第十章 锅炉火焰检测系统.doc

锅炉火焰检测系统 火焰检测原理 锅炉燃烧器火焰检测设备是锅炉极为重要的控制设备，是锅炉炉膛安全监控系统最重要的一次设备，对保证锅炉安全稳定运行具有十分重要的意义。 1. 火检器的类型 1.1 直接式火检器： 一般用于点火器的火焰检测，常用的有检出电极法、差压法、声波法和温度法等。 1.2 间接式火检器： 利用辐射光能原理，检测火焰中的紫外光线、可见光线和红外光线的存在以判定火焰状况。 1.3 数字图象火检装置： 用CCD摄象机摄取火焰图象送到计算机对图象进行数字化处理，计算出燃料燃烧火焰的温度场，火焰的能级，从而判断出燃烧的好坏及火焰边界告警和熄火保护等。 2. 火焰检测装置构造 2.1探头部分 探头一般由透镜、光导纤维、光敏元件（包括光敏二极管、and combustion 公司推出，它同时使用二只相同的探测器，使检测区域在燃烧区域相交，利用相关理论分析方法，根据相关系数的大小判断燃烧器的燃烧状况。该理论虽有独到之处，但实际使用起来，由于制造技术和现场环境的污染，无法保持二只探检头特性完全一致，同时使检测探头增加一倍，造成安装维护困难。 3.5数字式火检器 数字式火检器以ＦＯＲＮＥＹ公司产品为代表，该火检采用独特的火检方法，使用微处理器及相应的软件算法，通过检测目标火焰的辐度和频率，并与在试验方式下存储的背景火焰图象进行比较，从而精确确定火焰的有无。每个燃烧器的火焰有着与其他燃烧器不同的火焰图象，这类似于人类指纹。 数字式火检与传统火检器相比有如下创新：在不同负荷下选择不同的鉴别图象文件，达到了指纹式鉴别火焰有无方式；对准功能使火焰视角更佳。但数字式火检无法跟踪各种动态因素导致火焰的漂移问题。 4. 各种火检器在应用中存在的问题。 4.1火焰参数静态整定与火焰状态动态变化的矛盾。 火焰燃烧的闪烁频率是一个随机函数，它受煤种、负荷、送风量变化等诸多因素影响，静态整定参数无法满足动态要求。 4.2火检探头小视场角与火焰大幅度漂移的矛盾。 要准确检测火焰，就必须将检测头对准燃烧器火焰着火区，为尽量减少其他燃烧器火焰和背景火焰对火检器的干扰和影响，探头视角一般限制为１０度——１５度。这样小视角的检测器难于随时对准因负荷变化、煤种变化、风量变化而飘移的火焰着火区。 4.3火检探头安装与调整的矛盾 分辨率不高、“偷看”现象是火检器普遍存在的问题，改变探头视角是克服偷看，提高火焰正确性的主要手段，目前几乎所有电厂均采用固定式安装，从外部无法调整探头视角。 4.4火检功能与燃烧诊断的矛盾 现有锅炉使用的火检功能单一，只检测火焰有无，为锅炉灭火保护提供信号，不能诊断燃烧火焰状态和稳定性，不利于运行人员发现潜在的燃烧故障，更谈不上有针对性的进行燃烧调整，挽救炉膛灭火，减少经济损失。 5. 数字式图象型火检 图象型火检是基于火焰电视、综合多媒体计算机和数字图象处理技术发展起来的，它继承了火焰电视直观形象的优点，又充分发挥计算机强大的处理计算能力，使火焰检测功能得到了质的提高。 图象型火检分单个燃烧器的火焰图象检测和全炉膛火焰图象检测二部分，对于单个燃烧器的火焰检测主要是判断该燃烧器的好坏，发出熄火、着火和燃烧不稳的告警信号。对于全炉膛火焰检测主要是通过火焰图象信息计算出全炉膛火焰温度场分布状况及火焰燃烧的能级。防止火焰偏离中心和局部过热。目前正研究建立了一套完整的火焰图象的分析计算理论，就像天气预报的卫星云图一样，来预测火焰的各种态势，计算全炉膛火焰燃烧的能量，将能量信号、温度信号和全炉膛熄灭着火信号分别送往FSSS系统和CCS系统，及时进行燃烧调整，保证锅炉在安全经济下运行。 5.1火焰图象检测器基本原理： 火焰图象检测器基本原理如下 图10-1火焰图像检测基本原理 带有冷却风的传像光纤伸入炉膛将所检测的燃烧器火焰图像或全炉膛火焰图象的光信号传到CCD摄像机的靶面上，ＣＣＤ将图像转化为标准模拟视频信号，并通过视频电缆传给图像火焰检测器内的视频输入处理器（ＶＩＰ）。ＶＩＰ将模拟视频信号经过Ａ／Ｄ转换，变成数字图像存储于图象存储器中。ＤＳＰ则将图像存储器中数字化的图像信息按照一定的判断体系进行计算，得出燃烧器火焰的ＯＮ／ＯＦＦ信号和其他诊断信息，并送至ＦＳＳＳ和ＣＣＳ系统。 5.2燃烧器火焰熄火着火判据的分析。 1) 燃烧特征区判断： 煤粉喷出燃烧器着火，燃烧有三个特征：即未燃区、初始燃烧区和完全燃烧区。在每个特征区内分别划出一个小的计算区域。然后根据三个特征区平均亮度的差别判断是否着火熄火。如三个特征区亮度相等判定为熄火。 2)火焰锋面位置判断 燃料在未燃区和着火区的局部灰度明显增大形成火焰锋面。利用这个焰锋面特征值大小可判断火焰着火、熄火。 3)锋面位置差分判据 煤粉着火可形成的锋面是不断抖动的。火焰峰面特征值就是利用相邻二次采样之间锋面位置的