提高鍋爐火檢系統可靠性的措施研究

提高鍋爐火檢系統可靠性的措施研究

匡磊

(廣東大唐國際潮州發電有限責任公司，廣東 潮州 515723)

摘要：從系統電源、光纖冷卻效果和探頭老化等方面分析了火檢系統可靠性降低的原因，并制定了合理的改進措施，從而提高了火檢系統的穩定性和可靠性，為鍋爐安全運行提供了保障。

關鍵詞：火焰檢測系統；電源監視；光纖冷卻；可靠性

收稿日期:2015-04-27

作者簡介：匡磊(1987—)，男，湖南隆回人，在讀碩士，助理工程師，主要從事大型火力發電廠熱工自動化設備檢修和管理工作。

0引言

目前火力發電機組在線運行的火檢基本都是釆用光電原理進行測量，爐膛內燃燒狀況不同、火檢安裝維護質量不佳、光纖冷卻不足導致光纖燒損、探頭和板卡老化等原因會導致火檢系統火檢信號偷窺、漏檢、不穩定或誤發錯誤信息，降低了火檢系統的可靠性。另外，火檢機柜電源模塊老化且缺乏監測，造成火檢板卡供電異常也是火檢系統的重要隱患。本文從火檢系統電源報警設計、光纖冷卻效果優化和減少火檢探頭損壞方面提出了改進措施。

1火檢系統可靠性降低的原因

1.1火檢系統電源模塊缺少監視

目前，幾乎所有品牌的火檢系統都采用雙電源供電。比如FORNEY公司RM系列火檢系統，每個火檢放大器卡架都配備兩塊電源模塊，在機柜電源的輸入端有220 VAC電源監視繼電器。但是，該系統缺少對卡架內電源模塊工作狀態的監視。如果有一個電源模塊故障，火檢系統不會發出電源故障報警，維護人員無法及時去維修，若此時另一個電源模塊也發生故障，會造成整個卡架的火檢放大器因電源喪失而發出無火信號，因此可能造成部分制粉系統停運，嚴重時會導致鍋爐MFT。

1.2火檢光纖冷卻效果不佳

1.2.1　火檢冷卻風不足

為保證火檢光纖的冷卻效果，火檢光纖的冷卻風入口風壓應大于5.6 kPa，流量大于250 L/min。造成火檢冷卻風不足的原因有：冷卻風管道局部積灰導致通風不暢，或火檢套管出風口結焦；煤火檢和油火檢共用一根冷卻風管，呈T型布置，當風管尺寸較小且焊接不當時，會導致煤和油火檢冷卻風分配不均，冷卻風小的一側光纖容易燒損；冷卻風軟管緊貼爐膛鋪設，熱輻射較強[1]，嚴重影響火檢光纖的冷卻效果；火檢外套管前端為軟管，軟管隨燃燒器上下擺動，受到曲撓和飛灰沖刷容易損壞，造成漏風，使冷卻風流量大幅下降。

1.2.2　火檢套管設計缺陷

火檢光纖安裝在內護套中，內護套前端有透鏡封閉，因此冷卻風只能從內、外護套管之間流過，即采用單層冷卻風的方式。這種冷卻方式效果差，光纖前端和透鏡極易被燒散、燒焦或脫落，造成光纖透光度變差甚至不透光[2]。

1.3火檢探頭超溫

火檢探頭設計有允許的最高運行環境溫度(FORNEY產品為65 ℃、COEN產品為70 ℃，ABB產品為85 ℃)[3]。由于火檢探頭安裝在燃燒器或爐墻附近，始終受熱輻射影響，另外若火檢外護套盤根密封不嚴，導致熱二次風噴在探頭上，探頭溫度將大幅升高。火檢探頭長期處于設計允許的環境溫度上限運行時，使用壽命會縮短，導致火檢模擬量信號衰弱或探頭損壞。

2提高火檢系統可靠性的具體措施

2.1增加電源模塊電壓監視器

火檢系統的電源模塊一般由幾組變壓和穩壓裝置構成，比如FORNEY的電壓源模塊可以提供±15 V、+8.3 V、+5 V電源。因此可以采用電壓監視器監視上述電源電壓，當被監視的4組電壓正常時，電壓監視器的輸出繼電器吸合；當被監視的4組電源中任意一組或幾組電壓低于其額定電壓值時，電壓監視器輸出繼電器釋放，常閉點傳送至DCS系統起到報警作用。

目前有很多芯片可以實現電壓比較功能，比如以NE555芯片搭建閾值可調的施密特觸發器就可以實現電壓比較功能，原理圖如圖1所示。Rp1對輸入信號降壓，Rp2調整觸發閾值，當待測電壓低于閾值時，繼電器KA動作發出報警，通過按鈕SB可對報警復位。目前某公司已經開發與FORNEY系統配套的電壓監視器，該模塊可以監視4個電壓。

圖1　閾值可調的電壓比較電路

2.2火檢冷卻風風管及內、外護套改進

2.2.1　火檢冷卻風風管

火檢冷卻風風管尺寸應不小于設計尺寸，各支路的焊接處應處理平滑，避免積灰。同一燃燒器的煤和油火檢的冷卻風盡量分別從支路母管上獨立引出，這樣可使冷卻風分配更均勻。

2.2.2　火檢內護套改進

通過在內護套開進風口和對前端組件進行改進，形成一條直接冷卻光纖的冷卻風通道，從而達到雙層冷卻的效果。具體做法如下：內護套管尾部(冷卻風入口三通處)開有3條6×140的進風槽，使冷卻風可以進入內護套直接接觸光纖；內護套前端采用敞口設計，并在前端組件中設計一個通風組件。光纖從通風組件中心穿過并用帶小透鏡的護帽固定，組件四周設計4個扇形通風口。冷卻風進入內護套后可以從扇形通風口中流出，從而達到直接冷卻光纖的目的。某些產品的通風組件上的通風口是一些小圓孔，現場使用發現這種設計會產生尖銳噪聲，干擾附近的四管泄漏探頭，而采用扇形通風孔可以有效降低通風時產生的尖銳噪聲。圖2中的上圖是內護套前端的原設計示意圖，下圖為新型設計示意圖。

圖2　內護套前端組件原設計與新型設計示意圖

2.2.3　火檢外護套改進

為解決火檢外護套軟管彎曲、破損的問題，在不使用擺動燃燒器的場合，可以將火檢光纖外護套換成整根不銹鋼硬管。采用這種方式，在安裝時要特別注意安裝角度，以免出現火檢不穩定和漏檢的情況。

2.3火檢探頭降溫

對于因外套管盤根不嚴，熱二次風直吹火檢探頭導致超溫的問題，我們可在檢修時更換盤根，盤根不能太緊，要保證外套管在熱脹冷縮時能前后滑動。

若探頭受爐膛熱輻射較嚴重，可以采用探頭隔熱器，該隔熱器能夠使冷卻風先冷卻火檢探頭。現場使用表明，加裝隔熱器的火檢探頭溫度可降至35 ℃左右。

3結語

本文中的改進措施在發電廠應用效果良好，通過火檢內、外護套的改造和探頭降溫處理，有效降低了光纖采光端工作溫度，光纖前端結焦現象減少，光纖和探頭損壞率大為下降；電源報警裝置能及時提供電源故障報警，便于維護人員消除隱患。

[參考文獻]

[1]稅淼，諶貴輝，周權，等.基于圖像處理的爐膛火焰溫度場測定[J].物聯網技術，2014(7)：20-21.

[2]徐道國.FORNEY火檢護套管光纖風冷效果的改進[J].中國科技信息，2012(15)：108.

[3]孫長生，郭為民，丁俊宏，等.火電進口爐膛火焰檢測器運行可靠性調研與分析[J].中國電力，2014，47(11)：14-19.