ZHJZ型火焰检测器在解决炉膛火焰偷看问题上的措施方案
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【摘 要】zhjz系列火焰检测器除了对背景火焰进行处理外，还引入了火焰光谱的闪烁频率，可以实时地检测出火嘴的闪烁频率，结合有火和无火时的差异，设置相应的检测参数，这样就保证了火焰检测器只采集本火嘴的火焰信号，极大提高了检测准确度。
【关键词】火焰检测器；光谱；闪烁频率；高端处理器
多年来，在火焰检测器实际运行中，“偷看”一直是让人非常头痛的事情，一般的做法是设置一个“槛值”，对背景火焰进行遮挡，但只凭借“槛值”是很难保证准确性的。因为如果将其设置太高，则见火困难，设置太低，则容易偷看，即使在一个比较合适的数值，也会由于工况的不断变化而出现这样或那样的问题。在我们的研究中发现，燃料和风的混合物在喷入炉膛燃烧时，喷口根部(火焰的初始三分之一处)流体的雷诺数(Re)都大于4000，形成湍流，又由于风速、煤粉量等因素不同，导致混合物一直不断变化，从而引起火焰辐射处于不停来回摆动状态。但无论怎样波动，它们的频率总是在一个固定的范围内变化，而且是从根部到尾部依次降低。正是抓住了火焰在燃烧时这一特有的属性，ZHJZ系列火焰检测器除了对背景火焰进行处理外，还引入了火焰光谱的闪烁频率，可以实时地检测出火嘴的闪烁频率，结合有火和无火时的差异，设置相应的检测参数，这样就保证了火焰检测器只采集本火嘴的火焰信号，极大提高了检测准确度。
1.最重要的是火焰检测器具有实现鉴别能力的理论基础
探头将采集到的可见光信号经凸透镜、光导纤维等器件组成的传光系统送至探头放大器，探头放大器的光敏元件（光电管）将光信号变为电信号，再经对数放大变为稳定的0～2mA的电流信号，采用对数放大方式即保证火焰亮度与信号强度的线性增益关系，又防止了电流信号饱和的发生，再将火焰信号以电流的方式通过4芯屏蔽柔性电缆被传输至火检处理仪，采用电流方式传输可确保信号不失真，为火焰鉴别提供数据保证，火焰检测处理仪是一种双信号火焰处理仪，火检处理仪经1千欧姆检测电阻把来自探头的火焰电流信号变为电压信号接收下来，电压信号通过火焰处理仪的强度处理回路与频率处理回路被分成两路信号：即强度信号和频率信号。强度信号代表火焰的亮度，频率信号代表火焰的脉动或闪烁频率。当强度实时值与频率实时值均高于强度阈值和频率阈值时，有火继电器触点动作，发出有火接点信号，任一条件不满足均发出无火信号。
对强度信号的处理是将实时火焰强度与强度阈值进行比较，当火焰强度高于强度阈值时，就是火焰的强度判定条件成立。频率的处理实际上是对火焰信号波动部分的处理，这部分的处理相对要复杂一些。这是因为频率信号包含信号的频谱、带宽、峰—峰值等参数，所以要对这部分信号进行滤波、变换，从中提取火焰的燃烧特征。由于火焰的频带宽度1Hz～200Hz，而炉膛内炽热的焦渣及灰粉发光的频率不超过2Hz，所以通过频率信号的频谱分析完全可以证实火焰的存在。对于来自相邻燃烧器火焰的识别是火焰检测的难点，由于相邻燃烧器火焰的频率和主火焰频率有时非常接近，要对频率信号进行频谱分析，从而提高识别能力。具有智能的火焰检测器除提供频率增益调整方式外，还具有算法模式功能，一共有8种模式，可以选择不同模式以适应火焰识别的需要。算法模式与频率增益设定值配合，可获得最终的识别效果。 当实时频率和强度皆高于设定的阈值时，判定为有火。反之，判定为无火这在多数情况下是十分可靠的。但也有时由于火焰燃烧过程中出现偶尔的扰动或“黑龙”的影响，火焰的强度或频率会短时间低于阈值，这时如果发无火信号，就将增加灭火保护系统误动的可能性。为了避免发灭火信号提高火焰检测器的可靠性，一般的火焰检测器都加1至5秒的延时。但延时的大小很难确定，因为延时小了难免误动，延时太大又会降低保护动作的灵敏性，甚至引起拒动。ZFD-02型智能火检处理仪专门设计了一种反时限特性的延时机构。使无火延时的大小取决于灭火前的强度频率的变化速率。当火焰的强度，频率值以高速率降至阈值以下时，延时时间应长一些。因为这时炉内有足够的能量支持燃烧，不会达到真正灭火的状态。当火焰的强度，频率缓慢地降至阈值时，说明火焰的支持能量较小，延时时间就要短一些，以防止拒动。从而提高了火焰检测的可靠性、准确性。
2.火焰检测器探头的安装位置要有利于对被检测火焰的识别
通过火焰检测探头的视角调整机构或探头安装位置准确布置，将探头调整至最佳视野区，使探头准确对准燃烧器的初始燃烧区，但在实际使用中碍于锅炉结构，探头冷却，观测点结焦，以及全炉膛灭火保护等因素的考虑，并未将火焰检测器探头安装在有利于识别被检测火焰的最佳位置。
3.采用高端处理器
产品的运算指令周期已小于25ns；A/D转换时间小于500ns，从而实现对信号波型进行复杂的信号处理算法。如FFT，数字滤波相关等，使信号波型的各种差异得到不同的“频率”值，为识别出被检测火焰和背景火焰提供硬件保障。
4.采用多机通讯
不仅使火焰检测器可以和上位机间传送火焰的各种参数，还可使每个通道的火焰信号处理单元实时获得其它相关通道的火焰信号，采集完整的、丰富的火焰特征信号数据。通过综合数据分析得出更准确的火焰“有”“无”判断。
ZHJZ系列火焰检测器由于采取了以上四项措施，使得它在判定炉膛火焰“有”，“无”的准确性上有了很大的提高，保证了机组运行的安全和稳定。