火焰监视系统__说明书

1、 第一篇 技术说明一、前言：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统是在总结YD-NQ、YD-N及MB高温工业电视系统成功经验的基础上，应用最新的科技成果，由吉林隆华电力仪器仪表有限公司与安徽大学电视技术中心共同研制开发的新一代气冷内窥式高温工业电视系统，适用于电站各类型锅炉：四角喷燃、对冲、W火焰及硫化床锅炉。二、系统概述：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统采用微气量保护方式，通过电动推进器将摄像探头伸入到高温炉膛内获取炉内图像，并将图像信号传输至监视器的特种工业电视系统。系统采用结构化设计，安装维修便捷，环境适应性强，抗干扰能力强，耐高温耐腐蚀，视场角大，图像清晰，用气量少，使用寿命长。LH

2、-NQ气冷内窥式高温工业电视系统是火电厂锅炉火焰监视的主要设备。运行人员在集控室内监视器上可以清晰观察锅炉内部点火、正常燃烧及灭火等情况，保证锅炉安全、高效率运行，并有效减少能源消耗。三、性能特点：u 采用专门研制的特种耐高温针孔镜头,视场角大(90º),分辨率高(32线对/mm),镜片采用耐高温材料制造,最前端为蓝宝石镜片,极大提高了镜头的耐高温性能、抗污染能力和使用寿命。u 摄像探头无需水冷却，也不需微型制冷器，只要少量压缩空气或氮气吹扫镜头。高温镜头具备自清洁功能，克服了传统水冷却摄像探头易堵塞、腐蚀、漏水及管路复杂、易损坏、使用寿命短等缺点。同时，由于无需铺设冷却水管道，安装

3、维护简单、工程费用少。u 摄像探头防护罩采用特种耐高温耐腐蚀材料及特殊的结构设计，有效保护高温光学镜头及摄像机，摄像探头结构设计合理简单，维护方便,使用寿命长。炉壁连接体前端衬套伸入炉膛内部分采用先进的铸造高温合金（超合金）作为结构材料，在高温氧化气氛和燃气腐蚀条件下长时间承受较大的工作负荷。另外，摄像探头最外层伸入炉膛内部分采用先进的超耐磨航空材料进行等离子喷涂，确保探头长期使用。u 图像采集单元采用先进的低照度、高动态范围、高清晰度彩色CCD摄像机，配合我中心开发的可以遥控调节光圈的高温镜头，保证清晰观察炉膛内部图像。u 电动推进器采用永磁低速同步电机驱动及先进的链条式传动，动作灵活自如，

4、可电动/手动两用，克服了传统的丝杠螺母结构容易变形卡死的情况，整个系统结构简单、紧凑、精致，重量轻。u 现场及控制室均可以对摄像探头进退及镜头光圈大小进行遥控。当压缩空气压力低于设定值或摄像探头内部温度高于设定值时，摄像探头能够自动退出炉膛，观察孔自动关闭并送出报警信号。u 系统控制器配有DCS接口，具备与DCS、 FSSS系统的通讯控制功能。要求：DCS系统提供无源干接点。四、技术参数：摄像探头最高工作温度： 2000摄像探头工作行程： 600mm镜头视场角： 90°综合分辨率： 400TVL图像制式： PAL 25帧/秒视频输出: 1.0Vp-p75 BNC端子信 噪 比： 46

5、dB（AGC功能关闭）环境温度: -1055相对湿度: 95% （25）电源功耗： 220V/50Hz <200W五、系统功能：n 实时显示锅炉炉膛点火、燃烧及其他状态彩色/黑白清晰图像。n 摄像探头采用压缩空气（风）冷却防护。n 摄像探头采用电动（气动）进、退控制。n 在集控室内或锅炉现场均可对系统进行操作，控制摄像探头进、退，调整光圈大、小。n 为保护探头安全，设计双重传感监测保护，当冷却用压缩空气压力低于设定值或高温光学镜头温度超过设定值时，摄像探头均能自动退出高温工作区，并以LED闪亮显示报警源。n 提供DCS系统控制接口。n 设计多媒体一体化操作界面，供不同需要的用户选择。六、

6、系统构成：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统主要由前端设备、信号传输电缆、控制及显示三部分构成。前端设备包括：高温摄像探头总成（特种耐高温光学镜头、高分辨率CCD摄像机、特种耐高温、耐腐蚀保护套）、炉壁连接体、电动推进器、电气控制柜、气源控制柜等；信号传输电缆包括：视频电缆、控制电缆、视频综合电缆；控制及显示包括：系统控制器、监视器及多媒体操作软件（选配）等。LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统在电站锅炉主要由四种应用构成模式，构成图及应用场合简要说明如下：图1 基本型基本型：应用于一台锅炉安装一套内窥式高温工业电视系统。图2 扩展型A（双画面合成/切换）扩展型A：应用于一台锅炉安装两套内窥

7、式高温工业电视系统，图像显示方式采用切换或双画面合成。图3 扩展型B（配气泵）扩展型B：在基本型的基础上增加双联气泵供气系统，提供摄像探头冷却用气源，应用于生产现场不具备冷却用压缩空气或风的情况下。双联气泵自动定时切换工作，体积小、运行稳定、可靠，使用寿命长。图4 扩展型C（火焰、水位监视合成）扩展型C：应用于一台锅炉安装一套（两套）内窥式高温工业电视系统和一套（两套）汽包水位电视监视系统，图像显示方式采用切换或双画面合成。五、系统设备配置：序号设备名称单位数量备注1彩色/黑白CCD摄像机台1进口、高分辨率2特种耐高温光学镜头只1本中心研制3特种高温防腐蚀保护套只1特种材料4炉壁连接体只15电

8、动推进器台1电动/手动两用6电气控制柜台17气源控制柜台18系统控制器台19监视器台1可选择专业监视器或电视机10不锈钢软管根211聚氨酯橡胶管根112配套电缆套113双画面合成器台1选配，应用于扩展型A、C14多媒体操作软件套1选配，应用于扩展型A、C15一体化集成操作器只1选配，应用于扩展型A、C表1 设备配置六、电缆配置：编号电缆名称规格型号始端终端备注101*动力电缆KVV2×1动力配电柜电气控制柜用户自备102伺服控制电缆RVVP19×0.5控制器电气控制柜102视频电缆SYV-75-5监视器电气控制柜104控制转接电缆SSYV-9控制器集成操作器105*热工信号

9、电缆RVV2×0.5控制器光字牌用户自备106*UPS电源电缆KVV2×1UPS电源电气控制柜用户自备201视频综合电缆SSYV-9电气控制柜摄像探头202推进器控制电缆RVVP10电气控制柜推进器203压力信号电缆RVV2×0.5电气控制柜气源控制柜表2 配置电缆及联系七、系统设备：1. 摄像探头摄像探头是LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的核心设备，由彩色CCD摄像机（或黑白CCD摄像机）、高温光学镜头、高温保护套、温度传感器等部分组成。高温摄像探头外形结构及组件参见图5：图5 高温摄像探头 CCD摄相探头摄像机采用固态成像器件，即电荷耦合器件，简称CCD

10、。CCD将光学镜头成像面分解成几十万个像素，经光电电荷转换后，转移输出，最后形成视频信号。CCD摄像机可靠性高、寿命长、无隋性、体积小、重量轻，图像清晰、色彩鲜艳、失真小。技术参数：像面尺寸： 1/2"或1/3" 分 辩 率： 480 TVL视频输出： 1.0 Vp-p，75信 噪 比： 46 dB （AGC OFF）行 频： 15，625Hz场 频： 50Hz供 电： 12VDC/24VDC功 耗： 3W 高温化学镜头高温光学镜头为特种高温针孔式光学镜头，有轴向和转角两种形式，对于电站锅炉主要应用转角镜头。高温镜头设计采用中继物镜两次成像系统，成像面在远离观察孔的摄像机C

11、CD靶面上，最大限度减少进入摄像机的辐射热。镜片采用耐高温材料制造，极大提高了镜头的耐高温性能。技术参数：视 场 角： 90°分 辨 率： 32线数/毫米重 量： 2Kg光栏指数： F1.4-C 高温保护套高温保护套用来保护高温光学镜头及摄像机，由高品质不锈钢及特种合金材料制成的双层结构的筒体，气源控制箱输出的压缩空气接入高温保护套进气口，吹扫冷却镜头及摄像机。冷却保护压缩空气指标：工作压力： 0.05MPa流 量： 510M3/h温 度： 45品质要求： 无油、无水 温度传感器温度传感器用来检测高温光学镜头前端温度，保证摄像探头在温度超过设定的上限保护温度时（一般设置为300），自

12、动推出。温度传感器采用WRNK-101K型热电偶。2.炉壁连接体炉壁连接体由炉壁安装连接体、隔热罩、门封等组成。炉壁连接体是电动推进器安装在锅炉炉壁上的连接部件，它不仅起连接作用，而且能在摄像探头退出后自动关闭观察孔门，减少热辐射。炉壁连接体衬套前端采用特种合金材料（超合金）制造，有效抵御高温腐蚀。图6 炉壁连接体3.电动推进器电动推进器是将装载在推进器上的摄像探头送入或退出炉膛的电动执行机构，可在现场或集控室操作控制进、退。采用永磁低速同步电机驱动及先进的链条式传动结构，进退灵活自如，可电动/手动两用，克服了传统的丝杠螺母传动结构容易变形卡死的情况，结构简单、紧凑、精致，重量轻。 技术参数工

13、作行程： 600mm 行程运行时间： <20S外形尺寸： 1000×195×200mm(长×宽×高)重量： 15Kg当压缩空气压力低于设定值或高温光学镜头温度超过设定值时，电动推进器执行退动作，自动将摄像探头从炉膛内退出，保护探头安全。图7 电动推进器4.电气控制柜电气控制柜是LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的电气控制装置。安装在现场。主要功能如下：n 摄像探头进、退动作的电气控制、驱动。n 摄像探头超温及停气的监测及保护控制动作。n 摄像探头温度的检测、欠压/停气信号的监测。n 控制、报警、故障信号监测、分配与传递。图8 电气控制柜外形及部件

14、图9 电气控制柜电缆座及接线端子5.气源控制柜气源控制柜是安装在现场的摄像探头冷却、密封气源分配、过滤、控制装置。具有如下功能：n 具有对压缩空气压力进行调压过滤的功能。n 配备空气压力传感器，当气压低于设定值时，发送报警信号，现场电气控制柜内保护检测电路接收到报警信号后，发出退动作指令，电动推进器退，摄像探头退出炉膛。图10 气源制柜6.系统控制器系统控制器是LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的操作控制设备，安装在集控室内。控制器可以实现摄像探头的进退、镜头光圈的大小的控制功能，以及工作状态的显示、报警。n 正常情况下，揿动“进”键，电动推进器前进，摄像探头进入到高温工作区，到位后，“进”

15、状态指示灯亮。揿动“退”键，电动推进器后退，摄像探头退出高温工作区，到位后，“退”状态指示灯亮。n 运行过程中，根据火焰监视图像的亮度情况，运行人员可以操作镜头光圈的“大”/“小”键，保证监视图像效果最佳。n 冷却气源压力不够或停气时，“停气”指示灯点亮，系统处于停气保护锁定状态，气源恢复后，报警自动解除。n 摄像探头内部温度超出设定的最高上限，“超温”指示灯点亮，系统处于保护超温锁定状态，温度正常后，报警自动解除。图11 系统控制器图12 控制器电缆座线芯分配n DCS接口：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的所有控制和状态显示可以在DCS系统中实现，为此，系统控制器提供和DCS系统的通讯

16、控制接口（DCS接口），控制器“DCS接口”电缆座引脚分配和原理参见图13图13 控制器DCS接口7.监视器监视器是系统的图像显示单元，摄像探头采集的炉膛内部工况图像，最终在监视器上显示出来。监视器种类很多，有彩色/黑白专业监视器、彩色/黑白电视机、等离子监视器、大屏幕投影等。监视器的标准配置是彩色专业监视器或彩色纯平电视机，可以根据用户的具体需求确定监视器的选型。8.气泵控制箱气泵控制箱是双联气泵供气系统的操作控制单元。气泵动力电源可以选择220VAC或380VAC。气泵控制箱外形及操作单元面板参见图14。 技术参数n 定时切换时间的设置n 自动/手动切换的选择n 单台气泵的启动/停止n 3

17、80VAC电源缺相及电机的过电流保护图14 气泵控制箱八、锅炉开孔：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的摄像探头视场角达到90度，为保证获取全炉膛监视图像，必须选择合适的炉壁观察孔位置。特别说明：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统适用所有类型的电站锅炉，对于特殊形式的锅炉，观察孔的位置必须由用户、锅炉厂（或设计院）及设备生产厂家协调确定。例1：对于四角喷燃锅炉，最佳的观察孔位于锅炉前、后墙的中心线附近一定高度（H）位置，H值的计算及开孔示意参见图15：图15 四角喷燃锅炉火焰观察孔开孔位置例2：对于W火焰锅炉，最佳观察孔（TV孔）位于喷燃器以上h高度炉墙4个拐角处，具体的H值由锅炉长（L）

18、、宽（W）及镜头视场角度计算确定。图16 W火焰锅炉火焰观察孔开孔位置九、安全和注意事项：1. 禁止擅自拆卸摄像机及高温光学镜头。2. 禁止以摄像机瞄准太阳或强光。3. 禁止在没有冷却气源的情况下，强行将摄像探头伸入高温炉膛。4. 安装和维修必须由有经验的专业人员或在其指导下进行。第二篇 安装调试一、设备安装：LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统设备的安装需在专业技术人员的指导下或对安装人员进行简要培训后实施。整套系统安装简单、便捷。安装步骤参见图17：安装前的准备工作安装现场设备安装集控室设备敷设电缆及配置冷却气源管路安装炉壁连接体安装电动推进器安装电气、气源控制柜安装摄像探头安装系统控制器

19、安装监视器敷设现场到集控室电缆，包括：食品、控制及电源电缆敷设现场设备之间控制、通讯电缆配置冷却气源管路设备的配电接线、校线、联机调试试运行、现场技术培训 图17 安装步骤示意图以下详细说明安装内容及注意事项：1. 安装炉壁连接体炉壁连接体的安装步骤：制作安装支架 炉壁连接体和安装支架装配安装支架和炉墙板焊接。 制作安装支架炉壁连接体通过安装支架安装在炉壁火焰观察孔处，由于每台锅炉火焰观察孔位置有一定差异，安装支架一般由安装人员现场制作。安装支架的制作参见图示，材料选用4号或5号角钢。图18 安装支架 炉壁连接体和安装支架装配炉壁连接体用四个M10×30的螺栓连接在安装支架上。 安装

20、支架和炉墙板焊接炉壁连接体和安装支架整体安装在炉墙火焰观察孔开孔处，位置调整合适后，将安装支架焊接在炉壁钢板上。安装支架、炉壁连接体安装方式参见图19。图19 炉壁连接体安装 安装要求n 保证炉壁连接体轴线与水平方向的夹角不小于+10°。n 为减少外层保护罩的吸热面积，炉壁连接体前端不要伸入炉膛过多，一般在60mm左右。n 炉壁连接体固定好后，开孔空隙处用耐火材料填封，外部包上隔热材料，防止开孔空隙散热以及粉尘泄漏。2.安装电动推进器电动推进器通过四个M10×30的螺栓固定在炉壁连接体上。安装过程中，尽量保持电动推进器和炉壁连接体前端村套中轴线平行电动推进器安装方式参见图2

21、0。图20 电动推进器、炉壁连接体安装3.安装电气控制柜和气源控制柜电气控制柜、气源控制柜外形及安装固定尺寸参见图8、图10。电气控制柜、气源控制柜一般采用立式安装，有些场合可以固定在墙壁或柱体上。采用立式安装须制作安装支架，安装支架高度不大于1500mm，安装支架下端焊接在平台钢板上。技术要求：n 电气控制柜、气源控制柜的建议安装位置在推进器3m范围内。n 安装支架材料用4号角钢，结构牢固，支撑平稳。4.安装摄像探头摄像探头的安装极为便捷，将摄像探头置入电动推进器探头紧固环中，扣上紧固锁扣，拉下锁紧手柄即可。注意事项：调整电动推进器探头紧固环位置调整机构，尽量保证探头中轴线和炉壁连接体衬套中

22、轴线平行。5.配置冷却气源管路LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统现场设备的冷却保护需要三路气源输出，采用一根母管供气（DN50），分支输出的方式提供三路气源。冷却气源管路的配置输出及连接参见图21。图21 冷却气源管路配置及输出连接6.安装系统控制器及监视器控制器可以采用盘面安装和盘面背装方式n 盘面安装: 盘面安装开孔尺寸为131mm×131mm。n 盘面背装: (控制器安装在仪表盘背后)具体安装位置及固定方法根据现场情况确定。控制器外形尺寸参见图9。n 一体化操作器(选配), 其盘面安装开孔尺寸为72mm×72mm, 若含边框其在盘面上所占面积为78mm×7

23、8mm。监视器有三种安装方式：盘面嵌入式、吊挂及台面放置。根据发电厂的实际情况并结合美观使用的原则，一般采用盘面嵌入式安装方式。盘面嵌入式安装方式监视器开孔及托架制造示意参见图22。图22 监视器盘面安装开孔及托架7.敷设电缆LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统电缆配置电缆有控制电缆、视频电缆及现场设备间电缆，动力电缆由用户自备。电缆走向、连接参见表2。注意事项：n 距热源较远;n 和大功率电缆间有较好隔离, 防止强电干扰;n 切勿挤压电缆, 切勿锐角弯曲、纠缠;n 电缆正确连接。8.现场接线LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统现场接线内容包括：电气柜、气源柜、电动推进器、气泵控制箱（气泵系统

24、）、系统控制器、监视器等。系统电缆的联系、接线参见表2、图23。图23 系统连线图二、设备调试：特别说明：设备安装结束后（包括所有的接线工作），仔细校对所有的连接电缆和端子，保证接线正确无误。设备的调试分控制功能调试和监视图像效果调试。在调试过程中，要求用户操作、维护人员直接参与，进行现场技术培训。控制功能调试的步骤和方法参见图24。调试准备工作开启主电源（工业电视系统电源）、电气控制柜、控制器电源。正常情况下：控制器“电源监视”、电气控制柜“电源”指示灯亮。揿动电气控制柜内操作单元面板上探头“进”、“退”按键，验证电动推进器是否进退正常。进入故障检查 YES NO揿动系统控制器面板上探头“进

25、”、“退”按键，验证电动推进器是否进退正常。进入故障检查 YES NO揿动系统控制器面板上光圈“大”、“小”按键，验证摄像探头光圈是否大小变化（监视图像由亮到暗、由暗到亮的变化）。进入故障检查 YES NO设定电气控制柜内温度控制器上限报警温度值为300、设定气源控制柜压力传感器下限报警值为0.1MPa。模拟测试报警保护功能：接通报警保护开关，断开温度传感器输入、短接压力传感器输出，摄像探头是否自动退出或锁定（不能推进）。进入故障检查YES NO控制功能调试结束图24 控制功能调试步骤监视图像的效果调试参见图25。调试准备工作摄像探头瞄准照度较强的目标，观察图像是否清晰，若不清晰，调整镜头焦距

26、调整环，直至图像清晰。模拟强光环境（500W白炽灯），调整镜头光圈，直至监视图像效果最佳。说明：该步骤可以不做，待锅炉开启后由运行人员自行调整（通过控制器遥控）。锅炉没有开启时，在锅炉最上层4个燃烧器处对角安放2只照明灯，验证监视图像位置是否合适。若不合适，调整镜头成像面位置：松开锁紧环，调整镜头和摄机机CCD像面位置，图像合适后，锁紧。调试结束图25 监视图象效果调试第三篇 安装调试LH-NQ气冷内窥式高温工业电视系统的设计充分考虑操作使用的简单、便捷，在现场和集中控制室都设计操作控制界面，控制探头进退、光圈大小并显示工作状态。图26 控制器及电气控制柜操作界面一、控制室的操作、显示：控制室

27、配备1台或多台系统控制器，控制器可以实现下述功能：n 揿动探头“进”键，电动推进器电机正转，带动摄像探头进入炉膛，到位后，进限位开关断开，电动推进器停止，“进”指示灯亮；揿动探头“退”键，电动推进器电机反转，带动摄像探头退出炉膛，到位后，退限位开关断开，电动推进器停止，“退”指示灯亮。n 揿动光圈“大”键，镜头电动光圈变大，图像变亮；揿动光圈“小”键，镜头电动光圈变小，图像变暗。镜头光圈的大小控制调整监视图像的亮度，获取最佳监视效果。n 工作状态显示：n “超温”指示灯亮，摄像探头温度超过设定值。n “停气”指示灯亮，冷却气源压力低或停气。n “电源监视”指示灯亮，现场电气柜+12VDC电源正常。n “进”指示灯亮，摄像探头处于进位置。n “退”指示灯亮，摄像探头处于退位置。二、现场的操作、显示：现场操作单元设在电气控制柜内部，操作单元可以实现下述功能：n 电源控制，揿下操作单元“电源”按键，指示灯亮，控制系统可以工作。n 揿动探头“进”键，电动推进器电机正转，带动摄像探头进入炉膛，到位后，进限位开关断开，电动推进器停止；揿动探头“退”键，电动推进器电机反转，带动摄像探头退出炉膛，到位后，退限位开关断开，电动推进器停