热工测量及常规仪表锅炉泄漏在线监测系统.wps
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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
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