到單火嘴火檢,通常采用相鄰的兩層煤粉噴燃器,上層單火嘴火檢向下傾斜5°,下層單火嘴火檢向上傾斜5°,中間布置的油層水平安裝,以避免相互之間的干擾。(2)用手術(shù)器設(shè)置火檢卡的品質(zhì)因數(shù)和頻率參數(shù)通常Q值為5～15.5;燃油通常為0號柴油,f油=49;而煤質(zhì)通常變化較大,f煤=24～41,應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來區(qū)分背景火焰的影響。3.5對光纖的更換(1)當(dāng)機組正常運行檢修火檢時,應(yīng)將要檢修火檢的開關(guān)量信號置為“真”,以防誤動,并注意爐膛有可能燒成正壓,造成火焰噴出。(2)當(dāng)機組正常運行需要更換單個光纖時,切記不能關(guān)閉相應(yīng)光導(dǎo)纖維管冷卻風(fēng)的手動門,否則將會在2～5min內(nèi)燒壞光纖。(3)由于鍋爐爐膛結(jié)焦非常嚴重,而使光纖無法檢測到火焰。通常可將光纖抽出,用直徑6mm的銅管從連接器向內(nèi)插入,而將灰渣捅掉,切記用力不要過猛,以免將用于擺動火嘴的金屬軟管損壞,導(dǎo)致光纖重新插入后,光纖直接通過破壞點進入爐膛而得不到冷卻,使光纖燒壞。(4)檢測器的光敏元件PbS應(yīng)使用軟布沾無水酒精擦拭,IDD-Ⅱ火焰檢測器常見故障及處理方