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1、热工测量及常规仪表热工测量及常规仪表锅炉泄漏在线监测系统锅炉泄漏在线监测系统第一节 概述第一节 概述1 1、 简介简介 1.1 说明 内蒙古电厂炉管泄漏自动报警设备由东北电力开元生产安装，其采用声波 测量和信号处理技术，实现对锅炉“四管”（水冷壁管、 过热器管、 再热器管、 省 煤器管）泄漏的早期报警。变换（FFT）和频谱分析，辨别背景信号和泄漏信号， 一旦捕捉泄漏信号将延时跟踪分析，信号达到阈值后将发出报警。 此外，该设备 还能有效地监测吹灰器的运行工况。 本章主要从工作原理、 系统安装及调试、 工控 机的日常使用、现场维护及故障处理等方面进行分析说明。 1.2 原理及用途 炉管泄漏装置时根
2、据声学监测原理，由特制的增强型声波传感器采集炉内 各种声信号，并转换成电流信号；检测报警系统经快速傅立叶变换技术分析得 到声信号的频谱，并以棒图形式显示；通过对噪声强度、 频谱特征及持续时间的 分析计算判断炉管是否发生泄漏。 锅炉运行时，其承压受热面内部介质（水或蒸汽）的压力较高，通常大于 10MPa。当受热面产生裂纹或孔洞时，高温高压介质冲出缝隙时可产生频带较宽 的噪声信号。 这种宽频带的噪声信号通过声导管的合理传导，使传感器接收到噪 声信号，并进行首次滤波、 放大信号处理，为了便于电缆的长线传输，再转换为 420mA的标准信号，通过电缆送入监测机柜中的泄漏监测主机内，进行再次的 信号处理。
3、 泄漏监测主机输出的电压信号被高速数据采集器采集，并读入计算机 中。 计算机对该信号进行更复杂的数学运算、 数据分析、 逻辑运算，以及大量的数 据处理。 计算机系统根据处理结果，显示、 记录各测点的数据。 如计算机确认有泄 漏发生，则发送出报警提示信号。 1.3 技术指标 有效测量半径 12m 环境温度 -30+90 工作电源 220V AC 历史记录 30天 2 2、测点分布、测点分布 根据330MW机组的锅炉情况，对锅炉泄漏在线监测系统测点进行布置，确定 32个测点，其中炉膛水冷壁区域12个测点，水平烟道过热器、再热器区域8个测 点，尾部竖井烟道过热器、省煤器区域10个测点，炉顶大罩壳区域
4、2个测点。 测点布置遵循单只传感器有效监测半径为12米的原则。 泄漏监测范围包括锅炉内水冷壁、 过热器、 再热器、 省煤器以及炉顶大罩壳内 的全部承压汽水管道、阀门、联箱等。 锅炉测点布置图3 3、 系统结构、 系统结构锅炉承压管泄漏在线监测系统就地检测设备和室内主机单元两部分，就地 检测设备应安装在锅炉现场，室内主机单元以监测机柜的方式提供，其中泄漏 监测主机、工控计算机等设备均布置在机柜中。 4 4、显示画面、显示画面 显示器与主机连接，可显示每个传感器的信号频谱图、 小波图、 棒状图、 测点 模拟图、泄漏趋势图和报警记录等。 图3所示的泄漏监测系统主画面，在不同状态下，采用不同颜色加以区
5、别： 系统故障 蓝色 基础背景噪声 绿色 声音出现异常 黄色确认泄漏 红色(自动提示泄漏发生的位置)图1 泄漏监测主画面图2 历史趋势界面 5 5、电缆接线、电缆接线 单台BLD型锅炉承压管泄漏在线监测系统的电缆接线，见图3 的系统接线示 意图。图3 系统电缆接线示意图 传感器输出信号为420mA的电流信号，接线电缆也可采用KVV 型普通热 工信号电缆，而不必使用屏蔽电缆。图4 传感器外形及引出线说明 传感器与声导管采用法兰连接，要求连接密封良好，且传感器法兰为绝缘 材料，传感器外壳不应与声导管构成电气联接。第二节 系统安装及调试第二节 系统安装及调试1 1、安装方案、安装方案 为了避免水冷壁
6、弯管开孔的麻烦，因此泄漏监测系统必须尽量利用锅炉现 有的条件安装测点。 根据炉膛区域声导管的安装方法不同，提出几种安装方案： 1.1 分利用水冷壁上看火孔以及其它测点开孔 水冷壁上看火孔由两根水冷壁跳管构成，中间部分为看火孔，开孔的上部 有一个空闲的三角区，可以安装声导管，见图1。图1 利用看火孔上部空闲三角区安装声导管 这种方法的优点是：不用改动水冷壁受热面，工作量小。 但是，由于在该锅炉图纸上没有发现可以利用的看火孔，因此系统中绝大 部分测点是在鳍片上开孔安装的。 1.2 利用水冷壁鳍片开孔安装声导管 系统的大部分测点采用在水冷壁鳍片上开窄孔的方式，同时再利用方箱过 渡安装，图2为垂直水冷
7、壁鳍片开孔的安装示意图。图2 利用垂直水冷壁鳍片开孔安装声导管 通常锅炉水冷壁管间距较小，考虑到安全因素，在相邻的三根水冷壁之间 的两个鳍片上沿径向各开一 条12mm260mm的矩形孔，利用方箱过渡，再安装声导管。 图3为声导管方箱安装 方式示意图。图3 水冷壁鳍片开孔方箱过渡安装声导管示意图 本方案的优点是布置灵活，其缺点是由于增加了方箱，加大了安装的工作 量。系统中的115、20号测点，可能要采用这种安装方式。 1.3 水冷壁弯管开孔。 在需要安装声导管的部位上，水冷壁弯管开孔。 本方案的优点是布置灵活， 检测通道顺畅，缺点是增加了开孔的工作量。 1.4 包墙鳍片直接开孔。 锅炉水平烟道和
8、竖井烟道的包墙过热器区域，其炉墙管排列节距较大，可 以在鳍片上开一个椭圆的孔，见图4。图4 烟道区域鳍片开孔安装声导管方案 本系统中的1619、 2124号的8个测点，可以在包墙鳍片上直接开孔安装。 1.5 其它测点开孔。 如果省煤器区域和大罩壳布置的2532号4个测点处无包墙管，可以根据需 要在任意部位开孔安装。 2 2、清灰方案、清灰方案 由于锅炉为平衡通风系统，炉膛以及尾部竖井烟道内具有较大的负压，足 以保证声导管不会产生积灰，为减少成本,该区域声导管不必安装清灰系统。水 平烟道区域负压最小，局部区域还会产生正压，为保障设备的连续正常运行， 需要安装自动清灰系统。 2.1 普通声导管 实
9、践证明，在锅炉负压稳定的区域，声导管部位不会堵灰。 在运行正常的锅 炉上，这种区域占有60%以上的比例，因此，系统中通常大部分测点采用这种普 通声导管。普通声导管的外形见图10A。 2.2 清灰声导管 清灰声导管是专门为易于堵灰和结焦区域安装测点而设计的，清灰声导管 留有通入低压风源的接口，用以克服炉内正压，确保监测通道畅通。 清灰声导管的外形见图5A。图5 锅炉泄漏监测系统声导管外形图 根据锅炉的特点，水平烟道区域负压最小，局部区域还会产生正压，为保 障设备的连续正常运行，需要安装自动清灰系统。 采用自动清灰系统能够防止声导管内积灰、 堵塞，还可以有效避免烟气对传 感器元件的腐蚀，保障监测系
10、统的正常运行。 系统全部声导管均有机械清灰孔， 可以方便地进行人工清灰、打焦。 系统中1320号的8个测点，采用特殊的清灰声导管（见图5B）。 特殊声导管与防腐清灰装置风管的连接（见图6）。图6 水平烟道处防腐清灰系统结构 本系统应采用76左右的风源母管，由锅炉前部引至水平烟道处然后分开 为两个支路，每个支路的风源母管各负责4个测点的供风，可以不必构成环形。 单支声导管的连接参看图7。图7 单支声导管清灰风管结构图 2.3 有关清灰管路的安装说明 1）风源引出位置应在两台送风机出口风道汇合处，避免运行中送风机的切 换影响测点的清灰。 2）由送风机出口至水平烟道各测点的风源母管因风压小、风温低，
11、可采用 薄壁有缝钢管。 3）由送风机出口引出的风源母管，清灰软管可在风源母管的就近任意部位 连接。 3 3、 安装调试、 安装调试 3.1系统安装包括以下几个部分： 1）测点的锅炉开孔。 2）方箱和声导管安装。 3）清灰风管安装。 4）清灰装置附件安装。 5）就地接线盒安装。 6）电子间机柜安装。 7）就地电缆敷设。 8）电缆接线及校线。9）传感器安装及接线。 3.2 声导管的安装应注意 1）安装位置要有平台或楼梯，以便于安装和维护，测点开孔高度应根据走 台和锅炉钢梁进行适当调整。 2）开孔位置距上部横向钢梁中心线，要有不小于1.2米的空间距离，为声 导管的高度和传感器的安装留有余地。 3）声
12、导管与锅炉鳍片及护板要满焊，焊后不应漏风。 4）焊接时，声导管与炉墙应成450角左右，可以根据环境略作调整。 现场安装完成后，锅炉稳定运行在60%负荷以上，设备投运，系统自动采集 数据，24小时后，进行参数设定。远程通讯、热线支持系统，在电话线连接到机 柜后，即可进行与厂家泄漏故障诊断中心的通讯试验和调试。 3.3 现场调试 3.3.1 静态通电调试 1）通电前检查电源 进行绝缘电阻检查，220V AC回路的绝缘电阻应不小于10兆欧；用万用表 检查监控柜内220V AC电源的接线，零线和火线是否短路，零线、 火线分别对地 线是否短路；检查电源的极性，电源插座必须“左零、右火、中间地”；检查电
13、厂提供的电源的电压是否在规定范围内。 2）工控机箱检查 检查工控机箱内的各卡件是否有松动、 移位，机箱内是否有杂物，如有则固 定好板卡，清理杂物。 3）内部DB接线头检查 检测DB接线头是否脱落、DB塑壳是否有破损。 4）声波传导管球阀检查 球阀扳手方向与声波传导管平行，阀门开；球阀扳手方向与声波传导管垂 直，阀门关。 见气源吹扫系统，须将阀门保持开的位置，只有未加气源吹扫系统 的才将阀门关。 3.3.2 通电调试 1）通电观察 通电前先将所有的外接电缆去除后，通电时应观察系统有无异常现象，包 括异味、打火、爆炸等，一旦有异常现象发生，应立即切断系统电源，待确诊故 障并清除后再上电。 2）检查
14、保险丝 检查接线端子排上的保险黑端子的LED是否亮，如果亮则保险丝断，先检 查电缆接线，确认无误后重新更换0.5A保险丝。 3）软件测试 开机后设备自动进入应用程序，根据软件使用说明的要求逐一操作。 3.3.3动态调试 3.3.3.1动态参数调试的条件 动态参数设置必须在机组正常运行带70%负荷以上,并且确认声波传导管不 堵灰时才能进行。参数的调整在系统设定画面内，需要密码进入。 3.3.3.2 泄漏值设定 如果实时频谱值泄漏值时，实时棒图将超过50并且变红，如果该信号 延续 12分钟（32 个测点），将发出泄漏报警。在动态调试时，泄漏值的设定会直接影响到系统在以后的运行中的质量： 当泄漏值设
15、定过低，系统在以后的运行中可能会发生误报；当泄漏值设定过高， 系统在以后的运行中可能会发生漏报。 依据实时频谱值初步设定泄漏值，通常分 四种情况： 1）当实时频谱值小于2，泄漏值设定为1020； 2）当实时频谱值在24之间，泄漏值设定为2030； 3）当实时频谱值在46之间，泄漏值设定为3040； 4）当实时频谱值在6以上时，根据现场的实际情况进行调整，屏蔽背景噪 音。 根据以上四种情况初步设定泄漏值后，调试人员根据该点附件是否有泄漏 史，是否有干扰声源、 各种负荷的历史趋势曲线和观察的实时棒图等因数对泄漏 值进行调整，以便准确的判断泄漏和跟踪其发展趋势。 通常系统默认的值是40，如果系统背景
16、噪音变化不大，也可以直接设定为 40。 3.3.3.3 堵灰值设定 锅炉正常运行过程中会发生声波传导管积灰或堵灰现象，从而使系统不能 正常监测炉内的背景噪音，堵灰情况严重时会发生漏报。 为保证系统正常监测信 号，系统提供了一个自诊断传导管是否堵灰的功能。 当 系统采集到声波传导管堵灰信号时，经过一定时间的判断，堵灰画面下会显示 一个堵灰报警信号，设备自动除灰。 在动态调试时堵灰值的设定直接影响到系统在以后监测过程中对声波传导 管堵灰判别。 堵灰值的设定由现场工况决定，依据平均值（能量值连续十次的平 均）设定，分三种情况： 1）当平均值大于4，堵灰值设定为4； 2）当平均值为34之间，堵灰值以平
17、均值为基础比平均值小0.2 为宜； 3）当平均值在3以下，堵灰值根据实际情况设定，最少不能低于1.5。 根据以上三种情况初步设定堵灰值，通过对能量值地观察，在以上设定的 基础上对堵灰值参数进行调整。 3.3.3.4 主要功能测试 1）泄漏报警模拟 将某个测点的泄漏值更改为0，确认推出后，经过一定时间的延时判断， 发出泄漏报警信号，泄漏状态表的相应点将由绿变红、光子牌报警。 2）锅炉吹灰屏蔽 在泄漏报警情况下，从吹灰盘送入吹灰启动信号或将端子排上的该两根线 短路，光子牌报警消失，去除吹灰屏蔽信号后，光子牌报警恢复。 3）声波传导管堵灰判断 将某个测点的堵灰值更改为10，确认推出后，经过一定时间的
18、延时判断， 发出堵灰信号，堵灰状态表的相应点将由绿变红。 4）监听 进入监听画面，选择监听各通道，能否听到炉膛内声音，如果听得的声音 过大，调节音量按钮。 5）打印功能测试 根据软件介面的提示，选择相应的画面打印即可。第三节 现场维护及故障处理第三节 现场维护及故障处理1 1、 故障分析、 故障分析 1.1 现象1：自检时，某一或几个通道实时帮图值在10以下。 分析及处理 1）声波传感器坏，不能正常采集到锅炉内的声音。更换声波传感器。 2）电缆故障，声波传感器的传输电缆短路，导致保险丝断。直接检查电缆 间是否短路，如果短路，到现场查找原因。 3）保险丝断，每个声波传感器的+12V、 -12V
19、电源都配备了0.5A的保险丝， 如果保险丝断，传感器无工作电源，不能工作。 直接查看端子排的 LED灯是否亮 亮则断或用万用表直接测量是否通路。断后更换即可。 4）DB接线头松动，检查主机箱后的DB接线头，重新插好即可。 1.2 现象2：自检时，所有通道的实时帮图值在10以下。 分析及处理 1）电源故障：+12V、-12V电源损坏，声波传感器不能正常工作。更换该电 源即可。 2）DB头脱落：检查主机箱后的DB接线头，脱落后重新插好即可。 1.3 现象3：多数测点同时发出泄漏报警信号，并送入光子牌 分析及处理 1）电缆短路，TEST线有+12V电压，使声波传感器错误自检。 2）气源吹扫电磁阀坏：
20、气源吹扫电磁阀坏后，气源回路常开，不停的吹扫 传导管所致。更好电磁阀即可。 1.4现象4：无法监听 分析及处理 1）现象1中出现的任何一种情况，都可能导致一个或几个测点无法监听。 2）监听板接触不良：监听板在长期的运行过程中，可能松动，出现接触不 良现象。重新插好监听板即可。 3）监听板损坏：所有测点都无法监听，则监听板坏，更换即可。 1.5 现象5：计算机死机 分析及处理 1）感应电源干扰：A/D板的DB37电缆备用芯浮空产生较大的感应电压进入 主机，影响硬件，影响计算机的正常运行。将多余的备用芯去除即可。 2）硬盘上部分支持软件损坏，重新安装应用软件即可。 3）硬盘故障，更换硬盘。 4）计
21、算机电源坏，更好计算机电源。 5）CPU风扇坏。更坏CPU 风扇。 2 2、系统检修、系统检修 1）拆装前应先办好系统检修工作票及技术安全预案书后，方可对系统进行 检修。 2）停计算机电源、 停控制电源，最后停系统总电源。 并在各对应的开关、 刀 闸，把手上分别挂上“禁止合闸，有人工作”的警示牌。 3）人工清灰：将测量筒密封盖打开，检查测量筒内有无积灰，如发现积灰 严重，应用器具疏通，确保音频信号传递畅通，疏通完毕，将测量筒密封盖装 上拧紧。4）接线检查：控制柜端子排、就地探头和电磁阀接线端子紧固，确保接触 良好，整齐美观， 5）吹扫电磁阀检查：电磁阀停电后，测量电磁阀电阻，阻值应符合规程要
22、求，线圈绝缘应大于5M，电磁阀传动部分应动作灵活，如发现有卡涩现象， 应解体检修或更换。 6）送电试验：将系统总电源合闸，送计算机电源和控制电源，检查输入输 出信号有无异常，如有异常，查明原因及时消除。 7）自动清灰检查：传导管上安装了汽源吹扫装置，发生积灰时，启动自动 清灰功能即可。我厂现设置为每晚9时自动清灰一次。 8）自检检查：系统装有自检功能，将自检开关打到自检位置，逐一测试 30 个传感器的传导功能，如发现探头有故障应及时更换。 3 3、日常检修维护及标准、日常检修维护及标准 3.1外观检查 1） 外壳、外露部件表面应光洁完好，铭牌标志牌应清楚。 2） 各部件应清洁无尘、完整无损，不得有锈蚀、变形。 3） 管路严密无堵塞、无渗漏。 3.2对接线端子进行检查、紧固 1） 接线正确牢固，标号齐全清楚，电缆无破损或伤痕。 2） 引线孔、外盖密封应良好。 3） 电缆金属套管完好，固定牢固。 对外信号接线内部信号接线