火电厂锅炉壁光纤光栅（FBG）温度在线监测系统完整应用方案

本方案针对超临界 / 超超临界燃煤火电机组锅炉受热面，覆盖水冷壁、屏式过热器、高温过热器、高温再热器、集箱连接管等关键高温承压管壁，搭建光纤光栅（FBG）高精度壁温在线监测系统。系统采用无源光纤传感、波长绝对编码测温技术，解决传统热电偶、贴片电子测温、DCS 间接测温存在的测温滞后、精度低、电磁干扰、高温漂移、布点稀疏、无法预判超温爆管等痛点。

随着新型电力系统建设，火电机组承担大量深度调峰任务，机组频繁变负荷、低负荷运行，水冷壁极易出现吸热不均、水动力异常、局部超温、热疲劳损伤，进一步放大锅炉爆管风险。本系统实现锅炉全受热面 24h 不间断、高精度准分布式定点测温，实时监测管壁温度分布、热负荷不均、局部微超温、高温蠕变、管壁温度梯度；针对深度调峰变负荷工况捕捉短时间快速温升 / 温降，提前预警过热、超温、热偏差、结焦积灰、爆管隐患；为锅炉燃烧优化、配风调整、防磨防爆、深度调峰安全运行、机组经济运行、受热面延寿运维提供量化数据支撑；系统可无缝接入电厂 DCS、SIS、智慧电厂平台，支撑锅炉数字化运维。

本系统采用光纤布拉格光栅（FBG）准分布式定点测温技术，适配锅炉高温、振动、粉尘、强电磁恶劣工况，是火电锅炉壁温监测优选路线。

3.1 核心技术原理

3.2 相比热电偶 / 电子测温核心优势

1. 全无源现场：传感端无电路、无供电、无电子元器件，本质安全，耐高温抗震动抗老化；
2. 高精度可识别微超温：测温精度高；实炉标定条件下测温相对误差小于 1%，可识别调峰工况早期轻微超温与微小管壁热偏差；
3. 耐高温等级高：锅炉专用封装传感器长期耐受 0~700℃，瞬时耐温 900℃以上，适配过热器再热器高温区域；
4. 密集准分布式布点：单根光纤串联最高30个测温光栅，矩阵式布点消除监测盲区；实现炉膛四壁网格化监测；
5. 强抗电磁干扰：全光信号传输，完全抵御锅炉变频、高压电弧、电磁辐射，数据稳定无跳变；
6. 长寿命低运维：光纤材质耐氧化疲劳，设计寿命 20 年以上，减少年度传感器更换；
7. 温度场重构能力：矩阵测点生成受热面二维 / 三维温度云图，直观识别热偏差、结焦积灰区域，指导燃烧与配风调整。

四、系统总体设计方案

4.1 系统四层架构

FBG 高温光栅传感阵列 + 耐高温传输光缆 + 光纤光栅解调主机 + 上位机监测平台 + DCS/SIS 数据对接；整套国产化工业级，支持不停机改造、免维护设计。

1. 感知层：锅炉专用高温 FBG 壁温传感器、应力隔离不锈钢夹具、高温导热硅脂、铠装耐高温光缆；
2. 传输层：耐高温阻燃铠装光缆、炉壁穿炉密封组件、防爆接线盒、分光配线单元；
3. 解析层：机柜式工业光纤光栅解调仪，高速光谱采集、波长解析、温度换算；
4. 应用层：锅炉壁温专用监测软件、温度场可视化、多级报警逻辑、历史数据存储报表分析、DCS/SIS 标准对接接口。

补充：软件平台兼容 B/S 与 C/S 架构；可读取 SIS 中机组负荷、主汽压力、主汽温度等参数，实现壁温与机组工况联动分析，适配深度调峰数据分析需求。