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XLB型炉管泄漏自动监测系统在SG2008/17.47-M9XX锅炉上的应用(图文)

时间:2011-04-24  作者:秩名

论文导读:河北国华定洲电厂一期建设时安装了南京大陆中电科技有限公司的XLB型锅炉炉管泄漏自动监测系统,单机装有32个测点。虽然有人工定期清理,但效果不明显,使得这些测点不能准确的监测周围环境,特别是随着机组运行时间的增长,炉管(即省煤器、水冷壁、过热器、再热器)泄漏问题逐渐显现,能否准确的监测炉管的泄漏情况将直接影响机组的经济效益,甚至影响锅炉设备的安全。ZD-XLB型锅炉炉管泄漏自动监测系统是集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术,通过增强型传感器来获取锅炉内炉管泄漏的噪声信号,在消除锅炉运行的各种复杂噪声干扰的基础上,利用计算机技术,通过快速付里叶变换(FFT),进行声谱分析,实现对锅炉炉管泄漏的早期测报,并判断出泄漏的区域位置及泄漏程度,使电站运行人员及时采取防护措施,防止事故扩大,缩短抢修时间,减少经济损失。实践证明,应用这套装置,可以及时判断炉管泄漏和泄漏位置,跟踪测报泄漏的程度和趋势,大大提高锅炉运行的安全性。
关键词:炉管,泄漏自动监测系统,应用,效果

 

1  概述

河北国华定洲电厂一期工程为2×600MW机组,分别于2004年4月和2004年9月投产,其锅炉均为上海锅炉厂产亚临界参数汽包炉,采用控制循环、一次中间再热、单炉膛、四角切圆燃烧方式、燃烧器摆动调温、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构、露天布置燃煤,蒸发量2008 t/h ,主汽温度540 ℃,主汽压力17.47MPa。锅炉总体为π型结构,锅炉前部为炉膛,四周布满鳍片水冷壁,炉膛出口处布置屏式过热器,水平烟道处为两级对流过热器,尾部竖井交错布置省煤器和空气预热器。河北国华定洲电厂一期建设时安装了南京大陆中电科技有限公司的XLB型锅炉炉管泄漏自动监测系统,单机装有32个测点。但在近几年的运行过程中,该系统在测量上出现了一些问题,由于我厂锅炉的特点和燃烧煤种的特性,使得炉管泄漏测点部分容易堵灰和结焦,这将严重影响监测系统的灵敏性和正确性。虽然有人工定期清理,但效果不明显,使得这些测点不能准确的监测周围环境,特别是随着机组运行时间的增长,炉管(即省煤器、水冷壁、过热器、再热器)泄漏问题逐渐显现,能否准确的监测炉管的泄漏情况将直接影响机组的经济效益,甚至影响锅炉设备的安全。

针对以上情况,经过充分调查研究和论证,河北国华定洲电厂分别在1号和2号机组大修时对原监测系统进行了改造,在保留原有系统的基础上,增加了测点在线自动吹扫装置,经过近一年多的运行,表明改造后的系统能够准确测量炉管泄漏情况,无误报和漏报现象,状况良好。

2  炉管泄漏自动监测系统介绍

2.1 系统工作原理

ZD-XLB型锅炉炉管泄漏自动监测系统是集锅炉、声学、电子、计算机、机械等多学科技术,通过增强型传感器来获取锅炉内炉管泄漏的噪声信号,在消除锅炉运行的各种复杂噪声干扰的基础上,利用计算机技术,通过快速付里叶变换(FFT),进行声谱分析,实现对锅炉炉管泄漏的早期测报,并判断出泄漏的区域位置及泄漏程度,使电站运行人员及时采取防护措施,防止事故扩大,缩短抢修时间,减少经济损失。

2.2 原系统构成

系统由两部分组成,包括信号采集系统和监测系统。

2.2.1 信号采集系统

信号采集系统包括安装在锅炉现场的声波传导管和增强型声波传感器。声波传导管固定在锅炉炉壁上,用来提供信号通道,使传感器与炉内连通,保证真实采集锅炉炉管泄漏所产生的声频信号,它包括金属管!连接法兰!球阀和45度角三通等构件,整体密封。增强型声波传感器是用来接收炉膛内的声频信号,当锅炉正常工作时,所接收的信号为背景噪音,其频率主要集中在低频段,而且声音强度较弱。当锅炉炉管发生泄漏时,泄漏声不仅使炉膛噪音强度明显加强,而且其频率主要集中在中高频段,传感器能将锅炉炉内噪音的强度频谱等真实情况灵敏地转换成电流信号,传输给远在集控室的监测系统。发表论文。传感器固定安装在传导管尾部上,每个传感器包括一个增强型声波传感器件和一个自测试噪声发生器件,封装在不锈钢外壳中。传感器的检测范围受增益旋钮控制,一般在10~15米的半球空间。

2.2.2 监测系统

监测系统放于集控室内,它采用国际标准机箱(19英寸宽),分为中心处理单元及显示报警单元,安装在立屏上或组合在机柜上。中心处理单元利用多通道高速A/D采集卡,将增强型声波传感器传输过来的电流信号进行采样,转换成数字量信号,通过总线送到主处理板,进行付里叶快速变换(FFT),得出实时频谱棒形图及趋势图,并跟踪频谱棒形图及趋势图的变化。针对泄漏特有的频谱模式,经识别后进行泄漏报警,同时具有历史追忆功能,用于报警后数据分析。另外对测点处背景噪音的数据进行处理,用于传导管堵灰判断;通过监听切换卡,用于监听测点处的实时背景噪音;通过开关量输入电器输出卡,与吹灰盘联锁,监视吹灰器工作是否正常;用于装置自检,判断系统工作是否正常;用于无源节点输出,与集控室光字牌连接,用于报警显示;中心处理单元前面板有薄膜控制键盘、声音监听扬声器、音量调整旋钮、软驱、调度键盘接口、电源开关以及CRT打印机等,用于功能操作及显示。发表论文。显示报警单元用于中心处理单元数据分析后的显示,含五个子显示界面,它们是实时数据、历史数据、堵灰指示、监听画面及系统配置等。通过软件界面的炉膛模拟图可判断出泄漏的区域位置,当出现某测点附近炉管泄漏时,该点将会出现红显示,经延时处理后,输出开关量信号至光字牌报警在堵灰指示画面中,指出每一根声波导管的积灰情况。当出现堵灰时,提醒维护人员进行相应维护。通过软件界面的棒图,可看出通道的能量大小,反映通道的有效噪声水平值强弱。

2.3 系统布置图

图1 原系统布置图

3 系统改进方案设计

3.1 可研分析

通过理论研究以及对已加装吹扫装置的电厂的调研和咨询,发现炉管泄漏测点堵灰的现象基本上没有发生,消除了测点结焦和堵灰现象,并且吹扫所用的仪用气源对传感器测量基本没有明显的影响,因此,机组炉管泄漏装置增加吹扫系统是成功的、可行的。

3.2 改进方案及图纸

3.2.1传导管改造

改造传导管的目的是为了避免因堵灰而造成的漏报现象,改造内容包括更换传导管后部及敷设相应的气源管路。见附图:

此项改造1台机组共32个测点,要增加电磁阀和截止阀各8只,带气源接口的传导管32根(从隔热绝缘体后部更换,无需重新焊接),要敷设气源管道至每个传导管,同时从控制柜至电磁阀敷设控制电缆。

3.2.2 硬件的更改:

原通道设置为两个I/O板卡:P8R8-1DB37和P8R8-2DB37; P8R8-1 DB37中1通道为报警输出、2通道为自检输出,3、4、5、6、7、8为空,P8R8-2 DB37中1、2、3、4、5、6、7、8为电磁阀1、2、3、4、5、6、7、8的输出。这样的设置不利于设备的安全稳定运行,原因为八个电磁阀都在同一个板卡上,而另一个板卡只有两个功能,这样当吹扫时板卡1中的负荷率会很高,不利于提高两个板卡的效率。这次更改为P8R8-1 DB37中1通道为报警输出、2通道为自检输出,3空,4、5、6、7、8为电磁阀1、2、3、4、5的输出;P8R8-2 DB37中的1、2、3为电磁阀6、7、8的输出

3.2.3 软件的更改

原软件中不包含吹扫装置,本次在软件中又增加了吹扫的程序。为了屏蔽吹扫时声波信号的突升导致误报异常信号,在软件中增加了一个延时的模块:即当模拟量超过50%时超过四分钟报异常,当超过十二分钟时报泄露。这样有效的避免了误报的可能,经过投产后大约半年的观察,未发现吹扫程序和屏蔽程序有任何异常情况。

除此以外,还进行了通讯程序的更改,原我公司DCS中与四管泄露开关量的通讯设置的采集二进制号的位数设置分别为0、1、2,即0的时候为normal,1的时候为abnormal,2的时候为leakage,而南京国泰软件中送出的数值为十进制中的数字1、3、4,它们的二进制分别为:

1 001

2 010

3 011

4 100

当设置为1、3、4的时候,会出现一个问题是:当发生abnormal时,即二进制的011时,采集二进制的位数的DCS会认为第0位和第1位同时发1,也就是normal和abnormal同时发。这与我们的设计原则:normal、abnormal、leakage不同时为1相违背。

而当我们把通讯的输出设置为1、2、4时则不会出现这个问题(详见上面的十进制与二进制的转化)。当为1时,normal灯亮,而abnormal和leakage不亮;当为2时,abnormal灯亮,normal和leakage灯不亮;当为4时,leakage灯亮、normal和abnormal灯不亮。这就符合了DCS与四管泄露检测装置之间的通讯。

4 吹扫前后效果对比分析

在加装四管泄露报警装置前,炉管泄漏测点部分容易堵灰和结焦(尤其是个别鸭嘴形状的取样点),清理起来十分的消耗人力,不利于对泄露部分进行有力的监视,严重影响监测系统的灵敏性和正确性。发表论文。

通过增加吹扫装置后,基本杜绝了炉管检测探头的堵灰和结焦情况的发生,使得监测装置的准确性和灵敏度得到了提高,增加了检测系统工作的可靠性,避免了炉管泄漏装置误报和漏报情况的发生。实践证明,应用这套装置,可以及时判断炉管泄漏和泄漏位置,跟踪测报泄漏的程度和趋势,大大提高锅炉运行的安全性。锅炉炉管泄漏的早期报警,有利于电厂的负苛调度,使机组的停运安排更为合理。


参考文献:
[1]唐华.锅炉炉管泄漏自动报警装置培训讲义(R). 南京:南京国泰电力技术有限公司,2004:5-12
[2]范从振. 锅炉原理(M). 北京:水利电力出版社,2000:121-130
[3]施仁 等. 自动化仪表与过程控制(M). 北京:电子工业出版社,2003:92-95
 

 

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