一、前 言
随着发电技术的发展，现代发电锅炉已进入大容量、高参数时代，锅炉炉管数量不断增多，在运行中可靠性要求不断提高。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。因此，锅炉炉管泄漏的防止、以及对泄漏的早期发现和处理对发电企业日趋重要。
锅炉炉管泄漏自动报警装置是采用声波测量和信号处理技术，实现对锅炉“四管”（水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管）泄漏的早期报警。国内外在八十年代初开展了对锅炉炉管泄漏早期检测技术的研究，并陆续有产品投入商业应用。尤其是在九十年代后，该产品在国内大容量发电锅炉上得到了广泛使用，产品的技术、性能也更加成熟可靠。锅炉炉管泄漏自动报警装置通过声波传感器采集炉内声音信号，经计算机对信号进行快速傅里叶变换（FFT）和频谱分析，辨别背景信号和泄漏信号，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，该装置还能有效地监测吹灰器的运行工况。
二、 原理功能
【应用范围】
本装置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。
【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。
【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。
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65%，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。
通信遵循RS-485标准。
8、远程通讯功能
通过电话线（PSTN）和调制解调器（MODEM），建立本公司和安装于电厂的锅炉炉管泄漏自动报警装置之间的信道，在公司内部的设备信息中心即能随时
9、装置系统自检测试
系统显示判断各通道运行是否正常。
10、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。
三、性能指标
【装置指标】
1、灵 敏 度： 能检测< 2mm的微小泄漏。
2、分 辨 率： 隔离范围可达半径为4米的半球范围内。
3、连续运行： ≥20000小时。
【设备指标】
1、增强型声波传感器
灵 敏 度：>25mV/Pa；输出电流：0～10mA(AC)；
检测范围：半径≤12米半球空间；
工作温度：-25℃～＋105℃；
连续运行时间：＞ 35000小时。
2、泄漏检测报警系统
输入通道：32路；
P4工控CPU、80G硬盘、256M内存、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
【扩容选择】
可实现多台机组共用一套泄漏检测报警系统。
四、系统配置
【设备清单】（配600MW机组）
1、声波波导管 [ V型、L型] 32套
2、增强型传感器 [ SS/ 3型 ] 32只
3、检测报警系统 [ QN/XL型 ] 1套
[ 主机系统 ] 工控机 CPU P4/内存512M/硬盘80G/电源
液晶显示器 彩色打印机
4、机柜 （含专用鼠笼、接线端子等） 1台
【材料清单】
1、电缆：4km （RVVP型 6×0.752 ）
2、配件： φ12金属软管、φ12金属硬管、角铁、管接头。
【文件资料】
1、技术资料 5套
2、软件备份 1份
【动力电源】
交流220V/50Hz 功耗1500W
五、系统优点
[一] 气动L型波导管
对波导管在高温、高粉尘的环境下长期工作所出现的不同程度的堵灰现象，系统能自动识别、跟踪显示直至报警堵灰。
解决声波传导管的堵灰问题，传统的方法是利用压缩空气吹扫。L型波导管尾部留有气源接口，在现场增加气源管路后，通过2-4组电磁阀控制，可实现对波导管的远程手动/程控吹扫。
当波导管堵灰时，系统采用计算机编程集中控制自动(或远程手动) 除灰焦。间隔除灰时间可设置1天～15天。
气动L型波导管示意图
[二]增强型声波传感器
增强型声波传感器是：将前置放大器模块化后与普通传感器组合在特制的不锈钢外壳中，这种结构的改进是和国外平行产品同步的。
六、软件说明
锅炉炉管泄漏自动报警装置系统软件采用面向对象的结构化程序设计方法，在Windows2000平台下，用Visual C++程序设计语言编制，主要特点如下：
软件提供统一风格的图形用户界面， 界面友好直观，操作方便，减少了用户的学习时间并方便用户使用。
采用巡检方式实现采集信号的模数转换。
采用经典快速傅立叶变换（FFT）蝶形运算， 将声音信号的处理方法由常用的时域分析法转化为频域分析法，通过模式匹配将信号实时频谱与泄漏特征频谱进行对照实现炉管泄漏的早期测报。
采用IDEF建模分析与设计方法， 使泄漏报警模型更加准确可靠。自动保存历史泄漏数据，为今后软件升级为泄漏报警专家系统提供参考数据。
七、界面图例
趋势图 炉膛模拟图
棒图 自动吹扫图
系统设定图 打印设定图
八、 安装简介
【安装总则】
系统的安装施工一般由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。系统的接线和调试工作由我公司技术人员负责完成，电厂提供必要的协助。
【安装条件】
必须在机组停运后施工安装·在机组启动后系统调试
【安装内容】
■ 测点安装：炉管鳍片开孔·波导管焊接固定·锅炉保温层恢复
■ 盘台固定：检测报警系统盘柜的固定
■ 电缆敷设：测点到集控室的信号电缆敷设、动力电缆敷设、光字牌及吹灰盘的电缆敷设电缆保护套管（参见电缆连接示意图）
■ 接线调试：传感器安装接线·执行机构接线·检测系统接线调试
■ 安装工期：安装约需8天，接线调试2天。
九、 投运效益
装置的投用对电站锅炉的安全经济运行起着积极作用。一般投运本装置可在年内收回所有设备投资。
【安全性效益】
1、防止机组计划外停运，有利于电网负荷调度。
2、防止或减轻二次泄漏造成的破坏。
3、避免传统检漏方法造成的误听、误报现象。
4、避免运行人员现场巡视可能造成的意外事故。
5、防止吹灰器故障损坏受热面管道。
【经济性效益】
1、缩短炉管泄漏的抢修工期，减轻劳动强度。
2、减轻二次泄漏造成的设备损失。
3、提高机组的可利用率。
4、监视吹灰器运行工况，有利于提高锅炉效率。5、有利于锅炉预防性检修。
十、售后服务
1、在一年内免费维护
2、提供终身维护服务
3、确保备品备件供应
4、软件升级换代服务
5、现场安装技术指导
6、设备接线调试开通
7、操作维护技术培训
8、设备运行例行巡检
9、建全设备维护档案