1　概述

火力发电厂锅炉炉膛火焰的强弱直接关系到锅炉的运行是否安全，因此，用于检测炉膛火焰强度的装置非常重要，是大容量发电机组炉膛安全监控系统（FSSS）中的一个重要组成部分。通常，将炉膛火焰检测信号用于设计机组主燃料跳闸（MFT）的灭火保护控制逻辑，因此火焰检测装置必须具有较高的测量可靠性。

火焰检测装置一般包括火焰检测探头、检测光纤及供电电源几部分，该装置将检测到的炉膛火焰信号传输至机组DCS中，参与机组MFT主保护的灭火控制逻辑。目前，市场上提供的火焰检测装置品牌较多，技术水平参差不齐，在锅炉长期运行中存在不少安全隐患，甚至造成MFT主保护误动的严重事故。为此，以下针对火焰检测系统的电源设计、光纤冷却效果优化、减少火检探头损坏缺陷以及灭火保护逻辑设计几方面问题进行了分析，并提出了有效的改进措施。

2　锅炉灭火保护可靠性降低的原因

2.1　火焰检测系统的电源设计缺陷

目前，为了确保火焰检测测量装置的可靠性，几乎所有品牌的火焰检测系统产品均采用双路电源，其供电示意图如图1所示。

  

图1　火焰检测装置供电电源示意图

火焰检测系统的供电电源为母线制直流电源，输入端为两路交流电源（保安段和不间断电源UPS），分别经过AC/DC（交流变直流装置）后变为两路直流电源，再经过解耦二极管耦合后形成最终的火焰检测装置供电电源。在日常运行过程中，如果单个火焰检测装置故障接地，虽然每个火焰检测装置有独立的断路器进行保护，但由于其为直流电源供电，单个火焰检测装置供电电源接地并不会导致其断路器跳闸，而是直接造成母线电源对地电位降低。这种情况下，虽然相电压不变，但由于其对地电位降低，致使所有火焰检测装置的模拟量无法正常显示，严重时会导致机组全火焰丧失主保护发生误动。

2.2　火检光纤冷却效果不佳

火检光纤和火检探头的工作环境温度高，环境较恶劣，为保证火检光纤的冷却效果，一般要求火检光纤的冷却风入口风压不小于6 kPa，流量不小于250 L/min。为了确保其冷却效果，火电厂一般先采用一次风机的冷风为其提供冷却风。当一次风机冷却风量不足时，再联锁启动火检冷却风作为补充。

火检探头一般安装在锅炉燃烧器或炉墙附近，且不同厂家的产品有不同的最高允许运行环境温度，如FORNEY公司的为65℃，COEN公司的为70℃，ABB公司的为85℃。若探头所处的环境温度较高，或火检外护套盘根密封不严，使热二次风喷在探头上，都将导致探头温度大幅升高。如果探头经常超温，则会严重影响火检探头的使用寿命，直接导致火检模拟量信号衰弱或探头损坏。

2.3　火检探头超温

通常，造成火检冷却风不足的原因有：冷却风管道设计不合理；冷却风介质不干净使得冷却风管道局部积灰，导致通风不畅，严重时会导致冷却风流量大幅下降；当风管设计尺寸较小且焊接不当时，导致煤、油两侧火检冷却风分配不均，冷却风小的一侧光纤容易烧损等。

2.4　灭火保护逻辑设计缺陷

当前职业院校“双师型”教师数量少、管理机制不全、师生比低、结构不合理等问题，解决这一问题的有效措施就是校企合作，可以说，职业院校“双师型”教师队伍建设效果的好坏在很大程度上受到与企业合作层次及合作成效的影响。所以，建设“双师型”教师队伍深化校企合作非常重要。

参与锅炉灭火保护逻辑的主要为各个火检探头的开关量信号，一般设计有全火焰丧失或层火焰丧失MFT，如图2所示。在机组运行过程中，由于火检电源故障等原因导致所有火检探头信号失真，进而造成灭火保护误动作事件时有发生。因此，在设计灭火保护逻辑时，应充分考虑到现场火焰检测装置的测量可靠性，确保不发生保护误动作。

  

图2　灭火保护逻辑设计框图

3　提高灭火保护可靠性的具体措施

3.1　火检装置供电电源回路优化

液压系统的散热方式为发热源(泵、阀、管路)的散热和油箱的散热。系统产生的热量一部分散热到外界环境中，剩下的热量留在系统中使液压油温度升高[6]。油箱为液压系统的主要散热方式，油箱散热由自然对流换热和热辐射两部分组成。

  

图3　优化后的火检电源供电回路示意

3.2　火检冷却风风管及内、外护套改进

李波，出生于1959年8月，中级摄影师、原昆明市东川区文化馆馆长。中国优秀摄影家十杰、中国艺术摄影学会会员、中国人像摄影学会会员、中国民俗摄影协会会员、东川区文学艺术界联合会副主席、东川区摄影家协会主席、昆明摄影家协会理事。

为了提高火焰检测装置的冷却效果，提出了对火检冷却风风管进行改进的方案。一方面，在冷却风母管上增加滤网，定期进行清理，降低不干净介质进入冷却风管道的可能性。另一方面，可采用双层冷却风的冷却方式，即在火检光纤软管内布置内、外2层冷却风，也降低了冷却风阻塞导致火检光纤超温的故障几率。

为了防止由于单个火焰检测装置供电电源接地造成的母线电源对地电位降低所带来的安全隐患，提出了对火焰检测装置供电电源回路进行优化的方案。如图3所示，将原有的火检探头单母线供电方式改进为双母线供电方式，加装UPS和保安段电源各一路，每路220 V AC经过交直流转换装置变为两路24 V DC，再经过解耦输出后作为第二路母线24 V DC。这样，加上原有的直流24V DC母线，共计两路母线为火焰检测装置供电：第一路母线24 V DC为锅炉1、2号角火焰检测装置供电，第二路母线24 V DC为锅炉3、4号角火焰检测装置供电。同时，在各路24 V DC端设置电源失电报警。在机组运行过程中，如果某个火焰检测装置故障导致其中一路直流供电母线的电源电压降低，也只会引起其供电的一半火焰检测装置出现问题，即使严重情况下，该供电母线所供的火检装置全部故障，由于另一路火检装置运行正常，也不会导致机组全火焰丧失的主保护动作，从而大大提高了火检装置供电电源的整体可靠性。

在20世纪70年代的转折时期，一批出色的华裔作家涌现出了文坛。其中，华裔女作家汤亭亭(Maxine Hong Kingston)发表了美国华裔文学史上里程碑式的作品——《女勇士》(The Woman Warrior:Memoirs of a Girlhood Among Ghosts)，将美国华裔文学推上了一个高峰。

3.3　火检探头降温

对于火检探头外套管盘根不严导致热二次风直吹火检探头引起的超温问题，应在每次检修时对火检探头盘根进行检查，发现异常及时处理，但要注意盘根不能太紧，必须保证外套管在热胀冷缩时能前后滑动。若探头受炉膛热辐射较严重，可以通过完善锅炉炉墙外侧的保温来降低环境温度，也可以加装火检探头隔热器，使冷却风先去冷却火检探头。

3.4　灭火保护逻辑优化

图4和图5所示为锅炉灭火保护逻辑的优化方案。在原有灭火保护逻辑的基础上，增加“火检探头供电电源正常”逻辑判据，即在火检供电电源正常的情况下，如果所有火检信号消失或失真，则灭火保护动作。“火检探头供电电源正常”信号采用3.1节所描述的两路母线直流电源的继电器输出，当任意一路直流电源异常时，触发报警，通知维护人员对电源回路进行检查处理，确保不会由于电源故障而导致灭火保护误动作。

  

图4　优化后的灭火主保护逻辑设计框图

  

图5　火检探头供电电源送往DCS的信号逻辑优化框图

4　处理效果

经过半年以上的应用实践证明，改进后的火焰检测装置缺陷大大减少，测量信号稳定可靠，同时，优化后的控制逻辑基本上消除了锅炉灭火保护误动作的可能性，极大地提高了灭火保护的可靠性，确保了机组的安全经济运行。

5　结束语

火力发电厂锅炉炉膛火焰检测装置的测量信号直接接入主燃料跳闸MFT的灭火保护逻辑，因此，火检装置的测量可靠性和逻辑设计是否合理等直接关系到机组的安全经济运行。以上分析了火检系统在锅炉长期运行中容易出现的几类问题，包括火检系统的电源可靠性、光纤冷却效果差、火检探头超温和灭火保护逻辑设计缺陷等，提出了有针对性的优化改进措施。但在改造过程中应注意：火检冷却风管道的设计必须满足冷却风流量的要求，特别是对旧的火检装置进行改造时，要充分考虑这一点；完善锅炉炉墙外侧的保温时要注意选防火防潮材料。