黎赛梾
国家能源集团荆门发电有限公司 湖北省 荆门市448000
摘要：为了能够尽可能地避免火力发电厂有锅炉炉膛爆炸事件发生，需要应用锅炉火焰检测系统，以此来保护炉膛的安全性，确保锅炉能够更加安全、可靠、平稳地运行。最近几年里，美国ABB贝利控制有限公司研发的ABB Uvisor火焰检测系统，凭借其突出的检测性能，得到了较为普遍的应用，本文对其应用情况进行了重点的研究，希望本文所作研究分析能够为有关研究人士带来借鉴和参考。
关键词：火焰检测系统；火力发电厂；MFD
前言：从锅炉启动，一直到满负荷运行，整个过程都离不开火焰检测设备，可以更好地对炉膛内，亦或是单元燃烧器火焰的具体情况进行判断，一旦有全炉膛灭火，或者是单元燃烧器熄火情况出现时，火焰检测设备就会自动进行报警，停止危险设备的运行，避免炉膛内有燃料积聚导致锅炉爆炸等恶性事件出现，确保锅炉更加安全可靠的运行。
1. ABB Uvisor火焰检测系统介绍
美国ABB贝利控制有限公司依靠大型发电设备上有关火焰控制与监测方面的经验，研究并制造出了可编程燃烧监测系统。Multifunction Fire Detector翻译成中文是新型的多功能火焰检测器，英文简称为MFD，其在原本的SA型MFD基础之上，增加了一些全新的功能，使得UVISOR火焰检测系统的性能可以更加完善。
MFD属于一种智能单元，主要应用在工业多火焰锅炉上，具有一定的先进性，并且包括火焰信号放大器，可以对多燃烧器锅炉当中的各种燃料火焰进行更加精准地检测，同时还可以对其他的火焰进行区分。MFD可以获取到相对较为稳定的着火状态信号，通过应用合理的运算，在不同锅炉负荷情况不同，以及工作情况的复杂情况不同时，对火焰闪烁光谱情况进行分析，从而对放大器的相关参数加以调整。新型MFD智能单元和SA型MFD可以完全取得兼容。
MFD可以实现两个火焰检测器通道火焰信号的同时处理，并且这两个火焰检测器通道的火焰信号是完全独立的，同时两个通道的火焰检测器类型也是完全不相同的。此外，两个通道可以依靠逻辑“与”/“或”，以相互独立的形式连接在一起，形成一个火焰状态信号。不仅如此，还有另外一种模式，也就是第二继电器，其主要是用来对预报警进行输出的，比如说如果不可以使用通道2时，可以应用第二继电器来当作通道1，完成预报警输出。每个通道都可以独立进行调整，全功能共有四种不同的设置可以供应选择。操作者能够结合锅炉管理系统来对相应的参数加以调整，以此使得被检火焰能够适应各种不同工作情况。
依靠端子的逻辑连接，可以提供合理的参数设定给不同的火焰燃烧条件，比如说燃烧工况、锅炉炉膛温度，或者是锅炉负荷等；还可以根据背景光以及其他燃料源，将单一的燃烧信号区分出来。全部设置好的参数，包括全局系统参数，以及不同通道的参数，这些参数都会永久性地保存在存储器当中。
由于锅炉燃煤总是复杂多变的，负荷也会有所差异，并且环境条件也存在一定的复杂性，因此经常会出现火焰信号很难得到准确的监控的问题，这时就需要依靠自动控制的信号放大功能，使得短暂的火焰变量能够被放大，也使得火焰信号可以更加准确地显示出来。
MFD是依靠微处理器对全部的数据进行采集、处理、显示，以及控制的一种技术。因为处理器具有一定的安全特性，并且可以不间断地对自身进行诊断，所以可以确保更加安全、更加可靠的完成对锅炉的控制工作，帮助处理器、传感器，以及参数能够减少堆积，并且对火焰的质量进行持续检查。
2. ABB UVISOR火焰检测系统检测原理
火焰检测装置应用的是辐射原理，以此来对炉膛当中的火焰进行检测，某个平均值上下的闪烁量就是火焰辐射的光强，也就是可以把火焰的光强当作是在平均光强上叠加闪烁光强，以此得到的总和。其中，平均光强也可以称之为强度信号，指的是火焰的亮度；而闪烁光强又叫频率信号，指的是火焰的闪动。对强度信号进行处理是比较容易的，仅仅需要比较实时火焰强度和强度阙值，如果火焰强度要比强度阙值高的时候，就说明火焰强度信号是成立的。
事实上，处理频率也就是要处理火焰信号的波动部分，频率信号包括了一些参数，比如说信号的频谱、带宽，以及峰值等。为了能够得到火焰的燃烧特征，那么就需要对这些信号进行处理，包括滤波和交换。因为通常情况下火焰的频率信号在1赫兹到200赫兹之间，但是炉膛内炽热的焦渣以及灰粉发光的频率则不会高于2赫兹，因此可以完全依靠频率信号当中的频谱分析，以此来明确火焰的存在。
3. ABB UVISOR火焰检测系统设备组成
UVISOR火焰检测系统是由若干个系统设备组成的，包括光导纤维、火焰检测器探头、双放大器智能单元等，它们在与MFD参数管理软件的结合过程中能够较为便利的完成整机的调试工作，并对参数进行进一步的整定。
3.1光导纤维
光导纤维能够按照火焰光源在不同燃烧状态下的具体分布情况，把光纤当作信号在传输以及传感过程中的一个媒体，实时监控炉膛内的情况。
3.2火焰检测器探头
UR系列检测单元主要包括两个，其中一个是红外线感应检测器探头，主要被用作对燃油以及煤粉火焰进行检测，也可以在两种燃料一起使用时，判断火焰产生出来的闪烁信号，其检测光谱的范围在600纳米到3000纳米之间，只能接收到燃烧的动态辐射部分，也就是因为燃料在燃烧过程中由于湍流而诱发的闪烁信号。另外一个是紫外线感应检测器探头，主要是被用作对燃油和燃气火焰进行检测，或者是在两种燃料一起应用时，检测其产生出来的紫外线脉冲信号。它的检测光谱范围通常是在190纳米到550纳米之间，无论是在哪一种负荷条件下，都能够非常好的分辨出检测火焰，以及来自其他火焰的干扰辐射。
3.3双放大器智能单元MFD
双放大器智能单元MFD是一种依靠微处理器运行的，可以即插即用的放大控制单元，可以在同一个时间内接收到来自两个不同检测器探头发出的信号，并且把各个探头提供的信号分别送入到各自独立的通道当中，每个通道都有它们各自的火焰继电器，同时还可以应用用户现场设置的0到10伏，或者是4到20毫安，在通道相互隔离的情况下，完成模拟输出任务。此外，它还可以凭借自动增益控制器，以及可编程数字滤波器，完成对现场频率信号的处理，以此得到绝对火焰信号。并且，通过区分某一燃烧器的火焰与背景光源，以及其它燃烧器的火焰，可以对着火状态信号的稳定程度加以检测。即便是在锅炉负荷情况不同，并且工况比较复杂的条件下，也可以依靠精准的运算，来完成火焰闪烁光谱的分析工作，并对放大器的参数加以调整，从而得到最为优质的检测效果。由于双放大器智能单元MFD具有较为突出的自诊断功能，因此可以较为准确的将检测器单元回路的完整性，以及火焰信号的真实性明确下来，确保燃烧器控制的是非常安全，并且非常可靠的。
3.4 MFD参数管理软件
MFD参数管理软件主要是搭配MFD智能单元进行使用的，主要是用来对火焰进行检测以及调试的一种专用型软件。依靠多点网络，完成对整台锅炉上的智能单元的连接，统一监视、组态修改并且管理好全部火焰检测器。它的主要功能是：
第一，所有被连接单元的参数都能够实现上载和存储，并且在后期进行更换时能够完成下载；
第二，所有火焰信号趋势都能够被完整的记录清楚，连接单元的硬件出现问题时可以及时报警，从而为消失缺少的信息提供依据；
第三，对火焰光谱进行显示和存储，从而将最佳的检测参数计算出来，帮助后期更好的分析火焰。
结语：综上所述，UVISOR火焰检测器具有一些突出的优势，不仅操作方法较为简单便捷，而且也具有一定的安全性和可靠性，能够将炉膛内燃烧的工况准确的反映出来，保证机组能够更加安全并且稳定的运行。
参考文献：
[1]盖立嵩,潘晓峰,王利锋.ABB Uvisor火焰检测系统在火力发电厂中的应用[J].宁夏电力,2011,(5).
[2]李皓、陈月芳．ABB公司UVSIOR智能火焰监测系统在燃煤锅炉中的应用[J]．宁夏电力，2005，(3)．