电厂锅炉火焰安全监控系统设计
FSSS(锅炉炉膛安全监控系统)
(1)锅炉点火前的吹扫。点火前启动引风机,大约以30%的额定风量,吹扫约5分钟。其目的是将停留在炉内的可燃物抽掉,避免点火时发生爆燃。
(3)主燃料的引入。以上两项均属于燃烧器管理。
(4)连续运行监视。在运行中通过各检测元件,如火焰探头、压力开关等监视燃烧情况,如有异常发生,输出报警信号提醒运行人员注意
FSSS(Furnace Safety Supervision System)就是锅炉炉膛安全监控系统,又可称为燃烧器管理系统(BurnerManagement System)。
无论是燃煤、燃气、燃油锅炉,在它运行过程中,总可能因为种种原因或者造成燃料堆积、或者燃料的突然中断,随即燃料又大量涌进,从而造成炉膛内部爆燃,这种爆燃可能造成设备严重损坏和人员伤亡,严重危及电厂的安全运行。对于大容量锅炉来说,炉膛内可燃混合物积存所发生的爆燃,往往发生在几秒钟时间内,运行人员根本来不及反应。同时随着机组容量增大,设备日益复杂,要控制的项目很多,即使是最熟练的运行人员,操作也难免发生错误,因此FSSS系统也就出现了。
(5)紧急停炉。在紧急情况下,如气轮机甩负荷、锅炉灭火等立即发出主燃料跳闸信号即MFT,这时将正在燃烧的所有燃料全部切断。无论什么时候,当锅炉设备的安全遇到危险时,运行人员可以直接启动MFT,而不需要等待FSSS启动跳闸。
(6)燃烧后的吹扫。在锅炉跳闸后和重新点火前都 要进行吹扫。
FSSS标准
江苏省徐州燃烧控制研究院企业标准Q/320303RK05-1998 新源燃烧控制工程有限公司锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)1主题内容与适用范围本标准适用于新建或扩建火力发电厂75~2000 t/h燃煤粉锅炉炉膛安全监控系统设计,不适用于纯燃油、气和流化床式锅炉,也不包括防止锅炉内爆、液态排渣炉的防氢气爆炸等内容。
火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统的设计,应采用可靠性高的设备和成熟的技术。
新产品和新技术应经过试用和考验,鉴定合格后方可在设计中采用。
本标准规定了本院(公司)生产的锅炉炉膛安全监控系统的设计,制造,与在线验收测试的内容、方法、及应达到的标准。
另外还包括系统的包装、运输、及储藏。
2引用标准本标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准发行时,所示版本均为有效。
所有标准都会被修订,使用本标准的各方江苏省徐州燃烧控制研究院 2000年08月15日批准 2000年09月01发布新源燃烧控制工程有限公司面应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
●G-RK-95-52 火力发电厂炉膛安全监控系统技术规范书●DL 435-1991 火电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程●DL/T 658-1998 火力发电厂顺序控制系统在线验收测试规程●DL/T 655-1998火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统在线验收测试规程●GB 3047.1 面板、架和柜的基本尺寸系列●GB/T2682-1981 电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色●GB 191-1990 包装储运图示标志●GB/T 14050-1993 系统接地的型式及安全技术要求●GB 50049-1994 小型火力发电厂设计规范●DLGJ 116-93 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定(热工自动化—火电卷5)3定义及缩略语3.1锅炉炉膛安全监控系统furnace safeguard supervisory system 简称(FSSS)当锅炉炉膛燃烧熄火时,保护炉膛不爆炸(内爆和外爆)而采取监视和控制措施的自动系统。
基于PID控制的火电厂锅炉燃烧控制系统设计和优化
基于PID控制的火电厂锅炉燃烧控制系统设计和优化近年来,随着能源需求的增加,火电厂作为传统能源的主要供应者,其运行效率和能源消耗问题也越来越引起人们的重视。
然而,火电厂锅炉燃烧控制系统作为影响火电厂运行效率和能源消耗的关键因素,其控制精度和稳定性问题也一直是值得关注和解决的难题。
本文将着重讨论基于PID控制的火电厂锅炉燃烧控制系统设计和优化问题。
一、 PID控制的基本原理PID控制是一种通过比较设定值和实际值来调节输出变量,以达到控制误差最小、调节时间最短、稳定性最好的控制方式。
PID的全称是“Proportional-Integral-Derivative”,即比例、积分和微分控制。
PID控制器通过对系统误差的反馈控制作用,可以实现对系统稳态误差、系统瞬时响应和稳定性的控制。
比例控制通过反馈控制器输出信号的幅值和误差信号的幅值成比例的关系,来控制系统的稳定性和响应速度;积分控制通过去除系统误差的恒定偏置,来控制系统稳态误差;微分控制通过提高系统对瞬时干扰的抵抗力,来控制系统的瞬时响应。
PID控制器将上述三种控制模式集成在一个系统中,可以根据具体的参数进行调整。
</p>二、火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求火电厂锅炉燃烧控制系统作为现代火电厂的关键装置,其设计和优化一旦失误,将直接影响火电厂运行的效率和成本。
因此,我们需要对火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求进行了解和掌握:1. 温度控制:火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部温度的控制,以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
2. 水位控制:火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部水位的控制,以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
3. 火焰控制:火电厂锅炉燃烧控制系统需要实现对锅炉内部火焰的控制,以确保锅炉的安全运行和燃烧效率的提高。
以上基本要求也是PID控制在设计和优化火电厂锅炉燃烧控制系统所要考虑的因素。
三、 PID控制在火电厂锅炉燃烧控制系统中的应用针对火电厂锅炉燃烧控制系统的基本要求,PID控制器可以实现如下的应用:1.温度控制:PID控制器可以通过对锅炉内部传感器信号的反馈,实现锅炉内部温度的控制。
锅炉炉膛火焰电视监视系统用户手册
锅炉炉膛火焰电视监视系统用户手册欢迎使用锅炉炉膛火焰电视监视系统!该系统是专门设计用于监视锅炉炉膛内的火焰情况,以确保锅炉运行的安全和高效。
本用户手册将详细介绍如何正确使用该系统。
1. 系统概述:锅炉炉膛火焰电视监视系统由炉膛内置摄像头、显示设备和控制台组成。
摄像头负责采集炉膛内的火焰图像,显示设备用于实时显示火焰图像,控制台用于操作和监视系统的工作状态。
2. 系统安装:请将摄像头安装在炉膛内部,确保其位置能够全面、清晰地拍摄到火焰情况。
将显示设备和控制台安装在指定的位置并连接好电源和信号线。
3. 系统操作:a. 开机与关机:- 首先,确保系统的电源已连接并接通。
- 按下控制台上的电源开关,系统将开始自检并启动。
- 当您需要关闭系统时,请按下控制台上的电源开关,然后断开电源。
b. 显示火焰图像:- 开机后,系统将自动显示炉膛内的火焰图像。
- 如需调整图像亮度、对比度或其他参数,可通过控制台上的调节按钮进行调整。
c. 报警功能:- 当系统检测到异常火焰或其他危险状况时,将触发报警。
- 报警功能可通过控制台上的设置按钮进行设置,包括报警音量、报警方式等。
d. 镜头清洁:- 镜头可能会因为炉膛内的灰尘或污垢而影响图像质量。
- 请按照指导手册中的说明定期清洁镜头,确保图像清晰可见。
4. 安全注意事项:a. 请勿私自拆卸系统的任何部件,以免造成故障或损坏。
b. 使用前请确保系统安装牢固,并无任何松动。
c. 使用过程中发现任何异常或故障,请立即停止使用并联系售后服务。
请仔细阅读本用户手册并按照指导操作系统。
祝您使用愉快!如有任何问题,请随时联系我们的售后服务团队。
5. 系统维护和保养:a. 定期检查和清洁系统的各个部件,包括摄像头、显示设备和控制台。
确保它们没有灰尘或污垢的积累,以免影响系统的工作效果。
b. 检查系统的连接线路和电源线是否损坏,确保它们的连接牢固可靠。
c. 如发现系统存在损坏或故障,请立即停止使用并联系售后服务团队进行维修和更换部件。
锅炉炉膛安全监控系统FSSS
·高能点火装置:由高能点火器(储能器)高压屏蔽电缆及高能半导体电嘴(点火枪)等三部分组成。
·就地点火控制系统:由就地点火程控柜、高能点火装置、火焰检测装置、油燃烧装置、推进执行器和球阀或三功能阀组成。系统具有自动和手动控制推进执行装置的进退操作;自动和手动控制高能点火装置的点火操作及自动和手动执行三功能阀的截止、吹扫、投油阀位状态切换三项功能。
①暖炉油母管跳闸阀开启;
②暖炉油温度正常;
③暖炉油压力不低;
④无MFT指令;
⑤火焰器冷却空气压力正常。
·油层启动
暖油枪是以层为单位投入运行的。同一层内六个油燃烧器按1-2-3-6-5-4的顺序自动投入。每一层的逻辑都相同,运行人员可通过画面启动油层。启动指令发出后,首先将油控制阀投自动,打开油再循环阀,然后按预定的程序依次投入各个燃烧器。各个油燃烧器启动的间隔时间为15秒。
引起主燃料跳闸原因有的是锅炉主保护项目,也有辅机运行(停运即事故掉闸)等。为防止事故进一步扩大,要即时切断进入炉膛中的燃料。
·炉膛压力保护
应分别设三个正压和负压取样点,在炉膛上独立开孔,并通过独立的取样管接至压力开关,同时必须考虑防堵措施。另外还要注意炉膛压力取样点应与吹灰器和看火孔有足够的距离,以免吹灰或开启孔洞时影响压力测量值。炉膛压力超过整定值时(高或低)经三选二逻辑延迟后发出MFT跳闸条件。
2、FSS保护系统
FSS保护系统是FSSS锅炉安全监控系统中的重中之重,它包括火焰火检、熄火保护系统,压力检测装置及保护逻辑控制子系统。
2.1火焰检测装置
燃料燃烧剧烈的化学反映过程中,将释放包括紫外线,红外线,可见光,热辐射和声波等电磁波能量。在火焰火检、熄火保护系统监视中,所有这些能量又构成了火焰是否存在及燃烧强弱的检测基础。本公司的锅炉安全监控系统配置了紫外线检测装置,红外线检测装置和可见光检测装置,视锅炉燃料的不同而选配不同的检测装置。
锅炉fsss功能逻辑图
锅炉 FSSS功能逻辑图1 引言炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,简称FSSS),也称燃烧器管理系统(Burner Management System,简称BMS),是现代大型火力发电机组锅炉必须具备的一种监控系统。
它能在锅炉正常工作和启动等各种运行方式下,连续密切地监视燃烧系统的大量参数与状态,不断进行逻辑判断和运算,通过各种联锁装置使燃烧设备严格按照既定的合理程序完成必要的操作,防止爆炸性的燃料和空气混合物在锅炉的任何部分积聚,以保证操作人员和锅炉燃烧系统的安全。
设计FSSS,应保证其组成和功能的完整性、逻辑的合理性。
2 FSSS的设计组成FSSS的设计组成如图1所示。
图1 FSSS设计组成框图1)主控柜:包括逻辑控制主机、附件及电源系统。
工作时,监视FSSS各设备参数与状态,进行逻辑判断,发出运作指令。
2)火检柜:安装火焰检测器信号放大处理部分元件。
3)就地点火控制柜:是实现对锅炉点火设备进行顺序动作的逻辑控制部分。
通过远程/就地操作方式的切换,可实现控制点火设备的自动点火,也可实现对点火设备的单步操作。
它主要控制的就地点火设备包括高能点火装置、组合燃烧装置及油角快速关断阀等。
4)冷却风机控制柜:安装一用一备冷却风机的电气控制元件,火检冷却风机的控制由其完成。
5)炉膛压力开关柜:安装炉膛压力开关,向主控柜发出压力高低报警信号。
6)CRT终端显示系统:计算机、CRT触摸屏、通讯接口和电缆。
3 FSSS的基本功能FSSS的基本功能如图2所示。
图2 FSSS基本功能图其基本功能分燃烧器控制系统和燃料安全系统两大部分,前者包括锅炉点火、油层投入和风粉系统设备启停;后者包括炉膛吹扫、炉膛火焰检测及主燃料跳闸。
各子功能说明如下:锅炉点火目前中大容量锅炉点火方式大致有以下三种,设计时应根据各燃烧器特点采取不同控制方案。
1)采用高能点火装置直接点燃轻油燃烧器,以轻油作为低负荷时的助燃燃料。
锅炉燃烧器火焰图像检测系统的开发设计
在 摄 像 机 镜管 中 ,成 像 光 纤 的两 端 安 装 有 透 镜 ,一 端 为 物 镜, 其视 场角 为 9 。耐 温 达 到 2 0C。 了 防止 火 焰 的 高 温 辐 射 O, 0o 为 和烟 气 中灰 焦 的磨 损 , 物 镜 的 前 端 装 有 耐 高 温 、 磨 损 的 蓝 宝 在 耐
冷 却 吹 扫 风 部 分 组成 , 每 只 燃烧 器配 置 1套火 焰 图像 传 感 器 。 为 2 火 检 冷 却 风 系 统 。 2台风 机 、 ) 由 空气 过 滤 器 、 换 挡 板 、 转 差 压 开 关 和 控 制 柜 组成 。 提供 对 火 焰 图像 传 感 器 的冷 却 吹扫 作 用 。 3 视 频 信 号 分 配 器 。包 含 若 干 只 “ ) 1分 2功 能 ”将 每 一 路火 , 焰 图像 传 感 器 的 视频 信 号 分 别 送 往 火焰 图像 监视 管理 系 统 和层 火 焰 图像 检 测 器 。 4 层火 焰 图像 检 测 器 。 只 图 像 检测 器轮 流对 该 层 四角 ( ) 每 对 应 于前 后 墙 对 冲燃 烧 锅 炉 , 是 该 层 每 只 ) 烧 器 的火 焰 进 行 图 则 燃 像 处 理 、识 别 ,最 终 发 出 每 只煤 粉 燃 烧 器 火 焰 有 火 无 火 的 On /
火 焰 图像 的实 时真 彩 色 显 示 、伪 彩 色 显 示 、 燃 烧 强 度 直 方 图显 的 4只燃 烧 器 。
在 煤 粉燃 烧 器 附 近 , 圆形 的视 野 在 矩形 的 CC D靶 面上 形 成
图像 , 粉 自视 野 一侧 喷 出 , 煤 形成 亮 度 较 低 的黑 龙 区 , 后 随 着 温 然
蒋 学 润 ( 东方锅炉控制有限公 司, 深圳 广东 深圳 5 85 ) 107
基于plc的锅炉控制系统的设计方案
设计基于PLC 的锅炉控制系统需要考虑到控制逻辑、传感器选择、执行器配置、人机界面以及安全性等多个方面。
以下是一个基本的PLC 锅炉控制系统设计方案:1. 控制逻辑设计:-设定温度和压力设定值,根据实际情况设定控制策略。
-设计启动、停止、调节锅炉火焰和水位控制等具体操作逻辑。
2. 传感器选择:-温度传感器:用于监测锅炉管道和水箱的温度。
-压力传感器:监测锅炉的压力情况。
-液位传感器:监测水箱水位,确保水位在安全范围内。
-其他传感器:根据需要选择氧含量传感器、烟气排放传感器等。
3. 执行器配置:-配置控制阀门、泵等执行器,用于控制水流、燃料供应、风扇转速等。
-确保执行器与PLC 的通讯稳定可靠,实现远程控制和监控。
4. 人机界面设计:-设计人机界面,包括触摸屏或按钮控制板,显示关键参数和状态信息。
-提供操作界面,方便操作员设定参数、监控运行状态和进行故障诊断。
5. 安全性设计:-设计安全保护系统,包括过压保护、过温保护、水位保护等,确保锅炉运行安全。
-设置报警系统,当参数超出设定范围时及时警示操作员。
6. 通讯接口:-考虑与其他系统的通讯接口,如SCADA 系统、远程监控系统等,实现数据传输和远程控制。
7. 程序设计:-使用PLC 编程软件编写程序,包括控制逻辑、报警逻辑、自诊断等功能。
-测试程序逻辑,确保系统稳定可靠,符合设计要求。
以上是基于PLC 的锅炉控制系统设计方案的基本步骤,具体设计还需根据实际情况和需求进行调整和优化。
在设计过程中,还需遵循相关标准和规范,确保系统安全可靠、运行稳定。
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)功能解析
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)功能解析作者:单钰春来源:《山东工业技术》2018年第12期摘要:基于某厂实际运行情况,介绍锅炉FSSS系统的构成和主要逻辑功能,分析FSSS 系统相关的个别细节问题,提出FSSS系统调试期间须重点关注的要点,并提出解决办法。
关键词:炉膛安全监控系统(FSSS);炉膛吹扫;燃油泄漏试验;主燃料跳闸(MFT)DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2018.12.0310 引言锅炉炉膛安全监控系统Furnace Safeguard Supervisory Systems(FSSS),是大型火电机组自动保护和自动控制系统的一个重要组成部分,其主要功能是保护锅炉炉膛安全,在防止运行人员操作事故及设备故障引起炉膛爆炸等方面起着重要作用。
随着DCS系统的改进和不断发展,现在DCS的软硬件可靠性已经完全满足FSSS系统控制的需要,目前FSSS的所有功能在设计时都包含在DCS系统中。
FSSS设计有独立的跳闸继电器机柜,包含后备硬手操MFT按钮及硬跳闸继电器,具有完善的故障容错诊断功能,避免出现保护拒动。
1 FSSS系统构成1.1 FSSS系统的主要功能FSSS系统控制逻辑分为公用控制逻辑、燃油及燃煤控制逻辑三大部分。
公用控制逻辑部分包含锅炉保护的全部内容,即油泄漏试验、炉膛吹扫、主燃料跳闸(MFT)、油燃料跳闸(OFT)、首出原因记忆、点火允许条件和RB等。
公用控制逻辑还包括有FSSS公用设备(如火检冷却风机、密封风机)的控制。
燃油控制包括各油燃烧器单角、对角投切及层投、切控制。
燃煤控制包括各个磨煤机、给煤机及其辅助设备的投切、保护和控制。
1.2 FSSS系统的主要逻辑构成1.2.1 炉膛吹扫锅炉点火前和停炉后必须对炉膛进行连续吹扫。
吹扫开始和吹扫过程中必须满足吹扫条件(分为一次和二次吹扫条件),以便有效地清除炉膛及烟道内聚积的可燃物。
吹扫时必须切断进入炉膛的所有燃料源,并最少有25%~30%额定空气量的通风量,吹扫时间不少于5min。
电厂锅炉安全系统设计与应用
When it comes to family, we are all still children at heart. No matter how old we get,we always need a place tocall home.悉心整理助您一臂之力(页眉可删)电厂锅炉安全系统设计与应用1 概述电厂的炉膛安全监控系统(Furnace Safety Supervision System,简称FSSS),是电厂重要的安全系统之一,FSSS通常包括燃烧器控制系统(BCS或BMS)和燃料安全系统(FSS)。
为了保证安全系统可靠的工作,FSSS有很高的独立性要求,包括采取独立的逻辑控制、独立的输入/输出系统和独立的电源,在功能上和物理上独立于其他的锅炉控制系统。
触发主燃料跳闸(MFT)和锅炉跳闸(BT)的信号必须采用硬接线,而不能通过总线通讯传输。
这个由硬接线实现的锅炉跳闸功能应确保机组能在任何紧急工况下能切断所有风和燃料的供应,包括风机、燃料快关阀、风机的风门等。
在控制逻辑的设计上,应充分考虑:·单一设备元件的故障不应导致强制性的主燃料跳闸(MFT)或锅炉跳闸(BT)·.逻辑系统故障不应阻止合理的操作员干预·.控制逻辑能够防止非授权的更改·.机器设备在运行时不可对其逻辑进行修改·.系统响应时间应尽可能的短以防止对应用回路产生不利影响·.对干扰影响采取的保护措施应防止产生误动作·.提供诊断功能用于监控处理器的逻辑功能同时控制系统还应评估各类设备元件的故障模式,对下述故障进行评估并提供解决方案:·.电源的中断、漂移、短时波动、恢复、瞬变过程和部分失去·.存储损坏或丢失·输入和输出故障·信号不能读或未读出·无法处理偏差·处理器故障·继电器线圈故障·继电器接点故障·时钟故障为了便于运行人员迅速查找事故发生的原因,FSSS还需要提供MBT和BT以及所有辅机跳闸的首出原因(First Out)判断逻辑。
电厂锅炉火焰图像检测系统设计与开发
电厂锅炉 火焰 图像检测 系统设计 与开发
姚万业 ,陈广华2 ,李传伟 王静茹 ,张 , 令
(. 1 华北电力大学 自动化 系 ,河 北 保定 0 10 ;2 北京交通 大学 自动化系 , 703 .
北京 104 ;3 河北工程学 院,河北 邯郸 07 5 ) 000 . 5 10
‘
引
言
随着计算机软硬件技术的迅速发展和多媒体技 术的推广 ,可视化 的炉膛监视和控制系统受 到广泛 关注。把火焰电视与多媒体计算 机系统结合 ,并利
用数字图像处理技术 ,开发 出基于火焰 图像信号 的 火焰检测系统 。 系统可 准确 判断燃烧器的着火 与 此
熄火 ,同时锅炉运行人员根据燃烧器 的火焰 图像调 整一次风和二次风配 比,可提高煤粉 的燃尽度 和锅 炉燃烧 效 率 。
采集卡对现场监控 对象进行 图像采集 ,输入到计算 机 ,经过计算机软件处理 系统把采集 的火焰 图像进 行实时分析处理 ,根据处理结果及 时发 出火焰强度 的音响报警信 号,同时在 C T上显示燃烧 的实时曲 R 线和直方图。系统构成如图 1 所示 。
c sigtc n lg . h cn t eysn naam in l f l ei es e h oo y a i l da lr s a a n m e g of m n
2 火焰 图像 的算 法
火焰 图像处理 的 目的是为 了获取燃料燃烧 的温 度分布 、稳定性及 其它表征燃烧状况等参数 ,以便 于研究燃烧机理或进行燃烧控制。采用双色法测量 炉膛火焰 ,通过采用 图像处理技术 可以进一步估算 出炉膛火焰的辐射能量 、燃烧速度等指标 。 双色法是指对 于发光火焰 ,若其辐射 系数对 波 长的依赖关系遵循 某一定律 ,则 可以根据 两种 波长 下的相对亮度测定 火焰的温度 。双 色法测量 温度 的 法简 单,运算速度 有待于实时处理。采用双色 法 测晕燃烧 过程 的辐射 温度 ,根 据普 朗 克 ( l c ) Pa k n
炉膛安全监控系统FSSS(完成版)
炉膛安全监控系统第一节炉膛安全监控系统概述一、概述电力工业迅速发展,已经进入大电网、大机组、高参数、高度自动化的时代。
目前新建电厂一般都采用600MW及以上机组。
大容量、高参数机组运行的安全重要性日益提高,需要控制的与燃烧有关的设备越来越多。
有点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、辅助风挡板、燃料风挡板等,这些设备不仅类型复杂,而且操作方式多样化,操作过程也比较复杂。
例如,油枪的投运操作包括:点火油枪的推入、雾化蒸汽阀开启、进油阀开启、点火器的投入与断开等。
在锅炉启停工况和事故工况时,燃烧器的操作更加繁琐,如果操作不当很容易造成意外事故。
从20世纪60年代起,在国外火电机组上就开始使用一系列火焰检测装置和炉膛安全监控系统(Furnace Safeguard Supervisory System,简称FSSS),并制定了有关的标准。
其中,美国国家燃烧保护协会(National Fire Protection Association,简称NFPA)制定的标准得到了最广泛的应用。
它为防止锅炉炉膛爆燃,对燃气锅炉、燃油锅炉、单燃烧器锅炉和多燃烧器燃煤锅炉的炉膛防爆均作了详细的规定。
对炉膛爆燃原因、术语、定义、设备要求、设计、安装、调试、维护、操作程序、系统联锁和报警等都作了详细阐述,并经常对该规定进行修改和补充。
它已成为美国国内各锅炉制造商和用户共同遵循的法规,其它各国也广泛采用和遵循这该标准,NFPA标准已经成为了设计FSSS的主要依据。
从20世纪70年代起,炉膛安全监控系统开始在我国火电机组上使用,从国外引进的大型火电机组都配套有锅炉安全运行必不可少的重要监控手段。
原水电部在1993年明文规定:“今后凡新投产机组必须安装火焰检测和安全防爆装置,现有机组在条件许可情况下也必须设法加装”。
原电力工业部电力规划设计总院于1993年9月颁发了《锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定》(DLGJ116-93),为我国火电机组FSSS的设计提供了依据。
FSSS系统
FSSS系统1 系统概述1.1 FSSS系统简介FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System)系统是现代高参数大型火力发电厂不可缺少的自动保护装置,能监视锅炉和汽轮发电机组的运行工况,并在检测到危害人员和设备安全的工况时,发出主燃料跳闸(MFT)信号,迅速切除已投运的燃烧设备及有关辅机,快速切断进入锅炉的燃料,并维持进风量以清除残留在炉膛、尾部烟道中的可燃气体。
防止由炉膛内燃料和空气混合物产生的不安全工况,并避免锅炉受压部件过热。
FSSS系统还完成对油燃烧器、煤燃烧器、火检风机等设备的自动启、停和联锁保护功能。
1.1.1 FSSS系统构成FSSS系统主要由软件和硬件两大部分组成。
硬件部分主要包括操作员站、控制柜、继电器柜、火检探头、火焰检测器、火检冷却风机、点火枪、油枪及就地控制箱、就地一次元件等设备。
1.1.2 FSSS系统主要功能锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)的主要功能是在锅炉启动、停止和正常运行等各种运行方式下,连续监视燃烧系统的各种参数与状态,根据顺序逻辑程序和安全联锁条件控制各种联锁装置和燃烧系统中的相关设备,完成必要的设备操作或事故处理,防止爆炸性的燃料和空气混合物在锅炉的任何部分积聚,避免锅炉爆炸等未遂事故的发生,保障锅炉的运行安全。
整个FSSS系统可按功能划分为公共逻辑和油、煤燃烧器组(层)控制两部分:公共逻辑包括:- 炉膛吹扫- 燃油系统吹扫- 燃油泄漏试验- 主燃料跳闸及首出跳闸原因- 全炉膛火焰监视- 油、煤层启动允许条件- 跳闸阀及回油阀控制- 冷却风机控制- 一次风机控制- 二次风档板控制- RUNBACK功能- 送、引风机联锁燃烧器层控制又可分为点火助燃油层控制和煤层控制,包括:- 燃油管路上的快关阀及支路油阀控制- 燃烧器组启停- 燃烧器组跳闸- 燃烧器组监视- 油层启停- 油层跳闸- 油层监视- 煤层启停- 煤层跳闸- 煤层监视a. 炉膛吹扫根据美国NFPA防爆规定,需用相当于炉膛体积3~5倍的新鲜空气予以更换,一般在风量大于30%的条件下吹扫5分钟。
锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)
第四章锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)第一节 FSSS概述随着锅炉容量的不断增大,需要控制的燃烧设备数量也随之增多,如点火装置、油燃烧器、煤粉燃烧器、一次风档板、二次风档板等等。
燃烧设备的操作过程也趋于复杂化,如点火油枪的投运操作包括:点火油枪的推入、雾化蒸汽阀开启、进油阀开启、电点火器的投入与断开等。
煤粉燃烧器的投运操作包括:一次风档板和二次风档板的开启、煤粉挡板的开启、给粉机启动等。
点火油枪的解列操作包括:进油阀关闭、油枪吹扫入油枪退出等。
煤粉燃烧器的停运操作包括:停给粉机、煤粉挡板的关闭、二次风挡板的关闭等。
在锅炉启停工况和事故工况时,燃烧器的操作更加繁琐,由于操作不当很容易造成事故。
当锅炉炉膛内压力增高到一定值时,因炉膛面积较大,可能发生损坏水冷壁管的事故,严重时甚至会使锅炉炉墙、支架损坏,致使锅炉报废。
国内锅炉过去缺少燃烧安全控制系统,每年较大型锅炉发生炉膛爆燃事故几十起,损失巨大。
目前,国内外大、中型发电机组都装有炉膛安全监控系统。
炉膛安全监控系统的英文名称为Furnace Safeguard Supervisory System(简称为FSSS),也可称作燃烧器管理系统(Burner Management System,简称BMS)。
炉膛安全监控系统是现代大型机组自动化不可缺少的组成部分,它对炉膛的正常燃烧,锅炉的安全运行起着决定性的作用。
炉膛安全监控系统有两项重要作用,分别是锅炉安全保护作用和锅炉安全操作管理作用,分别由燃料安全系统(Fuel Safeguard System,简称FSS)和燃烧器控制系统(Burner Control System,简称BCS)完成。
锅炉安全保护作用主要包括在锅炉运行的各个阶段,对参数、状态进行连续地监视;不断地按照安全规定的顺序对它们进行判断、逻辑运算;遇到危险工况,能自动地启动有关设备进行紧急跳闸,切断燃料,使锅炉紧急停炉,保护主、辅设备不受损坏或处理未遂性事故。
锅炉炉膛火焰电视监视系统用户手册
第1页,共26 页锅炉炉膛火焰电视监视系统用户手册型号:DZHJ-B工号:1一八一八2项目编号:A016Y版本号:B编制:校对:审核:批准:东方电气深圳东方锅炉控制有限公司2012年03月服务热线:(86)- 800 830 6264目录第一篇技术说明 (3)前言 (3)系统概述 (3)性能特点 (3)技术参数 (4)系统功能 (4)系统构成 (4)系统设备配置(一头一尾) (7)系统设备 (7)安全和注意事项 (12)第二篇安装调试 (12)设备安装 (12)设备调试 (15)第三篇操作使用 (16)控制室的操作、显示 (17)现场的操作、显示 (17)第四篇系统维护 (17)日常维护 (18)常见故障及分析 (18)附件第一篇技术说明前言“DZHJ型锅炉炉膛火焰电视监视系统”是深圳东方锅炉控制有限公司在吸取国内外先进技术的基础上,自行开发研制出的一种内窥式锅炉炉膛火焰电视监视系统。
该系统将摄像镜管部件部分地插入锅炉炉膛,从炉壁上部总体监视炉膛内燃烧状态,其视场内可看到整个炉膛的火焰情况。
运行人员在集控室通过彩色电视监视器能观察到炉膛火焰的真实图像。
在锅炉点火、低负荷运行或发生危害锅炉正常运行的故障时,该系统有助于防止锅炉炉膛灭火放炮,是锅炉安全、经济、可靠运行不可缺少的设备。
适用于电站各类型锅炉:四角喷燃、对冲、W火焰及流化床锅炉。
系统概述DZHJ气冷内窥式高温工业电视系统采用微气量保护方式,通过电动执行器将摄像镜管伸入到高温炉膛内获取炉内图像,并将图像信号传输至监视器的特种工业电视系统。
系统采用结构化设计,安装维修便捷,环境适应性强,抗干扰能力强,耐高温耐腐蚀,视场角大,图像清晰,用气量少,使用寿命长。
性能特点◆采用专门研制的特种耐高温针孔镜头,视场角大(90º),分辨率高(32线对/mm),镜片采用耐高温材料制造,最前端为蓝宝石镜片,极大提高了镜头的耐高温性能、抗污染能力和使用寿命;◆摄像镜管无需水冷却,也不需微型制冷器,只要少量压缩空气或氮气吹扫镜头。
锅炉燃烧系统的控制系统设计
3)汽轮发电机组接受锅炉提供的过热蒸汽,推动高压汽轮机转子,进而带动发电机转子转动,产生电能。同时,温度和压力都降低的蒸汽冷凝为凝结水,又被作为给水进入锅炉汽水系统,从而加以循环利用,节约资源。
1.2 单元机组的出力控制
对电网来说,要求单元机组的出力能快速适应负荷的需求,而机组的出力大小事由锅炉和汽轮机共同决定的。两者在适应负荷变化的能力上有很大的差别:锅炉从给水到形成过热蒸汽式一个惯性较大的热交换过程,而汽轮机从蒸汽进入到产生电能是一个反应相对较快的环节。如何合理地控制锅炉和汽轮机的各自出力[3],使其彼此适应,最终满足负荷需求是出力控制的核心任务。
图1-1火力发电厂主要工艺流程图
1.1锅炉控制
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。锅炉控制的目的是供给合格的蒸汽,使锅炉产汽量适应负荷需要,同时保证燃烧的经济性、安全性[2]。要实现该控制目的,必须对锅炉生产过程中的各个主要工艺参数进行严格控制。
负
荷
给水量 锅筒水位
减温水量 过热蒸汽温度
理论和实践已证明,烟气中的各种成分,如O2、CO2、CO和未燃烧烃的含量,基本上可以反映燃料燃烧的情况,最简便的方法是用烟气中的含氧量A来表示。根据燃烧时的化学反应方程式,可以计算出使燃料完全燃烧所需要的含氧量,进而可以折算出所需的空气量,称为理想空气量,用QT表示。但实际上完全燃烧时所需的空气量QP,要超过理论计算的QT,既要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分,当过剩空气量增多时,会使炉膛温度降低,同时使烟气热损失增加。因此,过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值,以达到最优经济燃烧。
火电厂炉膛火焰电视监视系统
火电厂炉膛火焰电视监视系统摘要:炉膛火焰电视监视系统的原理和组成及炉膛火焰电视监视系统在火电厂的应用。
关键词:炉膛安全经济运行不可缺少的装置原理1 工程设计要求本工程设计炉膛火焰电视摄像孔在左右侧墙水冷壁对称布置39.8?m处。
厂家预留孔洞尺寸¢76。
采用东锅设备:DZHJ-300JS气冷内窥式高温工业电视系统,该系统通过电动执行器将摄像探头伸入到高温炉膛内获取炉内图像,并将图像信号传输至工业电视系统。
系统采用结构化设计,安装维修便捷,环境适应性强,抗干扰能力强,耐高温耐腐蚀,视场角大,图像清晰,用气量少,使用寿命长。
2 炉膛火焰电视监视系统重要性DZHJ-300JS气冷内窥式高温工业电视系统设备可将摄像镜头直接伸入炉内,在集控室连续实时地监视炉内火焰的工作状态,可清晰地观察到炉膛四角位置分布的4个燃烧喷火嘴及每个喷头嘴喷火形状,对于炉内油嘴雾化不良,漏油造成喷火不畅,火焰变小以及火嘴配风不好引起火焰过长而出现舔管现象,炉内炉管变形,烧结而爆管的事故都能实时监视并及时处理防止炉内事故发生,确保了锅炉炉膛安全、经济运行不可缺少的装置,还便于实现集中调度及生产过程的自动化。
3 系统构成该系统主要包括:电视系统、冷却保护系统、进退伺服系统组成。
3.1 电视系统由高温针孔镜头、彩色摄像机、视频电缆及彩色监视器组成。
(1)高温针孔镜头:为高温摄像专用镜头、固定焦距、自动光圈,此镜头在冷却保护套保护下通过炉墙上预制窥火孔插入炉膛内,可将锅炉内部的火焰图像传送给彩色摄像机。
(2)彩色摄像机:工作稳定性可靠,具有耐烧伤、抗磁场强,对振动和冲击损伤的抵抗力很强特点,在系统中,将高温针孔镜头观察到的炉膛内火焰像转换为视频信号,传送给彩色监视器。
3.2 保护系统为了保证摄像机镜头能在高温炉膛内正常工作,本系统采用冷却风方式,并且针对系统运行中可能出现的异常情况,采用温度、压力传感器,设计了自动保护功能。
一旦冷却风系统出现故障,本系统就能自动将摄像探头部件退出炉膛,并且伴有相应的报警信号。
完整word版锅炉FSSS
锅炉 FSSS炉膛安全监控系统的英文称为Furnce Safeguard Supervisory System,简称FSSSFSSS 系统主要功能:1、 锅炉点火前的油泄漏试验及炉膛吹扫2、 燃油跳闸阀回油阀等辅助设备的控制3、 MFT 及自动减负荷工况(包括 RB 和甩负荷工况)下锅炉的保护联锁4、 单个油枪及油组顺序自启、停5、 磨煤机顺序自启停6、火焰监视,参数报警FSSS 系统由三大部分组成,即公用控制逻辑、燃油控制逻辑、燃煤控制逻辑 磨煤机顺序自启停针对直吹式制粉系统。
FSSS 功能分二大部分:燃烧器控制系统 (BCS )和燃料安全系统(FSS ), —般统称FSSS 。
BCS的功能是对燃烧器系统进行连续监测和程序控制 ,同时提供状态信号至 MCS 、 SCS 、 DAS 和报警系统;FSS 的功能是防止在锅炉运行的各个阶段包括启停过程中,在炉膛、烟道或任何其它部分形成一种可爆燃物质而引起炉膛发生爆炸, 或当锅炉、 汽机和发电机等主设备发 生危害设备和人身安全的情况时,产生主燃料跳闸 系统的主要功能是:点火前的炉膛吹扫, MFT 后的吹扫及油系统切除后的吹扫;点火许可 及油系统控制;投粉许可及制粉系统控制; MFT 及自动减负荷工况下的保护联锁;火焰监 视,参数报警,与其它系统进行数据通讯等等。
FSSS 的功能:油系统泄漏试验 炉膛吹扫点火允许条件的判断油燃烧器的自动点 /熄火控制 投煤许可条件的判断 煤燃烧器的自动点 /熄火控制OFT MFT(MFT) 。
1、2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 FCB 11、 RB12、二次风门挡板的控制FSSS 的逻辑结构:公用逻辑:油系统泄漏试验、炉膛吹扫、锅炉点火允许条件的判断、 MFT 、二次风门挡板的控制、燃油跳闸阀控制、再循环阀控制。
油层逻辑:油枪点火允许条件、油枪的启动、停止、吹扫、跳闸。
煤层逻辑:煤层点火允许条件、制粉系统的启动、停止、跳闸。
DLT10912008火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规章
DL / T 1091 — 2008 火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1 储仓制系统 bin system;storage system 燃料制成粉后储入粉仓,然后从粉仓通过给粉机供给炉膛燃烧的一种系统。
3.2 直吹制系统 direct-fired system 燃料制成粉后直接从磨煤机送入燃烧器的一种系统。
3.3 燃烧控制系统 combustion control system 自动调节炉膛燃料和风量的控制系统,确保锅炉在指令负荷范围内能维持适当的空气/燃料比,维持炉膛负压在规定范围内,以保证锅炉的连续燃烧和火焰稳定。
3.4 锅炉炉膛安全监控系统 furnace safeguard supervisory system(FSSS)保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停、切投,并能在危急工况下,跳闸相关设备或迅速切断进入炉膛的全部燃料(包括点火燃料),防止发生爆燃、爆炸等破坏性事故的安全保护和顺序控制装置。
注:国外也使用术语燃烧器管理系统(burner management system,简称BMS)。
燃烧器控制系统(burner control system,简称BCS)、燃料燃烧安全系统(fuel-firing safety system,简称FSS)包含在本定义中。
3.5 火焰检测器 flame detector 检测有无火焰并提供信号的装置。
3.6 点火器 ignitor 能在一瞬间提供足够的点火能量去点着主燃烧器燃料的固定安装设备。
3.7 惰性化 inerting 将惰性气体或蒸汽充入到空气/燃料混合物中,使其氧含量减少而避免爆炸的可能。
3.8 连锁 interlock 当某个设备的运行参数达到或偏离限值、操作顺序不正确、设备跳闸时,自动地停止有关设备运行、中断不适当顺序的继续进行、跳闸相关设备,以避免事故扩大或出现危险情况的装置或控制程序。
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1 绪论1.1选题目的和意义1.1.1选题背景90年代后,随着计算机图像处理技术的发展,基于工业电荷耦合器件CCD与计算机图像处理相结合的技术是炉膛火焰监测系统中较为热门的研究方向之一。
锅炉燃烧的基本要求是在炉膛内建立并维持稳定、均匀的燃烧火焰。
燃烧火焰是表征燃烧状态稳定与否最直接的反映。
燃烧调整不好或者燃烧不稳定会导致锅炉热效率下降,产生更多的污染物、噪声等,在极端情况下可能引起锅炉炉膛灭火,甚至诱发炉膛爆炸造成事故。
为了预防潜在的危险,必须进行切实有效的燃烧诊断和火焰监测。
因此,安全、可靠的燃烧诊断技术成为锅炉安全运行的重要条件和基本要求。
锅炉的安全运行在很大程度上取决于燃烧的稳定性,煤粉锅炉要求在炉膛内组织稳定、均匀的火焰,保证强烈充分的燃烧,防止引发炉膛爆燃事故。
对于煤粉炉,燃料在炉膛内悬浮燃烧,它的工况是极不稳定的脉动燃烧,炉内的温度场分布也不均匀。
如果燃烧不稳定,产生脉动和火焰内动易引起炉膛压力不稳,造成炉墙损坏。
如果炉内温度场不均匀,造成炉膛温度场的偏移,离火焰中心近的水冷壁过热或结焦,容易引起热应力过高造成爆管,而离火焰中心远的水冷壁管则由于加热不足破坏锅炉水循环平衡,金属热应力增加,锅炉寿命减少。
如果炉内温度场不均匀,低温煤粉得不到充分燃烧,效率降低,还影响过热器的工作。
因此,迫切需要实时监控燃烧过程,加强对燃烧过程的判断、预测和诊断。
1.1.2目的和意义大中型锅炉都配备炉膛安全监控装置,即FSSS(Furnace Safeguard Supervisory System),其最重要的组成部分是火焰安全监控系统。
对大型燃煤锅炉而言,锅炉燃烧工况的组织和监控对电厂运行的可靠性、安全性和经济性有较大的影响。
锅炉的安全运行在很大程度上取决于燃烧的稳定性,煤粉锅炉要求在炉膛内组织稳定、均匀的火焰,保证强烈充分的燃烧,防止引发炉膛爆燃事故。
对于煤粉炉,燃料在炉膛内悬浮燃烧,它的工况是极不稳定的脉动燃烧,炉内的温度场分布也不均匀。
如果燃烧不稳定,产生脉动和火焰内动易引起炉膛压力不稳,造成炉墙损坏。
如果炉内温度场不均匀,造成炉膛温度场的偏移,离火焰中心近的水冷壁过热或结焦,容易引起热应力过高造成爆管,而离火焰中心远的水冷壁管则由于加热不足破坏锅炉水循环平衡,金属热应力增加,锅炉寿命减少。
如果炉内温度场不均匀,低温煤粉得不到充分燃烧,效率降低,还影响过热器的工作。
因此,迫切需要实时监控燃烧过程,加强对燃烧过程的判断、预测和诊断。
为了提高对火力发电厂的认识,为了增强对火焰图像传感器的认识,故选择《电厂锅炉火焰安全检测系统设计》课题进行研究。
本研究课题采用先进的传像光纤,运用计算机技术、数字图像处理原理和燃烧理论实现煤粉燃烧器火焰图像信号分析,准确地发出单火焰燃烧器有无火的On/Off信号,并能够实时显示火焰图像燃烧情况,对锅炉燃烧的经济性和稳定性具有重要的意义。
1.2 国内外情况目前国内在锅炉火焰安全监控设计方面主要侧重于软件方面的设计来提高锅炉火焰监控的可靠性、安全性,如小波分析、模糊控制、模式识别、频谱分析等,特点是:基于计算机的软件处理速度快,但现场安装不方便;而国外主要侧重于硬件的设计,如采用专用的DSP控制器、ARM单片机、硬件电路设计、开发并集成摄像头等,在图像处理方面用硬电厂锅炉火焰安全监控系统设计件电路来检波、滤波,并用处理芯片来对锅炉的火焰进行控制,特定是:硬件设计难,控制方便。
目前国内外大量应用检测可见光与红外光、可见光与红外光和紫外光、声学法、图像法等来监控锅炉火焰以提高火焰检测的可靠性、安全性。
1.2.1国内情况国内这方面的研究起步较晚,典型的例子是上海交大和重庆大学等单位分别对此进行了研究。
(1)上海交大的徐伟勇、孙江等用三色波长光谱测量法和温度分段线性化的方法来计算火焰温度为火焰温度分布的确定提出了较准确的方法。
还研制了一套图像火焰检测系统,能实现火焰伪彩色显示,燃烧直方图显示,亮度分布及亮度历史记录和变化趋势,输出燃烧器“有”、“无”的开关量信号等。
(2)上海交大的赵铁成等提出了基于火焰锋面动态检测的着火判据,并与国家电力公司合作开发了基于DSP和数字视频技术的火焰检测系统,解决了复杂判据无法实时运行的。
(3)重庆大学的良熹利用现代谱估计、神经网络模式识别等现代检测技术,对提高火焰的分辨能力和识别能力分别作了探讨,并根据讨论的结果,以HHG-98红外动态火焰检测器为基础,建立了一套具有自适应、自学习能力的新型火焰检测设备。
(4)国内一些企业也做了相关的研究,并研发出了炉膛火焰检测设备,例如常州远泰电子有限公司的SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视设备,如图1-1所示。
图1-1 SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视设备SG-GJ拐角内窥式炉膛火焰电视监控设备主要适用于电厂燃烧炉、垃圾燃烧炉、钢厂动力炉,对燃油,燃煤,燃气炉该设备可将摄像镜头直接伸入炉内,在集控室连续实时地监视炉内火焰的工作状态,可清晰地观察到炉膛四角位置分布的4个燃烧喷火嘴及每个喷头嘴喷火形状,对于炉内油嘴雾化不良,漏油造成喷火不畅,火焰变小以及火嘴配风不好引起火焰过长而出现舔管现象,炉内炉管变形,烧结而爆管的事故都能实时监视并及时处理防止炉内事故发生,确保了锅炉炉膛经济运行的可靠性,还便于实现集中调度及生产过程的自动化。
系统采用PLC可编程控制,具有停电、停气、超温自动退出保护功能。
1.2.2国外情况(1) ABB的UVISOR系列火焰检测系统UVISOR多种燃料火焰检测系统,由基于微处理器的智能单元MFD.SA、1个或2个UR 系列检测器探头、MFD.SA参数管理软件三部分组成。
MFD.SA智能单元体是基于微处理器的放大设备,具有同时接收两个检测器探头信号的能力,从每个探头来的信号送入它自己独立的通道,每个通道又有其自己的火焰继电器,各自提供0-10V或4-20mA的模拟输出。
此外,它还有两个最为突出的功能:①参数选择功能针对不同燃烧工况分别选择不同参数组而且可根据当时的背景工况进行火焰跟踪,以实现对火焰检测的一一对应(例如,在平均负荷时是一组参数,在低负荷和高负荷工况时是另外不同参数组),而且每一组参数的切换是根据锅炉的实际运行状况自动完成,无需手动。
还引入了火焰光谱的自动分析,给出适合本火嘴的低频切断和高频切断频率,即低于低频率的火焰信号被滤除,高于高频率的火焰信号也被滤除。
由于炉膛内的火焰和热管壁基本属于静态辐射,即使其火焰信号再强,但频率却远远低于低频率切断值,信号被滤除;其它火嘴的火焰由于都是尾部对本火嘴有影响,频率值也较低,同样被滤除;又由于气体和轻油等燃料燃烧的频率较高,基本高于煤粉燃烧时产生的频率,通过高频切断将信号滤除。
这样就保证了火焰检测器只采集本火嘴的火焰信号,极大提高了检测准确度。
②自动扫描功能及数据库它的参数设置,是通过智能单元内的微处理器自动扫描完成的,对于某一种特定工况,处理器只要经过有火和无火扫描后的计算,就能准确给出实现对当前这种工况的火焰检测的频率值、背景值、低频率切断频率、高频率切断频率以及增益值等参数,无需再手工设置,更无需像传统火检那样由于运行工况变化和燃料的变化而不断"学习"而频繁调整参数。
(2)日本日立公司研制了火焰图像的锅炉燃烧监视系统(FIRES),系统是由沿炉膛垂直向布置的多组单元火焰检测装置组成,锅炉中燃烧火焰的亮度用图像光纤传送到工业电视摄像机进行测量。
图像光纤采用水冷,一个70°视角的镜头固定在图像光纤的顶端,表面用石英玻璃覆盖。
镜头检测的燃烧火焰亮度由工业电视摄像转换成电信号记录在录像带上,同时可用彩色电视机进行监视。
(3)三菱公司经过多年的试验,研制开发出新一代的火焰检测装置光学影像火焰扫描仪(Optical Image Flame Scanner简称OPTIS)。
该火焰监测器和检测原理和传统的火焰监测器不同,它采用了摄像机和传像光纤直接拍摄火焰图像,并利用信息处理来判断火焰的稳定性。
(4)美国ABB-CE公司开发了SS1(SafeScan1)的燃烧诊断装置用于大型电站锅炉的燃烧火焰诊断。
该装置对传统的UV摄像头在锅炉低负荷下的不敏感性进行了改进;提出用可见光区域的光导纤维及光电转化装置对火焰信号的频率和强度进行探测分析,从而得出火焰的状态。
为避免高温损坏光纤,将光纤布置在二次风口。
1.3 早期火焰检测方法及其缺点(1)烟色监视法基本工作原理:烟色监视仪是利用硅光电池的光生伏特效应制成的。
硅光电池受到光照射时,光子便与硅原子相碰撞,光能量传给硅原子,因而产生空穴-电子对,从而产生电动势。
通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多,电流越大。
界面层吸收的光能越多,界面层即电池面积越大,在硅光电池中形成的电流也越大。
缺点:时间滞后,而且测试元件易被污染。
(2)热电偶测温法热电偶测温法是最常用的接触式测温法,热电偶是用两种不同导体(或半导体)组成的闭合回路,两端接点分别处于不同温度环境中,与当地达成热平衡时会产生热电势,标定后可用来测量温度。
从原理上说热电偶测温有较高的准确度和复现性,并能用于100~1600℃范围内的温度测量,同时能把温度信号转变成电信号,便于信号的远传、实现多点切换和接入自动控制系统。
热电偶测温装置简单,宜于操作及维护,测量时不必知道被测火焰中所含的气体组分热力学参数及辐射特性,因此曾广泛应用于工业燃烧的生产和科研领域中。
(3)黑体腔式热辐射高温计电厂锅炉火焰安全监控系统设计黑体腔式热辐射高温计,亦称接触式光纤高温计,是近十几年来随着光纤技术发展起来的一种新型的接触测温方式。
它是通过选择耐温可达1900~2000℃的蓝宝石单晶光纤作为基体材料,在其端部涂覆铱等金属薄膜构成黑体腔,将其伸入高温火焰中和火焰达成局部热平衡,黑体腔内自发产生热辐射,并将辐射能经普通石英光纤传送到检测系统,利用双色测温方法测量出当点温度。
这种方法结合了接触测温和非接触测温法的优点,具有不存在光学窗口被垢污和不受背景杂光干扰、易于操作的特点。
与热电偶测温方式相比,具有测温上限高、精度高、动态响应快的优势。
(4)声学法该方法利用声波在气体介质中传播时与气体温度作用引起的速率或频率变化来求解温度或温度场,其原理如下图1-2所示:图1-2 声学法原理图对于理想气体,声速α与气体温度f T 存在以下关系:M k R T f /=α (1-1) 式中,k 为气体的比热比;R 为普适气体常数;M 为气体的平均摩尔质量。
因此只要测得声源发出的声波通过火焰的速度α,便可由上式计算得到火焰的温度f T 。
声脉冲发射器在控制单元的控制下定时发射声脉冲,与此同时,控制单元的计时器开始计时,当声脉冲经过已知路程的火焰到达声脉冲检测器时,计时停止,这样就可得到声脉冲经过火焰的时间,从而得到声音在火焰中的传播速度,进而获得火焰温度。