專利名稱：鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法及自動保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍋爐/干燥爐技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鍋爐/干燥爐爐膛 火焰熄火自動檢測方法及自動保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
火焰燃燒監(jiān)控設(shè)備是冶金、煤炭、石化行業(yè)及熱力發(fā)電的配套設(shè)備， 主要面向使用火焰燃燒器的領(lǐng)域。以大型電站鍋爐為例，其爐膛內(nèi)的煤 粉燃燒過程是發(fā)生在較大空間范圍內(nèi)的復(fù)雜的物理和化學(xué)過程。鍋爐要 求在爐膛內(nèi)組織穩(wěn)定、均勻的火焰，保證強烈、充分的燃燒，盡量減少 因燃燒不穩(wěn)定而投油燃燒的次數(shù)，防止因爐膛滅火而引發(fā)爐膛爆燃等事 故，并可以按照需要進(jìn)行控制。燃燒火焰是鍋爐燃燒狀態(tài)最直接、最迅 速的反映，為此要求對爐膛的火焰進(jìn)行持續(xù)檢測，并且在異常狀態(tài)時提 供報警和保護(hù)。
目前，火電廠普遍采用工業(yè)電視監(jiān)視爐膛火焰。火焰電視監(jiān)控系統(tǒng) 是將攝像機的圖像信號直接通過視頻同軸電纜進(jìn)行傳輸，當(dāng)監(jiān)視多路圖 像時，還需要用視頻切換器來選擇所需的圖像。然而，這種系統(tǒng)需要控 制室操作人員長期觀察。在發(fā)現(xiàn)異常時，操作人員對現(xiàn)場的安全隱患不 能及時排除。另一種監(jiān)視爐膛火焰的方法是通過采用溫度傳感器采集燃 燒器處的溫度，將此溫度模擬量回傳到控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單的對比，當(dāng)溫 度下降到設(shè)定溫度以下時就認(rèn)定該燃燒器熄火。由于監(jiān)測到溫度的下降 有會有一定的時間延遲，這將導(dǎo)致現(xiàn)場處理事故的時刻嚴(yán)重滯后，因而 失去了監(jiān)控的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服目前火焰監(jiān)控設(shè)備的嚴(yán)重缺陷，提 供一種集火焰檢測、視頻分析和自動保護(hù)于一體，使生產(chǎn)運行更安全、 可靠的鍋爐及干燥爐爐膛火焰熄火自動保護(hù)方法和自動保護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法，其特征在于包括以下 步驟
1) 判斷用于冷卻探頭套的冷卻水、冷卻氣和系統(tǒng)用電是否正常，如 果正常，執(zhí)行步驟3)，如果不正常，執(zhí)行步驟2);
2) 系統(tǒng)發(fā)出報警信號，同時人為對系統(tǒng)故障進(jìn)行排除；
3) 探頭套進(jìn)入爐腔內(nèi)；
4) 采集圖像、對所采集的圖像進(jìn)行分析；
5) 根據(jù)獲得的分析結(jié)果判斷火焰的長度、強度是否正常，若正常， 則返回步驟4);若不正常，則執(zhí)行步驟6)
6) 系統(tǒng)報警并輸出反饋信號；
7) 對輸出的反饋信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換；
8) 將轉(zhuǎn)換后的反饋信號發(fā)送至用戶PLC控制系統(tǒng)。
另外，上述的方法還包括在歩驟4)中將所采集到的視頻圖像進(jìn)行定 時存儲，所述的對所采集的圖像進(jìn)行分析包括根據(jù)所采集的圖像測算爐腔 內(nèi)火焰的強度和長度。
一種鍋爐及干燥爐等設(shè)備的爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)，包括安裝 在耐高溫的探頭套內(nèi)、用于對爐內(nèi)的工況進(jìn)行監(jiān)測的攝像探頭；用于對電 氣設(shè)備、冷卻水和冷卻氣體進(jìn)行控制的氣水電現(xiàn)場控制箱；用于在系統(tǒng)冷 卻水、冷卻氣體和探頭內(nèi)的工作溫度異常時產(chǎn)生報警信號并將探頭套退出 爐膛的報警控制箱以及用于移動探頭套的傳動裝置，其特征在于還包括根據(jù)所采集的視頻圖像判斷火焰的強度和長度，并在火焰異常時發(fā)出報警 信號并將控制信號輸出到鍋爐/干燥爐的電氣控制系統(tǒng)的熄火自動保護(hù)單 元。
上述的熄火自動保護(hù)單元包括用于對視頻圖像進(jìn)行分析并在火焰異 常時發(fā)出報警信號的工控機、用于顯示所拍攝的火焰的視頻圖像和工控機
分析結(jié)果的顯示器和將工控機產(chǎn)生的報警信號轉(zhuǎn)換成PLC (可編程邏輯 控制器)可接收的信號的報警信號處理器。所述的工控機包括視頻采集卡 和用于進(jìn)行視頻分析和產(chǎn)生報警信號的視頻分析模塊。
另外，在探頭套進(jìn)出爐體處設(shè)置有可自動打開或閉合的防護(hù)爐門，當(dāng) 裝有攝像設(shè)備的探頭套從爐體內(nèi)退出時，所述的防護(hù)爐門能夠自動關(guān)閉。 所述的防護(hù)爐門包括左爐門、右爐門、用于打開/閉合左右爐門且互相嚙 合的一對傳動齒輪以及用于轉(zhuǎn)動齒輪的傳動機構(gòu)。
用于移動探頭套的傳動裝置由電機驅(qū)動，所述的傳動裝置通過耐高溫 的安裝基板固定在爐體的外壁上。
另外，為了更直觀地觀察到爐內(nèi)的火焰情況，本發(fā)明的鍋爐/干燥爐 等設(shè)備的爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)還包括用于顯示視頻圖像的監(jiān)視器 和用于選擇所需的視頻圖像的視頻分配器。為了保證冷卻氣體的清潔，還 設(shè)置了用于對冷卻氣體進(jìn)行過濾的氣體過濾器。
本發(fā)明的鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)通過計算機控制技 術(shù)和視頻圖像分析技術(shù)將火焰檢測、視頻分析及自動保護(hù)融于一體，實現(xiàn) 火焰視頻監(jiān)控智能化。本系統(tǒng)能夠自動測算火焰的強度和長度，當(dāng)其數(shù)值 超過警戒范圍時系統(tǒng)自動報警，同時通過報警信號轉(zhuǎn)換器可將報警信號轉(zhuǎn) 換成PLC可接收的信號，從而實現(xiàn)爐窯設(shè)備控制系統(tǒng)的自動化控制。


圖l本發(fā)明的火焰熄火自動保護(hù)方法的流程圖2是本發(fā)明的火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)的方框圖3是本發(fā)明的火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)中防護(hù)爐門的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1.傳動裝置2.探頭套3.氣水電控制箱4.視頻分配器5.監(jiān)視器6.顯示器7.工控機8.信號處理器9.用戶PLC系統(tǒng)10.報警控制器11.■過濾器21,.左爐門22..左齒輪23..右齒輪
24,.曲柄25,.爐門座
26.右爐門
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法和自動保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。
如圖l所示，本發(fā)明的鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法包括以下步驟.-
1) 判斷用于冷卻探頭套的冷卻水、冷卻氣和系統(tǒng)用電是否正常，如
果正常，執(zhí)行歩驟3)，如果不正常，執(zhí)行步驟2) (S10階段)；
2) 系統(tǒng)發(fā)出報警信號(S20階段)，同時人為對系統(tǒng)故障進(jìn)行排除(S30階段)；
3) 探頭套進(jìn)入爐腔內(nèi)(S40階段)；
4) 通過探頭套內(nèi)的攝像探頭采集圖像，對所采集的圖像進(jìn)行分析(S50階段)；5) 根據(jù)獲得的分析結(jié)果判斷火焰的長度、強度是否正常，若正常，則返回步驟4);若不正常，則執(zhí)行步驟6) (S60階段)；
6) 系統(tǒng)報警并輸出反饋信號(S70階段)；
7) 對輸出的反饋信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換(S80階段)；
8) 將轉(zhuǎn)換后的反饋信號發(fā)送至用戶PLC控制系統(tǒng)(S90階段)。另外，上述的方法還包括在步驟4)中將所采集到的視頻圖像進(jìn)行定
時存儲，所述的對所采集的圖像進(jìn)行分析包括根據(jù)所采集的圖像對爐腔內(nèi)火焰的強度和長度進(jìn)行比例測算，并將火焰變化的過程以狀態(tài)曲線的方式儲存下來，使火焰狀態(tài)的歷史信息和變化趨勢一目了然。另外，在每次存儲文件前，系統(tǒng)會自動檢測當(dāng)前磁盤的剩余空間，如果剩余空間小于指定值，如500MB，則先刪除最先存儲的文件，然后再對新文件進(jìn)行存儲。下面參考圖2對本發(fā)明的爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。如圖2所示，所述的自動保護(hù)系統(tǒng)包括設(shè)置在耐高溫的探頭套2內(nèi)、用于對爐膛內(nèi)的工況進(jìn)行監(jiān)測的攝像頭和鏡頭(圖中未示出)，探頭套2、攝像頭和鏡頭組成攝像探頭；用于對電氣設(shè)備、冷卻水和冷卻氣體進(jìn)行控制的氣水電現(xiàn)場控制箱3;用于在系統(tǒng)冷卻水、冷卻氣體和探頭內(nèi)
的工作溫度異常時產(chǎn)生報警信號并將探頭套退出爐膛的報警控制箱4以
及用于移動探頭套的傳動裝置l，另外，還包括根據(jù)所采集的視頻圖像判斷火焰的強度和長度，并在火焰異常時發(fā)出報警信號并將控制信號輸出到
鍋爐/干燥爐的PLC控制系統(tǒng)的熄火自動保護(hù)單元。
所述的熄火自動保護(hù)單元包括:用于對視頻圖像進(jìn)行分析并在火焰異
常時發(fā)出報警信號的工控機7、用于顯示所拍攝的火焰的視頻圖像和工控機分析結(jié)果的顯示器6和將工控機產(chǎn)生的報警信號轉(zhuǎn)換成PLC可接收的信號的報警信號處理器8。其中，所述的工控機包括視頻采集卡(圖中未示)和用于進(jìn)行視頻分析和產(chǎn)生報警信號的視頻分析模塊(圖中未示)。
8另外，在探頭套進(jìn)出爐體處設(shè)置有可自動開、閉的防護(hù)爐門，當(dāng)裝有攝像頭的探頭套從爐體內(nèi)退出時，防護(hù)爐門自動關(guān)閉。所述的防護(hù)爐門的
結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括左爐門21、右爐門26、用于打開/閉合左右爐門且互相嚙合的左齒輪22和右齒輪23以及用于轉(zhuǎn)動齒輪22、 23的傳動機構(gòu)(圖中未示)。
用于移動探頭套的傳動裝置由電機驅(qū)動，也可以由氣動執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動，所述的傳動裝置通過耐高溫的安裝基板固定在爐體的外壁上。
為了更直觀地觀察到爐內(nèi)的火焰情況，還可以在控制室內(nèi)設(shè)置用于顯示所拍攝的視頻圖像的監(jiān)視器5和用于選擇所需的視頻圖像的視頻分配器4。另外，為了保證冷卻氣體的清潔，還設(shè)置了用于對冷卻氣體進(jìn)行過濾的氣體過濾器11。所述的安裝基板12和探頭套2均由耐高溫材料制成，優(yōu)選為用不銹鋼制成。
下面對本發(fā)明的鍋爐及干燥爐爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)的工作過程進(jìn)行說明。
首先，傳動裝置1在電機或氣動執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動下把裝有攝像頭的耐高溫探頭套帶進(jìn)爐體的預(yù)留孔中，對爐窯內(nèi)進(jìn)行監(jiān)視。此時，防護(hù)爐門處于打開狀態(tài)。然后，攝像套內(nèi)的成像設(shè)備采集爐窯內(nèi)的火焰視頻圖像，通過視頻線纜或光纜傳輸給控制室內(nèi)的監(jiān)視器5和工控機7。工控機7通過視頻分析模塊對視頻圖像進(jìn)行分析和處理，自動測算火焰的長度、強度，并在火焰處于異常狀態(tài)如火焰長度過短或火焰較弱時發(fā)出熄火自動報警，同時提供控制信號輸出。
另外，工控機可將視頻圖像定時、自動地存儲在指定硬盤內(nèi)，在通過視頻分析模塊對火焰狀態(tài)進(jìn)行分析時，可以將分析結(jié)果以圖表和聲光報警等方式顯示在顯示器6上。同時，視頻分析模塊還能夠?qū)鹧骈L度進(jìn)行比例測算，將火焰變化的過程以狀態(tài)曲線的方式儲存下來。
工控機中的視頻分析模塊既能對火焰的長度和強度進(jìn)行測算，又能根據(jù)火焰的強度進(jìn)行信號反饋。當(dāng)火焰小到一定程度或熄滅時，PC工控機 會自動報警，同時提供控制信號，供用戶設(shè)備控制系統(tǒng)使用。
當(dāng)系統(tǒng)的冷卻氣體、冷卻水供應(yīng)異常或探頭套內(nèi)溫度超過預(yù)設(shè)溫度 時，探頭套能夠自動從爐體內(nèi)退出，從而實現(xiàn)自動保護(hù)。同時，位于固定 在爐壁上的安裝基板處的防護(hù)爐門會自動關(guān)閉，以防止?fàn)t內(nèi)高溫氣體向外 沖出，燒損鏡頭。
權(quán)利要求
1. 一種鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟1)判斷用于冷卻探頭套的冷卻水、冷卻氣和系統(tǒng)用電是否正常，如果正常，執(zhí)行步驟3)，如果不正常，執(zhí)行步驟2)；2)系統(tǒng)發(fā)出報警信號，同時人為對系統(tǒng)故障進(jìn)行排除；3)探頭套進(jìn)入爐腔內(nèi)；4)采集圖像、對所采集的圖像進(jìn)行分析；5)根據(jù)獲得的分析結(jié)果判斷火焰的長度、強度是否正常，若正常，則返回步驟4)；若不正常，則執(zhí)行步驟6)6)系統(tǒng)報警并輸出反饋信號；7)對輸出的反饋信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換；8)將轉(zhuǎn)換后的反饋信號發(fā)送至用戶PLC控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法， 其特征在于在步驟4)中還包括將所采集到的視頻圖像進(jìn)行定時存儲， 所述的對所采集的圖像進(jìn)行分析包括根據(jù)所采集的圖像測算爐腔內(nèi)火焰 的強度和長度。
3. —種鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)，包括安裝在耐高 溫的探頭套內(nèi)、用于對爐膛內(nèi)的工況進(jìn)行監(jiān)測的攝像頭和鏡頭；用于對電 氣設(shè)備、冷卻水和冷卻氣體進(jìn)行控制的氣水電現(xiàn)場控制箱；用于在系統(tǒng)冷 卻水、冷卻氣體和探頭內(nèi)的工作溫度異常時產(chǎn)生報警信號并將探頭套退出 爐膛的報警控制箱以及用于移動探頭套的傳動裝置，其特征在于還包括 根據(jù)所采集的視頻圖像判斷火焰的強度和長度，并在火焰異常時發(fā)出報警 信號并將控制信號輸出到鍋爐/干燥爐的電氣控制系統(tǒng)的熄火自動保護(hù)單 元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的熄火 自動保護(hù)單元包括用于對視頻圖像進(jìn)行分析并在火焰異常時發(fā)出報警信 號的工控機、用于顯示所拍攝的火焰的視頻圖像和工控機分析結(jié)果的顯示 器和將工控機產(chǎn)生的報警信號轉(zhuǎn)換成PLC可接收的信號的報警信號處理 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的工控 機包括視頻采集卡和用于進(jìn)行視頻分析和產(chǎn)生報警信號的視頻分析模塊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于在探頭套 進(jìn)出爐體處設(shè)置有可自動打開或閉合的防護(hù)爐門，當(dāng)裝有攝像設(shè)備的探頭 套從爐體內(nèi)退出時，所述的防護(hù)爐門能夠自動關(guān)閉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的防護(hù) 爐門包括左爐門、右爐門、用于打開/閉合左右爐門且互相嚙合的一對傳 動齒輪以及用于轉(zhuǎn)動齒輪的傳動機構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于所述的傳動 裝置由電機驅(qū)動并通過耐高溫的安裝基板固定在爐體的外壁上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于 顯示視頻圖像的監(jiān)視器和用于分配所需的視頻圖像的視頻分配器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于還包括對用 于冷卻高溫探頭套的冷卻氣體進(jìn)行過濾的氣體過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍋爐/干燥爐爐膛火焰熄火自動檢測方法及保護(hù)系統(tǒng)，所述的保護(hù)系統(tǒng)包括用于對爐內(nèi)工況進(jìn)行監(jiān)測的攝像探頭；氣水電現(xiàn)場控制箱；用于在系統(tǒng)冷卻水、冷卻氣體和探頭內(nèi)的工作溫度異常時產(chǎn)生報警信號并將探頭套退出爐膛的報警控制箱；用于移動探頭套的傳動裝置以及根據(jù)所采集的視頻圖像判斷火焰的強度和長度，在火焰異常時發(fā)出報警信號并將控制信號輸出到鍋爐/干燥爐的電氣控制系統(tǒng)的熄火自動保護(hù)單元。本發(fā)明的火焰熄火自動保護(hù)系統(tǒng)能同時對爐內(nèi)的多個火焰進(jìn)行視頻監(jiān)測、對視頻進(jìn)行分析，能自動測量火焰長度并根據(jù)火焰的強度進(jìn)行信號的反饋輸出，實現(xiàn)熄火自動保護(hù)報警，并提供控制信號給設(shè)備的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控智能化。
文檔編號G01B11/02GK101509669SQ20091006814
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者劉士達(dá), 孫志勇 申請人:天津市三特電子有限公司