CN116241907A - 一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，包括锅炉点火控制箱、点火变压器箱、点火电极对、和火焰监测器，实现对锅炉点火控制和锅炉燃烧火焰状态的监测。通过强化相关个体设备和系统的测试性设计，如火焰监测器内置系统状态检测调试功能、每个火焰监测器监测到的火焰状态在控制箱面板上分别指示、对系统控制器的运行状态进行可视化指示、对点火期间的设备点火电流进行直观指示等测试性措施，使得点火系统的故障检测率和故障隔离率得到极大的提高，提高了故障后的维修效率；同时对系统中的强电元件进行集中布置，使得系统使用的安全性也得到提高。

Description

一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法

技术领域

本发明涉及的是一种锅炉及其控制方法，具体地说是锅炉点火系统及控制方法。

背景技术

目前，在运行的绝大多数工业锅炉都实现了电点火，由DCS系统实现对锅炉运行全过程的实时监控，其中包括对锅炉炉膛的燃烧状态进行实现监测，一旦发现锅炉熄火，须立即进行熄火停炉保护操作，以免发生运行事故。目前，主流的包括锅炉炉膛火焰监测功能的锅炉点火系统均可完成锅炉炉膛火焰状态监测和电点火功能。但是，这些设备或系统存在测试性维修性表现较差的特点，导致设备或系统自身故障检测率低，故障隔离费时；当点火系统中的火焰监测部分发生第一个故障时，如系统未自动检测到进行提醒，工作人员也未及时注意到，接着第二个故障又发生时，系统往往会误报锅炉炉膛火焰监测状态，进一步使上一级DCS监控系统对锅炉的运行状态做出错误的判断，从而实施错误的操作。

点火系统为实现对锅炉炉膛火焰状态的可靠监测，往往会配置两个炉膛火焰监测器，分别布置在炉前和炉后的炉墙壁上，共同对炉膛内的火焰状态进行监测。前后两个炉膛火焰监测器分别监测到的火焰继电信号，往往被设计成在传给点火系统控制器之前并接在一起形成一个信号，即形成或的有火逻辑信号后，再接入点火系统控制器的输入口；即对于点火系统控制器判定锅炉是否有火的判定逻辑是这样：“只要有1台火焰监测器监测到锅炉有火，控制器就认为锅炉是有火在燃烧运行，如果2台火焰监测器均未监测到锅炉有火，就判定锅炉处于无火焰的熄火状态”，控制器并将对锅炉的有火或是无火的监测结果传给上位DCS系统。

这样的设计带来一个问题，即当锅炉运行正常，两台火焰监测器也正常工作时，每台火焰监测器均会监测到锅炉处于有火焰状态，据此点火系统的控制器当然会判定锅炉处于有火状态；如果此时其中的一台火焰监测器出现故障，另一台仍正常工作，出现故障的火焰监测器可能错误地误报成锅炉无火，由于正常工作的火焰监测器仍会报锅炉有火，使得控制器仍然会判定锅炉有火在正常地运行。

如此时控制器或点火系统不能对系统中的某个火焰监测器可能已出现故障或表现异常事件进行提醒，工作人员也未及时发现，那么当先前工作正常的火焰监测器也发生故障时，即两台火焰监测器先后均发生故障，均不能正确地反映锅炉是否有火的状态，导致点火系统控制器不能正确地判定锅炉是否有火的状态，在锅炉还在正常运行有火焰时，错误地将锅炉有火焰状态判定为无火焰状态，误判断成锅炉已熄火，错判的熄火状态上传上位DCS系统后，就会被错误的执行熄火停炉保护操作。可见虽然为了提高火焰状态监测的可靠性，采用了2台火焰监测器的设计，但是如是按照上述的火焰状态继电信号传送方式进行设计，监测设备出故障时不能及时发现，即系统或设备的测试性设计不合理，可靠性设计并不符合预期。

发明内容

本发明的目的在于提供不仅能完成锅炉点火和锅炉炉膛火焰状态监测功能，同时通过内嵌故障诊断功能和设备自身状态检测及系统调试功能提高整个系统测试性维修性能力的一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：包括锅炉点火控制箱、点火变压器箱、点火电极对、点火按钮盒和锅炉火焰监测器构成，锅炉炉前和炉后或是炉膛外壁上的两个不同的火焰监测点位分别布置一台锅炉火焰监测器，锅炉火焰监测器均由锅炉点火控制箱提供不超过24V的直流电源工作，火焰监测器监测锅炉炉膛内的燃烧火焰状态，即是否有火焰还是无火焰状态，并以继电器的通断状态进行表示，同时以4mA～20mA信号表示燃烧火焰的强弱，火焰监测器将表示锅炉是否有火的继电器开关量信号和代表锅炉火焰强度的电流信号均送往锅炉点火控制箱中的控制器；

所述锅炉点火控制箱内置用于逻辑判断、控制和系统设置的控制器，控制器配置2个485总线通讯接口，其中一个用于与火焰监测器进行通讯，另一个与上微机进行通讯；锅炉点火控制箱中的控制器经I/O输入口分别接收来自两台锅炉火焰监测器的表示锅炉有火或无火状态的继电器信号和表示锅炉燃烧火焰强度的电流信号，控制器对应地根据两个锅炉有火或无火状态的继电器信号，经控制器的I/O输出口将锅炉点火控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯分别进行点亮或熄灭；

所述点火按钮盒布置于锅炉的炉前，其盒上布置按钮，用信号线连接锅炉点火控制箱中的控制器的I/O输入口，当按下该按钮时，即表示向控制器发出执行锅炉点火指令；

所述点火变压器箱，内置点火变压器、点火用继电器、交流电流传感变送器，点火变压器次级绕组的输出经两根高压电缆连接到可进入炉膛内壁的点火电极对上点火变压器箱的面板上布置电流计或安培表、表示点火变压器初级绕组已接电的指示灯和带指示灯的自锁按钮；

进入点火变压器箱的交流点火电源的两根线，首先连接到布置在点火变压器箱面板上的带指示灯的自锁按钮输入端子上，从该按钮输出端的一个端子出线，连接到面板上的电流计或安培表的一个端子上，再从电流计或安培表另一个端子出线，连接到点火变压器箱内点火继电器输入端的一个端子上；从按钮输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器箱内点火继电器输入端的另一个端子上；从点火继电器输出端的一个端子出线，穿过点火变压器箱内交流电流传感变送器的一次线圈环后，连接到点火变压器初级绕组的一个端子上，从点火继电器输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器初级绕组的另一个端子上。

本发明一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法还可以包括：

1、通过一根多芯信号电缆连接锅炉点火控制箱和点火变压器箱，其中的两芯将点火变压器箱中点火继电器的控制线圈连接到锅炉点火控制箱中控制器的I/O输出口上，使得点火继电器的动作或是通断受控于锅炉点火控制箱中的控制器；如果点火变压器箱内交流电流传感变送器是采用两线制电流信号传输方式，用电缆中的两芯将交流电流传感变送器的信号连接到锅炉点火控制箱中控制器的模拟量I/O输入口上；交流电流传感变送器如采用四线制电流信号传输方式，除用电缆中的两芯将交流电流传感变送器的信号连接到锅炉点火控制箱中控制器的模拟量I/O输入口上外，还用电缆中的另外两芯进行连接，将锅炉点火控制箱中的直流电源接到点火变压器箱内交流电流传感变送器的工作电源输入端子上。

2、锅炉点火控制箱的面板上配置1只用于给锅炉点火控制箱上电控制并用指示灯指示是否上电带指示灯的自锁按钮，同时配置1只用于向控制器发出点火请求指令的非自锁按钮；面板上配置分别为运行、开路、正常、短路的指示灯；在控制面板上配置声光报警器，对应地在面板上配置用于消除报警状态的非自锁按钮。

3、火焰监测器配置能同时显示监测到的火焰强度值和设定的火焰门槛阈值的显示组件，其中有火焰阈值和无火焰阈值交替显示；并配置一组不少于3只的按钮，以能在现场完成火焰监测功能参数的设置，在无火焰的状态下，强制置火焰状态继电器接通输出有火焰状态和输出大小可控的火焰强度电流信号；火焰监测器配置用于与点火控制箱的控制器交换锅炉火焰状态或监测参数设置数据的485总线通讯接口。

4、每台火焰监测器配置1个航空插座硬件接口，通过1根多芯电缆将电源、信号和通讯线集中连接到锅炉点火控制箱上，其中的两芯用于从控制箱中取得工作电源，另外的两芯将有火或无火继电器信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的I/O输入口上，再用未使用的两芯将火焰强度信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的模拟量I/O输入口上，用仍未使用的两芯将485总线数字通讯信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的1个485总线接口上,两台火焰监测器连接控制器上的同一个485总线接口，即采用并联方式。

本发明一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：当对锅炉进行点火时，在锅炉点火控制箱面板上按下点火请求按钮，向控制器发出点火请求指令，控制器收到该命令后，延时规定的时间后，将控制箱面板上的点火就绪指示灯点亮，控制器在进入点火就绪状态和收到执行锅炉点火指令后，控制器通过I/O输出口接通点火变压器箱中的点火继电器，使点火变压器的初级绕组接通电源，锅炉点火电极对得到点火用高电压而击穿空气拉弧，此时锅炉炉膛喷进液体或气体燃料就实现锅炉点火；

控制器在给点火变压器接通点火电源后，在15s钟内，同时检测两台火焰监测器是否监测到锅炉呈现有火焰状态和通过点火变压器箱中的交流电流传感变送器监测变压器初级绕组的点火电流的大小；在这期间，如果控制器检测到两台锅炉火焰监测器中的一台已监测到锅炉有火焰处于燃烧状态，则锅炉已点火成功，处于有火焰的燃烧状态，则将点火继电器断开，给变压器初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯，退出点火就绪状态；同时将代表锅炉有火焰处于燃烧状态的一个开关量或是继电信号，经控制器的I/O输出口送往上位机；

控制器在给点火变压器初级绕组接通电源进行锅炉点火后，如在15s中内一直未检测到锅炉炉膛有火焰，则点火失败，将点火继电器断开，给变压器初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯，退出点火就绪状态；同时根据在点火期间监测到的变压器初级绕组的点火电流的大小进行判断，点火装置是否可能存在故障；如电流的大小仅为变压器初级绕组的空载电流，即点火电极对处于开路故障状态，同时将控制面板上的开路指示灯点亮；如电流的大小超越变压器初级绕组的正常点火电流达到预设的程度，即点火电极对处于短路故障状态，同时将控制面板上的短路指示灯点亮；

控制器在进行锅炉点火操作结束后，点火无论是成功还是失败，如监测到的变压器初级绕组的电流大小符合预期值或是在期望的范围内，则点火电流正常，将控制面板上的正常指示灯点亮；控制器在收到点火请求指令后，将开路、正常、短路3个指示灯全部进行熄灭操作；

在点火期间，点火变压器箱面板上的安培表直接显示点火期间变压器初级绕组电流的大小，向现场工作人员呈现点火装置的工作状态是否正常。

本发明一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法还可以包括：

1、点火控制箱中的控制器按照周期循环往复运行程序，在运行到设定的周期时，将点火控制箱面板上的运行指示灯进行点亮或熄灭，反之，在接着的下一个运行周期将控制箱面板上的运行指示灯进行熄灭或点亮，即进行反向操作，以明示控制器运行正常。

2、控制器处于运行状态时，循环往复地检测两台锅炉火焰监测器传来的锅炉是否有火的状态，将检测的结果，对应地用控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯进行指示；只要至少检测到有一台火焰监测器监测到锅炉有火焰状态，则锅炉炉膛内处于有火焰的燃烧状态，向上位机发送或保持锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的一个开关量或继电信号，用于上位机实现对锅炉整体运行状态的监控；

在锅炉正常运行、两台火焰监测器正常工作、点火控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯均点亮后，当其中的一台火焰监测器监测到锅炉炉膛无火或熄火时，对应控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯熄灭，同时控制器使控制箱面板上的闪光报警器闪光鸣响3到5秒钟后停止报警；当控制器检测到两台火焰监测器均监测到锅炉炉膛无火或熄火时，对应控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯均熄灭，同时控制器使控制箱面板上的闪光报警器持续闪光鸣响告知炉膛熄火，直到控制器接收到报警复位按钮发来的报警复位请求后，终止声光报警；控制器在检测到炉膛熄火后，除就地报警外，还向上位机将发送或保持的锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的开关量或继电信号状态翻转，告知上位机锅炉炉膛已熄火。

3、根据检测到的炉膛实际火焰信号的强度与在火焰监测器上被设置的有火焰门槛阈值和火焰熄火或无火门槛阈值进行比较，确定火焰监测器判断锅炉炉膛是否有火还是熄火，设置的有火阈值大于熄火或无火阈值，火焰强度大于有火阈值即有火，反之，低于无火阈值即无火或熄火；

锅炉点火控制箱中的控制器通过火焰监测器发出的火焰强度电流信号获取检测到的火焰强度值，或通过485总线接口获得火焰监测器检测到的火焰强度值；

控制器通过另一个485总线接口，从上位机获得当时锅炉燃烧所投入的燃料喷入器的数量，控制器根据预先存储的经验数据，再根据此时投入的燃料喷入器的数量及随后的运行时间和此时获得的火焰强度值，在线判断火焰监测器设置的有火阈值和无火阈值是否合理，如不合理，则进行在线修改；阈值参数的修改通过485总线接口实现。

4、当锅炉点火系统刚安装完毕或火焰监测部分功能发生故障，锅炉实际有火而无法监测到有火时，在锅炉不工作无火焰时，通过强制置火焰状态继电器接通输出有火焰状态信号，检查确认点火控制器是否能够接收到有火焰信号，以判断从火焰监测器发出火焰状态信号到控制器接收火焰信号功能是否能正常工作。

本发明的优势在于：本发明与现有的完成同样功能的系统相比，在成本增加很有限的前提下，实现的系统及构成系统的设备的测试性维修性有较大的的提高，提高了系统的维修性和可靠性，同时通过合理地布局构成系统的设备或元件，尤其是点火控制箱只涉及工作电压24V以下的元件或设备，而工作电压24V以上的元件或设备均布置在或关联点火变压器箱，使得系统的使用和维护安全性也得到了提高。

附图说明

图1为本发明设备或元件布置和工作逻辑关系图；

图2为本发明实例的工作原理接线图；

图3为本发明火焰监测器显示操作界面的一个实例图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-3，在本实例中，包括控制器1、空间连接器2、点火控制箱面板部分、点火变压器箱、点火变压器箱面板部分、其它外围部分。

点火控制箱面板部分包括点火就绪指示灯3、火焰2指示灯4、火焰1指示灯5、声光报警器6、运行指示灯7、开路指示灯8、正常指示灯9、短路指示灯10、带指示灯自锁按钮11、点火请求按钮12、报警复位按钮13。

点火变压器箱内部包括点火继电器14、电流传感变送器15、点火变压器16。

点火变压器箱面板部分包括交流电流表17、点火变压器接电指示灯18、带指示灯自锁按钮19。

其它外围部分包括点火按钮盒20、火焰监测器2 21、火焰监测器1 22、点火电极对23。

点火控制箱中的控制器1为一台某型号的PLC，它的工作电压为直流24V，具有14路数字量输入接口、10路数字量输出接口、3路模拟量输入接口，2个485接口。

点火控制箱的面板上，布置有点火就绪指示灯3、火焰1指示灯5、火焰2指示灯4、声光报警器6、运行指示灯7、开路指示灯8、正常指示灯9、短路指示灯10、带指示灯自锁按钮11、点火请求按钮12、报警复位按钮13。

给控制器1PLC供电的外部直流24V电源，经电缆进入点火控制箱后，先连接到带指示灯自锁按钮11的输入端子，再从其输出端子输出后连接到控制器1PLC的电源输入端子上。再从控制器1PLC的直流24V电源输出口为2台火焰监测器21、22供电，同时也为点火变压器箱中的电流传感变送器15供电；当然也可不经控制器1PLC的电源输出口，而是由自锁按钮11的输出端子直接为火焰监测器21、22和电流传感变送器15供电。

控制器1PLC经I/O输入口分别接收来自2台锅炉火焰监测器21、22的表示锅炉有火或无火状态的继电器信号和表示锅炉燃烧火焰强度的电流信号，控制器1PLC对应地根据2个锅炉有火或无火状态的继电器信号，经控制器的I/O输出口将控制箱面板上的火焰1和火焰2指示灯5、4分别进行点亮或熄灭有火时点亮，无火时熄灭。

2台锅炉火焰监测器21、22的485口信号线随各自与点火控制箱的连接电缆进入点火控制箱后，用空间连接器2或是接线端子进行短接；从火焰监测器1 22与控制器1PLC连接的电缆中用另外的信号线将火焰监测器1 22的485口再与控制器1PLC的485口1进行连接。控制器1PLC的485口2与DCS系统上位机的485口进行连接，用于实现与上位机的通讯。

点火按钮盒20布置于锅炉的炉前，其盒上布置1个按钮，用于执行锅炉点火命令。用信号线将该按钮连接到了锅炉点火控制箱中的控制器1PLC的I/O输入口，当按下该按钮时，即表示向控制器发出了执行锅炉点火指令。

点火变压器箱中，内置了1台点火变压器17，其初级绕组接通交流220V电源后，次级绕组能产生万伏以上的高压，用于实现高压击穿空气拉弧点火之目的。变压器箱中同时内置1只点火用继电器简称：点火继电器15和1只交流电流传感变送器16。1只交流电流表17布置在点火变压器箱的面板上，同时还在面板上布置1只表示点火变压器初级绕组已接电的指示灯18和1只带指示灯的自锁按钮19。

进入点火变压器箱的交流点火电源的两根线，首先连接到布置在该箱面板上的带指示灯的自锁按钮19输入端子上，从该按钮19输出端的一个端子出线，连接到面板上的交流电流表17的一个端子上，再从交流电流表17另一个端子出线，连接到点火变压器箱内点火继电器14输入端的一个端子上；从按钮19输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器箱内点火继电器14输入端的另一个端子上；从点火继电器14输出端的一个端子出线，穿过点火变压器箱内交流电流传感变送器15的一次线圈环后，连接到点火变压器16初级绕组的一个端子上，从点火继电器输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器16初级绕组的另一个端子上。变压器次级绕组的输出经两根高压电缆连接到可进入炉膛内壁的点火电极对23上。

用一根多芯信号电缆连接锅炉点火控制箱和点火变压器箱，其中的两芯用于将点火变压器箱中点火继电器14的控制线圈连接到锅炉点火控制箱中控制器1PLC的I/O输出口上，使得点火继电器14的动作或是通断受控于锅炉点火控制箱中的控制器1PLC；本实例中，交流电流传感变送器15是采用两线制电流信号传输方式，需用电缆中的两芯将交流电流传感变送器15的信号连接到锅炉点火控制箱中控制器1PLC的模拟量I/O输入口上。

锅炉点火控制箱的面板上配置1只带指示灯的自锁按钮11，用于给控制箱上电控制并用指示灯指示是否上电，同时配置1只非自锁按钮，称作点火请求按钮12，用于向控制器1PLC发出点火请求指令，对应地配置1个点火就绪指示灯3在满足点火条件后进行指示；另配置2个指示灯，分别称作火焰1指示灯5和火焰2指示灯4，分别用于指示2台锅炉火焰监测器监测到锅炉是否有火焰状态；同时需在面板上另配置4个二极管型指示灯，这4个指示灯的大小只需在控制箱的近处能观测到即可，分别称作运行指示灯7、开路指示灯8、正常指示灯9、短路指示灯10，用于分别对控制器1PLC的运行状态和点火时变压器初级绕组的电流状态进行指示；在控制箱面板上配置1个声光报警器6，用于当锅炉发生熄火时进行报警，相应地在面板上还需配置1个用于消除报警状态的非自锁按钮，即报警复位按钮13。

参见图1、2和3，火焰监测器21、22配置两组显示组件，能同时显示监测到的火焰强度值和设定的火焰门槛阈值，其中有火焰阈值和无火焰阈值交替显示；并配置一组按钮，本实例中为4只，以便能在现场完成火焰监测功能参数的设置；火焰监测器21、22的应用软件除能完成一般参数的设置外，还能在无火焰的状态下，强制置火焰状态继电器接通输出有火焰状态和输出大小可控的火焰强度电流信号，便于锅炉点火系统的整体调试和故障诊断；火焰监测器21、22配置了485总线通讯接口，用于与点火控制箱的控制器1PLC的485接口1交换锅炉火焰状态或监测参数设置数据。

每台火焰监测器21、22配置1个航空插座硬件接口，借助该接口用1根多芯电缆将电源、信号和通讯线集中连接到锅炉点火控制箱上，其中的两芯用于从控制箱中取得工作电源，用另外的两芯将有火或无火继电器信号连接到控制箱中的控制器1PLC的I/O输入口上，再用其中的未使用的两芯将火焰强度信号连接到控制箱中的控制器1PLC的模拟量I/O输入口上，还要用其中的扔未使用的两芯将两台火焰监测器21、22的485总线接口在控制箱中用空间连接器2进行短接；对于火焰监测器1 22，再用其连接电缆的另外两芯将火焰监测器的485接口直接连接到控制箱中的控制器1PLC的485总线接口1上，即两台火焰监测器21、22的485总线接口以串联的方式挂接在控制器的同一个485接口上，即485接口1。

参见图1、2和3，在本实例中，锅炉点火系统强化测试性的监控方法如下：

当需要对锅炉进行点火时，在锅炉点火控制箱面板上按下点火请求按钮12，向控制器1PLC发出“点火请求指令”，控制器1PLC收到该命令后，延时规定的时间，即留出锅炉必要的扫风时间后，将控制箱面板上的点火就绪指示灯3点亮，标志进入了点火就绪状态；此后才可接受来自炉前点火按钮盒20上按钮按下时所产生的“执行锅炉点火指令”，控制器1PLC在进入了点火就绪状态和收到“执行锅炉点火指令”后，控制器1PLC通过I/O输出口接通点火变压器箱中的点火继电器14，使得点火变压器16的初级绕组接通电源，预期锅炉点火电极对间得到点火用高电压而击穿空气拉弧，此时如锅炉炉膛喷进了液体或气体燃料就实现了锅炉点火。

控制器1PLC在给点火变压器16接通点火电源后，在15s钟内，同时检测2台火焰监测器21、22是否监测到锅炉呈现有火焰状态和通过点火变压器箱中的交流电流传感变送器15监测点火变压器16初级绕组的点火电流的大小；在这期间，只要控制器1PLC检测到2台锅炉火焰监测器21、22中的1台已监测到锅炉有火焰处于燃烧状态，控制器1PLC就认为锅炉已点火成功，处于有火焰的燃烧状态，则将点火继电器14断开，给变压器16初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯3，退出点火就绪状态；同时将代表锅炉有火焰处于燃烧状态的1个开关量或是继电信号，经控制器1PLC的I/O输出口送往上位机，用于锅炉整体工作状态的监控。

控制器1PLC在给点火变压器16初级绕组接通电源进行锅炉点火后，如在15s中内一直未检测到锅炉炉膛有火焰，就认为点火失败，也将点火继电器14断开，给变压器16初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯3，退出点火就绪状态；同时根据在点火期间监测到的变压器16初级绕组的点火电流的大小进行判断，点火装置是否可能存在故障；如电流的大小仅为变压器16初级绕组的空载电流，即认为点火电极对23处于开路故障状态，同时将控制面板上的开路指示灯8点亮；如电流的大小超越变压器16初级绕组的正常点火电流达到一定的程度，即认为点火电极对23处于短路故障状态，同时将控制面板上的短路指示灯10点亮。

控制器1PLC在进行锅炉点火操作结束后，点火无论是成功还是失败，如监测到的变压器16初级绕组的电流大小符合预期值或是在期望的范围内，就认为点火电流正常，将控制面板上的正常指示灯9点亮；控制器在收到“点火请求指令”后，将开路、正常、短路3个指示灯8、9、10全部进行熄灭操作。

在点火期间，点火变压器箱面板上的交流电流表17直接显示点火期间变压器16初级绕组电流的大小，向现场工作人员呈现点火装置的工作状态是否正常。

点火控制箱中的控制器1PLC的主程序按照一定的周期循环往复运行，在运行到某个周期时，将点火控制箱面板上的运行指示灯7进行点亮或熄灭，反之，在接着的下一个运行周期将控制箱面板上的运行指示灯7进行熄灭或点亮，即进行反向操作，以明示控制器1PLC的CPU运行正常，未出现程序跑飞可能进入死机状态。

控制器1PLC只要处于运行状态，无论是在点火期间，还是处于其它时间段均在循环往复地检测2台锅炉火焰监测器21、22传来的锅炉是否有火的状态，将检测的结果，对应地用控制箱面板上的火焰1和火焰2指示灯5、4进行指示，有火点亮，无火熄灭；只要至少检测到有1台火焰监测器21或22监测到锅炉有火焰状态，即或的逻辑关系，控制器1PLC就认为锅炉炉膛内处于有火焰的燃烧状态，向上位机发送或保持锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的1个开关量或继电信号，用于上位机实现对锅炉整体运行状态的监控。

在锅炉正常运行，2台火焰监测器21、22也正常工作，点火控制箱面板上的火焰1和火焰2指示灯5、4均点亮后，当其中的1台火焰监测器21或22监测到锅炉炉膛无火或熄火时，对应控制箱面板上的火焰1或是火焰2指示灯5或4熄灭，同时控制器1PLC使控制箱面板上的闪光报警器6闪光鸣响3到5秒钟后自动停止报警，只是提醒一下现场工作人员；但是，当控制器1PLC检测到每台火焰监测器21、22均监测到锅炉炉膛无火或熄火时，即与的逻辑关系，对应控制箱面板上的火焰1和火焰2指示灯5、4均熄灭，同时控制器1PLC使控制箱面板上的闪光报警器6持续闪光鸣响告知炉膛熄火，直到控制器1PLC接收到报警复位按钮13发来的报警复位请求后，才终止声光报警；控制器1PLC在检测到炉膛熄火后，除就地报警外，还向上位机将发送或保持的锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的开关量或继电信号状态翻转，告知上位机锅炉炉膛已熄火。

火焰监测器21、22判断锅炉炉膛是否有火还是熄火，是根据检测到的炉膛实际火焰信号的强度与在火焰监测器21、22上被设置的有火焰门槛阈值和火焰熄火或无火门槛阈值进行比较确定的，设置的有火阈值要大于熄火或无火阈值，火焰强度大于有火阈值即认为有火，反之，低于无火阈值即认为无火或熄火。

锅炉点火控制箱中的控制器1PLC通过火焰监测器发出的火焰强度电流信号获取检测到的火焰强度值，也可通过485总线接口1获得火焰监测器21、22检测到的火焰强度值。

控制器1PLC通过另一个485总线接口2，从上位机获得当时锅炉燃烧所投入的燃料喷入器的数量，控制器1PLC可根据预先存储的经验数据，再根据此时投入的燃料喷入器的数量及随后的运行时间和此时获得的火焰强度值，可在线判断火焰监测器21、22设置的有火阈值和无火阈值是否合理，如不合理，可在线自动修改，使得火焰监测器21、22对有火还是无火判断的合理性能得到及时的修正；阈值参数的在线修改通过控制器1PLC的485总线接口1实现。

当锅炉点火系统刚安装完毕，或火焰监测部分功能发生故障，锅炉实际有火而无法监测到有火时；可在锅炉不工作无火焰时，通过强制置火焰监测器21、22的火焰状态继电器接通输出有火焰状态信号，检查确认点火控制器1PLC是否能够接收到有火焰信号，以判断从火焰监测器21、22发出火焰状态信号到控制器1PLC接收火焰信号这部分功能包括传输路径和程序是否能正常工作。

Claims (10)

1.一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：包括锅炉点火控制箱、点火变压器箱、点火电极对、点火按钮盒和锅炉火焰监测器构成，锅炉炉前和炉后或是炉膛外壁上的两个不同的火焰监测点位分别布置一台锅炉火焰监测器，锅炉火焰监测器均由锅炉点火控制箱提供不超过24V的直流电源工作，火焰监测器监测锅炉炉膛内的燃烧火焰状态，即是否有火焰还是无火焰状态，并以继电器的通断状态进行表示，同时以4mA～20mA信号表示燃烧火焰的强弱，火焰监测器将表示锅炉是否有火的继电器开关量信号和代表锅炉火焰强度的电流信号均送往锅炉点火控制箱中的控制器；

所述锅炉点火控制箱内置用于逻辑判断、控制和系统设置的控制器，控制器配置2个485总线通讯接口，其中一个用于与火焰监测器进行通讯，另一个与上微机进行通讯；锅炉点火控制箱中的控制器经I/O输入口分别接收来自两台锅炉火焰监测器的表示锅炉有火或无火状态的继电器信号和表示锅炉燃烧火焰强度的电流信号，控制器对应地根据两个锅炉有火或无火状态的继电器信号，经控制器的I/O输出口将锅炉点火控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯分别进行点亮或熄灭；

所述点火按钮盒布置于锅炉的炉前，其盒上布置按钮，用信号线连接锅炉点火控制箱中的控制器的I/O输入口，当按下该按钮时，即表示向控制器发出执行锅炉点火指令；

所述点火变压器箱，内置点火变压器、点火用继电器、交流电流传感变送器，点火变压器次级绕组的输出经两根高压电缆连接到可进入炉膛内壁的点火电极对上点火变压器箱的面板上布置电流计或安培表、表示点火变压器初级绕组已接电的指示灯和带指示灯的自锁按钮；

进入点火变压器箱的交流点火电源的两根线，首先连接到布置在点火变压器箱面板上的带指示灯的自锁按钮输入端子上，从该按钮输出端的一个端子出线，连接到面板上的电流计或安培表的一个端子上，再从电流计或安培表另一个端子出线，连接到点火变压器箱内点火继电器输入端的一个端子上；从按钮输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器箱内点火继电器输入端的另一个端子上；从点火继电器输出端的一个端子出线，穿过点火变压器箱内交流电流传感变送器的一次线圈环后，连接到点火变压器初级绕组的一个端子上，从点火继电器输出端的另一个端子出线，直接连接到点火变压器初级绕组的另一个端子上。

2.根据权利要求1所述的一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：通过一根多芯信号电缆连接锅炉点火控制箱和点火变压器箱，其中的两芯将点火变压器箱中点火继电器的控制线圈连接到锅炉点火控制箱中控制器的I/O输出口上，使得点火继电器的动作或是通断受控于锅炉点火控制箱中的控制器；如果点火变压器箱内交流电流传感变送器是采用两线制电流信号传输方式，用电缆中的两芯将交流电流传感变送器的信号连接到锅炉点火控制箱中控制器的模拟量I/O输入口上；交流电流传感变送器如采用四线制电流信号传输方式，除用电缆中的两芯将交流电流传感变送器的信号连接到锅炉点火控制箱中控制器的模拟量I/O输入口上外，还用电缆中的另外两芯进行连接，将锅炉点火控制箱中的直流电源接到点火变压器箱内交流电流传感变送器的工作电源输入端子上。

3.根据权利要求1所述的一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：锅炉点火控制箱的面板上配置1只用于给锅炉点火控制箱上电控制并用指示灯指示是否上电带指示灯的自锁按钮，同时配置1只用于向控制器发出点火请求指令的非自锁按钮；面板上配置分别为运行、开路、正常、短路的指示灯；在控制面板上配置声光报警器，对应地在面板上配置用于消除报警状态的非自锁按钮。

4.根据权利要求1所述的一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：火焰监测器配置能同时显示监测到的火焰强度值和设定的火焰门槛阈值的显示组件，其中有火焰阈值和无火焰阈值交替显示；并配置一组不少于3只的按钮，以能在现场完成火焰监测功能参数的设置，在无火焰的状态下，强制置火焰状态继电器接通输出有火焰状态和输出大小可控的火焰强度电流信号；火焰监测器配置用于与点火控制箱的控制器交换锅炉火焰状态或监测参数设置数据的485总线通讯接口。

5.根据权利要求1所述的一种强化测试性设计的锅炉点火系统及监控方法，其特征是：每台火焰监测器配置1个航空插座硬件接口，通过1根多芯电缆将电源、信号和通讯线集中连接到锅炉点火控制箱上，其中的两芯用于从控制箱中取得工作电源，另外的两芯将有火或无火继电器信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的I/O输入口上，再用未使用的两芯将火焰强度信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的模拟量I/O输入口上，用仍未使用的两芯将485总线数字通讯信号连接到锅炉点火控制箱中的控制器的1个485总线接口上,两台火焰监测器连接控制器上的同一个485总线接口，即采用并联方式。

6.一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：当对锅炉进行点火时，在锅炉点火控制箱面板上按下点火请求按钮，向控制器发出点火请求指令，控制器收到该命令后，延时规定的时间后，将控制箱面板上的点火就绪指示灯点亮，控制器在进入点火就绪状态和收到执行锅炉点火指令后，控制器通过I/O输出口接通点火变压器箱中的点火继电器，使点火变压器的初级绕组接通电源，锅炉点火电极对得到点火用高电压而击穿空气拉弧，此时锅炉炉膛喷进液体或气体燃料就实现锅炉点火；

控制器在给点火变压器接通点火电源后，在15s钟内，同时检测两台火焰监测器是否监测到锅炉呈现有火焰状态和通过点火变压器箱中的交流电流传感变送器监测变压器初级绕组的点火电流的大小；在这期间，如果控制器检测到两台锅炉火焰监测器中的一台已监测到锅炉有火焰处于燃烧状态，则锅炉已点火成功，处于有火焰的燃烧状态，则将点火继电器断开，给变压器初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯，退出点火就绪状态；同时将代表锅炉有火焰处于燃烧状态的一个开关量或是继电信号，经控制器的I/O输出口送往上位机；

控制器在给点火变压器初级绕组接通电源进行锅炉点火后，如在15s中内一直未检测到锅炉炉膛有火焰，则点火失败，将点火继电器断开，给变压器初级绕组断电，熄灭控制箱面板上的点火就绪指示灯，退出点火就绪状态；同时根据在点火期间监测到的变压器初级绕组的点火电流的大小进行判断，点火装置是否可能存在故障；如电流的大小仅为变压器初级绕组的空载电流，即点火电极对处于开路故障状态，同时将控制面板上的开路指示灯点亮；如电流的大小超越变压器初级绕组的正常点火电流达到预设的程度，即点火电极对处于短路故障状态，同时将控制面板上的短路指示灯点亮；

控制器在进行锅炉点火操作结束后，点火无论是成功还是失败，如监测到的变压器初级绕组的电流大小符合预期值或是在期望的范围内，则点火电流正常，将控制面板上的正常指示灯点亮；控制器在收到点火请求指令后，将开路、正常、短路3个指示灯全部进行熄灭操作；

在点火期间，点火变压器箱面板上的安培表直接显示点火期间变压器初级绕组电流的大小，向现场工作人员呈现点火装置的工作状态是否正常。

7.根据权利要求6所述的一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：点火控制箱中的控制器按照周期循环往复运行程序，在运行到设定的周期时，将点火控制箱面板上的运行指示灯进行点亮或熄灭，反之，在接着的下一个运行周期将控制箱面板上的运行指示灯进行熄灭或点亮，即进行反向操作，以明示控制器运行正常。

8.根据权利要求6所述的一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：控制器处于运行状态时，循环往复地检测两台锅炉火焰监测器传来的锅炉是否有火的状态，将检测的结果，对应地用控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯进行指示；只要至少检测到有一台火焰监测器监测到锅炉有火焰状态，则锅炉炉膛内处于有火焰的燃烧状态，向上位机发送或保持锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的一个开关量或继电信号，用于上位机实现对锅炉整体运行状态的监控；

在锅炉正常运行、两台火焰监测器正常工作、点火控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯均点亮后，当其中的一台火焰监测器监测到锅炉炉膛无火或熄火时，对应控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯熄灭，同时控制器使控制箱面板上的闪光报警器闪光鸣响3到5秒钟后停止报警；当控制器检测到两台火焰监测器均监测到锅炉炉膛无火或熄火时，对应控制箱面板上的第一火焰指示灯和第二火焰指示灯均熄灭，同时控制器使控制箱面板上的闪光报警器持续闪光鸣响告知炉膛熄火，直到控制器接收到报警复位按钮发来的报警复位请求后，终止声光报警；控制器在检测到炉膛熄火后，除就地报警外，还向上位机将发送或保持的锅炉炉膛内处于有火焰燃烧的开关量或继电信号状态翻转，告知上位机锅炉炉膛已熄火。

9.根据权利要求6所述的一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：根据检测到的炉膛实际火焰信号的强度与在火焰监测器上被设置的有火焰门槛阈值和火焰熄火或无火门槛阈值进行比较，确定火焰监测器判断锅炉炉膛是否有火还是熄火，设置的有火阈值大于熄火或无火阈值，火焰强度大于有火阈值即有火，反之，低于无火阈值即无火或熄火；

锅炉点火控制箱中的控制器通过火焰监测器发出的火焰强度电流信号获取检测到的火焰强度值，或通过485总线接口获得火焰监测器检测到的火焰强度值；

控制器通过另一个485总线接口，从上位机获得当时锅炉燃烧所投入的燃料喷入器的数量，控制器根据预先存储的经验数据，再根据此时投入的燃料喷入器的数量及随后的运行时间和此时获得的火焰强度值，在线判断火焰监测器设置的有火阈值和无火阈值是否合理，如不合理，则进行在线修改；阈值参数的修改通过485总线接口实现。

10.根据权利要求6所述的一种强化测试性设计的锅炉点火监控方法，其特征是：当锅炉点火系统刚安装完毕或火焰监测部分功能发生故障，锅炉实际有火而无法监测到有火时，在锅炉不工作无火焰时，通过强制置火焰状态继电器接通输出有火焰状态信号，检查确认点火控制器是否能够接收到有火焰信号，以判断从火焰监测器发出火焰状态信号到控制器接收火焰信号功能是否能正常工作。

Images