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兩種爐膛火焰檢測系統(tǒng)的比較

文檔作者：黃守文岑帆文檔來源：馬鞍山萬能達(dá)發(fā)電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月08日
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第27卷第1期
2010年3月
麥瓠電知
ANHUI ELECTRIC POWlER 47
兩種爐膛火焰檢測系統(tǒng)的比較
Comparison with Two Kinds of Furnace Flame Detection System
黃守文岑帆
(馬鞍山萬能達(dá)發(fā)電有限公司，安徽馬鞍山243051)
摘要：對馬鞍山萬能達(dá)發(fā)電有限公司4臺300 Mw機(jī)組所采用的FORNEY公司IDD一ⅡU型火焰檢測器(以下簡稱火檢)與
AMETEK公司KE153型火檢兩種火檢系統(tǒng)，從火檢光纖導(dǎo)管安裝位置、火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)、火檢系統(tǒng)工作原理、火檢系
統(tǒng)調(diào)試方法、兩種火檢系統(tǒng)運(yùn)行情況等5個(gè)方面進(jìn)行了比較，分析了兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后發(fā)電廠鍋爐機(jī)組火檢系統(tǒng)的改
進(jìn)與維護(hù)工作提供了依據(jù)。
關(guān)鍵詞：IDD一ⅡU型火檢；KE153型火檢；分析；比較
Abstract：In this paper。the Ma’anshan W annengda Power Company Limited four units used by FORNEY’s IDD—II U-type
and AMETEK。S KE153 type two kinds of flame detection systems，Installation of optical fibers from the location of the fire
inspection，fn'e inspection optical fibers to components of the structure，the fire inspection system works，the fire inspection
system debugging method，two kinds of flam e detection system operation conditions were compared in these five areas，and
make analysis of both advantages and disadvan tages，and provided the future improvement an d maintenancd for fire inspection
system．
Koywords：IDD-Ⅱ U—type flam e detection；KE153-type flame detection；analysis；comparison
馬鞍山萬能達(dá)發(fā)電有限公司(以下簡稱公司)
共有4臺300 Mw發(fā)電機(jī)組，4臺機(jī)組DCS均采
用新華公司XDPS型分散控制系統(tǒng)，鍋爐為東方
鍋爐廠生產(chǎn)的亞臨界自然循環(huán)汽包爐，每臺鍋爐
配置B、D、G、I共4層粉和A、F、K共3層油。其中
1號、2號機(jī)組火焰檢測系統(tǒng)(以下簡稱火檢)采用
FORNEY公司IDD—II U型火檢產(chǎn)品，3號、4號機(jī)
組火焰檢測系統(tǒng)采用AMETEK公司KE153型火
檢產(chǎn)品，每臺機(jī)組均包括16個(gè)煤火檢與12個(gè)油
火檢。2種火檢系統(tǒng)均包括火檢控制柜、火檢探頭、
火檢放大器、火檢光纖、火檢光纖導(dǎo)管、火檢光纖
冷卻風(fēng)管路、信號電纜等部件。
1兩種火檢導(dǎo)管安裝位置的比較
由于火檢光纖是直接安裝在火檢光纖導(dǎo)管內(nèi)
部的，所以火檢光纖導(dǎo)管安裝位置確定后，即確定
了火檢探頭的視角，它不但影響火檢的檢測效果，
對火檢光纖及火檢探頭的保護(hù)也至關(guān)重要。
1．1 IDD一1I U型火檢導(dǎo)管安裝位置
(1)1號、2號機(jī)組IDD一11 U型火檢光纖導(dǎo)
管的安裝位置如圖1所示，從圖1中可看出，其D
層、G層火檢導(dǎo)管未安裝在二次風(fēng)風(fēng)道內(nèi)，一旦D
層、G層噴燃器上方聚集的灰渣，堵住火檢光纖導(dǎo)
管的管口，即無法檢測火焰情況。同時(shí)所有火檢光
纖導(dǎo)管的管口與噴燃器噴口平齊，使得管口溫度達(dá)
650℃左右，常引起火檢光纖頭部的損壞而無法檢
測火焰；當(dāng)導(dǎo)管的管口與噴燃器噴口平齊在爐膛局
部爆燃或熄火引起爐膛負(fù)壓大幅波動時(shí)，極易造成
火檢光纖頭部積灰，影響火檢檢測效果；由于導(dǎo)管
的管口與噴燃器噴口平齊，使得導(dǎo)管在爐墻外的長
度約為600 1TIm左右，造成火檢探頭位置距離爐墻
很近，所處的工作環(huán)境溫度高(IDD一Ⅱ火檢探頭的
環(huán)境溫度要求為一40～+65℃，夏季大部分火檢探頭
處環(huán)境溫度為60℃，少量為7O～75℃)，高溫使得
光電元件老化，光電特性下降，火檢探頭將喪失檢
測火焰的能力。
(2)此種火檢安裝位置在安裝時(shí)容易確定火
檢的視角，使火檢光纖對準(zhǔn)本角的初始著火區(qū)，以
區(qū)分其它噴燃器的火焰，避免偷看現(xiàn)象；但是火檢
光纖損壞率高，探頭更換頻繁。
48
麥瓠jlI知
ANHUI ELECTRIC POWER
第27卷第1期
2010年3月
二次風(fēng)K
一次風(fēng)G
～ 次風(fēng)D
一次風(fēng)B
火檢光纖導(dǎo)管
圖l l號、2號機(jī)組IDD一Ⅱu火檢光纖導(dǎo)管安裝位置示意圖
1．2 KE153型火檢導(dǎo)管安裝位置
(1)3號、4號機(jī)組KE153型火檢光纖導(dǎo)管的
安裝位置如圖2所示，從圖2中可看出，火檢光纖
導(dǎo)管全部安裝在二次風(fēng)風(fēng)道內(nèi)，受到二次風(fēng)的保
護(hù)。同時(shí)所有火檢光纖導(dǎo)管的管口比噴燃器噴口縮
進(jìn)350 mm左右，進(jìn)一步保護(hù)了火檢光纖導(dǎo)管；并
二次風(fēng)K
一次風(fēng)I
二次風(fēng)I--I
一次風(fēng)G
二次風(fēng)F
二次風(fēng)E
一次風(fēng)D
二次風(fēng)C
一次風(fēng)B
管
使得火檢光纖導(dǎo)管在爐墻外的長度約為1 000 mm
左右，拉開了火檢探頭和爐墻的距離，降低了火檢
探頭的環(huán)境溫度(KEl53型火檢探頭的環(huán)境溫度要
求為_40 +70 cc，夏季大部分火檢探頭處環(huán)境溫度
為40 cIC，少量為40～50 oc)，對火檢探頭的保護(hù)也
有很大的作用。
二次風(fēng)A
圖2 3號、4號機(jī)組KE153型火檢光纖外套管安裝位置示意圖
第27卷第1期
2010年3月
發(fā)瓠電蠢
ANHUI EI CTRIC POWER 49
(2)此種火檢安裝位置在安裝時(shí)由于火檢
光纖導(dǎo)管的管口比噴燃器噴口縮進(jìn)350 mm左
右，火檢的視角較難確定，易檢測到其它噴燃器
的火焰，存在“偷看”現(xiàn)象；但是火檢光纖及火檢
探頭損壞少。
1、2號機(jī)組火檢光纖導(dǎo)管組件
2兩種火檢導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)的比較
IDD—I1 U型火檢光纖導(dǎo)管組件與KE153型
火檢光纖導(dǎo)管組件的結(jié)構(gòu)對比如圖3所示。
I l
圖3 IDD一ⅡU型火檢光纖導(dǎo)管組件與KE153型火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)對比圖
2．1 IDD—II U型火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)
(1)IDD—II U型火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)簡
單，只包括直管、三通(用于連接冷卻風(fēng))、快裝接
頭(用于安裝光纖)及光纖等部件。
(2)光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)管前
端是敞開式的，沒有光纖前端保護(hù)鏡片；單層設(shè)
計(jì)，沒有內(nèi)套管，隔熱保護(hù)效果差；光纖端面暴露
在高溫燃燒環(huán)境中，極易造成光纖損壞；冷卻風(fēng)冷
卻效果差，易造成光纖被燒焦；火檢光纖前部易積
灰，透光度差；以上均影響火檢的檢測效果。
(3)光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便，但對
火檢光纖的防護(hù)效果差，維護(hù)量大。
2．2 KE153型火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)
(1)KE153型火檢光纖導(dǎo)管組件包括外管、
透鏡壓帽、透鏡筒、透鏡、光纖、光纖固定盤、固定
盤壓帽、穩(wěn)流盤、內(nèi)管、后壓帽、后接頭等部件。
(2)光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用雙層設(shè)計(jì)，
分為外套管和內(nèi)套管，光纖裝在內(nèi)套管內(nèi)，其前端
裝有特制防護(hù)聚光鏡片，增加了光纖隔熱保護(hù)效
果；設(shè)計(jì)了冷卻風(fēng)穩(wěn)流盤，提高了冷卻效果；同時(shí)，
冷卻風(fēng)沿透鏡壓帽周邊縫隙強(qiáng)力噴出，形成一道
風(fēng)幕，兼有光纖防塵、防高溫雙重功能。
(3)光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)對火檢光纖的防護(hù)效
果較好，維護(hù)量小，但其前部裝設(shè)的凸透鏡擴(kuò)大了
火檢光纖的視角，易檢測到其它噴燃器的火焰，存
在“偷看”現(xiàn)象。
3 兩種火檢工作原理的比較
3．1 IDI)一II U型光電火焰檢測器
(1)火焰檢測系統(tǒng)由火焰檢測探頭、放大器
和預(yù)制電纜組成。
(2)火焰檢測探頭響應(yīng)由初始燃燒區(qū)火焰產(chǎn)
生的紅外線光譜部分的動態(tài)特性經(jīng)檢測放大器產(chǎn)
生輸出信號，反映探頭檢測的火焰情況。
(3)火焰檢測探頭是由傳感元件、濾光鏡片、
前置放大器和印刷電路板組成，密封在探頭內(nèi)，采
用火焰波動檢測原理。裝在探頭前部的濾光鏡片濾
掉火焰的可見光部分，使紅外光譜通過，傳感元件
采用硫化鉛(PbS)光敏電阻，PbS光電探測器的特
點(diǎn)是空間分辨率高、響應(yīng)速度快，工作的紅外光譜
區(qū)比可見光譜區(qū)有更豐富的內(nèi)容，煙塵穿透能力
強(qiáng)，相對寬裕的頻譜區(qū)間利于提高對火焰的辨識
力，其光譜響應(yīng)波長為700～3 200 nm，利用硫化鉛
對具有變化頻率的光照信號產(chǎn)生阻值變化的特
50 舢 磊 w隅 第202170卷年第31月 期
性，提取火焰變化的電壓變化信號。檢測探頭將檢
測的初始燃燒區(qū)的火焰信號轉(zhuǎn)化為交流信號輸出
到檢測放大器處理。
(4)IDD一1I U的火焰頻率檢波回路是按照鑒
頻原理來設(shè)計(jì)的，放大器中設(shè)置增益調(diào)節(jié)器和背
景電平調(diào)節(jié)器；增益調(diào)節(jié)器對火焰信號的放大倍
數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，放大了的火焰信號與背景電平通過
差分電路進(jìn)行比較。當(dāng)火焰信號大于背景電平時(shí)，
就有信號輸出，說明檢測到火焰信號。放大器設(shè)置
延時(shí)計(jì)時(shí)器，可以防止因火焰強(qiáng)度的瞬時(shí)變化或
隨機(jī)閃爍引起熄火的誤信號發(fā)出。
3．2 KE153第二代光伏型火焰檢測器
(1)這種火焰檢測管的工作原理是爐膛內(nèi)燃
料燃燒產(chǎn)生的光線穿過火檢探頭前部的凸透鏡
片，落在光導(dǎo)纖維的前端部，光信號經(jīng)過光導(dǎo)纖維
傳輸送至爐墻外側(cè)的火檢探頭，火檢探頭內(nèi)的硅
光電池將光信號轉(zhuǎn)換成正比于火焰強(qiáng)度的電流信
號，這個(gè)電流信號既反映了火焰強(qiáng)度，又反映了火
焰的脈動頻率，電流信號經(jīng)過放大器進(jìn)行放大處
理。對火焰的電平強(qiáng)度，脈動頻率和故障進(jìn)行檢測，
最后轉(zhuǎn)換成4～20 mA模擬量信號和無源開關(guān)量信
號，只有在其特定的范圍內(nèi)都發(fā)出“有火焰”信號
時(shí)，檢測器才能發(fā)出“有火”信號。由于煤粉或油霧
燃燒時(shí)火焰的閃動性，為紅外火焰檢測器提供了依
據(jù)，熱的爐膛雖產(chǎn)生很強(qiáng)的紅外輻射，但是其強(qiáng)度
的變化頻率不超過2 Hz。因此，通過紅外光過濾器
可以將燃燒器的火焰和爐膛背景火焰區(qū)分開。
(2)KE153型火檢由于采用雙信號檢測方
法，并采用新一代信號處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對信號波形
進(jìn)行復(fù)雜的FFT、數(shù)字濾波、數(shù)字頻譜分析，對工
況變化能進(jìn)行有效的跟蹤，對各種干擾能進(jìn)行正
確的邏輯處理，確保不發(fā)出錯(cuò)誤信息，提高了火焰
檢測器的可靠性。
4兩種火檢調(diào)試方法的比較
(1)在現(xiàn)場設(shè)備正常的情況下，如果火檢檢
測不到火或檢測失敗，則需要調(diào)整火檢放大器的
內(nèi)部參數(shù)來區(qū)別燃燒器的火焰與背景火焰。對
IDD一ⅡU型火檢放大器，可以調(diào)節(jié)增益電位器來
改變放大器的增益。但是要對火焰的信號強(qiáng)度、中
心頻率和信號濾波、著火值以及火焰信號狀態(tài)的
延時(shí)時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行更改的步驟比較繁瑣，也缺
少專門調(diào)整其參數(shù)的手操器。
(2)KE153型火檢調(diào)整內(nèi)部參數(shù)時(shí)，由便攜
電腦中的AmFlame調(diào)試軟件通過RS485總線與
放大器連接，可在線配置各種參數(shù)，較易達(dá)到所要
求的火檢性能，安裝調(diào)試方便，對背景火焰具有良
好的鑒別力，工況適應(yīng)性強(qiáng)。
(3)在火檢放大器故障自檢方面，IDD一1I U
型火檢放大器為了防止光電傳感器在運(yùn)行中因性
能下降而錯(cuò)發(fā)信號，設(shè)計(jì)有“電子快門”，由信號處
理器定時(shí)啟／閉探測光電傳感器回路，在線核查
PbS光電傳感器的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障后故障燈會點(diǎn)
亮，方便檢修人員的正常維護(hù)。
5兩種火檢系統(tǒng)運(yùn)行情況的比較
5．1火檢光纖部分
(1)1號、2號機(jī)組火檢系統(tǒng)由于火檢導(dǎo)管對
火檢光纖的防護(hù)差，易造成前部積灰，影響對火焰
的檢測，誤發(fā)“無火信號”；同時(shí)火檢光纖頭部燒毀
現(xiàn)象嚴(yán)重，火檢光纖損壞率高，不但影響對火焰的
檢’?貝0，并且維護(hù)量大，成本高；而且由于D層、I層
火檢未安裝在二次風(fēng)風(fēng)道內(nèi)，在D層、I層噴燃器
上方聚集的灰渣易堵住火檢光纖導(dǎo)管口，影響D
層、I層火焰的檢測。
(2)3號、4號機(jī)組火檢系統(tǒng)的火檢光纖故障
率較低。
5．2火檢探頭部分
(1)1號、2號機(jī)組火檢系統(tǒng)火檢探頭由于火
檢導(dǎo)管長度偏短，造成火檢探頭位置距離爐墻較
近，所處的工作環(huán)境溫度高，火檢探頭長期受熱，
容易損壞。
(2)3號、4號機(jī)組火檢系統(tǒng)火檢探頭損壞較
少。
5．3火檢放大器部分
(1)1號、2號機(jī)組火檢系統(tǒng)火檢放大器在信
號線短時(shí)間短路情況下不會損壞。
(2)3號、4號機(jī)組火檢系統(tǒng)火檢放大器在信
號線短路時(shí)即損壞，維護(hù)時(shí)須多加注意。
5．4火檢“偷看”情況
(1)1號、2號機(jī)組火檢系統(tǒng)“偷看”情況較
少，能反映各個(gè)角的火焰燃燒狀況。
(2)3號、4號機(jī)組火檢系統(tǒng)“偷看”情況較嚴(yán)
重，各個(gè)角的火焰檢測干擾大。
第27卷第1期
2010年3月
爰瓠電知
ANHUI EIJECTRIC P0WER 51
碳纖維導(dǎo)線在架空輸電線路上的應(yīng)用
Application of ACCC W ire on Overhead Power Transmission Line
忽 翔
(安徽省電力設(shè)計(jì)院，安徽合肥230022)
摘要：碳纖維導(dǎo)線材料是一種性能良好的特種材料，在架空輸電線路項(xiàng)目擴(kuò)容改造時(shí)，在基本不改變原有配置的基礎(chǔ)上，采
用碳纖維導(dǎo)線材料可以提高載流量約一倍。文中對這種導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)、特性和應(yīng)用情況作了介紹和分析，論述這種導(dǎo)線在今
后電網(wǎng)工程擴(kuò)容改造中將發(fā)揮其重要作用。
關(guān)鍵詞：架空輸電線路；碳纖維導(dǎo)線；結(jié)構(gòu)；特性；應(yīng)用
Abstract：The ACCC material is a special material of good properties．In the original expansion retrofitting of old projeets
application of ACCC material can increase the current-carrying capacity one time in conditions of no change of the original
configuration．The paper illustrates the structure，performance and application of this special conductor，which will play an
vital role in future expansion and retrofitting of power networks．
Keywords：overhead power transmission line；ACCC；structure；perform ance；application
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電負(fù)荷
也快速增長。一些原有的架空線路導(dǎo)線傳輸容量
不能滿足大負(fù)荷供電的要求，按常規(guī)解決方案，則
是把原有的輸電鐵塔拆除，重新架設(shè)線路，投資
大，建設(shè)周期長，政策處理困難。因此，要對原有線
路在不更換現(xiàn)有鐵塔和基礎(chǔ)的情況下，達(dá)到輸電
線路增容目的，采用碳纖維導(dǎo)線是解決這類問題
的一種重要手段和有效措施。
1碳纖維導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
1．1導(dǎo)線結(jié)構(gòu)
碳纖維復(fù)合導(dǎo)線是(ACCC—Aluminum Con—
ductor Composite Core)最早由美國、13本等國家開
發(fā)的一種新型導(dǎo)線，主要用于航天設(shè)備及空間站。
6結(jié)語
它的芯線是由碳纖維為中心層和玻璃纖維包覆制
成的單根芯棒，其外層與鄰?fù)鈱愉X線股為梯形截
面，是一種性能優(yōu)越的新型導(dǎo)線，如圖1所示。
圖1 碳纖維導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)
1．2導(dǎo)線技術(shù)特點(diǎn)
1．2．1強(qiáng)度高
通過對FORNEY公司IDD一11 U型火檢與
AMETEK公司KE153型火檢從火檢光纖導(dǎo)管安
裝位置、火檢光纖導(dǎo)管組件結(jié)構(gòu)、火檢系統(tǒng)工作原
理、火檢系統(tǒng)調(diào)試方法等方面進(jìn)行比較，IDD—II U
型火檢系統(tǒng)對火檢光纖及火檢探頭的防護(hù)效果較
差，設(shè)備維護(hù)量大；KE153型火檢系統(tǒng)對火檢光纖
及火檢探頭的防護(hù)效果較好，設(shè)備維護(hù)量小，但區(qū)
分本角火焰與背景火焰的效果比前者差，易存在
“偷看”的現(xiàn)象。
(收稿日期：2009—12—02)
作者簡介：
黃守文(1971一)，男，安徽馬鞍山人，工程師，畢業(yè)于南京工
程學(xué)院，從事火電廠熱工MCS、BMS系統(tǒng)等維護(hù)工作。

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