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摘要：本文主要介紹了常熟公司650MW機(jī)組的鍋爐火檢系統(tǒng)的改造情況，經(jīng)過(guò)改造，火檢電源得到了優(yōu)化，光纖得到了更有效的保護(hù)，大大提高了火檢系統(tǒng)的可靠性和鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性，取得了顯著效果。
關(guān)鍵詞：火檢；光纖；可靠性
Abstract: This paper mainly introduces the reconstruction of boiler fire detection system with 650MW unit, which has been employed in Changshu Company. After reconstruction, the fire detection power has been optimized and the fiber can be protected more effectively.
In addition, the reliability of fire detection system and the safety of boiler system have also achieved remarkable results.
Key words: Fire detection; Optical fiber; Reliability
1　引言
爐膛火焰檢測(cè)系統(tǒng)是300MW以上的鍋爐安全運(yùn)行必須投入的安全保護(hù)系統(tǒng)。火檢系統(tǒng)主要由四部分組成：（1）采光系統(tǒng)（光纖、光纖護(hù)套管）；（2）火檢探頭；（3）火檢電源；（4）火檢冷卻風(fēng)。其主要原理是利用探頭中光敏元件，通過(guò)光纖采光來(lái)監(jiān)測(cè)各燃燒器燃燒工況；并可通過(guò)設(shè)定火焰強(qiáng)度、頻率值或利用火焰特征掃描、記憶（火焰學(xué)習(xí)功能）來(lái)區(qū)分被檢火焰和背景（偷看）火焰，從而實(shí)現(xiàn)了單火焰檢測(cè)功能。
鍋爐火檢系統(tǒng)在保障鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行方面起著重要作用，因光纖燒壞時(shí)火檢系統(tǒng)產(chǎn)生的“無(wú)火”現(xiàn)象易引起運(yùn)行人員誤投油操作或?qū)е聼o(wú)火跳磨的保護(hù)誤動(dòng)作，甚至發(fā)生“全爐膛滅火”保護(hù)誤動(dòng)作的可能，因此火檢系統(tǒng)產(chǎn)生的“無(wú)火”問(wèn)題己成為電廠燃煤鍋爐目前較為普遍存在的一種問(wèn)題。火檢系統(tǒng)檢火的準(zhǔn)確率下降，對(duì)燃煤鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重影響。本文著重介紹通過(guò)火檢系統(tǒng)的改造與優(yōu)化，來(lái)降低火檢系統(tǒng)故障率，從而減少或消除此類(lèi)原因產(chǎn)生的火檢誤判，以便從根本上解決此類(lèi)滅火問(wèn)題。

2　現(xiàn)狀描述及存在的問(wèn)題

華潤(rùn)電力（常熟）發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組應(yīng)用哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的650MW超臨界循環(huán)鍋爐，采用前后墻對(duì)沖燃燒系統(tǒng)。火檢系統(tǒng)為四層油、四層煤共裝有56只美國(guó)FORNY公司一體化火檢探頭和8只微油火檢探頭分別對(duì)油、煤燃燒器火焰工況進(jìn)行檢測(cè)。

（1）華潤(rùn)電力（常熟）發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組投運(yùn)后不久發(fā)現(xiàn)鍋爐火焰檢測(cè)系統(tǒng)效果不太理想，特別是有部分燃燒器經(jīng)常出現(xiàn)“無(wú)火”報(bào)警信號(hào)。經(jīng)分析研究，造成“無(wú)火”原因探頭直接損壞故障很少，主要原因是光纖冷卻效果不好，長(zhǎng)期超溫運(yùn)行，造成采光端嚴(yán)重?zé)龘p甚至脫落、光纖透鏡嚴(yán)重結(jié)焦而導(dǎo)致光纖透光率下降；進(jìn)入火檢探頭紅外光亮度信號(hào)在傳輸過(guò)程中大為減弱，使得探頭輸出信號(hào)值下降，若此信號(hào)值低于火檢放大器中火焰繼電器（開(kāi)關(guān)量輸出）“無(wú)火”的門(mén)檻值，極易造成誤報(bào)“無(wú)火”信號(hào)。這種現(xiàn)象易誤導(dǎo)運(yùn)行人員投油助燃，使得助燃用油量增加；若引起跳磨煤機(jī)保護(hù)誤動(dòng)作，易引起更大的事故。

（2）火檢冷卻風(fēng)導(dǎo)管在高溫環(huán)境里由于火檢冷卻風(fēng)量不足容易變形彎曲，更換困難，加大了日常維護(hù)工作量，同時(shí)由于風(fēng)量不足，火檢前端存在積灰現(xiàn)象也比較嚴(yán)重。

（3）華潤(rùn)電力（常熟）發(fā)電有限公司鍋爐火檢分四層布置，前后墻對(duì)沖，每臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)一層火檢。原設(shè)計(jì)前墻火檢共用一個(gè)電源柜、后墻火檢共用一個(gè)電源柜。存在問(wèn)題是：一層前墻火檢采用一路電源，一層后墻火檢采用一路電源，這樣當(dāng)電源失去時(shí)，每一層一面的火檢就全部失去，會(huì)導(dǎo)致半磨跳閘。

3　原因分析
3.1　光纖冷卻效果差
原FORNY火檢護(hù)套管光纖冷卻風(fēng)通道設(shè)計(jì)在內(nèi)、外護(hù)套管之間，為單層冷卻風(fēng)通，冷卻效果差，光纖長(zhǎng)期在350℃左右高溫下工作，采光端極易被燒焦、脫落，造成光纖透光度變差，甚至不透光。
3.2　外護(hù)套管軟管部分容易損壞、漏風(fēng)因外護(hù)套管在爐內(nèi)軟管隨燃燒器上下擺動(dòng)經(jīng)常受到曲撓和飛灰沖刷，容易損壞造成漏風(fēng)現(xiàn)象；由于是單層冷卻風(fēng)道結(jié)構(gòu)，一旦軟管處漏風(fēng)，護(hù)套管出風(fēng)口冷卻風(fēng)流量大為下降；光纖工作溫度就會(huì)升高。如發(fā)現(xiàn)某個(gè)角光纖經(jīng)常被燒壞，基本上都是外護(hù)套管軟管漏風(fēng)所致。

3.3　入風(fēng)口冷卻風(fēng)壓低或出風(fēng)口結(jié)焦
當(dāng)光纖護(hù)套管入口風(fēng)壓小于5.5kPa時(shí)，可能是火檢冷卻風(fēng)機(jī)送風(fēng)管道局部積灰而通風(fēng)不暢；如入口風(fēng)壓大于7kPa，而冷卻風(fēng)流量小于250L/mim時(shí)可能是護(hù)套管出風(fēng)口結(jié)焦，以上兩種狀況均可造成光纖冷卻效果下降，容易被燒壞。

3.4　火檢電源布局不合理
火檢電源是火檢系統(tǒng)的重要組成部分，目前火檢系統(tǒng)采用前墻32套火檢共用一套電源，后墻32套火檢共用一套電源，每套電源通過(guò)一套橋堆輸出電源到火檢探頭，電源和橋堆任一一套出現(xiàn)故障均會(huì)導(dǎo)致前墻或者后墻火檢電源喪失，火檢不能檢測(cè)，會(huì)引起鍋爐的MFT的風(fēng)險(xiǎn)。

4　改進(jìn)措施
4.1　更換冷卻效果更好的光纖導(dǎo)管
改進(jìn)后帶冷卻風(fēng)道的內(nèi)護(hù)套管，其組件如圖1所示。

4.2　增設(shè)直冷光纖風(fēng)通道
帶冷卻風(fēng)道的內(nèi)護(hù)套管是在內(nèi)護(hù)套硬管上（在外護(hù)套管進(jìn)風(fēng)三通對(duì)應(yīng)處）開(kāi)有三條6×120的進(jìn)風(fēng)槽（如圖1中A-A剖面），冷卻風(fēng)進(jìn)入三通后分為兩路：
一路是外層冷卻風(fēng)，另一路是內(nèi)層冷卻風(fēng)，其流向是從三條進(jìn)風(fēng)槽內(nèi)護(hù)套管中，沿著光纖穿過(guò)通風(fēng)透鏡后從鏡頭護(hù)罩Φ8孔流出，形成一條新的直接冷卻光纖的風(fēng)通道。這樣對(duì)整個(gè)火檢護(hù)套管來(lái)講，就具有雙層冷卻風(fēng)作用，有效提高了光纖冷卻效果。
4.3　光纖透鏡的改進(jìn)
從圖2可看出，原光纖透鏡是不可以通過(guò)冷卻風(fēng)的，內(nèi)護(hù)套管要通過(guò)冷卻風(fēng)必須對(duì)光纖透鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的通風(fēng)光纖透鏡將石英平鏡由Φ15改為Φ7縮小了透鏡直徑，為冷卻風(fēng)流動(dòng)提供了空間；另外在透鏡圓周方向設(shè)有Φ8-Φ2.5孔便于冷卻風(fēng)穿過(guò)透鏡。

4.4　將原來(lái)的火檢風(fēng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)
升級(jí)后風(fēng)機(jī)流量由1450SCFM增大到2200SCFM，火檢風(fēng)機(jī)的壓力也由7.8kPa增大到9.3kPa。如圖3所示。
4.5　將火檢電源前后墻每層獨(dú)立一套冗余電源前墻A、B、C、D四層火檢探頭每層一套冗余電源，后墻A、B、C、D四層火檢探頭每層一套冗余電源，降低由于電源過(guò)于集中的風(fēng)險(xiǎn)。如圖3、圖4所示。

5　取得的效果及結(jié)語(yǔ)
火檢是FSSS爐膛安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，是運(yùn)行人員掌握爐內(nèi)火焰情況的重要設(shè)備。華潤(rùn)電力（常熟）有限公司通過(guò)火檢系統(tǒng)的改造與優(yōu)化，有效降低了火檢系統(tǒng)故障率和因?yàn)榛饳z故障導(dǎo)致跳機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，所以此次火檢系統(tǒng)的改造與優(yōu)化為鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年5月刊