引言
火焰检测系统是火电厂炉膛安全保护系统（fsss）的重要组成部分，张家口发电厂2号炉（东锅厂30omw锅炉）安装了烟台龙源电力技术公司ly2o00-11图像火检系统，该系统采用光纤传像、燃烧理论、模式识别及图像处理等技术，以此实现对煤粉燃烧器以及油火焰信号的数字分析，发出单只燃烧器火焰有无的信号，并具有燃烧指导功能，可有效解决普通火检容易偷看火焰的问题。此外，该系统对油燃烧器的监控采用普通的可见光火检，这里不再赘述。
一、ly2o00-ⅱ系统的组成和基本功能
1.1系统组成
该系统主要由火焰图像传感器、冷却风系统、视频信号分配器、火焰图像检测器、火焰图像监视管理系统、火焰图像录放系统、通讯模块等部分组成。
（1）火焰图像传感器:由物镜，传像光纤、目镜、彩色ccd（摄像机）、冷却部分组成。2号机组锅炉6层燃烧器，共24个煤粉燃烧器。系统为每个煤粉燃烧器配备一个火焰图像传感器。
（2）冷却风系统:由2台风机、空气过滤器、转换挡板、差压开关及控制柜组成、提供对火焰图像传感器的冷却风。
（3）视频分配器:包含若干个一分三单元电路，将每一路火焰图像传感器的视频信号送往监视管理系统、录放系统和层火焰图像检测器。
（4）火焰图像检测器:共6台，每台轮流对该层四角煤粉燃烧器火焰进行图像处理、识别，zui终发出该层煤燃烧火焰有火无火的开关量信号，其判断参数可用工作站内的应用软件进行修改和下装。
（5）火焰图像监视管理系统:主要完成单燃烧器火焰图像和全炉膛火焰图像实时真彩色显示、伪彩色显示、燃烧器强度直方图、历史曲线、各燃烧器的状态显示等功能，并对整套装置进行管理。火焰图像监视管理系统由视频信号切换器、四画面切割器、彩色图像采集卡、工作站、共享器以及多串口通讯模块组成，其中，工作站（上位机）的主要作用是实现对锅炉内各层燃烧器煤燃烧火焰的实时监视、负责控制和管理视频分配器、四画面分割器和层火焰检测器等设备，接收和显示各层火焰检测器的数据结果。作为人机交互的监控终端直接由工程人员负责操作，提供给现场运行人员清晰的锅炉燃烧器状态和火焰检测信息。
（6）火焰图像录放系统:由录像机和磁带构成，接收视频分配器传送过来的动态火焰图像，可自动记录24h的火焰图像并可按要求回放。
1.2基本功能
ly2o00-ⅱ系统具有以下基本功能:（1）采用传像光纤和ccd摄像机直接观测燃烧器的火焰，火焰检测直观、灵敏，准确性和鉴别能力较强。（2）运行人员可直观、清晰地在主控室内放置的大屏幕crt上观察每个燃烧器的实时燃烧状态，及时进行燃烧调整，提高燃烧效率。（3）采用计算机数宇化图像处理技术，准确可靠地输出每个燃烧器火焰on/off的开关量信号，可方便地与任一种类型的锅炉安全保护系统相连。（4）采用伪彩色显示煤粉燃烧器火焰的温度场分布，运行人员根据温度场的分布可判断燃烧状况。（5）自动记录24h的火焰图像并可按要求回放，方便事故追忆。
二、工作原理
层火焰检测器的工作原理见图1。
从火焰图像传感器中传像光纤送来的火焰图像信号经ccd摄像机转化为视频信号。经视频处理器并转化为数字化的图像。cpu负责将数字化的图象信息按一定的判据体系进行计算，得出燃烧器火焰的on/off信号和其他诊断信息。这些信息分别由串行通信方式送至上位机或由开关量输出进入fsss，从而实现*意义上的火检系统。每个层火焰检测器可同时处理4路视频信号，即可同时监视同层的4个燃烧器。
在煤粉燃烧器附近，圆形的视野在矩形的ccd靶面上形成图2所示的图像。
煤粉自视野右侧喷出，形成亮度较低的黑龙。然后随着温度的升高，开始着火并形成亮度较高的火焰。图像经数字化后形成横轴180像素，纵轴144像素的数字图像。像素的亮度等级为256级（0~255）。实际在计算着火与否的判据时为避免引入视野外噪声信号，采用的是视野圆形的内接矩形，即图2中由横轴上、下限，纵轴上、下限决定的矩形区域。区域的4个上、下限值需根据具体情况设定。
该系统首先根据数字化图像计算火焰锋面的位置和火焰亮度，然后得出燃烧器着火与否的燃烧状况。火焰亮度和正常燃烧时火焰锋面的位置均采用高低2个阂值进行设定。
三、参数设置
参数设置见图3，其中，1区为黑龙区，2区为燃烧区，1、2区是检测判断的特征区。
火焰状态输出判据如下:（1）当2区亮度值大于2区亮度下*，1区亮度值小于l区亮度上限值为有火，1区亮度值大于1区亮度上限值为无火。（2）当2区亮度值小于2区亮度下*，为炉膛熄火。
限值选择时，1区亮度上限值一般为110~170。可根据情况适当调整。2区亮度下限值一般为40~80。
1、2区大小均可任意缩放，通过运行调整到*大小和位置。
四、应用与改进
（1）从该系统投人使用以来的运行工况来看，图像传感器对冷却风要求很高，冷却风必须有足够风压和风量，而且必须足够洁净，这样才能保证传像光纤的传像质量和使用寿命。当传感器冷却风机出口压力小于整定值时，会立即自动启动另一台冷却风机，同时发出风压不足报警信号提醒运行人员，此时运行人员应迅速处理，否则会导致光纤烧损。在系统投运初期，曾因滤网不清洁造成冷却风压低和冷却风不洁净，使光纤受到了污染，影响了传像质量，由此导致了2次层火检误跳磨煤机事故。为此，进行了设备整改，更换了冷却风机滤网，并加强了滤网清洗次数和冷却风机的巡回检查。为确保传感器冷却风的可靠性，为冷却风机提供了2路电源。
（2）在使用过程中，应定期对图像传感器进行检查。每次检查时，拔插光纤的过程应轻松自如，否则光纤保护管路可能堵塞，若发生堵塞应疏通光纤保护管路;检查光纤的耐温端面应光滑平整，如不平整面积超过30%，应更换光纤，否则会导致因火检误跳磨事故的发生。拆下火检探头检查时，应用软布清扫探头内表面的炭尘;检查光敏二极管前面的保护玻璃，应明亮、光洁、无破损，如不符合要求应更换。使用2a后，如光纤有30%出现中度析胶现象应及时更换。此外，每次检查都应对图像传感器物镜进行清洁擦拭工作，否则在物镜上会出现积灰、结焦现象，影响传像质量。在2004年2号机组小修中，发现c3（c层3号角）喷燃器喷口下倾严重，比其他喷口多倾斜约30度，这是造成显示画面黑龙较短、火检下位机误判的根本原因。因此，在检修中加强了喷燃器喷口位置的检查，遇到位置不合适的进行整改。在2005年2号机组小修中，将工作站的操作系统软件升级到win2o00，解决了原win98系统出现的死机现象，将火焰检测应用软件版本升级到v3.3，解决了历史数据不能自动定期清除导致磁盘空间不足的缺陷。
（3）调试方面总结出如下经验:调试应在锅炉点火投煤粉并带负荷后进行，因每个煤粉燃烧器实际火焰形状和位置受配风影响，可能与静态有偏移，要通过调整目镜角度或摄像机焦距使图像达到zui清晰为止，这时方可进行参数的设置。对于每次参数修改，都应有详细记录，通过不同记录比较，找出*参数。根据经验，宜将l区亮度上限值设到150左右，2区亮度下限值设为50，选择1区大小、位置时以该区亮度值稳定、不偷看为宜，2区大小、位置的选取方法为放到燃烧区即可。
五、结语
ly2o00-ⅱ图像火检系统应用较好，火焰图像清晰直观，有火无火判断准确，能够解决普通火检容易偷看火焰的问题，缺点是传像光纤有效使用寿命过短。在2005年2号机组小修中对传像光纤进行了改进，在2、3层燃烧器上换装了新型高清晰图像传感器，从使用la多的效果看，较光纤传像传感器明显好得多，由于减少了传像环节，火焰图像清晰度得到明显提高。