ABB,UVSIOR火焰监测系统在660MW超临界燃煤发电机组的应用

摘 要： 介绍了ABB UVISOR火焰检测系统在皖能马鞍山发电公司2660 MW机组超临界燃煤锅炉的使用情况，并对ABB UVISOR火检系统的调试进行了介绍，对使用中易出现的问题加以说明。

关键词： 火检系统； 安装； 调试

中图分类号： TK39文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）07-0034-02

1火检系统组成及工作原理

1.1火检系统组成

ABB Uvisor火焰检测系统主要由火焰检测传感器探头、FAU810和工作站软件等组成。

1.1.1红外型火焰检测器探头

马鞍山发电公司2×660MW工程ABB Uvisor火焰监测系统使用的SF810-FOC-IR红外型火焰检测器探头，用来检测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（如火焰频率和强度），在（波长范围为320nm～1100nm）具有很强的火焰检测能力，特别在火焰辐射大于920nm的波长时各种火焰的辐射能量均达到最高值，有效地检测大于920nm穿透能力最强红外线光谱（可以有效地减少由于负荷变化、煤种变化时由飘散的煤粉产生的遮挡，可见光区域的光谱（400nm～700nm）非常容易受到遮挡），并且监测频率在全频谱（或对应频谱）范围内应连续可调。

1.1.2 FAU810

FAU810是ABB Uvisor火焰分析单元，是ABB火检系统的核心部件，具有可调节的双极带通滤波器。根据探头信号，进行高频、低频频率选择，在正确反映各种火焰状态（如火焰频率和强度）的同时，滤除干扰信号，不发出错误信息，有效地区分本火嘴的火焰和来自炉膛内以及其它火嘴等的干扰火焰信号。

1.1.3工作站软件

ABB Uvisor 系列火检配备了Flame Explorer火焰检测软件。它可以通过多点MODBUS网络，对多达254个检测器探头进行联网，实现对所有火焰检测器的统一管理。其主要性能是：所有参数的组态和存档；火焰的信号趋势，辅助智能火焰分析单元FAU810计算最佳检测参数；显示和存储火焰光谱等。

1.2火检工作原理

火检工作原理：凸透镜头、光纤将火焰发出的光信号传递到火检探头的光电二极管上，光电二极管将包含火焰强度与频率的光信号转变成电压信号后由火检探头板内的鉴频鉴幅电路处理，经过放大、滤波、比较后输出一个0~10V直流电压信号给火检控制板，火检控制板除为火检探头提供电源外，还将火检探头送来的直流电压信号与其内部设定值比较，若信号值大于设定值则输出一个有火的开关量信号，否则不输出信号。送出的有火信号进入FSSS逻辑柜的检测器机架。对于煤粉，当一层四个角中有三个角或三个角以上检测不到火焰时，则认为该层无火。所有层都无火时，全炉膛灭火保护动作，MFT信号发出。

2火检系统的安装

2.1锅炉燃烧系统情况

马鞍山发电公司660MW机组扩建工程锅炉选用上海锅炉厂有限公司的2101t/h超临界参数、变压运行直流炉，一次中间再热、单炉膛平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊结构Π型锅炉。锅炉燃烧系统采用了四角切圆布置、低NOx直流燃烧器，一次风燃烧器分为6层，每层4只，共计24只煤粉燃烧器。因采用无油点火设计，不设置锅炉燃油系统，对应最下两层的A、B层煤燃烧器，设置2层共8只等离子点火燃烧器。在24只（含8只等离子点火燃烧器）煤燃烧器中，每个煤燃烧器配置1个煤层分体式智能型内窥式火焰检测器。

2.2火检系统的安装

2.2.1火检系统的安装火焰检测器探头安装

火焰检测器探头安装的位置能使其相邻的、对冲的、炉膛反射的背景干扰、或相邻主火焰的干扰处于最小，彻底解决“偷看”问题，只监测所要观测的目标火焰。火焰检测器探头视角20～30°可调。

2.2.2火检冷却风量的确定

ABB Uvisor光纤型火焰检测器单只火检所需的最大流量为24 m3/h，压力高于炉膛压力300mmH2O。火检探头处风量试验检测方法是在每个支管末端加测压管，现场测压。

2层等离子点火燃烧器和锅炉本体煤粉燃烧器的火检冷却风系统合并设置，等离子点火系统图像火检系统的冷却风参数如下：单只燃烧器50m3/h（每台锅炉8×50=400m3/h），相对炉膛压力风压不小于2500Pa。

3 ABB Uvisor火检系统调试

在具备调试条件的基础上，需完成静态调试和热态调试工作。

3.1静态调试

红外型火焰检测器，主要是通过对火焰闪烁频率及强度的检测来判断燃料的真实燃烧状况。由于鉴别燃烧器有火和无火的频率是在一定的范围内，所以放大器智能单元具有可调节的双极带通滤波器。带通滤波器的频率设置可从以下80组参数中选择：

LF——16步用于滤波器的低频率，可设置为20~400Hz；

HF——5步用于滤波器的高频率，其设置参考以下因素：

HF＝1.5/2/3/5/9×LF

3.2等离子点火层煤火检热态调试

由于锅炉不设置燃油系统，没有油火检。等离子点火层煤火检热态调试要在静态调试完成以后，磨煤机制粉系统运行基本稳定的情况下再进行。

煤火检热态调试好以后，取消火检强制信号，观察并记录下机组不同负荷，不同燃烧方式下，火焰燃烧强度变化情况，并做好跟踪观察，以便对火焰参数一步修正。

3.3启动诊断

在火焰探测开始前，顺序诊断探测单元的硬件和软件功能。诊断结束之后，将显示设置于设备上的名字，然后模件已作好操作准备。

在错误情况下，监控被复位且有相关信息显示。由于IR光敏电阻电池只在火焰存在时起作用，所以它有故障防护功能，给出一个AC信号(闪烁)，火焰继电器上电。

自检期间如果火焰信号未在选择的时间内达到零则会产生错误信息“IRSC”，同时，在出现盲线短路的情况时，将会产生错误信息“IRBL”。两种错误均导致火焰继电器关闭(OFF)；只有在下一次自检周期检测成功时火焰继电器才能恢复。

自检之后，进行可编程滤波器部分的检测。带通的4个组合被设置且每一滤波器的操作将被检测。故障时，将出现特定的错误信息且闪烁火焰信号被强制关闭(OFF)，此情况下，控制被周期性地重复，检测成功时恢复正常状况。

4 ABB Uvisor火焰检测系统使用中应值得注意的问题

4.1火检光纤与凸透镜头对环境温度的要求比较高。虽然火检冷却风机设计时理论冷却风量是足够的，但实际使用过程中，在气温较高时各火检冷却风量仍会不足。同时锅炉用燃煤变化较大，当挥发分与低位发热值比设计值偏高时，煤粉着火有提前的现象，炉膛火焰辐射热及煤粉燃烧时喷燃器附近被卷吸回来的高温烟气中灰渣影响。这些都可能引起火检设备烧坏。

4.2火检光纤运行时间长会变脆，易引起光纤烧损故障

4.3在切圆点燃的锅炉中，每层4个火焰检测器. 燃料是从四个角喷射进炉膛.炉膛“火球”建立之前 (典型的超过全负荷30% )，单个燃烧器火焰的鉴别是需要的。

4.4在燃煤质量发生变化时，除及时调整FAU810参数外，还要求运行值班员及时调整燃烧器的内外二次风档板，从而调整燃烧器的燃烧角度，使火检传感器的检测准确有效。

5 结束语

火焰检测器作为锅炉安全监测和保护系统中的重要组成部分，我们在今后的工作中要不断探索ABBUvisor火焰检测系统的使用方法，以保证火焰检测系统的安全、准确、可靠。

参考文献：

[1] 北京ABB贝利控制有限公司.Measure UVSIOR多功能火焰检测器手册[Z].2004.

[2] 李献忠，王国坤，薛照伟.ABB UVISOR火检系统在华润登封电厂的应用[J].热力发电，2009（7）.

[3] 邹小强.ABB UVSIOR火检改造在300MW机组锅炉上的应用[J].价值工程，2011（9）.

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