ABB UVISOR 火焰监测系统介绍

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范围广的特点，它还能完成对一些运行中特殊情况的有效监测，例如燃料变化时和燃 烧不稳定时的火焰检测。 自动扫描功能及数据库 除非你对锅炉的燃烧情况和各种燃料的特性非常熟悉，否则将很难找出并设置恰当 检测火焰的参数，UVISOR 火焰检测系统的自动扫描功能就完全地解决了这一难题。 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 火焰检测的背景值、低切断频率、高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。由于操作异常简便，而且参数设置更具有科学性，所以一旦设置完成，以后几乎 不再需要更改，在保证了检测准确性的同时，又大大减少了火检的维护量。每一参数 组是在数据库中选择的，数据库是本智能单元体的核心内容，它并不只是简单地包括 了火焰燃烧的参数，而是 ABB 通过几十年对发电设备的理解和不断研究而开发出的一 套软件包，其内容函盖了对不同锅炉型式、不同燃烧技术、不同燃料特性以及燃烧时 可能出现的各种状况的综合。 MFD 参数管理软件

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图(2) UR600 2000IR 型红外线探头
2．Uvisor-MFD 智能单元体
图(4) MFD 智能单元体 MFD 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，以及可用户现场设置的 0～10V 或 4～20mA 的模拟输出。同时性能卓越的自诊 断功能的持续运行保证了燃烧器控制的安全可靠。每 4 个单元装在一个 19”安装支架 内，所有支架又统一装在机柜内。除此，它还有两个最为突出的功能： 根据不同的燃料工况进行参数的自动选择功能 当今的大部分火焰检测技术一般还停留在依靠锅炉运行在某一特定负荷时进行参 数的设置，这个参数组既要适应当前负荷状况，又要满足对其它负荷状况火焰的检
ABB UVISOR 火焰监测系统介绍
概述 ABB 对于自动化控制事业的专注和追求保证了我们的检测设备技术先进，使用可 靠。北京 ABB 贝利控制有限公司自成立以来一直致力于电厂自动化控制，孜孜以求， 取得了丰富的、成功的经验，保证了我们提供的方案成熟、优化。以下的方案是我们 在对多个同类机组成功的完成火检系统的设计、调试、培训和服务的基础上提出的。 北京 ABB 贝利控制有限公司在这些电厂项目中得到了一致好评。 Uvisor 火焰监测系统说明 ABB 最新推出的先进、可靠、稳定的 Uvisor 多种燃料火焰检测系统。 Uvisor 系统具体包括： 双放大器智能单元 MFD 1 或 2 个 UR 系列检测器探头 MFD 参数管理软件 1．检测器探头 ABB Uvisor 多种燃料火焰检测系统及相应的系统中采用紫外线(UV)型感应检测器 探头和红外线(IR)型感应检测器探头。探头都具有自检功能，保护等级为 IP66，结实 坚固，以保证能在燃烧器喷嘴附近恶劣的环境中工作，并且可以在线更换。有如下特 性和优点： 1.1.1 红外线(IR)型感应检测器探头 红外线(IR)型感应检测器探头型号为 UR600 2000IR 型，外观和 UR600 紫外线型感 测器探头一样，安装方式也相同，只是这种探头内部芯片与紫外线型不同，它是用来 检测燃油，煤粉火焰，或两种燃料共同使用时火焰所产生的闪烁信号，检测光谱范围 从 600 纳米到 3000 纳米，它只接收由于燃料在燃烧时湍流而引起的闪烁部分的火焰信 号，即燃烧的动态辐射部分，而对于加热了的锅炉内壁或热管线产生的静态辐射，即 使它们强度再大，也并不敏感。 1.1.2 紫外线(UV)型感应检测器探头 紫外线(UV)型感应检测器探头型号为 UR600 1000UV 型，用于墙式安装方式，这 种探头用来检测燃油，燃气火焰，或两种燃料共同使用时火焰所产生的紫外脉冲信 号。检测光谱范围从 190 纳米到 550 纳米，可以在任何负荷情况下，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。
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图(4) MFD 参数管理软件

这是一套配合 MFD 智能单元，在 Windows 平台上开发的火焰检测软件。它可以 通过多点 MODBUS 网络，连接整台锅炉上的智能单元，实现对所有火焰检测器的统一 管理。其主要性能是： 所有 MFD 参数的组态和存档：每个被连接单元的参数可以上载 、存储，以及在以后 更换时下载。 所有被连接单元有关硬件的报警，全部记录下来，以供今后评价分析。 每个火焰的信号趋势，都能显示和记录，以供在线和以后的分析。 辅助 MFD 智能单元计算最佳检测参数。 显示和存储火焰光谱，为今后进行火焰分析提供强有力的手段。 通过此套软件，工作人员只需要一台电脑，就能够很轻松地在办公室 监视和管理 所有的火焰检测器的运行，同行还可以随时修改组态以适合运行中的特殊情况和要 求，省去了诸多到锅炉现场和主控室的繁劳，真正实现了生产管理的自动化。 3．项目管理、工程服务和人员培训 工程服务是北京 ABB 贝利供货范围中的最重要的部分。火焰检测系统硬件是通过 我们的双手在科学的组织与管理之下才变成了为用户发挥效益的系统，因此，我们实 际上为用户提供的是我们的知识和能力。 3.1 项目管理 合同签约之后，北京 ABB 贝利会指定一名具有丰富大型火电项目工程及管理经验 的项目经理，负责合同执行过程中的全部协调工作。对公司内部，项目经理负责： 协调各部门之间的工作分配，工作接口 掌握项目的进度 与内部或外部供货商联系，确保按时到货，特别是要通过控制协调使设备满足 用户的特殊要求 控制项目中与用户接口的全部活动 从用户的角度看，项目经理是用户与北京 ABB 贝利的接口。项目经理代表北京 ABB 贝利处理所有与项目有关的技术、商务与联系方面的工作，并使用户的反馈与要 求能够快速、方便、准确的传递到北京 ABB 贝利的相关部门。 为做好本工程火焰检测系统的工作，我们为该项目准备了具有丰富工程管理经验 的项目经理，他们良好的项目管理素质将帮助本项目的顺利实施。
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3.2 工程设计与现场服务

北京 ABB 贝利控制有限公司将在本工程中集合有着丰富火焰检测系统工作经验 的同志组成设计队伍，具体负责本项目的设计调试工作，以其发挥我们的特长，保证 工程顺利进行。他们不仅具有类似工程的设计经验，同时对 Uvisor 系统非常熟悉。更 重要的是，作为一个整体，参与设计的每个工程师都能够得到大家的最成熟的经验， 这也就是 ABB 贝利的先进的电厂工作经验。通过这样的集体的协作，我们能确保本工 程的设计： 满足用户的全部要求 体现 ABB 当前的先进技术 充分反映以往工程中的经验成果 与 ISO9001 质量体系标准中的要求一致 现场服务是系统最终投入运行前的最后一次调试与试验，无论对用户与北京 ABB 贝利都具有重要的意义。本项目中，我们将根据招标规范书的要求，为用户提供全 面、周到、专业化的技术服务。 现场服务一般由一名工程师完成。北京 ABB 贝利的现场服务工程师都具有多年的 实践工作经验，他们已经出色的完成了国内多个采用 ABB 贝利火检系统的 300MW 及 600MW 机组的现场服务工作。他们既了解电厂的生产工艺过程，又了解 Uvisor 的技术 细节，更重要的是，通过多年的经验积累，他们了解用户的要求，能够把 Uvisor 系统 的调试运行与用户的使用管理结合起来，充分发挥作用，实现用户所期望的功能。 根据我们的经验，每台锅炉现场服务时间约为 40 人日（包括现场等待时间），最 终的服务人日数将确保火焰检测系统能联调成功并顺利通过验收试验和投入运行。 综上所述，火焰检测系统的供货与普通的产品供货不同，我们为用户提供的是一 套完整的锅炉火焰检测系统硬件、软件及工程服务体系。使用户获得一个成功的项 目，硬件设备的性能固然是系统发挥作用的基础，但是，北京 ABB 贝利的项目管理和 工程设计经验，现场服务能力，全面的质量管理体系才是项目成功的根本保证，在我 们提供给用户的全部价值中，我们的知识与才华才是真正的价值所在。
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测。例如，在平均负荷时设置的参数，既要检测平均负荷火焰，又要检测低负荷和高 负荷时的火焰。这就很难保证在锅炉各种燃烧情况下对火焰检测的正确性，即使能够 检测不同状况时的火焰，效果也是差强人意。并且由于机组运行时背景工况的不确定 性，使众多国内、外品牌的火焰检测器在如何提供单火嘴鉴别能力上构成了无法逾越 的屏障。没有稳定可靠的单火嘴鉴别能力势必给锅炉的安全运行带来极大隐患。 UVISOR 系列火焰检测系统具有独特的参数选择功能，针对不同燃烧工况分别选 择不同参数组。而且可以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实际运行状况自动完成，无需手动。正是由于 实现了对火焰在不同工况下具有针对性的监测，使火焰检测得到了非常好效果。 多年来，在火焰检测器实际运行中，“偷看”一直是让人非常头痛的事情，一般 的做法是设置一个“槛值”，对背景火焰进行遮挡，但只凭借“槛值”是很难保证准 确性的。因为如果将其设置太高，则见火困难，设置太低，则容易偷看，即使在一个 比较合适的数值，也会由于工况的不断变化而出现这样或那样的问题。在我们的研究 中发现，燃料和风的混合物在喷入炉膛燃烧时，喷口根部(火焰的初始三分之一处)流体 的雷诺数(Re)都大于 4000，形成湍流，又由于风速、煤粉量等因素不同，导致混合物 一直不断变化，从而引起火焰辐射处于不停来回摆动状态。但无论怎样波动，它们的 频率总是在一个固定的范围内变化，而且是从根部到尾部依次降低。正是抓住了火焰 在燃烧时这一特有的属性，UVIOSR 除了对背景火焰进行处理外，还引入了火焰光谱 的自动分析技术，给出适合本火嘴的低切断频率和高切断频率值，它既能将低于低切 断频率的火焰信号滤除，也能将高于高切断频率的火焰信号滤除。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决大部分都是尾部对被检测火嘴有影响，频率 值也较低，同样被滤除；对于检测煤粉燃烧火焰的红外线检测器，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。 有一点需要说明，上面提到的频率是指闪烁(Flicker)频率，它和有些火焰检测器中 的脉冲(Pulse)频率有本质区别，前者是燃料混合物火焰燃烧所特有的属性，而后者只 是对火焰强度的一种表示方法。另外，由于参数选择功能对火焰检测的适应性强涉及
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