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1、分析UNIFLAME 95IR/95UV火焰检测器应用及故障处理摘要：分析了UNIFLAME 95IR/95UV检测器的测量原理、“学习”方法，并结合现场生产工艺的特点分析了检测器与DCS连锁应用。以及在生产中常见问题。关键词： UNIFLAME 95IR/95UV检测器 IR Band（IR频带） IR Gain（增益） IR Range（IR范围） 上位计算机 0 引言 UNIFLAME 95IR/95UV检测器广泛应用锅炉，对炉膛点火时及运行中火焰检测。1 UNIFLAME 95IR/95UV火焰检测器概述美国福尼公司UNIFLAME 95IR火焰检测属于FORNY公司生产的智能火检系统
2、。该系统维护方便，冷却性好，技术先进，智能化，可靠性高。FORNEY公司生产的UNIFLAME 95IR火焰探头，采用微处理技术和专用软件，用于鉴别单燃烧器或多燃烧器燃烧环境中的目标火焰。由于每个火焰有其独特的剖面特性，就犹如“指纹”一样，在“学习”模式下，UNIFLAME 95IR火检对目标火焰交流信号的频谱进行实时分析，以确定被监测火焰的类型及火焰频谱的特定剖面形状，在“运行”模式下，火焰检测器则不断地将目标火焰信号与所学的剖面特性进行比较，从而准确的判断火焰的状态。UNIFLAME 95IR火焰检测器的先进性还体现在其使用的便利上。先进的电子线路便于用户进行火检的瞄准和编程，而不必花数小
3、时的时间反复调试，自诊断功能和按钮编程也使火检的其它操作极为方便。所有的FORNEY UNIFLAME检测器均需要24VDC电源，配有12芯快装接头，有电子自检功能（不再需要机械快门）。检测器带有一个8位数字/字母LED显示和4个按钮，便于使用者观察操作参数和选择设定值。2 UNIFLAME 95IR/95UV火焰检测器使用特点2.1智能显示，用于快速设置，精确瞄准及火焰信号显示。八位持续滚动的LED显示提供火检所有设定值和火焰状况的瞬时读数显示。2.2编程简单可靠，按钮键盘可使用户直接对火检进行编程和显示。为了避免参数的随意改动，在火检的后盖板下面装有编程驱动“Program Enable”
4、锁定按钮。2.3灵活的运行参数设置：火焰熄灭响应时间选择：26秒背景火焰熄灭响应时间选择：28秒有火信号延迟时间选择：24秒选择华氏或摄氏温度显示探头工作场所温度。任意结构的燃烧器选择。串行通讯：对火焰参数进行直接、实时的监测和分析，可通过RS485接口将参数上载/下载至计算机或其他智能设备。2.4UNIFLAME 95IR火焰检测器是对火焰三维特性进行分析。旧的红外线火焰检测器只会识别目标火焰中的红外线辐射，但不能看穿火焰去检测相邻或相对燃烧器的火焰，而技术先进的UNIFLAME 95IR火焰检测器对这些火焰变量进行分析，从而对火焰的有无作出可靠、准确的判断。最适用于检测燃煤和燃油火焰。2.
5、5远程通讯：UNIFLAME 95IR火检的远程通讯是以RS485为接口来传输通讯信号的，只需在IBM兼容的PC机上装有专用通讯软件。远程通讯需用一对绞合的屏蔽线以多点串接的方式来连接，然后在离通讯最远处的探头处装有终端电阻。2.6放大器因能准确区分火焰探头产生的脉冲率而使其具有最佳的鉴别能力，通过特殊的火焰信号平均处理，并让用户选择火焰有无的独立门槛设定值来实现。3 火检系统维护应用3.1火检透镜必须保持清洁无污染，火检温度不得超过它的最高额定温度65。过高的温度会缩短火检的使用寿命。从火检探头前的“Y”型三通处连续不断地注入冷却风，可满足这两个要求。3.2 在清洁燃料且环境温度适中的情况下
6、，吹扫风量一般需要133 Lmin。在燃油和煤粉产生大量飞灰、烟灰或环境较热的情况下，吹扫风的流量需要达到425 Lmin，以保证火检的内部温度维持在规定范围内。3.3 在锅炉运行和刚刚停运期间，应确保适量的冷却风通过。平时经常检查探头处冷却风量，检查冷却风管是否漏泄、脱落，尤其是新建机组，应防 止杂物堵塞风管阀门及其它各部位，防止由于冷却风不足烧毁火检。3.4 内窥式火检在检查透镜和光纤时，应轻轻抽出和插入，要防止瞄准管与内套管分离，防止瞄准管与透镜滞留在外套管内，否则会很难被取出3.5. FORNEY火检有0，5，9三种透镜，更换透镜时需核准原透镜角度和序列号，否则会影响到火检的正常判断。
7、3.6 平时应定期清洁火检透镜。火检透镜运行时间长，由于高温、积灰、腐蚀等原因，在透镜表面常形成斑点，严重时就会影响透光，导致火检检不到火。3.7 火检光纤运行时间长会变脆，在更换透镜或其它操作时一定要动作轻缓，否则很容易拉断光纤与透镜的连接处，使光纤报废。3.8 探头的端盖保持密封，防止飞灰进入内部损坏电路板。3.9 航空插头要注意密封，防尘防水，插拔时不可太用力。4火检系统改进4.1对光纤及小镜头冷却效果的改进。将原来的外护套管出风口的圆孔边缘加钻6个R3的小孔，增加冷却风量和更好的清洗镜头。4.2对内外套筒金属软管的改进，原内外护套管伸向炉内软管为薄壁异形不锈刚带螺旋卷绕成型，因金属软管
8、为有缝管，密封性较差，承受轴向拉力小，螺旋搭扣易脱落，造成冷却风外漏而烧坏光纤，改进后的金属软管采用工业级不锈钢无缝波纹管外加金属网套，该网套承受轴向拉力大，密封性好，软管内壁为正弦波纹型，内护套管穿进外护套管内摩擦阻力小，维护方便，软管使用寿命长。4.3将火检模拟量和开关量信号写入DCS历史趋势中，便于事故或故障分析，同时也可用于观察各个目标火焰的实时趋势曲线，有利于运行人员了解目标火焰燃烧情况。5：火检调试步骤火检初步编辑（冷态调试）在锅炉未启动前，将火检初步编辑，使火检调到低频高增益，基本能看到火。FORNEY公司95IR2-2火检有三个菜单，即状态菜单、 学习菜单、编辑菜单。在锅炉未启
9、动前， 1、状态菜单，主要了解火检运行状况，不可编辑，按或可显示表1火检状况。表1 状态菜单按显示描述可显示参数FQ=0火焰品质（火检输出）0-100FLAME OFF火焰继电器状态ON，OFFT=46火检当前温度+32至212（0至100）File A火检运行文件A，B，C，Di0 IR信号强度0-999COMM 0通讯地址0-127SOFTWARE REVISION火检软件版本MAX 46火检温度，最大储存值-40至185（-40至85）PASSWORD进入EDIT，Auto Tune菜单必须输入密码0205000099992、学习菜单、编辑菜单，主要通过学习菜单进行火检编辑。可调节和显示
10、菜单如表2学习菜单、表3编辑菜单。表2 学习菜单1、 接通电源，显示屏上显示STATUSMENU（状态菜单），滚动UP/DOWN可依次观看到Flame Quality（火焰品质），Flame ON/Off（有火/无火设定值）,Temperature（温度）,File Selected（文件选择）,Signal Strength（信号强度）,Comm Address（通讯地址）,Software Revision（软件版本）,Maximum Temperature（最大温度）,Password(密码)，2、 见下表：状态菜单显示说明显示值范围FQ 0火焰品质输出量0-100FLAM OFF火焰继
11、电器得失电状态ON，OFFT=46C当前探头显示摄氏温度0-100(+32 to 212)File A当前运行存储文件AA,B,C,Di 0 u 0信号强度，由传感器检测0-999COMM 0远程通讯地址（仅S2有）0-127FIREYE INSIGHT 95XXXX VX.X显示软件版本MAX XXX(XXX)探头记录下来的最高温度-40 to 85(-40 to 185)PASSWORD进入编辑菜单需输入密码0000-9999在以上状态菜单里的操作参数不能被改变，要改变设定值，必须输入4位密码进入EDIT菜单。火焰继电器 当信号强度达到或超过已设定的火焰“ON”的门槛值时，继电器得电（常开
12、触点闭合）。当信号强度等于或低于已设定的OFF门槛值时，继电器失电（闭合触点打开）。当供电中断或检测到内部故障时，继电器触点回路也会打开（参见下文）。故障继电器 当检测器正常供电（24VDC）和检测器内部内部自检回路时，故障继电器的电。如果检测器有电压干扰或检测到内部故障时，常开触点（故障继电器）串联上火焰继电器触点（内部），常闭触点用于报警指示。表3 编辑菜单，用于火检的编辑。同时，初步设置菜单。按显示按SELECT键显示并设置如下可选值（按UP/DOWN）File SelectFILE A“S2”模式：A，B，C，DTemperature ScaleScale、Comm addressCO
13、MM 0（按要求设置通讯地址）0-127Remote File SelectRFS KEY“S2”模式：KEY、LINE、COMMFile CopyA-LanguageEnglishEnglishIR Bandi23/0（红外频率选择/信号强度）“S2”模式：23、31、39、46、54、62、70、78、85、93、101、109、117、125、132、140、148、156、164、171、179HzIR GainiG31/0（红外增益选择/信号强度）1-31IR RangeIRR HIGHHIGH 、LOWOn ThresholdONT405-100Off ThresholdOFFT2
14、00-95FFRTFFRT31、2、3、4、5、6秒OTDOTD21、2、3、4、5、6秒-EXIT-Edit（返回状态菜单回路）、文件选择（File Select）一般不做调整按系统默认A。、Temperature Scale（温度量程）：选择摄氏温度C。、Comm address（通讯地址）：因为没有远方通讯，所以不用设定。、Remote File Select（远程文件选择）：选择KEY通过键盘来选择文件。、用户如想提高工作效率进行文件复制（File Copy），请参考带有内部火焰继电器的一体化火焰检测器说明书。、Language（语言）选择英语(English)。、IR Band（IR
15、频带）：一般选择23、31、39，要根据信号强度大小来确定，信号强度0到999，变换IR时，如果信号强度为“i23/80”，则看到屏幕上火焰品质显示的是FQ80，如果信号强度为“i31/120”，则看到屏幕上火焰品质显示的是FQ100，FQ的最大值只能是100，也就是在状态菜单上观察到的最大只能是100。、IR Gain（增益）：即放大倍数，一般选择1922，根据右边信号强度的显示值来确定，范围同上。、IR Range（IR范围）：IR增益也即灵敏度，有两个内部范围(高或低)，当探头观测到的一个小于10的IR值时，增益范围应设定为“HIGH”(高)，反之设为“LOW”。、On Threshol
16、d（有火门槛值）和Off Threshold（无火门槛值）一般分别设定为40和20。、FFRT（熄火响应时间）和OTD（有火延时）分别设定为5秒和1秒。、EXIT（退出）：设定的参数经PROGRAM储存后，按SELECT键回到状态菜单中的“EXIT”显示条目，结束设定。热态调试1、工作步骤投运所检测的燃烧器，输入密码0205，将火检探头设为学习菜单，进入后观察并记录火检探头中显示的AIM值，然后进行有火学习。进行有火学习后，在相邻油燃烧器和/或煤燃烧器投运的情况下，切除目标油燃烧器，观察并记录火检探头中显示的AIM值，进行无火学习。进入编辑菜单，记录学习后选择的频率、增益等级和无火工况下的信号
17、强度。再次投运所检测的燃烧器，进入编辑菜单，调高增益等级，使火检信号强度在200以上。返回状态菜单。在相邻油燃烧器和/或煤燃烧器投运的情况下，切除目标燃烧器，观察并记录火检信号强度，进入编辑菜单，调节相应的有火信号门槛值和无火信号门槛值，该值应大于无火时的火检信号强度，使火检不发生偷看。多次启停目标燃烧器，使火检输出确保正常6：维护应用及故障处理使用FORNEY接线电缆盒组件（部件号61-6944-003，-010，-015，-020，-030）为便于UNIFLAME火检探头以多点串接方式实现远程通讯，FORNEY提供了5种不同长度的专用接线电缆盒组件（3，10，15，20和30英尺）。接线电
18、缆组件上已接有可与探头快装接头匹配的插头，其另一端则为一个含有16个接线端的接线盒，其中12个端子已与快装接头的电缆连接。电缆颜色功能线束接线电缆59-497电缆黑/红(+)24VDC电源1接到控制室（燃烧管理系统）白/蓝(-)24VDC电源2白/黑火焰继电器(常开)3白/红火焰继电器(常开)4红故障继电器(常闭)5粉红色故障继电器(常闭)6紫色4-20mA(+)7灰/红色4-20mA(-)8蓝/红色文件选择19黄色文件选择210褐色通讯A11桔黄色通讯B12BELDEN#8761黑色RS485 COM A11 到下一个探头透明色RS485 COM B12BELDEN#8761黑色RS485
19、COM A11到前一个探头(或RS485转换器)透明色RS485 COM B12状态菜单STATUS MENU状态菜单是默认显示，通入电源即可显示。通过菜单用UP/DOWN按钮滚动显示并观察当前运行状态，在状态菜单中没有运行参数能够改变。要改变任何设定值，必须输入一个四位数的密码，然后进入编辑、或自动调谐（S2）菜单。编辑菜单EDIT MENU编辑菜单包括UNIFLAME探头所有的用户选择设定值。在第一次输入一个四位数的密码后，从状态菜单进入编辑菜单。在编辑菜单中，允许用户改变设定值以使探头最优化运行。自动调谐菜单AUTOTUNE MENU在自动调谐菜单中，用户通过观察火焰信号强度和物理瞄准火
20、检探头来选择适当的信号。然后用户发出指令给UNIFLAME探头来分析火焰的ON/OFF（背景辐射）工况，并自动选择令人满意的设定值。如同编辑菜单一样，在输入一个四位数的密码后，从状态菜单中进入自动调谐菜单。表一 状态菜单显示描述可行参数FQ=0火焰品质（火检输出）0-100FLAME OFF火焰继电器状态ON，OFFT=46火检当前温度+32至212（0至100）File A火检运行文件A，B，C，Di0IR信号强度0-999COMM 0通讯地址0-127SOFTWARE REVISION火检软件版本MAX 46火检温度，最大储存值-40至185（-40至85）PASSWORD进入EDIT，
21、AutoTune菜单必须输入密码00009999（0205）表二 编辑菜单显示按SELECT键显示可选值（按UP/DOWN）File SelectFILE AA、B、C、DTemperature ScaleScale、Comm addressCOMM 00127Remote File SelectRFS KEYKEY、LINE、COMMFile CopyA-(看文件拷贝描述)LanguageEnglishEnglishIR Bandi70/0（红外频率选择/信号强度）23、31、39、46、54、62、70、78、85、93、101、109、117、125、132、140、148、156、16
22、4、171、179HzIR GainiG1/0（红外增益选择/信号强度）1-31IR RangeIRR HIGHHIGH 、LOWOn ThresholdONT405-100Off ThresholdOFFT200-95FFRTFFRT11、2、3、4、5、6秒OTDOTD11、2、3、4、5、6秒-EXIT-Edit（返回状态菜单回路）表三 自动调谐菜单显 示按“SELECT”键显示按“PROGRAM”键显示Aim ScannerI0 U0（可能值0-60）Learn OnRun Flame at Lowest setting and press PROGRAM（在最低设置运行火焰并按PRO
23、GRAM键）WAIT128-0（在20秒内降至0，显示“有火学习完毕”）Learn Off（仅在有火学习完毕后显示）Turn Flame OFF and press PROGRAM（转至无火学习并按PROGRAM键）WAIT128-0（在20秒内降至0，显示“无火学习完毕”）-Exit-Auto Tune（返回到状态回路） 在锅炉初次点火或机组运行的过程中，常见的火检故障和排除方法如下：原因 分析 应做的工作 火检无火（开关量） 光纤原因 1.在现场鉴定光纤的通光性能。 2.在现场用光源测试火检通道。 电缆原因 1.在探头检测各输入、输出电压是否正常。 2.在接线盒端检测各输入、输出电压是否正
24、常（连接探头）。 3.在DCS检测各输入、输出电压是否正常（连接探头）。 插头原因 1.检查电缆航空插头内接线的正确和可靠性。 探头原因 1.更换探头。 火检无火（模拟量） 火检原因 1. 探头检测模拟量端子输出是否正确。 2.在探头检测各模拟量保护熔丝是否损坏。电缆原因 1.配合电厂相关人员检测模拟量输出电缆。 DCS原因 1.建议电厂相关人员检测DCS相关设备。 信号偏低（模拟量） 火检原因 1.检查并重新设置各参数及增益。探头原因 1.调整整益，更换探头。 燃烧原因 1.建议运行人员适当调整燃烧。 火检报警 连接原因 1.检测火检通道屏蔽线端连接是否正确、可靠。火检原因 1.检查火检“G
25、AIN”值设置和增益状态。2.检查电源3、断电复位。注意： 对于多数光纤损坏的情况，如若光纤不是完全损坏，在放大器手操器上均应有火焰信号显示（变化的数值），此时光纤的通光性能应由FORNEY鉴定。 火检探头在强电、强磁、大的震动、超温的环境下的工作状态均可能有异常。应视实际情况对探头的检测性能定论。 火检在强电、强磁、大的震动及增益设置偏大的情况下的情况下均可能输出报警信号。应视实际情况鉴定现场环境或重新设置卡件。 对所有除火检软硬件以外的火检通道设备缺陷、原因应建议并协调电厂的有关技术人员共同鉴定、解决7：火检与DCS连锁应用我厂4#、5#炉采用8个火检来监控炉膛运行时火焰及与DCS上MFT连锁，6#、7#炉采用12个火检来监控炉膛内火焰。其中每层四个角各一个火检，当每层四个中三个检测不到火焰，火检继电器闭合，故障输出，DCS上MFT动作，给粉机停止给粉，关闭一次风、关减温水各支路电动门 锅炉停运。结束语在生产实践过程中，我们通过长时间的努力工作，不断地探索研究，刻苦攻关，不断地试验，对UNIFLAME 95IR/95UV检测器在生产应用时出现的故障难题基本可以解决。这个难题的解决保证了生产的稳定运行及远程控制，降低了现场员工的劳动强度，提高了产品的质量，为分公司节能降耗做出了贡献。参考文献仪表工试题集现场仪表分册 化学工业出版社10