1.1 用途  

火焰檢測(cè)設(shè)備是火力發(fā)電廠鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）中的關(guān)鍵設(shè)備，它的作用貫穿于從鍋爐啟動(dòng)至滿負(fù)荷運(yùn)行的全過程，用于判定全爐膛內(nèi)或單元燃燒器火焰的建立/熄滅或有火與無火，當(dāng)發(fā)生全爐膛滅火或單元燃燒器熄火時(shí)，火焰檢測(cè)設(shè)備觸點(diǎn)準(zhǔn)確動(dòng)作發(fā)出報(bào)警，依靠FSSS系統(tǒng)連鎖功能，停止相應(yīng)給粉機(jī)、磨煤機(jī)、燃油總閥或一次風(fēng)機(jī)等的運(yùn)行，防止?fàn)t膛內(nèi)積聚燃料，異常情況被點(diǎn)燃引起鍋爐爆炸惡性事故的發(fā)生，因此設(shè)備性能即設(shè)備運(yùn)行的可靠性與檢測(cè)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到機(jī)組的運(yùn)行安全與穩(wěn)定性，ZHJZ-IV型火焰檢測(cè)器適用于按各種方式分類的鍋爐，包括按燃料類型分為燃油、燃煤、燃?xì)忮仩t，按機(jī)組容量分類的各種大中小型鍋爐，按爐型分類的四角切圓燃燒、對(duì)沖燃燒、循環(huán)流化床等各種鍋爐。

1.2 火焰檢測(cè)原理  

油、煤或氣體燃料的燃燒其實(shí)質(zhì)是燃料化學(xué)能以電磁波的形式釋放，燃燒器火焰一般都能發(fā)射幾乎連續(xù)的發(fā)光光譜，其發(fā)射源是燃燒過程中生成的高溫炭素微粒子、微粉炭粒子群和氣體等，不同的燃料燃燒過程中的中間產(chǎn)物不完全相同或中間產(chǎn)物的所占比例各不相同，不同的燃燒中間產(chǎn)物所發(fā)射的光譜不完全一樣，這是選擇不同類型火焰檢測(cè)器依據(jù)，C2發(fā)射可見光（發(fā)射波長(zhǎng)為473.7納米左右）、CH化合物發(fā)射紫外到藍(lán)光區(qū)波段的光譜、炭素粒子群發(fā)射紅光區(qū)光譜、CO2、H2O和SO2等三原子氣體發(fā)射紅外光，不同燃料的光譜分布特性是油火焰含有大量的紅外線、部分可見光、和少量紫外線，煤粉火焰含有少量紫外線、豐富的可見光和少量紅外線。氣體火焰有豐富的紫外線、紅外線和較少的可見光，而且對(duì)于單只燃燒器火焰，其輻射光譜沿火焰軸線分布是有規(guī)律的，例如煤粉鍋爐中煤粉燃燒器沿軸線從里至外分為4個(gè)區(qū)域即預(yù)熱區(qū)、初始燃燒區(qū)、安全燃燒區(qū)和燃盡區(qū)，在初始燃燒區(qū)不但可見光較豐富而且能量輻射率變化聚烈，因此火焰檢測(cè)探頭準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)燃燒器的初始燃燒區(qū)是極好的選擇。  ZHJZ-IV型火焰檢測(cè)器的火焰檢測(cè)設(shè)備是一種間接輻射型可見光式火焰檢測(cè)設(shè)備，它利用燃燒器初始燃燒區(qū)域內(nèi)可見光的亮度和燃料燃燒輻射率的動(dòng)態(tài)變化、火焰包絡(luò)形狀的改變引起的脈動(dòng)頻率來判斷火焰的“有”或“無”，是一種雙信號(hào)處理的火焰檢測(cè)設(shè)備。

通過火焰檢測(cè)探頭的視角調(diào)整機(jī)構(gòu)或探頭安裝位置準(zhǔn)確布置，將探頭調(diào)整至視野區(qū)，使探頭準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)燃燒器的初始燃燒區(qū)，探頭將采集到的可見光信號(hào)經(jīng)凸透鏡、光導(dǎo)纖維等器件組成的傳光系統(tǒng)送至探頭放大器，探頭放大器的光敏元件（光電管）將光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)對(duì)數(shù)放大變?yōu)榉€(wěn)定的0~2mA的電流信號(hào)(見上圖1)，采用對(duì)數(shù)放大方式即保證火焰亮度與信號(hào)強(qiáng)度的線性增益關(guān)系，又防止了電流信號(hào)飽和的發(fā)生，再將火焰信號(hào)以電流的方式通過4芯屏蔽柔性電纜被傳輸至火檢處理儀，采用電流方式傳輸可確保信號(hào)不失真，火焰檢測(cè)處理儀是一種雙信號(hào)火焰處理儀，火檢處理儀經(jīng)1千歐姆檢測(cè)電阻把來自探頭的火焰電流信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)接收下來，電壓信號(hào)通過火焰處理儀的強(qiáng)度處理回路與頻率處理回路被分成兩路信號(hào)：即強(qiáng)度信號(hào)和頻率信號(hào)。強(qiáng)度信號(hào)代表火焰的亮度，頻率信號(hào)代表火焰的脈動(dòng)或閃爍頻率。當(dāng)強(qiáng)度實(shí)時(shí)值與頻率實(shí)時(shí)值均高于強(qiáng)度閾值和頻率閾值時(shí)，有火繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作，發(fā)出有火接點(diǎn)信號(hào)，任一條件不滿足均發(fā)出無火信號(hào)。信號(hào)采集、轉(zhuǎn)換、放大、傳輸、處理、判斷、信號(hào)輸出過程如下圖2所示

對(duì)強(qiáng)度信號(hào)的處理是將實(shí)時(shí)火焰強(qiáng)度與強(qiáng)度閾值進(jìn)行比較，當(dāng)火焰強(qiáng)度高于強(qiáng)度閾值時(shí)，就是火焰的強(qiáng)度判定條件成立。      

頻率的處理實(shí)際上是對(duì)火焰信號(hào)波動(dòng)部分的處理，這部分的處理相對(duì)要復(fù)雜一些。這是因?yàn)轭l率信號(hào)包含信號(hào)的頻譜、帶寬、峰—峰值等參數(shù)，所以要對(duì)這部分信號(hào)進(jìn)行濾波、變換，從中提取火焰的燃燒特征。

由于火焰的頻帶寬度1Hz~200Hz，而爐膛內(nèi)熾熱的焦渣及灰粉發(fā)光的頻率不超過2Hz，所以通過頻率信號(hào)的頻譜分析完全可以證實(shí)火焰的存在。  對(duì)于來自相鄰燃燒器火焰的識(shí)別是火焰檢測(cè)的難點(diǎn)，由于相鄰燃燒器火焰的頻率和主火焰頻率有時(shí)非常接近，要對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，從而提高識(shí)別能力。具有智能的火焰檢測(cè)器除提供頻率增益調(diào)整方式外，還具有算法模式功能，一共有8種模式，可以選擇不同模式以適應(yīng)火焰識(shí)別的需要。算法模式與頻率增益設(shè)定值配合，可獲得最終的識(shí)別效果。 當(dāng)實(shí)時(shí)頻率和強(qiáng)度皆高于設(shè)定的閾值時(shí)，判定為有火。反之，判定為無火這在多數(shù)情況下是十分可靠的。但也有時(shí)由于火焰燃燒過程中出現(xiàn)偶爾的擾動(dòng)或“黑龍”的影響，火焰的強(qiáng)度或頻率會(huì)短時(shí)間低于閾值，這時(shí)如果發(fā)無火信號(hào)，就將增加滅火保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)的可能性。為了避免發(fā)滅火信號(hào)提高火焰檢測(cè)器的可靠性，一般的火焰檢測(cè)器都加1至5秒的延時(shí)。但延時(shí)的大小很難確定，因?yàn)檠訒r(shí)小了難免誤動(dòng)，延時(shí)太大又會(huì)降低保護(hù)動(dòng)作的靈敏性，甚至引起拒動(dòng)。ZFD-02型智能火檢處理儀專門設(shè)計(jì)了一種反時(shí)限特性的延時(shí)機(jī)構(gòu)。使無火延時(shí)的大小取決于滅火前的強(qiáng)度頻率的變化速率（反延時(shí)計(jì)算公式見上頁）。當(dāng)火焰的強(qiáng)度，頻率值以高速率降至閾值以下時(shí)，延時(shí)時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些。因?yàn)檫@時(shí)爐內(nèi)有足夠的能量支持燃燒，不會(huì)達(dá)到真正滅火的狀態(tài)。當(dāng)火焰的強(qiáng)度，頻率緩慢地降至閾值時(shí)，

說明火焰的支持能量較小，延時(shí)時(shí)間就要短一些，以防止拒動(dòng)。從而提高了火焰檢測(cè)的可靠性、準(zhǔn)確性。  火檢探頭的輸入光信號(hào)與輸出電流信號(hào)之間、火檢處理儀的輸入電流信號(hào)與輸出實(shí)時(shí)百分比值之間均為反比關(guān)系，也就是說輸入光信號(hào)越強(qiáng)輸出電流信號(hào)越弱，輸入電流信號(hào)越小則輸出的實(shí)時(shí)百分比值越大。

7.2 系統(tǒng)的維護(hù)與定檢 

7.2.1  火焰檢測(cè)器  ZHJZ-IV型火焰檢測(cè)器是一種智能型火焰檢測(cè)器，ZFD-02型火檢處理儀有完善的自診斷及故障報(bào)警功能，診斷能力可達(dá)探頭級(jí)，長(zhǎng)期運(yùn)行在惡劣環(huán)境內(nèi)的火檢探頭主要結(jié)構(gòu)件均采用不銹鋼材料制造，堅(jiān)固、耐腐蝕，探頭放大器中使用進(jìn)口可承受高溫的電子元件，并用環(huán)氧樹脂密封固化，防護(hù)等級(jí)可達(dá)IP66級(jí)，因此基本上沒有需維護(hù)的工作，僅有需要維護(hù)內(nèi)容是： 

 （1）定期清潔火檢探頭中的透鏡組件。 透鏡組件清潔方法參見第12章火檢探頭。  

（2）做好日常對(duì)火檢處理儀的巡檢工作。  

9.5 探頭的維護(hù)與維修 

9.5.1探頭的維護(hù)  

·確保冷卻風(fēng)的持續(xù)供應(yīng)。在鍋爐啟動(dòng)前要先啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)，在停爐后要等爐溫降至50℃以下才可停止冷卻風(fēng)機(jī)。 

·裝置在安裝前應(yīng)進(jìn)行檢查。  

·開孔位置盡量避開結(jié)焦區(qū)。當(dāng)觀火孔被焦覆蓋時(shí)要及時(shí)清理。 

·定期檢查探頭鏡片是否被灰污染而導(dǎo)致靈敏度下降。若被污染要擦干凈，每次結(jié)合檢修要進(jìn)行一次維護(hù)。  

·做日常的巡檢工作，當(dāng)火檢強(qiáng)度與頻率值異常時(shí)，原因可能為透鏡積灰、透鏡組件損壞或光導(dǎo)纖維損壞所致。  

·應(yīng)避免鍋爐出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的正壓燃燒工況，導(dǎo)致光導(dǎo)纖維燒壞。 

9.5.2 探頭的維修  1．ZFDT-T1H0V型探頭  探頭放大器、光纖和透鏡組件的更換方法：  

注意：在鍋爐運(yùn)行時(shí)更換光纖和透鏡組件，要保持冷卻風(fēng)運(yùn)行。  

一、將探頭后蓋打開，用一字螺絲刀旋松后蓋固定M4螺釘，旋轉(zhuǎn)并拔出后蓋 

二、拔下放大器接線端子，松開放大器與光纖連接螺母，取出放大器。 

三、用6mm六方板手?jǐn)Q松法蘭盤處3個(gè)M8內(nèi)六角螺栓，旋轉(zhuǎn)拔出內(nèi)芯組件。 

注意： 

（1）內(nèi)芯組件前部會(huì)很燙，移出時(shí)要戴上保護(hù)手套。  

（2）內(nèi)芯組件移出后不要從探頭后部向鍋爐內(nèi)觀望，防止飛灰濺傷 

（3）從柔性探頭還要注意在移出時(shí)避免磕碰，損壞透鏡。  第四步：待內(nèi)芯組件前部溫度降低時(shí)，拆下透鏡組件。  

五、 從支撐環(huán)上擰下M5螺母，拆下探頭頭上M4固定螺釘，然后拆下光纖前端， 從探頭后端抽出光纖。  

注意：保管好螺母、墊片等零件，防止丟失。  更換探頭放大器  執(zhí)行第1至第2步，然后反序裝好。  更換透鏡組件  執(zhí)行第1至第4步，然后反序裝好。  更換探頭放大器  執(zhí)行第1至第5步，然后反序裝好。  

2．ZFDT-T1B0V型探頭  探頭放大器、光纖和透鏡組件的更換方法：  

注意：在鍋爐運(yùn)行時(shí)更換光纖和透鏡組件，要保持冷卻風(fēng)運(yùn)行。  

一、將探頭后蓋打開，用一字螺絲刀旋松后蓋固定M4螺釘，旋轉(zhuǎn)并拔出后蓋。 

二、拔下放大器接線端子，松開放大器與光纖連接螺母，取出放大器。 

三、用6mm六方板手?jǐn)Q松法蘭盤處3個(gè)M8內(nèi)六角螺栓，旋轉(zhuǎn)拔出內(nèi)芯組件。 

注意：

（1）內(nèi)芯組件前部會(huì)很燙，移出時(shí)要戴上保護(hù)手套。  

（2）內(nèi)芯組件移出后不要從探頭后部向鍋爐內(nèi)觀望，防止飛灰濺傷 

（3）從柔性探頭還要注意在移出時(shí)避免磕碰，損壞透鏡。 

四、待內(nèi)芯組件前部溫度降低時(shí)，旋下透鏡組件。  

五、從支撐環(huán)上擰下M5螺母，拆下光纖前端，然后從探頭后端抽出光纖。         

注意：

保管好螺母、墊片等零件，防止丟失。 

更換探頭放大器：

執(zhí)行第1至第2步，然后反序裝好。  更換探頭放大器  執(zhí)行第1至第2步，然后反序裝好。  更換透鏡組件  執(zhí)行第1至第4步，然后反序裝好。  更換探頭放大器  執(zhí)行第1至第5步，然后反序裝好。