炉管泄漏自动报警装置用户使用手册

QN/XL型电站锅炉炉管泄漏自动报警装置炉管泄漏自动报警装置第一卷第一卷用户使用手册用户使用手册目录一、产品概述3二、原理功能31、应用范围32、基本原理33、实现功能44、关于循环流化床测点布置及气源吹扫说明641、关于循环流化床锅炉和普通煤粉炉在泄漏检测装置的差异说明642、擎能公司针对循环流化床锅炉的泄漏解决方案。6三、结构组成81、信号采集系统82、信号处理监视系统93、除灰系统10四、性能指标101、设备指标102、设备指标10五、安装内容111、安装总则112、安装条件及工期113、安装内容11六、现场调试131、静态通电调试132、动态调试14七、DCS通讯调试说明16八、维护说明171、日常维护172、故障分析17九、使用说明19一、产品概述锅炉炉管泄漏自动报警设备是采用声波测量和信号处理技术，实现对锅炉“四管”（水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管）泄漏的早期报警。国内外在八十年代初开展了对锅炉炉管泄漏早期检测技术的研究，并陆续有产品投入商业应用。尤其是在九十年代后，该产品在国内大容量发电锅炉上得到了广泛使用，产品的技术、性能也更加成熟可靠。锅炉炉管泄漏自动报警设备通过声波传感器采集炉内声音信号，经计算机对信号进行快速傅里叶变换（FFT）和频谱分析，辨别背景信号和泄漏信号，一旦捕捉泄漏信号将延时跟踪分析，信号达到阈值后将发出报警。此外，该设备还能有效地监测吹灰器的运行工况。二、原理功能1、应用范围本设备适用于火力发电机组的电站锅炉，实时检测炉内水冷壁、过热器、再热器、省煤器受热面管道的早期泄漏及有效监测吹灰运行工况。2、基本原理利用声学监测原理，由特制的增强型声波传感器采集炉内各种声信号，并转换成电流信号；检测报警系统经快速傅立叶变换技术分析得到声信号的频谱，并以棒图形式显示；通过对噪声强度、频谱特征及持续时间的分析计算判断炉管是否发生泄漏。3、实现功能1、实时检测泄漏及早期报警自炉管（水冷壁、过热器、再热器、省煤器）发生砂眼、裂纹始，装置逐级报警并伴随光字牌报警；自动检测泄漏过程中，“棒图”显示的颜色分别表示正常（绿色）、异常（橙色）、泄漏（红色）。2、准确判定泄漏区域位置通过泄漏点附近分布的“测点”所反映的泄漏程度并结合各“测点”先后报警顺序综合判断泄漏区域位置；分辨率4米的隔离范围。3、显示泄漏声音频谱显示各测点所“听到”的炉内声音的频谱图，显示谱段为115KHZ。它将明显地区别反映炉管泄漏与蒸气吹灰及声波吹灰声音的频谱特征。4、跟踪泄漏发展趋势显示各测点声音发展趋势曲线，反映炉管泄漏的程度。并具有记录、打印功能，数据存储时间为12个月。5、实时监听炉内声音可任意选择监听某测点对应的炉内声音，并提供录音接口。6、监视吹灰运行工况（1）检查吹灰器汽源压力启动手动或程控吹灰，其邻近测点的声音在“棒图”中的显示值通常大于65，否则可认为汽源压力异常或管路泄漏。（2）吹灰器是否旋转吹扫吹灰器旋转吹扫时，其相邻测点的声音在“棒图”中的显示值应有规律的高低变化（或监听声音，应有明显的强弱变化），否则应视为异常。（3）判断吹灰器是否卡涩吹灰器退出后，其相邻测点的声音在“棒图”中的显示值应恢复到吹灰前的状态，否则系统将予以报警，这种报警首先要判断的是吹灰器卡涩。运行人员应及时处理，避免吹薄、吹坏炉管而造成炉管泄漏。7、与DCS的通信功能泄漏检测装置与DCS的通信在两机建立电气连接后，开始通信。在DCS操作站上,由DCS组态完成画面显示，泄漏检测主机发送画面显示所需的实时数据，发送间隔为3秒钟；DCS操作站（或I/O站）在后台持续接收实时数据，并根据实时数据构造的自己历史数据库，供查询模式下查看历史状况；单击“退出系统”按钮，切换到DCS的其它画面。通信遵循RS485标准。8、远程通讯功能通过电话线（PSTN）和调制解调器（MODEM），建立本公司和安装于电厂的锅炉炉管泄漏自动报警装置之间的信道，在公司内部的设备信息中心即能随时设备运行状况。9、装置系统自检测试系统显示判断各通道运行是否正常。10、波导管自动清灰除焦（1）对波导管的清灰除焦方式可选择手动/自动，投自动时应根据锅炉的燃烧工况选择设定时间间隔，定期实现对波导管清灰除焦。（2）对波导管的堵灰判别波导管是否畅通直接关系到系统的可靠性，系统软件设计了对波导管运行工况的实时检测，并在堵灰画面中显示正常状态（蓝色）和堵灰状态（红色）。这也是对清灰除焦效果的自动判定。（3）当波导管严重堵灰时，系统将发出硬件报警，提醒运行人员及时对波导管清灰除焦或必要时的人工机械清灰。4、关于循环流化床测点布置及气源吹扫说明41、关于循环流化床锅炉和普通煤粉炉在泄漏检测装置的差异说明1、炉膛压力的区别。在煤粉炉上，所有的受热面（水冷壁、过热器、再热器、省煤器）理论上都是负压；而循环流化床锅炉在炉膛（水冷壁）和屏式过热器处是正压，在过热器、再热器、省煤器处是负压。2、波导管气源清灰方式的区别。煤粉炉受热面测点处都是负压运行，所以波导管的堵灰通常只需要每天吹一次或两次就可以满足保持传导管畅通。根据我公司的设备运行经验，通常尾部竖井处负压较大，甚至几个月清灰一次就可满足泄漏检测的需要；循环硫化床锅炉负压区域的测点，吹灰方式与煤粉炉一样，而循环流化床锅炉正压区则需要加气源常吹且该气源压力要适当大于测点处的炉膛正压，否则波导管很快就会堵灰，不能正常检测。3、测点泄漏值设置的区别。对于所有的锅炉来说，正常运行时炉膛内的声音都在低频段（干扰声音除外，希望可以自动清除干扰声源），四管泄漏后都会发出高频率的、高强度的声音，因此两种锅炉都是采用声波检测原理。区别在于煤粉炉所有测点的设置可以有个统一的标准；流化床锅炉负压区与煤粉炉一致，而正压区必须单独提取泄漏频谱，根据每个测点处的背景声音单独设置。设置由我公司的工程人员完成。根据以上区别，我公司将对循环流化床锅炉进行布点，并采取相应措施，具体见42。42、擎能公司针对循环流化床锅炉的泄漏解决方案。1、测点布置方案。11、正压区的测点布置方案。在炉膛和屏过处共设置14个测点，具体位置见测点布置图。12、负压区的测点布置方案。负压区的测点和煤粉炉一样，没有特殊要求，本次把1528点共14个测点布置在锅炉尾部竖井（过热器、再热气、省煤器）处，增加2只电磁阀进行常规吹扫。2、循环流化床锅炉正压区的防护措施。由于正压区测点容易堵灰，且炉膛上下的正压力不一样，通常在同一水平面上的测点压力基本相同。我公司针对该锅炉的特点，采用压力阀控制测点处反吹灰的压力的方案。为了避免反吹灰压力过大造成干扰，所以根据不同位置设置不同反吹压力。具体方案为1、2、3、4公用一个压力阀调节阀，5、6、7、8公用一个压力阀调节阀，9、10、11、12、13、14公用一个压力阀调节阀；调试时根据不同测点处的炉膛压力来调节吹灰时的压力。通常气源的反吹压力要比炉膛内的压力要大一些，该压力既要保证不影响正常的泄漏检测，也要保证能够将炉膛内的灰反吹回去，且不形成紊流区具体的调整我公司的技术人员会根据系统采集到的频谱进行分析，并单独进行调试。不不不不三、结构组成QN/XL型电站锅炉炉管泄漏自动报警设备由三部分组成信号采集系统、信号处理监视系统和除灰系统。1、信号采集系统信号采集系统安装在锅炉本体上，包括声波传感器和声波传导管。1、1声波传导管声波传导管根据测点布置图的要求分布在锅炉的四管及大罩壳区域。声波传导管固定在锅炉炉壁鳍片上，用来提供声信号通道，使声波传感器与炉膛内连通，与锅炉外部隔绝，保证真实地采集锅炉内部的声频信号。它包括金属管、绝缘体、球阀、45度角三通和电动除灰机构等构件，整体密封，气动L型波导管示意图1、2声波传感器声波传感器将炉膛内的声频信号转换电流信号，通过五芯信号电缆，输送到信号处理监视系统。声波传感器固定在声波传导管的尾部，主要包括三个部分信号处理、声频采集和自检测试，它封装在特制的不锈钢外壳中。2、信号处理监视系统信号处理监视系统安装在集控室或电子间内，通常信号处理监视系统布置在监控机柜内，该机柜内布置了显示器、工控主机箱、打印机、键盘、鼠标、声波传感器专用电源和接线端子排等。在工控主机箱内安装了所有的信号处理板卡，作用如下2、1监听采样卡该板卡有两个功能一是将声波传感器送入的电流信号，经过100采样转换成电压信号，送入高性能数据采集卡。二是将电压信号转换成声频信号，通过监听选择画面，实现实时监听锅炉内的各种背景噪音。2、2高性能数据采集卡高性能数据采集卡，将声波传感器传输过来的模拟量信号转换成数字量信号，通过总线送至主处理板，进行付里叶快速变换FFT，得出实时频谱棒形图及趋势图，跟踪频谱棒图及趋势图的变化，针对泄漏特有的频谱模式，经判别后进行泄漏报警。同时具有历史追忆功能，用于报警后数据分析。另外对测点处背景噪音的数据进行处理，用于传导管堵灰判断。2、3开关量输入继电器输出卡PCL725卡主要实现光字牌泄漏报警、声波传感器自检、吹灰抑制和气源清灰电磁阀控制等功能。2、4通讯功能实现采用RS485/RS232接口。2、5其它在工控主机箱内，还有扬声器、软驱、调试键盘接口、电源开关等，用于功能操作及显示。3、除灰系统声波传导管堵灰，传感器采集不到炉膛内的各种背景声音，将影响炉管泄漏的检测，所以本系统有声波传导管自动除灰系统。它布置在锅炉上，从电厂的主气源管路引出，通过电磁阀控制每个支管路，每个电磁阀控制47个测点。四、性能指标1、设备指标1、1灵敏度能检测25MV/PA；输出电流010MAAC；检测范围半径12米半球空间；工作温度25105；连续运行时间30000小时。2、2信号处理监测系统输入通道32路；P4工控CPU24以上、160G硬盘、512G内存、光驱。工业级专用电源；12位隔离高速A/D卡，采样频率100KHZ。历史追忆时间12个月2、3扩容选择可实现多台机组共用一套泄漏检测报警系统。五、安装内容1、安装总则设备的安装接线施工一般由安装公司或电厂有关部门负责完成，我公司提供安装技术指导和质量保证。2、安装条件及工期必须在机组停运后施工安装，在机组启动后系统调试。安装约需8天，接线调试2天。3、安装内容3、1在锅炉本体上安装声波传导管。拆除锅炉保温层护板和保温层锅炉鳍片开孔声波传导管焊接固定恢复锅炉保温层和保温层护板3、2在集控室或电子间的适当位置安装监测系统机柜。固定安装监控系统机柜。机柜内显示器、工控主机箱、打印机等的布置。3、3电缆及保护硬管敷设五芯炉管泄漏信号传输电缆敷设电缆保护硬管的布置和焊接其他电缆的敷设包括电源、光子牌、吹灰屏蔽、DCS通讯电缆等整理现场的信号电缆，电缆穿硬管3、4在锅炉上敷设压缩空气管路，安装气源吹扫控制电磁阀（如果有）。敷设主、支气源管路安装气源吹扫电磁阀和球阀敷设电磁阀控制电缆3、5电缆接线。电缆穿金属软管现场声波传感器接线及安装电缆查线编号监控系统机柜接线如果停炉检修工期短，以上安装工作中31和32必须在机组停机时实施，其余部分安装工作在机组运行时完成。具体的安装，见锅炉炉管泄漏自动报警系统安装方案。六、现场调试1、静态通电调试1、1通电前检查1电源检查进行绝缘电阻检查，AC220V回路的绝缘电阻应不小于10兆欧；用万用表检查监控柜内AC220V电源的接线，零线和火线是否短路，零线、火线分别对地线是否短路；检查电源的极性，电源插座必须“左零、右火、中间地”；检查电厂提供的电源的电压是否在规定范围内。2工控机箱检查检查工控机箱内的各卡件是否有松动、移位，机箱内是否有杂物，如有则固定好板卡，清理杂物。3内部DB接线头检查检测DB接线头是否脱落、DB塑壳是否有破损。4声波传导管球阀检查球阀扳手方向与声波传导管平行，阀门开；球阀扳手方向与声波传导管垂直，阀门开。见气源吹扫系统，须将阀门保持开的位置，只有未加气源吹扫系统的才将阀门关。1、2通电调试1通电观察通电前先将所有的外接电缆去除后，通电时应观察系统有无异常现象，包括异味、打火、爆炸等，一旦有异常现象发生，应立即切断系统电源，待确诊故障并清除后再上电。2检查保险丝检查接线端子排上的保险黑端子的LED是否亮，如果亮则保险丝断，先检查电缆接线，确认无误后重新更换05A保险丝。3软件测试开机后设备自动进入应用程序，根据软件使用说明的要求逐一操作。2、动态调试2、1动态参数调试的条件动态参数设置必须在机组正常运行带70负荷以上,并且确认声波传导管不堵灰时才能进行。参数的调整在系统设定画面内，需要密码进入。2、2泄漏值设定如果实时频谱值泄漏值时，实时棒图将超过50并且变红，如果该信号延续10分钟（32个测点），将发出泄漏报警。在动态调试时，泄漏值的设定会直接影响到系统在以后的运行中的质量当泄漏值设定过低，系统在以后的运行中可能会发生误报；当泄漏值设定过高，系统在以后的运行中可能会发生漏报。依据实时频谱值初步设定泄漏值，通常分四种情况（1）当实时频谱值小于1，泄漏值设定为1015；（2）当实时频谱值在13之间，泄漏值设定为20；（3）当实时频谱值在35之间，泄漏值设定为2530；（4）当实时频谱值在5以上时，根据现场的实际情况进行调整，屏蔽背景噪音。根据以上四种情况初步设定泄漏值后，厂方调试人员根据该点附件是否有泄漏史，是否有干扰声源、各种负荷的历史趋势曲线和观察的实时棒图等因数对泄漏值进行调整，以便准确的判断泄漏和跟踪其发展趋势。2、3堵灰值设定锅炉正常运行过程中会发生声波传导管积灰或堵灰现象，从而使系统不能正常监测炉内的背景噪音，堵灰情况严重时会发生漏报。为保证系统正常监测信号，系统提供了一个自诊断传导管是否堵灰的功能。当系统采集到声波传导管堵灰信号时，经过一定时间的判断，堵灰画面下会显示一个堵灰报警信号，设备自动除灰。在动态调试时堵灰值的设定直接影响到系统在以后监测过程中对声波传导管堵灰判别。堵灰值的设定由厂方工程人员，依据平均值（能量值连续十次的平均）设定，分三种情况（1）当平均值大于4，堵灰值设定为4；（2）当平均值为34之间，堵灰值以平均值为基础比平均值小02为宜；（3）当平均值在3以下，堵灰值根据实际情况设定，最少不能低于15。根据以上三种情况初步设定堵灰值，通过对能量值地观察，在以上设定的基础上对堵灰值参数进行调整。2、4主要功能测试1泄漏报警模拟将某个测点的泄漏值更改为0，确认推出后，经过一定时间的延时判断，发出泄漏报警信号，泄漏状态表的相应点将由绿变红、光子牌报警。2锅炉吹灰屏蔽在泄漏报警情况下，从吹灰盘送入吹灰启动信号或将端子排上的该两根线短路，光子牌报警消失，去除吹灰屏蔽信号后，光子牌报警恢复。3声波传导管堵灰判断将某个测点的堵灰值更改为10，确认推出后，经过一定时间的延时判断，发出堵灰信号，堵灰状态表的相应点将由绿变红。4监听进入监听画面，选择监听各通道，能否听到炉膛内声音，如果听得的声音过大，调节音量按钮。5打印功能测试根据软件介面的提示，选择相应的画面打印即可。6数据记录开机运行1小时后即可进入历史画面，查看是否有记录。7其它功能根据软件使用说明，对相应的功能进行检查即可。七、DCS通讯调试说明锅炉炉管泄漏自动报警装置（简称QN/XL）提供与DCS系统连接的标准通讯接口，实现可同时在锅炉炉管泄漏监测系统主机与集控室DCS操作员站上进行监视和报警功能。1、主要参数。QN/XL与DCS通讯采用MODBUSRTU方式，数据传输方式为422/485方式，波特率设置为9600BPS，QN/XL的地址号为01，数据通讯长度小于12BYTE。2、程序内容名称参数对应MODBUSCOMMCPP文件中的修改从机地址01DEFINECOMMADDRESS0X01串口COM1DEFINEGPORT0X01波特率9600BPSGCOMMDATABAUDRATEB96003、通讯信息内存分配点表如下地址号点名描述类型量程范围1XLSTATE111测点泄漏状态INT1、3、4655/1966/26212XLSTATE122测点泄漏状态INT1、3、431XLSTATE13123测点泄漏状态INT1、3、432XLSTATE13224测点泄漏状态INT1、3、433ENERGYBAR111测点能量实时值INT210034ENERGYBAR122测点能量实时值INT210013106553563ENERGYBAR16323测点能量实时值INT210064ENERGYBAR16424测点能量实时值INT21001传输数据与ENERGYBAR1真实值对应关系65511655226559999655100100，在DCS端将读取的数据除以655即可。2泄漏状态需取整为1、3、4。其中1表示正常绿色，3表示异常（橙色），4表示泄漏（红色）。八、维护说明本公司的锅炉炉管泄漏自动报警设备设计合理结构简单、维护量小、检修方便，设备有自诊断功能，帮助维护人员判断。1、日常维护在日常维护中，通常声波传感器和声波传导管堵灰需要维护，检查维护方法如下检查内容检查方法具体操作自检法触发“自检”按钮，每个通道的实时帮图值超过50以上即可。声波传感器测量法用万用表测量传感器信号输出端对地的交流电压，正常运行时低于40MV,自检时100MV以上。系统识别应用软件中的堵灰画面提示堵灰。堵灰监听法打开监听，无声音。特别是在锅炉吹灰时，锅炉内的背景声音很大，如果监听不到或声音很小则堵灰。2、故障分析2、1现象1自检时，某一或几个通道实时帮图值在10以下。分析及处理（1）声波传感器坏不能正常采集到锅炉内的声音。更换声波传感器。（2）电缆故障声波传感器的传输电缆短路，导致保险丝断。直接检查电缆间是否短路，如果短路，到现场查找原因。（3）保险丝断每个声波传感器的12V、12V电源都配备了05A的保险丝，如果保险丝断，传感器无工作电源，不能工作。直接查看端子排的LED灯是否亮，亮则断或用万用表直接测量是否通路。断后更换即可。（4）DB接线头松动检查主机箱后的DB接线头，重新插好即可。2、2现象2自检时，所有通道的实时帮图值在10以下。（1）电源故障12V、12V电源损坏，声波传感器不能正常工作。更换该电源即可。（2）DB头脱落检查主机箱后的DB接线头，脱落后重新插好即可。2、3现象3多数测点同时发出泄漏报警信号，并送入光子牌（1）电缆短路，TEST线有12V电压，使声波传感器错误自检。（2）气源吹扫电磁阀坏气源吹扫电磁阀坏后，气源回路常开，不停的吹扫传导管所致。更好电磁阀即可。2、4现象4无法监听（1）现象1中出现的任何一种情况，都可能导致一个或几个测点无法监听。（2）监听板接触不良监听板在长期的运行过程中，可能松动，出现接触不亮现象。重新插好监听板即可。（3）监听板损坏所有测点都无法监听，则监听板坏，更换即可。2、5现象5计算机死机（1）感应电源干扰。A/D板的DB37电缆备用芯浮空产生较大的感应电压进入主机，影响硬件，影响计算机的正常运行。将多余的备用芯去除即可。（2）硬盘上部分支持软件损坏，重新安装应用软件即可。（3）硬盘故障，更换硬盘。（4）计算机电源坏，更好计算机电源。（5）CPU风扇坏。更坏CPU风扇。九、使用说明1、简介本公司的锅炉炉管泄漏自动报警装置是国家专利产品，其软件采用面向对象方法,在WINDOWS2000或WINDOWSXP平台下用VISUALC语言设计，具有界面直观、操作方便、运行可靠、检测准确等特点。主要功能均可用鼠标点击工具条相应按钮实现。软件功能界面主要有显示所有通道的实时能量棒图。显示当前选择通道的实时频谱图。显示当前选择通道的实时趋势图。显示当前选择通道的历史趋势图。显示当前选择通道的历史频谱图。显示过去时间内所有通道发生泄漏状态变化时的时间和测点位置。显示各测点声波传导管的积灰情况，并实现自动清灰。显示与调试有关的参数，用于调试人员设置系统参数。进行当前画面的打印。提示所有测点的布置位置及当前的泄漏状态。2、系统运行系统开机后自动进入主画面。信号的采集、处理和泄漏的判断在后台处理，因此用户在任何画面下都不会影响对泄漏的判断。炉膛模拟图画面能够较全面的反映当前测点的位置和状态，所以建议用户平时将系统置于此画面下。当发生泄漏时，系统将通过光字牌发生报警信号，同时还提供了24路泄漏报警硬节点供用户自行使用。当锅炉吹灰时，由于本系统和吹灰盘进行了联锁，屏幕上虽显示各种报警信息，但并不向光字牌发生信号。实时棒图画面功能描述此画面为当前时刻全部测点实时信号的显示。泄漏状态反映当前时刻锅炉每个测点处的泄漏状态。坐标中部50处的横线表示泄漏报警线，当棒图值超过50时，棒图显示红色，表示该通道实时信号已超出泄漏报警阈值，当棒图值在4050时，棒图显示橙色，表示该通道实时信号出现异常，需关注其发展趋势。右下角有“开自检”和“关自检”的按钮。画面下部是当前所有通道泄漏状态的提示。实时频谱画面功能描述此画面为单通道实时信号当前时刻的频谱分布图，显示015KHZ范围内的频谱分布情况，每个棒图反映的是300HZ频段内的能量和，纵坐标表示其能量大小。切换通道可点击画面右下部“向前”和“向后