锅炉炉管泄漏监测系统用户使用手册

1、华润唐山发电厂2×300MWGEEBLA型锅炉炉管泄漏监测系统用户使用手册南京万和测控仪表有限公司2013年 11日编制3334666788899991010 错误 ! 未定义书签。131313151515目录二、原理功能 1、应用范围 2、基本原理 3、实现功能 三、结构组成 1、信号采集系统 2、信号处理监视系统 3、除灰系统 四、性能指标 1、设备指标 2、传感器指标 . 五、安装内容 1、安装总则 2、安装条件及工期 3、安装内容 六、现场调试 1、静态通电调试 2、动态调试 七、维护说明 1、日常维护 2、故障分析 八使用说明 1、简介 2、系统运行 、产品概述随着发电技术

2、的发展，现代发电厂锅炉已进入大容量、高参数时代，锅炉承 压管介质压力不断提高，承压管数量不断增多，锅炉炉管一旦发生泄漏将直接 影响发电机组的安全、经济运行，锅炉四管早期泄漏的及时发现有利于电厂防 止机组计划外停运，并减轻二次泄漏造成的破坏，缩短炉管泄漏的检修工期、 减轻劳动强度。锅炉正常运行时，燃料燃烧、烟气流动、灰粒无规则撞击金属的表面等都会 在锅炉内部产生较强的噪音，如何区别正常的锅炉背景噪音和炉管泄漏所产生 的噪音是能否准确反映泄漏状态的关键问题。本系统基于声学检测原理，通过耐高温的传感器采集锅炉燃烧时的声音信 号，应用先进的特征提取技术，提取炉内声音的时域、频域特征，建立有效识 别正常

3、背景噪声与泄漏信号的特征向量，采用基于最近邻（ NN）原则的输出观 察向量计分方法进行模式识别，具有在强背景噪声下有效识别微小泄漏的高识 别率。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， 该系统还能有效地监测吹灰器的运行工况。二、原理功能1、应用范围本设备适用于火力发电机组的电站锅炉，实时检测炉内水冷壁、过热器、 再热器、省煤器受热面管道的早期泄漏及有效监测吹灰运行工况。2、基本原理利用声学监测原理，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

4、分析计算判断炉 管是否发生泄漏。3、实现功能1、实时检测泄漏及早期报警自炉管（水冷壁、过热器、再热器、省煤器）发生砂眼、裂纹始，装置 逐级报警并伴随光字牌报警；自动检测泄漏过程中， “棒图”显示的颜色分 别表示：正常（绿色） 、异常（橙色）、泄漏（红色）。2、准确判定泄漏区域位置 通过泄漏点附近分布的“测点”所反映的泄漏程度并结合各“测点”先 后报警顺序综合判断泄漏区域位置；分辨率 4 米的隔离范围。3 、显示泄漏声音频谱 显示各测点所“听到”的炉内声音的频谱图，显示谱段为115kHz。它将明显地区别反映炉管泄漏与蒸气吹灰及声波吹灰声音的频谱特征。4 、跟踪泄漏发展趋势显示各测点声音发展趋势曲

5、线，反映炉管泄漏的程度。并具有记录、打 印功能，数据存储时间为 12 个月以上。5、实时监听炉内声音 可任意选择监听某测点对应的炉内声音，并提供录音接口。6 、监视吹灰运行工况（1）检查吹灰器汽源压力 启动手动或程控吹灰，其邻近测点的声音在“棒图”中的显示值通常大于 50%，否则可认为汽源压力异常或管路泄漏。（2）吹灰器是否旋转吹扫 吹灰器旋转吹扫时，其相邻测点的声音在“棒图”中的显示值应有规律 的高低变化（或监听声音，应有明显的强弱变化） ，否则应视为异常。（3）判断吹灰器是否卡涩 吹灰器退出后，其相邻测点的声音在“棒图”中的显示值应恢复到吹灰 前的状态，否则系统将予以报警，这种报警首先要判

6、断的是吹灰器卡涩。运 行人员应及时处理，避免吹薄、吹坏炉管而造成炉管泄漏。7 、与 DCS的通信功能泄漏检测装置与 DCS的通信在两机建立电气连接后，开始通信。在DCS操作站上,由DCS组态完成画面显示， 泄漏检测主机发送画面显示所需的实时 数据，发送间隔为 3 秒钟；DCS操作站（或 I/O 站）在后台持续接收实时数据， 并根据实时数据构造的自己历史数据库，供查询模式下查看历史状况；单击 “退出系统”按钮，切换到 DCS的其它画面。通信遵循 RS-485 标准。8、装置系统自检测试系统显示判断各通道运行是否正常。9 、波导管自动清灰除焦（ 1）对波导管的清灰除焦方式可选择手动 / 自动，投自

7、动时应根据锅炉的燃 烧工况选择设定时间间隔，定期实现对波导管清灰除焦。（2）对波导管的堵灰判别，波导管是否畅通直接关系到系统的可靠性，系 统软件设计了对波导管运行工况的实时检测， 并在堵灰画面中显示正常状态 （蓝 色）和堵灰状态（红色） 。这也是对清灰除焦效果的自动判定。（3）当波导管严重堵灰时，系统将发出硬件报警，提醒运行人员及时对波 导管清灰除焦或必要时的人工机械清灰。10、系统其他功能（1）在系统电源丧失时，清灰除焦机构应能保持在失电前的位置。清灰除 焦电磁阀是用来控制仪用压缩空气的，当系统电源丧失时，电磁阀能自动复位。（2）传感器的输入信号为声频信号，输出信号为模拟量，因此，要使用屏

8、蔽信号电缆，屏蔽线采用单端接地，接地方式为在机柜内集中接于接地柱。数字量输入 / 输出信号为隔离信号，且在机柜内，线程短，可实现普通控制 电缆（即不加屏蔽）的数字量输入和输出。（3）增强型一体化声波传感器抗干扰 锅炉炉管泄漏监测系统的增强型一体化声波传感器应采取一定措施，提供 较强的抗干扰能力，有效隔绝外部电磁及噪声干扰。就地传感器与监测设备之 间采用屏蔽电缆。监测系统的开关量信号均用光电隔离方式。增强型一体化声 波传感器不会由于测量管内积灰，造成管内堵塞，影响系统的正常工作，应方便维护。为了防止传感器处积灰堵塞，应具有清灰防堵措施锅炉炉管泄漏监测系统的传感器具有高灵敏度，应能耐高温、耐冲击。

9、传感器的防护等级为 IP65 ，具有防水、防腐、防尘能力。三、结构组成GEEBLA型电站锅炉炉管泄漏监测系统由三部分组成：信号采集系统、信号处 理监视系统和除灰系统。1、信号采集系统信号采集系统安装在锅炉本体上，包括声波传感器和声波传导管 。1、1 声波传感器 声波传感器将炉膛内的声频信号转换电流信号，通过四芯信号电缆，输送 到信号处理监视系统。声波传感器固定在声波传导管的尾部，主要包括三个部 分：信号处理、声频采集和自检测试，它封装在特制的不锈钢外壳中。1、2 声波传导管 波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、

10、球阀、 45 度角三 通和气源接口等构件，整体密封。2、信号处理监视系统信号处理监视系统安装在集控室或电子间内，通常信号处理监视系统布置在 监控机柜内，该机柜内布置了显示器、工控主机箱、打印机、键盘、鼠标、声波 传感器专用电源和接线端子排等。在工控主机箱内安装了所有的信号处理板卡，作用如下：2、1 监听采样卡该板卡有两个功能： 一是将声波传感器送入的电流信号， 经过 100采样转换成 电压信号，送入高性能数据采集卡。二是将电压信号转换成声频信号，通过监听选择 画面，实现实时监听锅炉内的各种背景噪音。2、2 高性能数据采集卡高性能数据采集卡， 将声波传感器传输过来的模拟量信号转换成数字量信号，

11、通 过总线送至主处理板，进行付里叶快速变换 (FFT) ，得出实时频谱棒形图及趋势图， 跟踪频谱棒图及趋势图的变化，针对泄漏特有的频谱模式，经判别后进行泄漏报警。 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。2、3 开关量输入继电器输出卡主要实现光字牌泄漏报警、 声波传感器自检、 吹灰抑制和气源清灰电磁阀控制等 功能。2、 4 通讯功能实现采用 RS-485/RS-232 接口。2、5 其它 在工控主机箱内，还有扬声器、软驱、调试键盘接口、电源开关等，用于功能操 作及显示。3、除灰系统声波传导管堵灰，传感器采集不到炉膛内的各种背景声音

12、，将影响炉管泄漏 的检测，所以本系统有声波传导管自动除灰系统。它布置在锅炉上，从电厂的主 气源管路引出，通过电磁阀控制每个支管路，每个电磁阀控制 4-8 个测点。四、性能指标1、设备指标1、1 灵 敏 度：能检测 < 1mm的微小泄漏。1、2 分 辨 率：最佳隔离范围可达半径为 4 米的半球范围内1、3 连续运行： 30000 小时。2、传感器指标2、1 增强型声波传感器灵 敏 度： >25mV/Pa； 输出电流： 012mA（AC；） 频率范围： 检测范围：半径 4-12 米半球空间； 工作温度： -60 300； 连续运行时间：> 30000 小时。2、2 信号处理监测系

13、统输入通道： 50 路； P4 工控、 500G硬盘、 4GB内存、 DVD光驱 工业级专用电源； 12 位隔离高速 A/D 卡，采样频率 100Khz。 历史追忆时间： 12 个月2、3 扩容选择 可实现多台机组共用一套泄漏检测报警系统。 备注：如有出入，以技术协议为准。五、安装内容1、安装总则设备的安装接线施工一般由安装公司或电厂有关部门负责完成，我公司提供安装技术指导和质量保证。2、安装条件及工期 必须在机组停运后施工安装，在机组启动后系统调试。安装约需 8 天，接线调试 2 天。3、安装内容3、1 在锅炉本体上安装声波传导管。* 拆除锅炉保温层护板和保温层* 锅炉鳍片开孔* 声波传导管

14、焊接固定* 恢复锅炉保温层和保温层护板3、2 在集控室或电子间的适当位置安装监测系统机柜。* 固定安装监控系统机柜。* 机柜内显示器、工控主机箱、打印机等的布置。3、3 电缆及保护硬管敷设* 四芯炉管泄漏信号传输电缆敷设* 电缆保护硬管的布置和焊接* 其他电缆的敷设 （ 包括电源、光子牌、吹灰屏蔽、 DCS通讯电缆等 ）* 整理现场的信号电缆，电缆穿硬管3、4 在锅炉上敷设压缩空气管路，安装气源吹扫控制电磁阀（如果有） 。* 敷设主、支气源管路* 安装气源吹扫电磁阀和球阀* 敷设电磁阀控制电缆3、5 电缆接线。电缆穿金属软管 现场声波传感器接线及安装* 电缆查线编号* 监控系统机柜接线 如果停

15、炉检修工期短，以上安装工作中和必须在机组停机时实施，其余部 分安装工作在机组运行时完成。六、现场调试1、静态通电调试1、 1 通电前检查(1) 电源检查进行绝缘电阻检查， AC220V回路的绝缘电阻应不小于 10 兆欧；用万用表检查监 控柜内 AC220V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

16、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。1、 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。2、动态调试2、1 动

17、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%负荷左右 , 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。2、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（根据要求可设置） ，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

18、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，厂方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，如果系统背景噪音变化不大，也可以直接设定为 40。 2、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

19、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。堵灰值的设定由厂方工程人员， 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，堵灰值以平均值为基础比平均值小为宜；(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。 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。2、4 主要功能

20、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 8，确认推出后，经过一定时间的延时判断，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。(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。(6) 数据记录开机运行 1 小

21、时后即可进入历史画面，查看是否有记录。(7) 其它功能根据软件使用说明 ，对相应的功能进行检查即可。七、维护说明本公司的锅炉炉管泄漏监测系统设备设计合理结构简单、维护量小、检修方便，设备有自诊断功能，帮助维护人员判断1、日常维护在日常维护中，通常声波传感器和声波传导管堵灰需要维护， 检查维护方法如下：检查内容检查方法具体操作声波传感器自检法触发“自检”按钮，每个通道的实时帮图值超过50以上即可。测量法用万用表测量传感器信号输出端对地的交流电压，正常 运行时 100mV左右 , 自检时 1000mV左右。堵灰系统识别应用软件中的堵灰画面提示堵灰软件吹灰智能识别报告。监听法打开监听，无声音。特别是

22、在锅炉吹灰时，锅炉内的背景 声音很大，如果监听不到或声音很小则堵灰。2、故障分析2、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电源都配备了的保险丝，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。2、 2 现象 2：自检

23、时，所有通道的实时帮图值在 10以下。（1）电源故障+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。2、 3 现象 3：多数测点同时发出泄漏报警信号，并送入光子牌（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。2、 4 现象 4：无法监听（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。（

24、3）监听板损坏所有测点都无法监听，则监听板坏，更换即可。2、 5 现象 5：计算机死机（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）计算机电源坏，更好计算机电源。（5）CPU风扇坏。更坏 CPU风扇。八使用说明1、简介本公司的锅炉炉管泄漏自动报警装置是国家专利产品，其软件采用面向对象 方法, 在WindowsXP平台下用VisualC+语言设计，具有界面直观、操作方便、运行 可靠、检测准确等特点。主要功能均可用鼠

25、标点击工具条相应按钮实现。软件功 能界面主要有：显示所有通道的实时能量棒图。 显示当前选择通道的实时频谱图。 显示当前选择通道的实时趋势图。 显示当前选择通道的历史趋势图。 显示当前选择所有通道的历史棒图。显示当前选择通道的历史频谱图。 显示自检后所有测点的自检报告。 显示过去时间内所有通道发生泄漏状态变化时的时间和测点位置。 显示各测点声波传导管的积灰情况，并实现自动清灰。 显示与调试有关的参数，用于调试人员设置系统参数。 进行当前画面的打印。提示所有测点的布置位置及当前的泄漏状态。实时棒图画面功能描述：此画面为当前时刻全部测点实时信号的显示。 泄漏状态反映当前 时刻锅炉每个测点处的泄漏状态

26、。坐标中部 50%处的横线表示泄漏报 警线，当棒图值超过 50%时，棒图显示红色，表示该通道实时信号已 超出泄漏报警阈值，当棒图值在 40%-50%时，棒图显示橙色，表示该 通道实时信号出现异常，需关注其发展趋势。画面下部提供监听功能。 选中任一单选按钮， 再点击右侧按钮打 开该监听通道， 可实时监听该测点处的炉内噪音 （此功能根据客户要 求设定）。实时频谱画面功能描述：此画面为单通道实时信号当前时刻的频谱分布图， 显示0-15KHz范围内的频谱分布情况， 每个棒图反映的是 300Hz频段内的能量和，纵坐标表示其能量大小。 切换通道可点击画面左下部 和 按钮 画面左上部泄漏状态反映当前时刻锅炉每个测点处的泄漏状态画面下部提供监听功能。实时趋势画面功能描述： 此画面为单通道实时信号在 20分钟时间段内的趋势图 实时值反映实时信号的大小。切换通道可点击画面左下部 和 按钮。 选择“趋势图通道选择”下的单选按钮，可以选择同时 查看的通道数。点击前、后