锅炉灭火保护装置火焰检测器

                           ──存在技术问题的改进

    锅炉灭火保护装置是火力发电厂安全运行的重要保护设备，对该设备的稳定性、可靠性要求十分严格。火检是灭火保护装置的一次检测元件，起到观测炉内火焰燃烧状态的重要作用。如火检不能正确检测炉内火焰的燃烧状态，必将造成主机误动或拒动，从而造成运行事故。

    目前，国内火力发电厂灭火保护装置多数采用可见光火检。由于这种火检存在着一定的技术缺欠，致使主机性能受到一定影响。其单火嘴分辨能力、低负荷投入保护的可靠性、火检自身的耐高温程序及防 止火检镜片表面污染等问题未得到很好的解决，经常发生镜片烧损、光导烧损、信号电缆烧损的现象，既增加运行费用，又加大了现场维护量，致使灭火保护装置在不同程度上存在着隐患。

一、原火检存在的技术问题

1．耐高温性能差

由于火检放大镜片的聚焦作用，导致光导纤维局部温度过高（经检测其温度高达500℃左右）。而光导纤维是由若干根玻璃纤维捆扎粘接而成，胶粘剂的耐温能力仅为230℃。所以火检经常出现光导纤维局部烧损，信号终断的现象。

2.风冷效果较差，镜头易污染和烧损

原火检在前端环型布置若干直径Φ2mm的小孔，倾斜15°角向心排列，目的是提高冷却风流速，形成向心喷射封闭气流，达到清扫镜头、阻挡炉内正压喷燃物质、冷却火检的目的。但是在实际运行中却发现由于通风口过小，风阻增加，致使冷却效果差，无法 形成气幕保护屏，镜头易污染和烧损。

3.抗干扰能力差

由于火检耐温性能差，只好采取远离炉墙的安装方式，导致火检接收了大量炉外杂散光干扰信号，为排除上述干扰，在主机调试时就要将基点电位提高，以达到消除杂散信号的目的，同时也降低了火检对较弱火燃信号的检测精度，使保护装置在 锅炉不稳定运行时投入闭环的可靠性明显降低，易出现保护误动。

4.全炉膛 监测效果差

火检采取远离炉膛的安装方式，接收炉内火焰信号的夹角变小（只有15--20°）。因此，在低负荷运行、燃烧不稳、火焰中心偏移等情况下，火检易发出炉内无火信号，导致保护误动。

5.单火嘴检测分辨率差

现有火检对四角喷燃式锅炉的单火嘴检测，是依靠改变安装角度，避开背景光的方式实现的。但由于炉外杂散光和炉内斜射光的干扰，明显降低了火检的分辨能力，很难实现单火嘴检测。

  二、NWHJ型耐高温、抗干扰、免维护锅炉灭火保护火焰检测器

新火检是针对原火检存在的技术问题重新设计的更新换代产品。

新火检具备如下特点：

a.良好的耐高温性

b.有效的防污染性

c.极强的抗杂散光干扰能力

d.可对全炉膛进行大角度火焰检测

e.改变冷却风通流状态，实现免维护运行

f.可实现高分辨率的单火嘴检测

   1.耐高温性

光导纤维胶粘剂耐热性差是影响火检耐温的关键问题，它的传输效率也仅为92％，采用光导纤维做光导器件并不理想。新型火检大胆地去掉了光导纤维，改用由耐高温材料制成的全反射式光导管做导光元件，克服了光导纤维耐热能力差的缺欠，耐高温可达600℃，光导效率提高到98％。新型火检良好的耐热性能，为解决其它技术难题找到了出路。

   2.抗杂散光干扰的措施

新型火检耐热性能的提高，安装方式由开式安装改为封闭式安装，彻底消除外界杂散光信号的干扰，保证了检测信号的真实性，把灭火保护装置的可靠性提高了一个等级。

   3.可对全炉膛进行大角度火焰检测

闭式安装拉近了火检与炉膛的距离，可对炉膛大角度监测，加大了对全炉膛火焰的观测范围，提高了检测信号的可靠性。

   4.实现免维护运行

新型火检对冷却风风道进行了改进。取消原有的微孔式布风方式，改为缩孔式结构。通风面积比原来增加近6倍，减小了风阻，有利于形成气流向心吹扫效果，可在镜头前形成气流保护屏，对镜头起到冷却、清扫和阻隔炉内正压喷燃物质的作用。在满足安装方式、保证冷却风风压的工况下，可实现免维护运行。

   5.采用光全吸收导光技术实现单火嘴检测

单火嘴检测一直是一个难于解决的问题。新型NWHJ-C型火检大胆采用了全吸收式导光管作为光导元件，使火检只接收炉内传导的平行光束，吸收斜射光，从而有效地去除了杂散光和斜射光的干扰，在四角喷燃锅炉上实现了单火嘴检测。

  三、新型火焰检测器信号处理单元

随着发电生产自动化水平的不断提高，锅炉运行程序控制、DCS等的应用越来越普及，对炉膛火焰检测提出了越来越高的要求。为了更好地为电力生产和用户服务，我们在不断改进火检的基础上，开发了新型火焰检测信号处理单元。

   1.主要功能

   1.1 火焰强度信号输出

火检光电元件产生的与炉膛火焰信号强度成正比的零到数百毫伏级电压信号为非标准信号，本单元将其进行了放大、转换、可直接输出标准电压、电流信号，抗干扰能力强，适于远距离传送，便于与其他装置直接配合。

   1.2 火焰频率信号输出

燃烧器初始燃烧区火焰具有特有的闪动频率。为了便于实现单火咀检测，本单元可输出反映火焰闪动频率的方波脉冲或电压信号。

   1.3 有/无火开关量接点输出

本单元设有阈值调节和开关量接点输出，火焰强度信号低于阈值时给出无火开关量信号。

   1.4 遮蔽开关量信号输入

本单元设有遮蔽开关量信号输入，当相关燃烧器退出运行时，可根据该信号遮蔽火检输出，以正确反映炉膛燃烧状况。

   1.5 自检功能

本单元的自检功能可在火检或信号处理电路出现故障时发出报警信号以便及时处理，从而防止灭火保护误动或拒动。

   1.6显示功能

本单元面板上设有火焰强度LED显示光柱、火焰频率脉动指标灯、灭火开关量输出指标灯、自检报警指示灯，可显示火检工作状态；并设有阈值输入插座及调节钮。

   2.原理框图及面板显示

   3.技术指标

输入信号：0-400mV

输出信号：电压0-5V、1-5V、0-10V、2-10V

          电流0-20mA、4-20mA

火焰频率输出：方波，0-10V；电压，0-10V

灭火开关量输出：无源接点一对，220V AC 3A

遮蔽开关量输入：无源接点一对

自检报警开关量输出：无源接点一对，220V AC 3A

电源：AC220V 10W 或DC15V 0.5A

尺寸：200×80×160（长×宽×高）

注：还可根据用户的实际需要，专门设计加工不同配置的信号处理单元。

   4.安装、调试

为便于安装维护，可将各单元集中安装在一个仪表盘或控制柜中。调试时，只需投入电源，然后将50mV直流信号加入 阈值插座，调整阈值调节钮，使灭火开关量指标灯处于临界（似亮非亮）状态即可。

  四、结论

      采用新火检可把灭火保护装置的可靠性提高一个等级。其标准信号处理能力和免维护运行的优越性，又会给运行人员带来极大方便。新火检是更新换代型产品，它的优良技术特性和完美的制造工艺均达到国内领先水平。