锅炉炉管泄漏监测系统用户使用基础手册.doc

华润唐山发电厂
2×300MW

GEEBLA型锅炉炉管泄漏监测系统

顾客使用手册

南京万和测控仪表有限公司
11日编制

目 录

二、原理功能 3
1、应用范畴 3
2、基本原理 3
3、实现功能 4
三、构造构成 6
1、信号采集系统 6
2、信号解决监视系统 6
3、除灰系统 7
四、性能指标 8
1、设备指标 8
2、传感器指标 8
五、安装内容 9
1、安装总则 9
2、安装条件及工期 9
3、安装内容 9
六、现场调试 10
1、静态通电调试 10
2、动态调试 11
七、维护阐明 13
1、寻常维护 13
2、故障分析 13
八．使用阐明 15
1、简介 15
2、系统运营 15

一、产品概述
随着发电技术发展，当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安全、经济运营，锅炉四管初期泄漏及时发既有助于电厂防止机组筹划外停运，并减轻二次泄漏导致破坏，缩短炉管泄漏检修工期、减轻劳动强度。
锅炉正常运营时，燃料燃烧、烟气流动、灰粒无规则撞击金属表面等都会在锅炉内部产生较强噪音，如何区别正常锅炉背景噪音和炉管泄漏所产生噪音是能否精确反映泄漏状态核心问题。
本系统基于声学检测原理，通过耐高温传感器采集锅炉燃烧时声音信号，应用先进特性提取技术，提取炉内声音时域、频域特性，建立有效辨认正常背景噪声与泄漏信号特性向量，采用基于近来邻（NN）原则输出观测向量计分办法进行模式辨认，具备在强背景噪声下有效辨认微小泄漏高辨认率。一旦捕获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运营工况。
二、原理功能
1、应用范畴
本设备合用于火力发电机组电站锅炉，实时检测炉内水冷壁、过热器、再热器、省煤器受热面管道初期泄漏及有效监测吹灰运营工况。
2、基本原理
运用声学监测原理，由特制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；检测报警系统经迅速傅立叶变换技术分析得到声信号频谱，并以棒图形式显示；通过对噪声强度、频谱特性及持续时间分析计算判断炉管与否发生泄漏。
3、实现功能
1、实时检测泄漏及初期报警
自炉管（水冷壁、过热器、再热器、省煤器）发生砂眼、裂纹始，装置逐级报警并随着光字牌报警；自动检测泄漏过程中，“棒图”显示颜色分别表达：正常（绿色）、异常（橙色）、泄漏（红色）。
2、精确鉴定泄漏区域位置
通过泄漏点附近分布“测点”所反映泄漏限度并结合各“测点”先后报警顺序综合判断泄漏区域位置；辨别率≥4米隔离范畴。
3、显示泄漏声音频谱
显示各测点所“听到”炉内声音频谱图，显示谱段为1~15kHz。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频谱特性。
4、跟踪泄漏发展趋势
显示各测点声音发展趋势曲线，反映炉管泄漏限度。并具备记录、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
可任意选取监听某测点相应炉内声音，并提供录音接口。
6、监视吹灰运营工况
（1）检查吹灰器汽源压力
启动手动或程控吹灰，其邻近测点声音在“棒图”中显示值普通不不大于50%，否则可以为汽源压力异常或管路泄漏。
（2）吹灰器与否旋转吹扫
吹灰器旋转吹扫时，其相邻测点声音在“棒图”中显示值应有规律高低变化（或监听声音，应有明显强弱变化），否则应视为异常。
（3）判断吹灰器与否卡涩
吹灰器退出后，其相邻测点声音在“棒图”中显示值应恢复到吹灰前状态，否则系统将予以报警，这种报警一方面要判断是吹灰器卡涩。运营人员应及时解决，避免吹薄、吹坏炉管而导致炉管泄漏。
7、与DCS通信功能
泄漏检测装置与DCS通信在两机建立电气连接后，开始通信。在DCS操作站上,由DCS组态完毕画面显示，泄漏检测主机发送画面显示所需实时数据，发送间隔为3秒钟；DCS操作站（或I/O站）在后台持续接受实时数据，并依照实时数据构造自己历史数据库，供查询模式下查看历史状况；单击“退出系统”按钮，切换到DCS其他画面。
通信遵循RS-485原则。
8、装置系统自检测试
系统显示判断各通道运营与否正常。
9、波导管自动清灰除焦
（1）对波导管清灰除焦方式可选取手动/自动，投自动时应依照锅炉燃烧工况选取设定期间间隔，定期实现对波导管清灰除焦。
（2）对波导管堵灰鉴别，波导管与否畅通直接关系到系统可靠性，系统软件设计了对波导管运营工况实时检测，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自动鉴定。
（3）当波导管严重堵灰时，系统将发出硬件报警，提示运营人员及时对波导管清灰除焦或必要时人工机械清灰。
10、系统其她功能
（1）在系统电源丧失时，清灰除焦机构应能保持在失电前位置。清灰除焦电磁阀是用来控制仪用压缩空气，当系统电源丧失时，电磁阀能自动复位。
（2）传感器输入信号为声频信号，输出信号为模仿量，因而，要使用屏蔽信号电缆，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）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增强型一体化声波传感器应采用一定办法，提供较强抗干扰能力，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，导致管内堵塞，影响系统正常工作，应以便维护。为了防止传感器处积灰堵塞，应具备清灰防堵办法。
锅炉炉管泄漏监测系统传感器具备高敏捷度，应能耐高温、耐冲击。传感器防护级别为IP65，具备防水、防腐、防尘能力。

三、构造构成
GEEBLA型电站锅炉炉管泄漏监测系统由三某些构成：信号采集系统、信号解决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，涉及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声频信号转换电流信号，通过四芯信号电缆，输送到信号解决监视系统。声波传感器固定在声波传导管尾部，重要涉及三个某些：信号解决、声频采集和自检测试，它封装在特制不锈钢外壳中。
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声频信号。它涉及金属管、球阀、45度角三通和气源接口等构件，整体密封。

2、信号解决监视系统
信号解决监视系统安装在集控室或电子间内，普通信号解决监视系统布置在监控机柜内，该机柜内布置了显示屏、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信号解决板卡，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电流信号，通过100Ω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，通过监听选取画面，实现实时监听锅炉内各种背景噪音。
2、2 高性能数据采集卡
高性能数据采集卡，将声波传感器传播过来模仿量信号转换成数字量信号，通过总线送至主解决板，进行付里叶迅速变换(FFT)，得出实时频谱棒形图及趋势图，跟踪频谱棒图及趋势图变化，针对泄漏特有频谱模式，经鉴别后进行泄漏报警。同步具备历史追忆功能，用于报警后数据分析。此外对测点处背景噪音数据进行解决，用于传导管堵灰判断。
2、3开关量输入继电器输出卡
重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 其他
在工控主机箱内，尚有扬声器、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各种背景声音，将影响炉管泄漏检测，因此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微小泄漏。
1、2 分 辨 率：最佳隔离范畴可达半径为4米半球范畴内。
1、3 持续运营： ≥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：0～12mA(AC)；
频率范畴：0.2-16KHZ
检测范畴：半径4-12米半球空间；
工作温度：-60℃～＋300℃；
持续运营时间：＞ 30000小时。
2、2 信号解决监测系统
输入通道：50路； P4工控CPU2.4、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扩容选取
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，以技术合同为准。
五、安装内容
1、安装总则
设备安装接线施工普通由安装公司或电厂关于部门负责完毕，我公司提供安装技术指引和质量保证。
2、安装条件及工期
必要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在集控室或电子间恰当位置安装监测系统机柜。
* 固定安装监控系统机柜。
* 机柜内显示屏、工控主机箱、打印机等布置。
3、3电缆及保护硬管敷设
* 四芯炉管泄漏信号传播电缆敷设
* 电缆保护硬管布置和焊接
* 其她电缆敷设(涉及电源、光子牌、吹灰屏蔽、DCS通讯电缆等)
* 整顿现场信号电缆，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
如果停炉检修工期短，以上安装工作中3.1和3.2必要在机组停机时实行，别的某些安装工作在机组运营时完毕。
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回路绝缘电阻应不不大于10兆欧；用万用表检查监控柜内AC220V电源接线，零线和火线与否短路，零线、火线分别对地线与否短路；检查电源极性，电源插座必要“左零、右火、中间地”；检查电厂提供电源电压与否在规定范畴内。
(2) 工控机箱检查
检查工控机箱内各卡件与否有松动、移位，机箱内与否有杂物，如有则固定好板卡，清理杂物。
(3) 内部DB接线头检查
检测DB接线头与否脱落、DB塑壳与否有破损。
(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，须将阀门保持开位置，只有未加气源吹扫系统才将阀门关。
1、2通电调试
(1) 通电观测
通电前先将所有外接电缆去除后，通电时应观测系统有无异常现象，涉及异味、打火、爆炸等，一旦有异常现象发生，应及时切断系统电源，待确诊故障并清除后再上电。
(2) 检查保险丝
检查接线端子排上保险黑端子LED与否亮，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，依照《软件使用阐明》规定逐个操作。
2、动态调试
2、1 动态参数调试条件
动态参数设立必要在机组正常运营带70%负荷左右,并且确认声波传导管不堵灰时才干进行。参数调节在系统设定画面内，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（依照规定可设立），将发出泄漏报警。
在动态调试时，泄漏值设定会直接影响到系统在后来运营中质量：当泄漏值设定过低，系统在后来运营中也许会发生误报；当泄漏值设定过高，系统在后来运营中也许会发生漏报。根据实时频谱值初步设定泄漏值，普通分四种状况：
（1）当实时频谱值不大于2，泄漏值设定为10~20；
（2）当实时频谱值在2~4之间，泄漏值设定为20~30；
（3）当实时频谱值在4~6之间，泄漏值设定为30~40；
（4）当实时频谱值在6以上时，依照现场实际状况进行调节，屏蔽背景噪音。
依照以上四种状况初步设定泄漏值后，厂方调试人员依照该点附件与否有泄漏史，与否有干扰声源、各种负荷历史趋势曲线和观测实时棒图等因数对泄漏值进行调节，以便精确判断泄漏和跟踪其发展趋势。
普通系统默认值是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
锅炉正常运营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背景噪音，堵灰状况严重时会发生漏报。为保证系统正常监测信号，系统提供了一种自诊断传导管与否堵灰功能。当系统采集到声波传导管堵灰信号时，通过一定期间判断，堵灰画面下会显示一种堵灰报警信号，设备自动除灰。
在动态调试时堵灰值设定直接影响到系统在后来监测过程中对声波传导管堵灰鉴别。堵灰值设定由厂方工程人员，根据平均值（能量值持续十次平均）设定，分三种状况：
（1）当平均值不不大于4，堵灰值设定为4；
（2）当平均值为3~4之间，堵灰值以平均值为基本比平均值小0.2为宜；
（3）当平均值在3如下，堵灰值依照实际状况设定，至少不能低于1.5。
依照以上三种状况初步设定堵灰值，通过对能量值地观测，在以上设定基本上对堵灰值参数进行调节。
2、4 重要功能测试
(1)泄漏报警模仿
将某个测点泄漏值更改为0，确认推出后，通过一定期间延时判断，发出泄漏报警信号，泄漏状态表相应点将由绿变红、光子牌报警。
(2)锅炉吹灰屏蔽
在泄漏报警状况下，从吹灰盘送入吹灰启动信号或将端子排上该两根线短路，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
将某个测点堵灰值更改为8，确认推出后，通过一定期间延时判断，发出堵灰信号，堵灰状态表相应点将由绿变红。
(4)监听
进入监听画面，选取监听各通道，能否听到炉膛内声音。
(5)打印功能测试
依照软件介面提示，选取相应画面打印即可。
(6)数据记录
开机运营1小时后即可进入历史画面，查看与否有记录。
(7)其他功能
依照《软件使用阐明》，对相应功能进行检查即可。
七、维护阐明
我司锅炉炉管泄漏监测系统设备设计合理构造简朴、维护量小、检修以便，设备有自诊断功能，协助维护人员判断。
1、寻常维护
在寻常维护中，普通声波传感器和声波传导管堵灰需要维护，检查维护办法如下：
检查内容
检查办法
详细操作
声波传感器
自检法
触发“自检”按钮，每个通道实时帮图值超过50％以上
即可。
测量法
用万用表测量传感器信号输出端对地交流电压，正常
运营时100mV左右,自检时1000mV左右。
堵灰
系统辨认
应用软件中堵灰画面提示堵灰软件吹灰智能辨认报告。
监听法
打开监听，无声音。特别是在锅炉吹灰时，锅炉内背景
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，某一或几种通道实时帮图值在10％如下。
分析及解决
（1）声波传感器坏
不能正常采集到锅炉内声音。更换声波传感器。
（2）电缆故障
声波传感器传播电缆短路，导致保险丝断。直接检查电缆间与否短路，如果短路，到现场查找因素。
（3）保险丝断
每个声波传感器+12V电源都配备了0.5A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LED灯与否亮，亮则断或用万用表直接测量与否通路。断后更换即可。
（4）DB接线头松动
检查主机箱后DB接线头，，重新插好即可。
2、2 现象2：自检时，所有通道实时帮图值在10％如下。
（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DB接线头，脱落后重新插好即可。
2、3 现象3：多数测点同步发出泄漏报警信号，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，不断吹扫传导管所致。更好电磁阀即可。
2、4 现象4：无法监听
（1）现象1中浮现任何一种状况，都也许导致一种或几种测点无法监听。
（2）监听板接触不良
监听板在长期运营过程中，也许松动，浮现接触不良现象。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。
2、5 现象5：计算机死机
（1）感应电源干扰。
A/D板DB37电缆备用芯浮空产生较大感应电压进入主机，影响硬件，影响计算机正常运营。将多余备用芯去除即可。
（2）硬盘上某些支持软件损坏，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电扇坏。更坏CPU电扇。
八．使用阐明
1、简介
我司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办法,在WindowsXP平台下用VisualC++语言设计，具备界面直观、操作以便、运营可靠、检测精确等特点。重要功能均可用鼠标点击工具条相应按钮实现。软件功能界面重要有：
显示所有通道实时能量棒图。
显示当前选取通道实时频谱图。
显示当前选取通道实时趋势图。
显示当前选取通道历史趋势图。
显示当前选取所有通道历史棒图。
显示当前选取通道历史频谱图。
显示自检后所有测点自检报告。
显示过去时间内所有通道发生泄漏状态变化时时间和测点位置。
显示各测点声波传导管积灰状况，并实现自动清灰。
显示与调试关于参数，用于调试人员设立系统参数。
进行当前画面打印。
提示所有测点布置位置及当前泄漏状态。
实 时 棒 图 画 面

功能描述：
此画面为当前时刻所有测点实时信号显示。泄漏状态反映当前时刻锅炉每个测点处泄漏状态。坐标中部50%处横线表达泄漏报警线，当棒图值超过50%时，棒图显示红色，表达该通道实时信号已超过泄漏报警阈值，当棒图值在40%-50%时，棒图显示橙色，表达该通道实时信号浮现异常，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炉内噪音（此功能依照客户规定设定）。
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频谱分布图，显示0-15KHz范畴内频谱分布状况，每个棒图反映是300Hz频段内能量和，纵坐标表达其能量大小。
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分钟时间段内趋势图。实时值反映实时信号大小。
切换通道可点击画面左下部 和 按钮。
选取“趋势图通道选取”下单选按钮，可以选取同步查看通道数。点击前、后选取通道。
画面左上部泄漏状态反映当前时刻锅炉每个测点处泄漏状态。
画面下部提供监听功能。
炉 膛 模 拟 画 面

功能描述：
此画面显示每个测点在炉膛模仿图上位置。当前时刻泄漏状态由每个测点用不同颜色显示。
画面左上部泄漏状态反映当前时刻锅炉每个测点处泄漏状态。
画面下部提供监听功能。

历 史 趋 势 画 面

功能描述：此画面为单个测点过去某一时刻开始，不同步间段信号趋势图。
切换通道可点击画面左下部 和 按钮。
单击“选取查询日期:”下 按钮，弹出日期选取对话框，选取查询起始日期。
单击“选取查询时刻:”下 按钮，选取查询起始时刻。
单击“选取时间间隔:”下 按钮，选取查询时间间隔，单位小时。
历 史 频 谱 画 面

功能描述：
此画面为单个测点过去某一时刻信号频谱分布图。
切换通道可点击画面左下部 和 按钮。

单击“选取查询日期:”下 按钮，弹出日期选取对话框，选取查询起始日期。
单击“选取查询时刻:”下 按钮，选取查询起始时刻。

泄 漏 追 忆 画 面

功能描述：
此画面可以追忆泄漏状态变化时时间和测点位置。
鼠标点击 按钮向前查看。

堵 灰 指 示 画 面

功能描述：
此画面可实时察看每个测点处堵灰状态：
堵灰：红色，提示运营人员除灰；
异常：兰色，提示运营人员注意；
正常：绿色。

系 统 配 置 画 面

功能描述：
此画面在输入对的口令后，进入系统配备画面。此功能仅供调试人员使用。

打 印 预 览 画 面

功能描述：
此画面为实时棒图打印预览画面。提供“打印”、“下一页”、“前一页”、“两页”、“放大”、“缩小”、“关闭”等按钮供选取。

气 源 吹 扫 画 面

功能描述：
此画面为气源吹扫画面，可运用电厂仪用压缩空气对声波传导管内积灰进行手动或自动吹扫。
“除灰间隔时间”用于设立自动除灰时间间隔，可选取“1天”、“3天”、“5天”、“7天”、“15天”、“30天”，自动除灰时间设立为指定日期半夜零点。系统将每隔“除灰间隔时间”所设天数，于零点打开“电动除灰”画面进行自动除灰，除灰结束后自动关闭“电动除灰”画面。
“远程手动除灰”用于选取锅炉左、右两侧之一进行手动除灰，选取后按“除灰”按钮即可。