珠江電廠爐膛火焰工業電視系統改造

李華峰

（廣州珠江電力有限公司，廣東 廣州511400）

0 引言

珠江電廠4×300 MW機組的鍋爐為哈爾濱鍋爐廠生產的HG1021／18.2－YM3型亞臨界中間再熱循環汽包爐，單爐膛采用四角布置擺動式燃燒器，四角切圓燃燒方式［1］。其爐膛火焰工業電視系統采用安徽大學特種電視技術研究中心20世紀80年代末的MB型產品，使用年限已超過12年，近年來該設備故障增多，主要表現為水冷套易漏水、進退裝置易卡澀、攝像效果不佳、保護誤動退出、調試困難等缺陷。經調研了解，周邊電廠（湛江、臺山電廠）已改為單氣冷型爐膛火焰工業電視系統，改造后的設備缺陷及維護量較少，成像效果也較好。根據當前珠江電廠的主要方針，結合熱控設備節能減排的要求，在2011年底＃3鍋爐A修期間，對其爐膛火焰工業電視系統進行了改造，接著在2012年和2013年期間分別對＃4、＃1、＃2鍋爐的工業電視系統進行了改造，提高了系統運行的可靠性和穩定性。

1 問題分析

為了更好地分析珠江電廠爐膛火焰工業電視監視系統在運行中經常出現無圖像顯示和攝像探頭不能操作進退的原因，在2011年5—8月期間，對＃3鍋爐爐膛火焰工業電視的運行情況進行了抽樣統計，由MIS系統上的缺陷記錄統計出系統無圖像顯示和攝像探頭不能操作進退的故障次數，如表1所示。

表1 爐膛火焰工業電視故障統計

從表1可以看出，＃3爐膛火焰工業電視系統視頻準確率偏低，只有83.3%。其主要原因為系統無圖像顯示和攝像探頭不能操作進退，在統計的120天時間里，出現無圖像顯示和探頭不能操作進退的天數分別達到12天與8天，這嚴重影響了運行人員對爐膛火焰的監視，對爐膛的穩定燃燒造成了安全隱患，同時也給檢修人員增加了維護工作量。

（1）攝像探頭無圖像顯示。爐膛內的燃燒區域周圍溫度達到1 700℃，當探頭進入到爐膛內時，探頭表面的溫度十分高，原系統依靠水冷和風冷對探頭進行冷卻，由于原系統水冷和風冷安裝較差，多次造成冷卻水流量不足，甚至出現冷卻水管爆管漏水的情況，導致攝像探頭冷卻效果差，從而使火焰探頭超溫保護退出，高溫同時造成探頭燒毀和變形，因此攝像探頭無圖像顯示。另外，檢修人員多次反饋，在處理故障過程中發現攝像探頭周圍時有結焦的情況出現，這也導致了攝像探頭無圖像顯示。

（2）攝像探頭不能操作進退。原爐膛火焰工業電視系統的進退裝置由一系列齒輪螺桿和行程開關組成，由于現場環境溫度高、粉塵大，系統運行過程中經常出現齒輪軌道沾灰卡澀傳動機構，造成保護動作時探頭退不出爐膛，時間過長也會導致電機過載或燒壞。這就加重了檢修人員的維護工作量，同時也使得備品備件開支過大而不經濟。

2 改造方案

經技術分析和調研，決定對＃3鍋爐爐膛火焰工業電視系統進行改造，使用安徽大學特種電視技術研究中心的YD－NQ型電站鍋爐爐膛火焰工業電視監視系統，該系統的冷卻方式只采用氣冷，并且改造后的系統驅動采用鏈條式驅動。該系統攝像探頭的窺視鏡前端采用人造藍寶石材料制造的防護鏡片，具有較強的抗高溫特性。正常工作時，攝像探頭能夠直接伸到爐膛內，將鍋爐內部各層燃燒器點火情況、鍋爐穩定燃燒時的火焰動態情形等真實場景成像在彩色CCD攝像機靶面上，經過信號轉換和傳輸，從而確保操作人員最終可在控制室內，通過彩色監視器觀察到爐內點火、滅火和正常燃燒的動態景象。其系統圖如圖1所示［2］。

圖1 系統構成圖

2.1 實施過程

各專業人員互相配合，在現場對原爐膛火焰工業電視系統進行拆除工作，然后對新系統進行安裝及調試。（1）停止原爐膛火焰工業電視系統的動力電源、控制電源及相關的控制回路，并停止冷卻水、冷卻氣，取消冷卻水管道和冷卻水泵。（2）拆除原系統就地舊的電氣控制柜和冷卻氣箱，并在就地重新安裝新的電氣控制柜和冷卻氣箱。冷卻用壓縮空氣使用原壓縮空氣，管道需重新敷設。（3）重新敷設DCS機柜到火焰電視現場的動力電纜、控制電纜及集控室到現場的視頻電纜，電視機采用原集控室電視機。（4）改造后的爐墻窺視孔采用原爐墻窺視孔，安裝新爐膛火焰電視驅動裝置及護套、攝像槍等，安裝氣冷裝置，如圖2所示［3］。（5）就地設備安裝完畢，進行電氣接線，把爐膛火焰工業電視系統接入到DCS控制系統中，進行調試工作，最后完成驗收。

圖2 系統氣冷安裝圖

2.2 改造后實現的效果

改造后的系統提高了攝像清晰度和穩定性，運行人員可以更可靠地監視爐膛的實際燃燒情況，操作方便，改造后由于采用風冷而不采用水冷，因而解決了漏水問題，節約了水泵用電而更加經濟，簡化了系統，減少了設備缺陷環節。

（1）控制系統具有就地和控制室兩地操作功能，均可實現攝像機鏡頭光圈大小的調節、內窺探頭的進退控制等。并且，在控制室的系統控制器上設有指示燈顯示內窺探頭的進退狀態。窺視鏡鏡管中具有電動光欄，可調節進入攝像機靶面入射光的強弱，便于人眼觀察。另外，窺視鏡后端具有成像面微調機構，可手動調節畫面位置，以確保爐膛燃燒畫面在監視器上得到全面顯示。

（2）針對電廠鏡風、吹掃風的波動性，系統采用溫度、壓力等傳感技術，使系統具備自我保護功能。當條件不能滿足時（即光學鏡頭溫度高于設定值，或吹掃、冷卻風欠壓），相關聯鎖保護回路啟動運行，驅動傳動裝置，最終將高溫攝像探頭退出爐膛，防止攝像探頭因高溫燒壞，并在就地電氣控制箱和系統控制器上自動顯示故障源。同時系統通過控制器向DCS發出報警信號。待故障排除后，可通過手動按鈕將鏡頭推進爐膛內，恢復正常工作。

（3）當供電主回路失電，或系統內部電氣回路局部故障時，失電連鎖保護回路啟動運行，驅動傳動裝置，最終將高溫攝像探頭退出爐膛，且在就地電氣控制箱和系統控制器上顯示“失電”。同時系統通過控制器向DCS發出報警信號。

（4）在系統改造完成后，為了總結改造取得的效果，根據對系統運行狀況的跟蹤，在MIS上統計了2012年3—6月期間的故障情況，如表2所示。

表2 爐膛火焰工業電視故障統計

由表2可以看出，＃3鍋爐爐膛火焰工業電視系統改造后，在統計的120天時間里，出現無圖像顯示故障的時間從改造前的12天下降到3天，沒有出現探頭不能進退的故障，其投入準確率從原來的83.3%提高到97.5%，從而使得系統運行更加穩定和可靠。

3 結語

通過對＃3爐爐膛火焰工業電視系統的改造，從根本上解決了原系統在運行中經常出現探頭超溫退出無圖像顯示和攝像探頭不能操作進退的缺陷，提高了系統的投入準確率和運行人員監視爐膛燃燒情況的穩定性與可靠性，也降低了檢修人員消缺的勞動強度。同時，由于系統改為氣冷型，取消了水冷方式，節約了水源和電源。此后，陸續在＃4、＃1、＃2爐推廣應用，整體取得了良好的效果。

［1］珠江電廠培訓中心.廣州珠江電廠300 MW機組培訓教材［Z］，2013.

［2］安徽大學.YD－NQ電站鍋爐內窺式高溫工業電視系統用戶手冊［Z］，2008.

［3］珠江電廠培訓中心.＃3爐爐膛火焰工業電視系統改造技術方案［Z］，2010.