火焰檢測器系統(tǒng)

1、第 1章 概 述1.1 用途火焰檢測設(shè)備是火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）中的關(guān)鍵設(shè)備，它的作用貫穿于從鍋爐啟動(dòng)至滿負(fù)荷運(yùn)行的全過程，用于判定全爐膛內(nèi)或單元燃燒器火焰的建立/熄滅或有火與無火，當(dāng)發(fā)生全爐膛滅火或單元燃燒器熄火時(shí)，火焰檢測設(shè)備觸點(diǎn)準(zhǔn)確動(dòng)作發(fā)出報(bào)警，依靠FSSS 系統(tǒng)連鎖功能，停止相應(yīng)給粉機(jī)、磨煤機(jī)、燃油總閥或一次風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行，防止?fàn)t膛內(nèi)積聚燃料，異常情況被點(diǎn)燃引起鍋爐爆炸惡性事故的發(fā)生，因此設(shè)備性能即設(shè)備運(yùn)行的可靠性與檢測的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到機(jī)組的運(yùn)行安全與穩(wěn)定性，ZHJZ-IV 型火焰檢測器適用于按各種方式分類的鍋爐，包括按燃料類型分為燃油、燃煤、燃?xì)忮仩t，按機(jī)組容量分

2、類的各種大中小型鍋爐，按爐型分類的四角切圓燃燒、對沖燃燒、循環(huán)流化床等各種鍋爐。1.2 火焰檢測原理油、煤或氣體燃料的燃燒其實(shí)質(zhì)是燃料化學(xué)能以電磁波的形式釋放，燃燒器火焰一般都能發(fā)射幾乎連續(xù)的發(fā)光光譜，其發(fā)射源是燃燒過程中生成的高溫炭素微粒子、微粉炭粒子群和氣體等，不同的燃料燃燒過程中的中間產(chǎn)物不完全相同或中間產(chǎn)物的所占比例各不相同，不同的燃燒中間產(chǎn)物所發(fā)射的光譜不完全一樣，這是選擇不同類型火焰檢測器依據(jù)，C2 發(fā)射可見光（發(fā)射波長為473.7 納米左右）、 CH 化合物發(fā)射紫外到藍(lán)光區(qū)波段的光譜、炭素粒子群發(fā)射紅光區(qū)光譜、CO 2、 H2O 和 SO2等三原子氣體發(fā)射紅外光，不同燃料的光譜分

3、布特性是油火焰含有大量的紅外線、部分可見光、和少量紫外線，煤粉火焰含有少量紫外線、豐富的可見光和少量紅外線。氣體火焰有豐富的紫外線、紅外線和較少的可見光，而且對于單只燃燒器火焰，其輻射光譜沿火焰軸線分布是有規(guī)律的，例如煤粉鍋爐中煤粉燃燒器沿軸線從里至外分為 4 個(gè)區(qū)域即預(yù)熱區(qū)、初始燃燒區(qū)、安全燃燒區(qū)和燃盡區(qū)，在初始燃燒區(qū)不但可見光較豐富而且能量輻射率變化聚烈，因此火焰檢測探頭準(zhǔn)確對準(zhǔn)燃燒器的初始燃燒區(qū)是最佳選擇。ZHJZ-IV 型火焰檢測器的火焰檢測設(shè)備是一種間接輻射型可見光式火焰檢測設(shè)備，它利用燃燒器初始燃燒區(qū)域內(nèi)可見光的亮度和燃料燃燒輻射率的動(dòng)態(tài)變化、火是一種雙信號處理焰包絡(luò)形狀的改變引起

4、的脈動(dòng)頻率來判斷火焰的“有”或“無” 的火焰檢測設(shè)備。光電管光/電轉(zhuǎn)換曲線、關(guān)系式電流信號SMALL AREA通過火焰檢測探頭的視角調(diào)整機(jī)構(gòu)或探頭安裝位置準(zhǔn)確布置，將探頭調(diào)整至最佳視野區(qū)，使探頭準(zhǔn)確對準(zhǔn)燃燒器的初始燃燒區(qū)，探頭將采集到的可見光信號經(jīng)凸探頭放大器的光敏元件（光02mA的電流信號（見上圖透鏡、光導(dǎo)纖維等器件組成的傳光系統(tǒng)送至探頭放大器, 電管）將光信號變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)對數(shù)放大變?yōu)榉€(wěn)定的1）,采用對數(shù)放大方式即保證火焰亮度與信號強(qiáng)度的線性增益關(guān)系，又防止了電流信號飽和的發(fā)生，再將火焰信號以電流的方式通過4芯屏蔽柔性電纜被傳輸至火檢處理儀，采用電流方式傳輸可確保信號不失真，火焰檢測處理

5、儀是一種雙信號火焰處理儀，火檢處理儀經(jīng)1千歐姆檢測電阻把來自探頭的火焰電流信號變?yōu)殡妷盒盘柦邮障聛恚妷盒盘柾ㄟ^火焰處理儀的強(qiáng)度處理回路與頻率處理回路被分成兩路信號：即強(qiáng)度信號和頻率信號。強(qiáng)度信號代表火焰的亮度，頻率信號代表火焰的脈動(dòng)或閃爍頻率。當(dāng)強(qiáng)度實(shí)時(shí)值與頻率實(shí)時(shí)值均高于強(qiáng)度閾值和頻率閾值時(shí)，有火繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出有火接點(diǎn)信號，任一條件不滿足均發(fā)出無火信號。信號采集、轉(zhuǎn)換、放大、傳輸、處理、判斷、彳t號輸出過程如下圖2所示火焰探頭放大器火檢處理卡件模擬量輸出485g 口圖2對強(qiáng)度信號的處理是將實(shí)時(shí)火焰強(qiáng)度與強(qiáng)度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)火焰強(qiáng)度高于強(qiáng)度閾值時(shí)，就是火焰的強(qiáng)度判定條件成立。頻率的處理

6、實(shí)際上是對火焰信號波動(dòng)部分的處理，這部分的處理相對要復(fù)雜一些。這是因?yàn)轭l率信號包含信號的頻譜、帶寬、峰一峰值等參數(shù)，所以要對這部分信號進(jìn)行濾波、變換，從中提取火焰的燃燒特征。由于火焰的頻帶寬度1Hz200Hz ,而爐膛內(nèi)熾熱的焦渣及灰粉發(fā)光的頻率不超過2Hz ,所以通過頻率信號的頻譜分析完全可以證實(shí)火焰的存在。對于來自相鄰燃燒器火焰的識別是火焰檢測的難點(diǎn)，由于相鄰燃燒器火焰的頻率和主火焰頻率有時(shí)非常接近，要對頻率信號進(jìn)行頻譜分析，從而提高識別能力。具有智能的火焰檢測器除提供頻率增益調(diào)整方式外，還具有算法模式功能，一共有8種模式，可以選擇不同模式以適應(yīng)火焰識別的需要。算法模式與頻率增益設(shè)定值配合

7、，可獲得最終的識別效果。當(dāng)實(shí)時(shí)頻率和強(qiáng)度皆高于設(shè)定的閾值時(shí)，判定為有火。反之，判定為無火這在多數(shù)情況下是十分可靠的。但也有時(shí)由于火焰燃燒過程中出現(xiàn)偶爾的擾動(dòng)或“黑龍”的影響，火焰的強(qiáng)度或頻率會(huì)短時(shí)間低于閾值，這時(shí)如果發(fā)無火信號，就將增加滅火保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)的可能性。為了避免發(fā)滅火信號提高火焰檢測器的可靠性，一般的火焰檢測器都加1至5秒的延時(shí)。但延時(shí)的大小很難確定，因?yàn)檠訒r(shí)小了難免誤動(dòng)，延時(shí)太大又會(huì)降低保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，甚至引起拒動(dòng)。ZFD-02型智能火檢處理儀專門設(shè)計(jì)了一種反時(shí)限特性的延時(shí)機(jī)構(gòu)。使無火延時(shí)的大小取決于滅火前的強(qiáng)度頻率的變化速率（反延時(shí)計(jì)算公式見上頁）。當(dāng)火焰的強(qiáng) 度，頻率值以高速率

8、降至閾值以下時(shí)，延時(shí)時(shí)間應(yīng)長一些。因?yàn)檫@時(shí)爐內(nèi)有足夠的能量支持燃燒，不會(huì)達(dá)到真正滅火的狀態(tài)。當(dāng)火焰的強(qiáng)度，頻率緩慢地降至閾值時(shí),說明火焰的支持能量較小，延時(shí)時(shí)間就要短一些，以防止拒動(dòng)。從而提高了火焰檢測的可靠性、準(zhǔn)確性?；饳z探頭的輸入光信號與輸出電流信號之間、火檢處理儀的輸入電流信號與輸出實(shí)時(shí)百分比值之間均為反比關(guān)系，也就是說輸入光信號越強(qiáng)輸出電流信號越弱，輸入電流信號越小則輸出的實(shí)時(shí)百分比值越大。7.2 系統(tǒng)的維護(hù)與定檢7.2.1 火焰檢測器ZHJZ-IV 型火焰檢測器是一種智能型火焰檢測器，ZFD-02 型火檢處理儀有完善的自診斷及故障報(bào)警功能，診斷能力可達(dá)探頭級，長期運(yùn)行在惡劣環(huán)境內(nèi)的火

9、檢探頭主要結(jié)構(gòu)件均采用不銹鋼材料制造，堅(jiān)固、耐腐蝕，探頭放大器中使用進(jìn)口可承受高溫的電子元件，并用環(huán)氧樹脂密封固化，防護(hù)等級可達(dá)IP66 級，因此基本上沒有需維護(hù)的工作，僅有需要維護(hù)內(nèi)容是：（ 1 ）定期清潔火檢探頭中的透鏡組件。透鏡組件清潔方法參見第12 章火檢探頭。（ 2）做好日常對火檢處理儀的巡檢工作。9.5 探頭的維護(hù)與維修9.5.1 探頭的維護(hù) 確保冷卻風(fēng)的持續(xù)供應(yīng)。在鍋爐啟動(dòng)前要先啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)，在停爐后要等爐溫降至50以下才可停止冷卻風(fēng)機(jī)。 裝置在安裝前應(yīng)進(jìn)行檢查。 開孔位置盡量避開結(jié)焦區(qū)。當(dāng)觀火孔被焦覆蓋時(shí)要及時(shí)清理。 定期檢查探頭鏡片是否被灰污染而導(dǎo)致靈敏度下降。若被污染要擦干

10、凈，每次結(jié)合檢修要進(jìn)行一次維護(hù)。 做日常的巡檢工作，當(dāng)火檢強(qiáng)度與頻率值異常時(shí)，原因可能為透鏡積灰、透鏡組件損壞或光導(dǎo)纖維損壞所致。 應(yīng)避免鍋爐出現(xiàn)長時(shí)間的正壓燃燒工況，導(dǎo)致光導(dǎo)纖維燒壞。9.5.2 探頭的維修1 ZFDT-T1H0V 型探頭探頭放大器、光纖和透鏡組件的更換方法：注意：在鍋爐運(yùn)行時(shí)更換光纖和透鏡組件，要保持冷卻風(fēng)運(yùn)行。第一步：將探頭后蓋打開，用一字螺絲刀旋松后蓋固定M4 螺釘，旋轉(zhuǎn)并拔出后蓋第二步：拔下放大器接線端子，松開放大器與光纖連接螺母，取出放大器。第三步：用6mm 六方板手?jǐn)Q松法蘭盤處3 個(gè) M8 內(nèi)六角螺栓，旋轉(zhuǎn)拔出內(nèi)芯組件。注意：（ 1 ）內(nèi)芯組件前部會(huì)很燙，移出時(shí)要

11、戴上保護(hù)手套。（ 2）內(nèi)芯組件移出后不要從探頭后部向鍋爐內(nèi)觀望，防止飛灰濺傷（ 3）從柔性探頭還要注意在移出時(shí)避免磕碰，損壞透鏡。第四步：待內(nèi)芯組件前部溫度降低時(shí)，拆下透鏡組件。第五步：從支撐環(huán)上擰下M5 螺母， 拆下探頭頭上M4 固定螺釘，然后拆下光纖前端，從探頭后端抽出光纖。注意：保管好螺母、墊片等零件，防止丟失。更換探頭放大器執(zhí)行第一至第二步，然后反序裝好。更換透鏡組件執(zhí)行第一至第四步，然后反序裝好。更換探頭放大器執(zhí)行第一至第五步，然后反序裝好。2 ZFDT-T1B0V 型探頭探頭放大器、光纖和透鏡組件的更換方法：注意：在鍋爐運(yùn)行時(shí)更換光纖和透鏡組件，要保持冷卻風(fēng)運(yùn)行。第一步：將探頭后蓋打開，用一字螺絲刀旋松后蓋固定M4 螺釘，旋轉(zhuǎn)并拔出后蓋。第二步：拔下放大器接線端子，松開放大器與光纖連接螺母，取出放大器。第三步：用6mm 六方板手?jǐn)Q松法蘭盤處3 個(gè) M8 內(nèi)六角螺栓，旋轉(zhuǎn)拔出內(nèi)芯組件。注意： （ 1）內(nèi)芯組件前部會(huì)很燙，移出時(shí)要戴上保護(hù)手套。（ 2）內(nèi)芯組件移出后不要從探頭后部向鍋爐內(nèi)觀望，防止飛灰濺傷（ 3）從柔性探頭還要注意在移出