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1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 440 UVISOR 火焰检测系统在菏泽电厂的应用 赵传好 （山东菏泽发电厂热工炉控班） 1 系统概述 锅炉火焰检测系统能否正确无误地反映燃烧状况，长期以来一直是电厂运行和热工人员最关心 的话题之一，从国内近些年的产品运行情况看，使用效果都不是非常理想，问题也都没有得到有效 地解决，这不仅是因为传统的火焰检测产品技术的局限性，还因为锅炉在运行时燃烧工况的复杂性 和不确定性，再加上各种燃烧技术的差异，常规的火焰检测器均不能胜任。菏泽电厂二期工程 2 300MW 机组锅炉由三井巴布科克生产，W 火焰燃烧，锅炉型号为 MBEL
2、1025/17.3541/541，属亚 临界自然循环汽包炉、单炉膛、中间一次再热、平衡通风、半露天布置、固体排渣。制粉系统采用 双进双出低速球磨直吹式系统，共配 3 台美国斯维达拉钢球磨，6 台给煤机。在锅炉前墙 12 米处有 3 只燃油启动燃烧器，煤粉燃烧器布置在 28 米位置，前后墙各 6 只，共 12 只。煤粉燃烧器采用轻 油点火，故每只燃烧器都配有一只油火检和一只煤火检。3 只启动燃烧器只投油，各配一只油火检。 火焰检测器选用 ABB 的 UVISOR 智能火焰检测系统，自 2001 年 12 月 22 日投产以来，各种工况下一 直保持安全稳定可靠的运行状态，而且操作简便，几乎没有维护
3、量，完全满足电厂对火焰检测的要 求。 2 火检系统组成及基本原理 UVISOR 火焰检测系统主要由火焰检测器探头、双放大器智能单元两部分组成，并辅以参数管理 软件，通过三者的有效结合，无论是调试还是使用都十分得心应手。 1）火焰检测器探头：油火检探头型号为 UR4505002UV，紫外线型，在其前端镶有高灵敏紫外 管，光谱灵敏度从 200 纳米到 280 纳米，对轻油火焰所发出的紫外线辐射特别敏感，同时利用紫外 检测管与 MFD.SA 智能单元算法相结合所具有的独一无二的特点， 使得 UR450UV 型检测器在任何工况 下，都能在被检测火焰和从其它燃烧器发射来的干扰火焰之间产生非常精确的识别信
4、号。另外，它 还具有强大的自检功能，MFD.SA 执行三种诊断：启动诊断在设备上电时进行；在线诊断在上电 后的任何时间内进行；循环诊断上电后定期进行。所有以上三种诊断在检测到故障时发布相应错 误信息显示在显示器上，如果显示器上显示“OK”表示测试成功，显示“FAIL”表示测试失败。这 样，我们通过错误信息即可知道故障原因，为我们消除故障提供了依据，赢得了时间，确保了探头 稳定可靠的工作，为机组的安全稳定运行奠定了基础。 煤火检型号为 UR6001000IR，红外线型，在探头前端有 PbS(硫化铅)感测器，光谱灵敏度从 600 纳米到 3000 纳米，涵盖了光谱中的可见光和大部分红外线，它同样是
5、一种自检型检测器，用来 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 441 检测燃油，煤粉火焰，或两种燃料共同使用时火焰所发出的闪烁信号，它可以在任何负荷下，在被 检测火焰和从其它火焰来的干扰辐射之间，提供极好的辨别能力。 2）MFD.SA 智能单元：此智能单元基于微处理器功能，内置了两个独立的放大器，每个放大器 接收处理一个从检测器探头送来的信号，并且每个放大器有自己独立的通道，每个通道又有其各自 独立的火焰继电器，而且分别提供 010V 模拟输出，非电分离，短路和过载保护，有火信号5V。 每一个 UR450UV 油火检探头和一个 UR600IR 煤火检探头共用一
6、个 MFD.SA 智能单元， 故整台机组只需 15 只智能单元，不但节约了资金，同时减少了设备故障点。由于此智能单元具有参数的自动扫描功 能和对火焰的自动跟踪功能，故使得调试异常简便，火焰检测参数的设置完全可以通过智能单元计 算完成，不需要操作人员设定，去除了诸多人为因素的不利影响，使参数选择更准确，也更具科学 性。如果必须的话，也可以进行人为设置参数，此时，只需通过 MFD.SA 智能单元前面板上的四个功 能键盘即可实现。四个功能键分别是： 上（UP） 向上的箭头允许移动到上方的选项或参数的增加 下（DOWN） 向下的箭头允许移动到下方的选项或参数的减少 进入（ENTER） 允许移动到更多的
7、内部菜单或参数的选择 退出（EXIT） 允许移动到更多的外部菜单或结束修改参数 前面板示意图如下图 1 所示。 图 1 UVISOR MFD.SA IR WDOG UV IR UV LOC EBHB 230V-120V 50/60Hz 20VA EXIT ENTER 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 442 3）MFD.SA parameters manager software：这是一套用于火焰检测和调试用的专用软件，它可 以实时记录和显示火焰信号和火焰趋势，所有参数的组态和存档也都可以上载、存储和下载，同时 火焰光谱也可以显示和存储，协助在调试阶段更精
8、确的设定参数。参见如图 2 所示： 图 2 3 系统安装、调试 炉膛火焰检测系统安装质量的好坏将直接影响对炉膛火焰的检测结果，特别是检测器探头部分 的安装尤为重要，在本锅炉上应用的无论是油火检还是煤火检探头，都是直视型安装，直接在燃烧 器面板上安装一个可旋转法兰，再通过一系列组件和探头连接，因为不带有光纤，所以装配和拆卸 都很简便，具体如图 3 所示。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 443 图 3 每 4 个智能单元装在 1 个 19 英寸机架内，机架又安装在机柜内。 设备的调试主要分为两部分，一部分是探头的调节，另一部分是智能单元的调试。整个调试工
9、作并不复杂，而且主要工作是探头的对准火焰位置，可通过改变旋转法兰位置实现，但有时可能需 要多次的点火调试以达到最佳检测位置。 其操作步骤如下：检查连线 -打开风机-系统上电 - 锅炉点火 - 调整探头方向位置 - 参数设置 另外，配套的调试软件 MFD.SA parameters manager software 也对恰当选择参数起到了重要辅 助作用，其主要作用主要有以下几点： 1）所有 MFD.SA 参数的组态和存档：每个被连接单元的参数可以上载、存储，以及在后来更换 时下载。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 444 2）所有被连接单元有关硬件的报警，
10、全部记录下来，以供今后评价和分析。 3）每个火焰的信号趋势，都被显示和记录，以供在线和以后的分析。 4）辅助 MFD.SA 智能单元计算最佳检测参数。 5）显示和存储火焰光谱，为今后进行火焰燃烧分析提供强有力手段。 4 系统正常运行时出现的常见故障及处理方法 1）当在显示器上出现“VSCN”错误信息时，表示火检探头供电电压不合适，既有可能供电电压 超差，此时应检查隔离地并正确地连接之探头。此问题一般通过查线都能解决问题。 2）当在显示器上出现“UVSC”错误信息时，表示在盲检期间 UV 通道持续看到火焰，此时应首 先检查探头连接是否正确，接下来检查背景值设置是不是偏低，此情况下背景值增加 5D
11、B 以上即可 消除此问题。 3）当在显示器上出现“IRSC”错误信息时，表示在盲检期间 IR 通道持续看到火焰，此时也应 首先检查探头连接是否正确，接下来检查背景值设置是不是偏低，此情况下背景值增加 5DB 以上即 可消除此问题。 5 系统使用情况及心得 上面已经提到，该系统自投运至今，一直保持准确稳定的运行状况，未曾出现过保护误动或拒 动，维护量少。本人认为这是与该系统的高度智能化特点密不可分的，从调节的简便程度和检测火 焰的准确性也都明显的说明了这一点。特别还要提出的是由于具有参数的自动选择功能和对火焰的 自动跟踪功能，该系统对工况的适应性很强，无论是低负荷工况、高负荷工况还是燃料变化，都
12、能 比较准确的检测火检。 在我厂一期工程中采用的是南京一知名厂家提供的红外线型火检，系统缺陷频繁发生，有时出 现漏检和误检情况，导致火检误发或拒发信号，而且火焰信号的显示有些问题，特别是运行工况发 生变化或煤质变化时，对其测量的准确度、灵敏度都会产生较大的影响，甚至出现错误的结果，需 要根据实际工况不断进行参数调整，这样给检修维护人员增加了较大的工作量，同时在调整过程中 对稳定工况要求较严格，并且要通过升、降负荷几次才能确定，也给运行人员增加了难度，同时增 加了生产运行成本的同时，影响我厂的安全进行运行。 6 后记 自 UVISOR 火焰检测系统投运以来， 没有发生一起由于保护误动或拒动而引起跳炉或损坏设备的 事故发生，极好地维护了锅炉安全稳定运行，为我厂的安全文明生产奠定了坚实的基础，得到了运 行及检修人员的极大认可。它大大地减少了运行检修人员的劳动量，提供了更多的参数供运行检修 人员参考和事故分析，使机组的自动化水平得到了极大提高。它工作稳定安全可靠，操作简便，界 面友好，而且维护量小，充分体现了产品的优越性，在电力和化工企业有着广阔的应用前景。由于 该系统已经投入使用近九年时间，按照电子元器件的工作寿命计算，该系统已经到了改造期限。