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日编制目录二、原理功能 (3)1、应用范围 (3)2、基本原理 (3)3、实现功能 (4)三、结构组成 (6)1、信号采集系统 (6)2、信号处理监视系统 (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 (10)七、维护说明 (13)1、日常维护 (13)2、故障分析 (13)八．使用说明 (15)1、简介 (15)2、系统运行 (15)一、产品概述随着发电技术的发展，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。
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、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，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，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：0～12mA(AC)；频率范围：0.2-16KHZ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炉检修工期短，以上安装工作中3.1和3.2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。
