安徽电气职院600MW直流锅炉培训讲义07火焰检测系统.docx

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1、第七章火焰检测系统1.1 WE述火焰检测器是锅炉燃烧器装置中的重要部件之一,它的作用是对火焰进行检测和监视。在锅炉点火、低负荷运行或有异常情况时防止锅炉灭火和炉内爆炸事故，确保锅炉安全运行。火焰检测系统的核心配置是火焰监测器即火焰检测开关,常见的火焰监测器有火焰棒,紫外线检测器和红外线监测器。火焰棒是利用火焰使空气电离导电的原理工作。将能耐高温的硅碳棒电极伸到火焰的根部，检测该点空气的电导。在没有火焰时，空气的电导率很低。但是在有火焰时，由于火焰能使空气电离，导电率变高。用电极测得这个导电率的变化值，就可以取得有无火焰的开关量信息。由于火焰棒必须直接伸入火焰，而且煤种的变化和燃烧方式的变化都会

2、影响火焰棒的工作，因此该种火焰检测方式目前仅用于点火器上，用于检测点火器的火焰。红外线火焰检测器的敏感元件通常是光敏电阻或光电池。它们都对可见光和红外线敏感。由于红外线监测器会受到高温炉墙辐射的影响，不能直接利用火焰产生的红外线变化来区别火焰的有无，因此大多用检测火焰闪烁频率的方法来检测火焰。火焰燃烧时会发出不断闪烁的可见光，而且闪烁的频率在150HZ以上，用光电元件检测出火焰闪烁的频率，就可以根据转换后的电信息的频率变化得到火焰有无的开关量信息。紫外线火焰检测器的敏感元件是一个充满气体的放电管，火焰根部的紫外线能使放电管内气体电离而导通，根据放电管的是否导通，就可以取得火焰有无的开关量信息。

3、紫外线监测器能准确检测到火焰根部的紫外线辐射量而不会受紫外线辐射的影响,然而油雾和煤灰对于紫外线都有强烈的吸收能力，因此紫外线监测器在燃气的锅炉上使用的较多。图71油、煤粉、燥气、1650C黑体的辐射强度光谱分布图1.2 火检装置的基本配置华润常熟火焰检测器装置由上海FORNEY公司整体提供。1.2.1 FoRNEY公司火检的基本配置FORNEY火检装置外形尺寸图72Forneyuniflame95iR.95UV和95DS型火焰探头是基于微处理器的火焰探头，采用了固态红外、紫外和双通道传感器。Forneyuniflame95型火焰探头内部带有火焰继电器，可调整ON/oFF门槛值,因此不需要远程

4、火焰放大器。UNlF1.AME探头兼有FORNEY公司DPD火焰检测器的特点，可以检测单燃烧器和多燃烧器目标火焰的有/无。uniflame探头检测目标火焰产生振动的振幅（火焰闪烁）。在探头启动过程中，能铺捉到振动频率火焰最好的0N/0FF分辨率。相关的频率和探头增益可以手动选择（Sl）或忽略手动功能进行自动选择（S2型）。FORNEYUNlF1.AME95IR、95UV和95DS型火焰探头，每一种有两种类型，特征不同。标准型Sl有3种频率选择；传感器增益可调；火焰继电器0N/0FF门槛值可调；4-20mA模拟信号强度输出；故障继电器；两个可选编程文件，用来存储设定值（用于两种不同的燃料或燃烧比

5、率）。扩展型S2忽略了手动功能进行自动编程（自动调谐）功能；21种火焰闪烁频率选择;4种用来存储设定值的可选编程文件；通过FoRNEYWINDOWS95/98/NT应用软件，增加了远程通讯功能。所有的Forneyuniflame探头需要24vdc电源，12芯电缆快装接头，有电子自检功能（不再需要机械快门）。探头带有一个8位数字字母1.ED显示和4个按钮，便于使用者观察操作参数和选择设定值运行。UNIF1.AME探头检测目标火焰产生的振幅频率。在探头设定过程中，可选择产生最好的火焰ON/OFF分辨率的频率，相关的频率和传感器增益可以手动选择（SI）或手动功能进行手动选择（S2模式）。在选定合适的

6、振幅频率后，火焰继电器ON和OFF门槛值被登录，（S2型可自动设置这种选择）。当对应的信号强度为“0”时，探头的42OmA信号强度输出最小（4mA）,当为“100”时则最大。火焰继电器：当信号强度等于或高于己设定的ON门槛值时（它的常开触点关闭），当信号强度等于或低于己设定的OFF门槛值时，火焰继电器失电，电压波动或检测到内部故障时，火焰继电器触点回路也会打开。故障继电器：探头通过24VDC电压并且成功的检测过所有的内部自检回路时，故障继电器得电，如果探头有电压干扰或检测到内部故障时，常开触点（故障继电器）串联上火焰继电器触点（内部），常闭触点用于报警指示。95IR型：包括一个红外火焰传感器，

7、响应红外光谱为7001700纳米波长，这种传感器适合于油和煤燃料的情况。95UV型：包括一个紫外火焰传感器，响应紫外光谱为295320纳米波长，这种传感器适合于气体燃料的情况。95DS型：（双传感器）包括上述红外和紫外两种火焰传感器，这种传感器适合多燃料的应用情况。标准型S1：适合应用于不需混合瞄准，不要求扩展型S2所具有的远程通讯功能的许多情况。（如：单燃烧器的锅炉和炉子）。扩展型S2：最适合应用于需要高分辩率、高灵敏度（总增加频率选择和省时自动调谐功能）和远程通讯功能的情况。（如：大型多燃烧器锅炉和炉子）。1.2.2 华润常熟火检基本配置华润常熟采用的火焰检测器是上海FORNEY公司生产的

8、95IRS2-2扩展型。光谱响应范围为：700330Onm21种火焰闪烁频率选择，4种用来存储设定值的可编程文件。应用于需要高分辨率、高灵敏度，增加频率选择和省时自动调谐功能和远程通讯功能的情况，多用于大型多燃烧器锅炉和炉子），红外线火检探头。自动调谐功能：是一种自动校准功能，火检探头扫描有火和无火的火焰闪烁频率光谱，探头会选择合适的传感器增益，带通频率和传感范围以达到合适的有火/无火分辨率。探头还会选择合适的火焰继电器ON/OFF门槛值。火焰品质数：它代表420mA火检的模拟火焰信号强度输出（用百分比），也是设定内部火焰继电器ON和OFF门槛值的刻度，可选择范围。100。火焰品质数最高设置在

9、100,然而在特定的燃烧工况下，IR或UV信号强度（或它们的和）常常可能超过100（最大值999）。火焰强度数：是描绘“火焰闪烁”的强度，是由IR和/或UV传感器检测的，信号强度值和火焰品质数有关，可选择范围0-999。传感器增益：可选择范围1-31。频率：可选择范围：S2模式下（23HZ179HZ）ON门槛值是根据火焰品质“FQ”值，内部火焰继电器得电的门槛值。ON门槛值可设置的范围为5100,ON门槛值必须设置在至少高于OFF门槛值5个单元以上。当火焰品质值等于或高于ON门槛值一定时间（相当于OTD有火延时）火焰继电器被激励。当火焰品质升至高于继电器ON门槛值时，在选定的有火延时之后将激励

10、继电器，选择范围为16秒。OFF门槛值是根据火焰品质“FQ”值，内部火焰继电器失电的门槛值。OFF门槛值可设置的范围为。95,OFF门槛值必须在至少高于ON门槛值5个单元以上。当火焰品质值等于或低于ON门槛值一定时间（相当于FFRT熄火相应时间），火焰继电器将失电。当火焰品质降到或低于火焰继电器OFF门槛值时，在选定的熄火响应时间后火焰继电器将失电，选择范围为16秒最大设置由当地安全法规决定，出厂选择1秒。远程通讯地址：这一数值只有在S2模式中有，它指的是火焰检测器的远程通讯地址,地址的选择范围是0127,可在编辑菜单中选定。在通讯路线中两个火检不能有同样的地址。1.3 火检装置基本结构图73

11、火检安装结构图火焰检测器的结构部件主要包括机械部分和电气部分机械部分：万向接头、三通阀、石英视窗、隔热管和火检探头。对于平面安装式探头首选的方法是用一个万向接头，如图所示：将万向头中心对准燃烧器护板上的两英寸孔，并且用三个六角螺钉固定。将观察管安装在万向头上，如果不用万向头，将观察管的末端插入孔中，调整观察孔的视角并且焊接好，观察管最好有一个较小的倾斜角度，以免灰尘和污物在管中集聚。石英视窗的作用是防止不必要的炉压损坏探头透镜，一般情况下，燃料清洁，环境温度适中，吹扫风流量需要提高到4251.min,以保证探头内部温度在规定的范围内。软管用来连接探头和探头的接地接线盒。可以通过3/8接口的入口

12、为探头注入探头冷却风，也可以“Y”型三通阀注入探头冷却风。在后一种布置中，通常仅用一个接口通风，另外一个接口封住；当使用一个密封接管时，只从“Y”型三通处注入吹扫风，而3/8入口被堵住。隔热管是用来阻止热量从发热的观察管传到探头，同时将探头同大地电气连接。探头透镜必须无污染物（油污、飞灰、灰尘、煤灰）探头环境温度不超过它的最大温度（65）。温度过高会降低探头的使用寿命。要满足上述两个条件可通过持续不断的注入冷却风来实现，电气部分：探头电缆、快装接头、接线盒组件、24VDC电源。探头电缆由FORNEY提供P/N59-497多芯电缆，12芯（颜色编码），箔制全屏蔽电缆。电缆外套是经放射处理地聚烯燃

13、材料（阻燃、低烟、零卤素）最大直径10.9mmo每个探头最长电缆可达100o英尺。这种生胶电缆需要快装接头。快装接头：火检探头出厂带一只12芯电缆阴接头，FORNEY提供地59497电缆带阳接头，便于现场安装。探头电缆，带出厂阴接头（P/N59-497-XXX）,FoRNEY提供59497电缆，12芯,长度可预定，出厂时带阴接头。接线盒组件（P/N61-6944-XXX）,如果需要远程通讯（仅S2型），且火检探头和控制室之间地距离超过61m,那么每个探头需接一个接线盒。在接线盒中，两根通讯线必须同12芯电缆分开接，在循环回路中，以多点串接方式（菊花链）连接到每个探头上，最后到计算机上。FORN

14、EY接线盒组件，长度范围从0.9-9.1m,提供了便利地接线方式。在接线盒地一端有快装接头连接到火检探头。FORNEY12芯电缆，P/N59-497出厂时带有快装接头，柔性电缆，可连接到接线盒中另一侧地端子上，端子可连接14AWG线，用压入钳连接器可快速安全连接。通过接线盒，安装人员可连接所有接线，但是FORNEY59-49712芯电缆中到达燃烧器管理系统中地两根线不连接。来自探头地两根通讯线必须同上下接线盒连接，最终通过两芯通讯电缆到达计算机。24VDC电源：FORNEY提供两种DIN安装的24VDC电源，用于火检探头，型号60-2685-2,可以给5个火检探头供电；型号6026854可以给

15、10个火检探头供电。1.4 火检装置工作原理951RS2-2型火检探头是一种经制造厂家封装的装置，属于不可修理部件，它根据被观察燃烧器的火焰的燃烧强度和特征频率的不同，产生与之成正比的交流信号，随后将信号通过四芯电缆传至放大器。火检探头的主要部件是一个铁制盒，内含硫化铅（PbS）传感器和一个小印刷线路板，印刷线路板用于提供电源，并对PbS传感器产生的信号进行放大。为简化结构和成本，采用PbS传感器窗口方式来代替透镜组件，整个组件用环氧树脂封装。95IRS2-2型探头的运行是瞄准燃烧器主燃烧区域的，火焰发射的辐射能量或通过一根直管或是通过绕性光纤的表面来观察的，接收到辐射能的951RS2-2型探

16、头中硫化铅光敏元件的偏置电压为+50vdc.由于火焰辐射强度有增减，硫化铅感光胶层的阻力也会随之变化，该阻力的变化反过来产生一个与火焰辐射能变化量和变化率成正比的交流电压输出信号。该信号通过四芯屏蔽电缆传送到火检放大器。951RS2-2型探头输出信号的大小完全取决于燃烧器和所瞄准的主燃烧区域的火焰辐射能。火检探头的输出不会受到电子线路的影响。PM-DR-6101E型放大器装置是一种独立式的智能控制器，由两个置于带盖底座的印刷线路板（PCB）组成。其中一个PCB包括组合电源，继电器和输出/输入（I/O）接口软件。另一个PCB包括微处理器，稳定器和信号处理电子设备。整个装置可以安装在一个单独的设备机柜内此放大器装置需要115或230VdC初始电源，内部电源有稳定的+5-Vdc和1