大唐鲁北发电有限责任公司王世杰
【摘要】?介绍电站锅炉空气预热器热点监测系统的硬件组成及软件设计方案。该系统首次将信息融合技术应用于热点的实时监测，与早期同类系统相比，该系统的可靠性大大提高。?
【关键词】?空气预热器；?热点监测；?多传感器信息融合技术；
1概述
电站锅炉空气预热器热点监测系统是用于监测空预器内部是否存在火灾隐患，确保机组安全、经济、可靠运行的不可缺少的设备。大量模拟实验及火灾现场资料表明，大多数空预器起火常常出现在冷态起动和热备用后的起动期间，这些起火起因于燃油的不充分燃烧，其
结果是未充分燃烧的燃料油凝结和聚集在空预器的部件上，当进入空预器的烟气温度增高时，沉积的燃料油污物被烘烤变硬，当达到一定温度条件时，则可点燃这些燃料油污沉积物，造成火灾发生。HSDS-30系统是针对电站锅炉空预器内部环境恶劣，热点难以检测等问题，在现有HSDS-20系统的基础上设计的高精度、高稳定性的检测系统。HSDS-30系统采用先进的红外阵列探测技术，在空预器运行状态下可以实时准确的检测其热态辐射红外线的能量，从而监控空预器内部的温度场分布。当空预器内因温度过高而辐射的红外线能量超出正常范
围时，HSDS-30系统发出报警信号，确保在火灾发生的初期警示运行工作人员采取相应措施。整个系统采用先进的测控技术，经实践检验，该系统在空预器运行环境下具备了高度可靠性，最适合于各种容量的容克式空预器的配套使用。空预器的运行特性和复杂的现场环境给监测工作提出了较高的要求，恰当地选取监测手段和设计、安装方案，使整个系统既满足使用
要求，又具有合理的经济投入，符合现阶段电厂的需求实情，是HSDS-30系统的宗旨。本系统与以往系统相比具有以下特点：
1)高可靠性
移动式机构改为固定式机构，机构大为简单，能保证机构长期可靠运行；传统模拟电路的测温红外探头改为数字式双CPU的智能红外探头，提高了检测精度，大大延长传感器寿命；增加冷却系统检测装置，保证缺水及时报警，使得红外探头能得到及时维护。
2)高紧凑性
用总线通讯结构代替传统的硬接线结构，大大减少连接端子数量，提高了可靠性；用结构紧凑的嵌入式控制器代替传统PLC控制装置；用结构紧凑的嵌入式触摸屏代替原有的体积较大的工业计算机，大大节省了成本。
3)易维护性
?系统的运行状态、故障报警以标准总线方式提供给用户的DCS系统；除此之外，本系统自带的人机界面也可以很好反应系统运行状态和故障报警；?红外探头部件更换采用我公司提供的专用更换方法，方便快捷；?新系统由原来的两台空预器集中控制改为独立控制，两台空预器的热点检测系统互不影响，系统更易维护；
4)易调试性
本系统设有专门的调试软件，该软件除了能完成基本调试功能以外，还具有多项高级功能，如数据的智能分析，空预器运行情况分析等，方便调试人员调试，缩短调试时间。5)热点检测的实时性用固定式多测点检测代替移动式双测点检测，提高火灾预警实时性。原来检测一个完整的空气预热器面的周期大概为20分钟（实时性不好），新系统的检测周期仅为50秒左右。
2系统描述
2.1系统构成
本系统采用固定式机械机构，避免了早期移动式机械机构在运行期间出现的机构卡涩故障。固定式机构由于没有移动式机构的动力驱动机构组件，使得整机密封性好，运行平稳。红外探测护套装有喷气嘴，整机运行时可吹灰清扫红外镜头。本系统通过红外线来感知蓄热元件的温度变化。任何具有热能的物体都辐射能量，其中一部分被称为红外线。物体的温度与其辐射的红外线能量是成正比的。温度的升高将导致红外线辐射的增强。系统通过红外阵列传感器检测预热器蓄热元件的红外辐射，然后将其转换为数字量数据，以标准通讯方式输出。
本系统机械机构由横梁、冷却装置、吹扫装置和保护盖装置组成，安装在空预器的空气入口处；电气检测控制装置由嵌入式控制器、嵌入式触摸屏、智能红外探头、热电偶及相应的信号调理ADAM模块组成，布置在机构附近。系统的温度测点分布为每台预热器上部布置4个热电偶以及下部布置数个红外阵列传感器(对于200MW和300MW机组，布置3个；对于600MW机组，布置4个；对于1000MW机组，布置5个)。本系统结构示意图如图1所示。图1系统结构
3系统测温部件介绍
3.1红外传感器
本系统采用的红外阵列传感器是一种非接触式传感器，它由阵列探头、双CPU转换器和双Modbus通讯接口组成，框图如图2所示。图2阵列红外传感器组成框图该传感器有以下几个特点：1、具有较宽扇角的测量范围，可用较少数量的传感器完成较大范围的测量；2、转换器采用双CPU冗余结构，大大提高了传感器工作的可靠性；3、数据以Modbus总线方式输出，解决了红外阵列传感器数据传输量大的问题。由于空预器内部环境恶劣，为了保证阵列红外传感器能够稳定运行、有效检测空预器内部温度状态，系统配有灰尘吹扫装置、镜头保护装置和水冷却装置。
3.2红外传感器技术参数
电源+24VDC
测温范围0～500℃
响应时间＜300ms
工作波段8～14μm
测量精度读数值的土1.5％
传感器测量扇角41°
输出信号类型数字量
通讯接口RS485（双口）
3.3系统的常规温度监测
在空预器上端二次风侧安装热电偶，提供常规温度信号，该信号配合红外探头监测信号相互补偿并一同进入计算机测控系统，采用智能控制方法进行综合判断，是HSDS-30系统区别于国外同类产品的又一创举。实践证明，该系统对空气预热器火情的判断准确无误。
4固定式机械机构系统
本系统机械机构安装在空预器的空气入口处，安装布置图详见附图。横梁主要用来承载固定红外探头；冷却装置利用循环水对探头进行冷却，保证探头内的电路可以正常工作；吹扫装置可以清扫镜头上的灰尘，保证检测精度；保护盖装置在系统不投入工作时对红外探头
起保护作用。冷却装置装有冷却水流量检测传感器，用以检测是否缺水；吹扫装置装有电磁阀，通过控制该电磁阀实现红外探头周期性吹扫；保护盖装置装有一台电动执行器，通过控制该执行器实现保护盖板关闭和打开动作，当空预器温度大于100℃时自动打开，小于100℃时自动关闭。本系统投入运行前需要分别对冷却水流量检测传感器、电磁阀和电动执行器进行检测，确保正常才可以投入使用。
5系统的正常运行
当锅炉正式投入运行之前是着火的高危险期。在启动过程中，当良好的燃烧条件还没有建立，未充分燃烧的燃油从燃烧器进入预热器，堆积在蓄热元件的表面。当蓄热元件的温度升高到一定程度fs28{，沉积的燃油将发生燃烧。因此，在锅炉投入运行之前，空预器热点检系统必须先投入运行。
参考文献
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