浅谈火焰检测系统的维护与维护

浅谈火焰检测系统的维护与维护

1炉秆燃烧与燃烧方式张家口市处理厂的第二阶段是一家国内40000万元的火力发电装置。该装置由在线电子表格设备有限公司设计和制造。管理系统采用美国mcs公司生产的1000++cs系统。锅炉为DG-1025/18.2-4型中间再热自然循环、单炉膛、燃煤汽包炉,炉膛采用直吹四角切圆燃烧方式,四角分层布置有24个煤粉燃烧器,12个油燃烧器,与之配套每台燃烧器装有美国Forney公司生产的IDD-Ⅱ型共36套火检装置,它们分别检测重油和煤粉燃烧器火焰运行状态。近几年由于对火焰检测系统的维护不当或机组负荷大幅升降,影响炉膛燃烧的稳定而导致制粉系统跳闸,甚至锅炉灭火的现象时有发生。为了避免锅炉灭火,又为了适应因供应煤种频繁变化而需要经常改变火焰检测系统参数,这样就给火焰检测系统的维护提出了更高的要求,而又没有这方面的现成技术资料供参考,所以加大了热控人员的工作难度。2火焰检测组件锅炉燃烧器管理系统(BMS)目前已经成为300MW以上火力发电机组必备的锅炉保护、控制设备,其中探测锅炉燃烧状态的火焰检测器的品质直接影响到系统的整体性能。火焰检测器由火焰探测器组件、专用电缆、火检放大控制器等组成。火焰探测器组件包括传导锅炉火焰信号的光纤、检测锅炉炉膛火焰信号的传感器、IDD-Ⅱ红外线火焰检测器探头,还有保护这些检测元件的金属保护管、安装支架及冷却风辅助系统。火检放大控制器RM-IDD卡件对检测到的火焰信号进行转换、鉴别,完成数据处理、显示报警以及传感器自检,逻辑电路判断火焰燃烧情况,产生开关量和模拟量输出,供DCS系统使用。它们之间的专用电缆用来连接设备,传输检测和控制信号。火焰检测系统工作过程见图12.1煤粉色谱分析煤粉火焰分区情况见图2。从一次风口喷出的第一段是一股煤粉与一次风混合的暗色物流,又称黑龙区;第二段是初始燃烧区,煤粉因受到高温炉气和火焰回流的加热开始燃烧,大量煤粉颗粒爆燃形成亮点流,此段的亮度不是很大,但亮度的变化频率达到最大值,为波长400～700nm的可见光区;第三段为完全燃烧区,各个颗粒在与二次风的充分混合下,产生出很大的热量,此段的火焰亮度最大,且稳定,为波长4000nm的红外线区;第四段为燃尽区,这时的煤粉绝大部分燃烧完毕形成飞灰,少数较大颗粒继续燃烧,最后形成高温炉气流,亮度变化频率较低。炙热的水冷壁会产生极强的红外辐射,然而它的亮度变化频率却是很低的,最高值一般也不超过2Hz。而通常煤粉火焰脉动频率为10Hz,油的火焰脉动频率为30Hz,由于滤色镜和滤波电路的选频作用,使检测器仅对初始燃烧区的红外火焰辐射波动作出响应。2.2火焰分离器方位IDD-Ⅱ红外火焰检测器火焰传感器探头采用硅光电池,工作在400～700nm的可见光区,因此可为火焰检测器用来探测组件的合理安装确定方位。IDD-Ⅱ红外线火焰检测器就是利用初始燃烧区的火焰亮度和闪烁频率来判断火焰的真实存在的。2.3红外辐射信号IDD-Ⅱ火焰检测器用来探测具有闪烁特征的煤、油的火焰。初始燃烧区的火焰产生红外线辐射信号,被检测器的光敏元件PbS接收,并由电路板转换成随火焰信号而变化的电信号。接收到炉膛火焰辐射信号后将输出直流脉动电压信号,其中含有0～500mV直流分量和0.05～5mV交流分量,再经四芯屏蔽电缆输出到火检卡件中。2.4管理模拟电路操作2.4.1背景火焰测试比较电路设计火检卡件单元RM-IDD的CPU采用8085单片机(见图3)。火检卡件单元由选频电路、放大电路、测试比较电路、自检电路、延时调整电路以及信号A/D转换、状态指示、继电器输出和终端手操器的通信电路等组成,产生一定频宽的信号。该信号经过放大电路进行放大、整流,再在测试比较电路中与背景火焰进行比较。当信号强度超过背景火焰时,从火检卡件输出一个开关量“火焰存在”信号,同时输出一个呈线性变化的4～20mA的模拟量信号,用于CRT画面显示;当信号幅度低于背景火焰时,经一定时间延时,从火检卡件输出一个开关量“火焰不存在”信号,其中延时时间长短通过手操器终端设置,存储在火检卡的程序中。2.4.2火焰强度在线调整(1)通过HT/1000终端手操器设置RM-IDD火检放大器卡件的参数:增益、自检周期、火焰脉动频率(f)、延时时间、品质因数(Q)、以及自检周期,从而获得最佳的检测和分辨效果,并将运行参数输入到RM-IDD火检放大器卡件存储器中。RM-IDD火检卡件指示灯表示意义见表1。(2)增益应按所选灵敏度状态进行调整,通过电位器“A”(R72)或“B”(R73)来调整,针对某一火焰,应使火焰强度与HT/1000终端手操器屏幕第一行所显示的火焰强度相对应。(3)调整自检周期,可选择10,20,60,120s,一般选120s。通过手操器设置可以选择数值,火检放大器卡件将按新增益值来定自检时间。标准的自检周期为(1±10%)×120s。选择值括号中的数值为原先的数据,当所有调试结束选择“SAV”时,所选的测试值将转到括号中去,此时括号中的旧值变成了新值。(4)调整火焰脉动频率(f),通过手操器设定火焰度来调整增益。f可以选择24,26,29,31,34Hz等数值,这些数值都是输入滤波器的典型频率。通过选择,用户可以有效地读出信号而避开背景频率。(5)用户可以调整信号消失后的延时时间,可选数值为0.5,1.0,2.0,3.0s。(6)用户可以修改品质因数(Q)值,0.57,0.87,1.35,2.5,5.0,15.5,30为可选值,虽然用户可选择滤波器的Q值,但常规运行的Q值应为5.0。2.5变压器电源供给(1)火检系统从UPS引入两路220VAC电源,供给2台变压器。1台输出为6.5V,90A;另1台输出V1、V2、V33组电源,分别为24V,13A;15V,8A;15V,8A。每台变压器分别供给相应的2块AFS-6VDC-C电压开关板和数块ESC-Q140插拔保险板。(2)AFS-6VDC-C是一个为I/O母板系统提供6VDC逻辑电源而特殊设计的8通道输出电压开关板。3火灾探测系统的参数维护和应用3.1日常维护3.1.1应该检查电源系统的日常维护(1)电源空气开关是否全部投入;(2)从UPS送来的两路电源是否送到;(3)2台变压器的电源是否均有输出。3.1.2输出火焰信号的数值(1)电源指示是否正确;(2)火检卡件输出的+50VDC和+15VDC电源的具体数值;(3)从火焰检测器过来的火焰信号值;(4)火检卡件输出信号值。3.1.3测器温度的确定(1)光纤透光情况;(2)检测器前是否有积灰挡住光敏器件;(3)检测器的温度;(4)二次风门的位置对火检影响也较大,所以应对二次风门的位置进行记录;(5)四芯屏蔽电缆是否有烧坏的部分;(6)就地光纤和检测器冷却风手动门是否展开;(7)就地光纤和检测器冷却风管道是否有破损漏气现象。3.1.4冷却风机干火检探头冷却风机滤网应2个月清理1次,或冷却风压低到6.5～6.2kPa时及时清理。冷却风机运行应不影响清理工作。检测器光敏元件前的灰尘主要来自火检探头冷却风机的风源。由于冷却风机风源取自锅炉侧,空气中含有大量的灰尘,灰尘通过滤网后,经过冷却管道(用于光纤冷却),将检测器的光敏元件污染。3.2错误及其排除(1)信号的变化测量从现场送到火检卡件的火焰信号,正常时,信号线3与接地线5之间的电压应为50～150mVAC,信号变化剧烈。无火焰信号的电压为0～50mVAC,信号变化缓慢。(2)分离器表面温度下降可能原因:放大器卡件无+50VDC电源输出;光纤烧坏;光纤前部结焦;检测器探头前堵灰;检测器表面温度高于60℃;检测器探头损坏。处理方法:检查卡件是否有+50VDC电源输出;从检测器探头插头处检查+50VDC是否有断线或与其它线短路;拆下检测器探头检查光纤的透光情况看是否有灰尘挡住检测元件;必要时降低检测器周围环境温度;更换检测器。(3)血压器出放大器卡件或电源通过了半数据卡件之间的信号检查可能原因:放大器卡件无+15VDC电源输出;+15VDC电源未提供给检测器;检测器到放大器卡件之间的信号线断。处理方法:检查放大器卡件及电源工作是否正常;从检测器的四芯屏蔽电缆插头处检查+15VDC是否有断线;从检测器的四芯屏蔽电缆插头处检查信号线是否有断开处;更换检测器。(4)放大器卡件内部故障处理可能原因:从检测器过来的信号太弱;光纤与检测器的调整位置不妥当;端子接触不良;放大器卡件内部故障;电源工作不正常。处理方法:检查从检测器过来的火焰信号大小;检查放大器卡件的增益和背景火焰(频率设置);检查放大器卡件及电源工作是否正常;检查端子是否接触良好。(5)r-idd火探测器卡的输出模式信号变化很大可能原因:锅炉燃烧不稳;电噪音干扰。处理方法:运行人员调整燃烧;查看检测器探头连接屏蔽电缆是否破损,金属软管是否脱落。3.3正常运行检查向红外线检测器供+15VDC电压,用它的失电做盲火检查。即没有火焰时,检测器探头是否能如实反映无火,若能正常运行盲火检查,说明检测器是好的,若无火焰情况下还发出火焰信号,那是最危险的,说明检测器已坏。“盲火”指示灯常亮,而开关量和模拟量指示正常,说明检测有故障,+50VDC未送到检测器探头处,可能是航空插头+50VDC电源线开路。3.4区分源火的影响(1)喷燃器的安装为了更好地检测到单火嘴火检,通常采用相邻的两层煤粉喷燃器,上层单火嘴火检向下倾斜5°,下层单火嘴火检向上倾斜5°,中间布置的油层水平安装,以避免相互之间的干扰。(2)用手术器设置火检卡的品质因数和频率参数通常Q值为5～15.5;燃油通常为0号柴油,f油=49;而煤质通常变化较大,f煤=24～41,应根据经验数据来区分背景火焰的影响。3.5对光纤的更换(1)当机组正常运行检修火检时,应将要检修火检的开关量信号置为“真”,以防误动,并注意炉膛有可能烧成正压,造成火焰喷出。(2)当机组正常运行需要更换单个光纤时,切记不能关闭相应光导纤维管冷却风的手动门,否则将会在2～5min内烧坏光纤。(3)由于锅炉炉膛结焦非常严重,而使光纤无法检测到火焰。通常可将光纤抽出,用直径6mm的铜管从连接器向内插入,而将灰渣捅掉,切记用力不要过猛,以免将用于摆动火嘴的金属软管损坏,导致光纤重新插入后,光纤直接通过破坏点进入炉膛而得不到冷却,使光纤烧坏。(4)检测器的光敏元件PbS应使用软布沾无水酒精擦拭,IDD-Ⅱ火焰检测器常见故障及处理方