基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置和系統(tǒng)。其中所述裝置包括測溫探頭、光纖、光電二極管、電壓電流轉換器，其中：光纖一端與測溫探頭固定連接，另一端與光電二極管連接，電壓電流轉換器分別與光電二極管和電廠DCS子系統(tǒng)連接；測溫探頭采集爐內(nèi)煙氣的可見光信號，光纖將測溫探頭采集的可見光信號傳輸給光電二極管，光電二極管將所述可見光信號轉換為電壓信號，電壓電流轉換器將所述電壓信號轉換為相對應的溫度數(shù)據(jù)，其中所述溫度數(shù)據(jù)是標準電流信號，電壓電流轉換器將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電廠DCS子系統(tǒng)。本實用新型可實現(xiàn)實時在線式測溫要求，溫度數(shù)據(jù)直接上傳至電廠DCS子系統(tǒng)，便于運行人員監(jiān)控爐內(nèi)燃燒情況，以優(yōu)化鍋爐燃燒。
【專利說明】基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置和系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及爐膛測溫【技術領域】，特別涉及一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在我國的電力行業(yè)，火力發(fā)電占百分之七十左右，提高火電機組運行的安全性和經(jīng)濟性，對于整個電力行業(yè)發(fā)展具有重要意義?；痣姀S鍋爐燃燒調(diào)整對鍋爐安全、經(jīng)濟運行十分關鍵，而燃燒調(diào)整試驗時需要監(jiān)測一系列參數(shù)，但其中一個非常關鍵的直接反應燃燒火焰的參數(shù)就是爐膛煙氣溫度。
[0003]目前的鍋爐高溫煙氣測溫方法主要有高溫熱電偶測溫法和聲波測溫法。在大型燃煤鍋爐中一般使用抽氣式高溫熱電偶來逐點測量爐膛中高溫煙氣溫度。但是由于其只能測量“點”溫度，以及受受熱元件材料高溫性能的限制，無法對目標進行長時間的連續(xù)實時在線測量；聲波測溫法因爐內(nèi)燃燒器、管束等設備震動引起的背景噪聲會對測量結果帶來嚴重的誤差。
[0004]隨著技術發(fā)展，電廠鍋爐容量參數(shù)不斷提高，爐內(nèi)煙氣溫度不斷提高，煙溫偏差也越來越大，因屏底積灰結渣而導致的事故也越來越頻繁。因此研發(fā)一套在線式煙氣測溫設備，輔助監(jiān)測爐內(nèi)屏底煙溫分布顯得迫在眉睫。
實用新型內(nèi)容
[0005]鑒于以上技術問題，本實用新型提供了一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置和系統(tǒng)，可實現(xiàn)實時在線式測溫要求，溫度數(shù)據(jù)直接上傳至電廠DCS子系統(tǒng)，便于運行人員監(jiān)控爐內(nèi)燃燒情況，以優(yōu)化鍋爐燃燒。
[0006]根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置，包括測溫探頭、光纖、光電二極管、電壓電流轉換器，其中:
[0007]光纖一端與測溫探頭固定連接，另一端與光電二極管連接，電壓電流轉換器分別與光電二極管和電廠DCS子系統(tǒng)連接；
[0008]測溫探頭采集爐內(nèi)煙氣的可見光信號，光纖將測溫探頭采集的可見光信號傳輸給光電二極管，光電二極管將所述可見光信號轉換為電壓信號，電壓電流轉換器將所述電壓信號轉換為相對應的溫度數(shù)據(jù)，其中所述溫度數(shù)據(jù)是標準電流信號，電壓電流轉換器將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電廠DCS子系統(tǒng)。
[0009]在本實用新型的一個實施例中，測溫探頭布置在鍋爐水冷壁間隙；測溫探頭是平面透鏡。
[0010]在本實用新型的一個實施例中，光纖和光電二極管采用同軸形式連接，以便光纖中心和光電二極管中心對準。
[0011]在本實用新型的一個實施例中，所述裝置還包括冷卻套管，其中平面透鏡、光纖和光電二極管封裝在冷卻套筒內(nèi)，其中壓縮空氣從冷卻風入口通入冷卻套管對測溫探頭和光纖進行冷卻，并對測溫探頭進行吹灰。
[0012]在本實用新型的一個實施例中，冷卻風入口設置在光纖尾部處，壓縮空氣的入風方向與平面透鏡的光軸成預定角度。
[0013]在本實用新型的一個實施例中，所述裝置還包括顯示屏，其中顯示屏與電壓電流轉換器連接，以顯示電壓電流轉換器發(fā)送的所述溫度數(shù)據(jù)。
[0014]在本實用新型的一個實施例中，測溫探頭設置在爐膛屏底的測溫截面上。
[0015]在本實用新型的一個實施例中，所述裝置還包括玻璃鏡片，其中玻璃鏡片固定在光電二極管和測溫探頭之間，以隔絕光電二極管與爐內(nèi)煙氣環(huán)境。
[0016]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫系統(tǒng)，包括電廠DCS子系統(tǒng)、以及上述任一實施例中所述的基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置，其中:
[0017]電廠DCS子系統(tǒng)顯示在線式煙氣測溫裝置發(fā)送來的所述溫度數(shù)據(jù)。
[0018]本實用新型測溫探頭采用平面透鏡，不會因為擴張角度過大，使得附近區(qū)域內(nèi)的溫度對測溫結果造成過多干擾；測溫探頭體積小巧，所述測溫探頭可直接安裝在爐膛水冷壁間隙而無需繞管，使得安裝使用對鍋爐的影響達到最??；使用冷卻風對透鏡和光纖進行降溫，并對透鏡進行吹灰，從而提高了可提高裝置自身的穩(wěn)定性和可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置一個實施例的示意圖。
[0021]圖2為本實用新型一個實施例中測溫探頭的安裝位置示意圖。
[0022]圖3為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置另一實施例的示意圖。
[0023]圖4為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置又一實施例的示意圖。
[0024]圖5為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫系統(tǒng)一個實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應用或使用的任何限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達式和數(shù)值不限制本實用新型的范圍。
[0027]同時，應當明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關系繪制的。
[0028]對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。
[0029]在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的,而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。
[0030]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。
[0031]圖1為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置一個實施例的示意圖。如圖1所示，所述在線式煙氣測溫裝置包括測溫探頭1、光電二極管2、電壓電流轉換器3、光纖4，其中:
[0032]光纖4 一端與測溫探頭I固定連接，另一端與光電二極管2連接，電壓電流轉換器3分別與光電二極管2和電廠DCS子系統(tǒng)連接。
[0033]測溫探頭I采集爐內(nèi)煙氣的可見光信號，光纖4將測溫探頭采集的可見光信號傳輸給光電二極管，光電二極管3將所述可見光信號轉換為毫伏電壓信號，電壓電流轉換器3將所述毫伏電壓信號轉換為相對應的溫度數(shù)據(jù)，其中所述溫度數(shù)據(jù)是4-20mA的標準電流信號，電壓電流轉換器3將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電廠DCS(Distributed Control System,分布式控制系統(tǒng))子系統(tǒng)，以便電廠DCS子系統(tǒng)直接顯示所述溫度數(shù)據(jù)。
[0034]優(yōu)選的，溫度數(shù)據(jù)與標準電流信號的對應關系是通過長期試驗得到的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。
[0035]基于本實用新型上述實施例提供的在線式煙氣測溫裝置，實現(xiàn)實時在線式測溫要求，溫度數(shù)據(jù)直接上傳至電廠DCS子系統(tǒng)，便于運行人員監(jiān)控爐內(nèi)燃燒情況，以優(yōu)化鍋爐燃
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[0036]在本實用新型的一個實施例中，測溫探頭采用平面透鏡，其有益效果是因其光接收角度較小，可防止“偷看”效應，測溫效果為一條直線上的平均溫度，而不會因為擴張角度過大，使得附近區(qū)域內(nèi)的溫度對測溫結果造成過多干擾。
[0037]在本實用新型的一個實施例中，如圖2所示，透鏡尺寸選用1mm以下，避免因為尺寸過大而在安裝過程中需要水冷壁繞管，可直接在水冷壁間隙開孔安裝。本實施例中測溫探頭體積小巧，所述測溫探頭可直接安裝在爐膛水冷壁間隙而無需繞管，使得安裝使用對鍋爐的影響達到最小。
[0038]在本實用新型的一個實施例中，如圖2所示，本實用新型的測溫探頭設置在爐膛過熱器屏底的測溫截面上。
[0039]優(yōu)選的，本實用新型的測溫探頭安裝在鍋爐屏底2-3米處。
[0040]在本實用新型的一個實施例中，光纖4采用玻璃光纖，作為光線的傳輸通道，可將爐內(nèi)的光線傳輸?shù)焦怆姸O管上。光纖與透鏡的連接緊固連接。
[0041]在本實用新型的一個實施例中，光電二極管與光纖的連接同軸連接，使得光纖中心和光電二極管中心對準，其有益效果是保證透鏡耦合的光線能全部進入光纖傳輸，光纖出來的可見光全部集中在光電二極管的光接收面上，防止光能量泄露，從而可以提高溫度測量的精度。
[0042]在本實用新型的一個實施例中，光電二極管2選用可見光式光電二極管，只對400-780納米之間的可見光信號做出響應，從而避免了紅外信號的干擾。
[0043]圖3為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置另一實施例的示意圖。與圖1所示實施例相比，在圖3所示實施例中，所述裝置還可以包括冷卻套管5，其中測溫探頭1、光纖4和光電二極管2封裝在冷卻套筒內(nèi)，其中:
[0044]冷卻套管5，用于通入壓縮空氣對測溫探頭I和光纖4進行冷卻，以避免溫度太高而影響透鏡和光纖的功能，并防止透鏡和光纖過熱而損壞；同時壓縮空氣還可以對透鏡進行吹灰，以防止積灰結渣，影響裝置的使用，從而提高了可提高裝置自身的穩(wěn)定性和可靠性。
[0045]在本實用新型的一個實施例中，如圖3所示，冷卻套管5還包括設置在光纖4尾部處的冷卻風入口 51。
[0046]優(yōu)選的，冷卻風入口在光纖尾部處傾斜接入。冷卻風的入風方向與平面透鏡光軸成預定角度。
[0047]在本實用新型的一個實施例中，所述裝置還可以包括壓縮空氣管道閥門，其中:
[0048]壓縮空氣管道閥門，用于調(diào)節(jié)冷卻風的風量和風速。本實用新型的上述實施例中，可通過調(diào)節(jié)壓縮空氣管道閥門的開口大小，調(diào)節(jié)冷卻風的風量和風速。
[0049]在本實用新型的一個實施例中，如圖3所示，冷卻套管的出風口 52采用螺紋連接，其有益效果是使冷卻風斜著吹掃鏡頭，從而最大效率地對鏡頭進行吹灰冷卻。
[0050]圖4為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置又一實施例的示意圖。與圖3所示實施例相比，在圖4所示實施例中，所述裝置還可以包括顯示屏6，其中:
[0051]電壓電流轉換器3還用于將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示屏6 ；
[0052]顯示屏6，用于顯示電壓電流轉換器3發(fā)送的所述溫度數(shù)據(jù)。
[0053]本實用新型的上述實施例中，由于所述溫度數(shù)據(jù)是標準電流信號，所以所述溫度數(shù)據(jù)可以直接通過數(shù)字顯示屏在鍋爐現(xiàn)場顯示，方便操作人員的對鍋爐溫度進行現(xiàn)場監(jiān)測。
[0054]在本實用新型的一個實施例中，所述裝置還包括玻璃鏡片，其中:玻璃鏡片固定在光電二極管2和測溫探頭I之間靠近光電二極管2的位置，用于將光電二極管2與爐內(nèi)煙氣環(huán)境隔絕。
[0055]圖5為本實用新型基于可見光技術的在線式煙氣測溫系統(tǒng)一個實施例的示意圖。如圖5所示，所述系統(tǒng)包括在線式煙氣測溫裝置501和電廠DCS子系統(tǒng)502，其中:
[0056]所述在線式煙氣測溫裝置501是上述任一實施例中所述的基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置；
[0057]電廠DCS子系統(tǒng)502，用于顯示在線式煙氣測溫裝置發(fā)送來的所述溫度數(shù)據(jù)。
[0058]基于本實用新型上述實施例提供的在線式煙氣測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)實時在線式測溫要求，溫度數(shù)據(jù)直接上傳至電廠DCS子系統(tǒng)，便于運行人員監(jiān)控爐內(nèi)燃燒情況，以優(yōu)化鍋爐燃
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[0059]為了簡明起見，在圖5中僅給出了一個在線式煙氣測溫裝置501。本領域技術人員可以了解的是，可以有多個在線式煙氣測溫裝置501與電廠DCS子系統(tǒng)502進行交互。
[0060]在本實用新型的一個實施例中，如圖2所示，在屏底測量截面上對應的水冷壁間歇的多個位置設置多個在線式煙氣測溫裝置501，電廠DCS子系統(tǒng)502根據(jù)屏底截面多個測點測量得到的溫度數(shù)據(jù)，重構出整個測量截面的二維溫度分布，使得平面溫度高低更直觀地展現(xiàn)在運行人員面前。其中電廠DCS子系統(tǒng)502可以使用本領域技術人員公知的溫度場重構算法重構出整個測量截面的二維溫度分布。
[0061]通過實施本實用新型，可以得到如下有益效果:
[0062]1、本實用新型可以實現(xiàn)實時在線式測溫要求，溫度數(shù)據(jù)直接上傳至電廠DCS子系統(tǒng)，便于運行人員監(jiān)控爐內(nèi)燃燒情況，以優(yōu)化鍋爐燃燒。
[0063]2、本實用新型測溫探頭體積小巧，所述測溫探頭可直接安裝在爐膛水冷壁間隙而無需繞管，使得安裝使用對鍋爐的影響達到最小。
[0064]3、本實用新型測溫探頭采用平面透鏡，不會因為擴張角度過大，使得附近區(qū)域內(nèi)的溫度對測溫結果造成過多干擾。
[0065]4、本實用新型光電二極管與光纖的連接同軸連接，可以保證透鏡耦合的光線能全部進入光纖傳輸，光纖出來的可見光全部集中在光電二極管的光接收面上，防止光能量泄露，從而可以提高溫度測量的精度。
[0066]5、本實用新型使用冷卻風對透鏡和光纖進行降溫，并對透鏡進行吹灰，從而提高了可提高裝置自身的穩(wěn)定性和可靠性。
[0067]6、本實用新型可以根據(jù)屏底截面多個測點測量得到的溫度數(shù)據(jù)，重構出整個測量截面的二維溫度分布，使得平面溫度高低更直觀地展現(xiàn)在運行人員面前。
[0068]至此，已經(jīng)詳細描述了本實用新型。為了避免遮蔽本實用新型的構思，沒有描述本領域所公知的一些細節(jié)。本領域技術人員根據(jù)上面的描述，完全可以明白如何實施這里公開的技術方案。
[0069]本實用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯然的。選擇和描述實施例是為了更好說明本實用新型的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本實用新型從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。
【權利要求】
1.一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置，其特征在于，包括測溫探頭、光纖、光電二極管、電壓電流轉換器，其中: 光纖一端與測溫探頭固定連接，另一端與光電二極管連接，電壓電流轉換器分別與光電二極管和電廠DCS子系統(tǒng)連接； 測溫探頭采集爐內(nèi)煙氣的可見光信號，光纖將測溫探頭采集的可見光信號傳輸給光電二極管，光電二極管將所述可見光信號轉換為電壓信號，電壓電流轉換器將所述電壓信號轉換為相對應的溫度數(shù)據(jù)，其中所述溫度數(shù)據(jù)是標準電流信號，電壓電流轉換器將所述溫度數(shù)據(jù)發(fā)送到電廠DCS子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，測溫探頭布置在鍋爐水冷壁間隙；測溫探頭是平面透鏡。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置，其特征在于，光纖和光電二極管采用同軸形式連接，以便光纖中心和光電二極管中心對準。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括冷卻套管，其中平面透鏡、光纖和光電二極管封裝在冷卻套筒內(nèi)，其中壓縮空氣從冷卻風入口通入冷卻套管對測溫探頭和光纖進行冷卻，并對測溫探頭進行吹灰。
5.根據(jù)權利要求4所述的裝置，其特征在于，冷卻風入口設置在光纖尾部處，壓縮空氣的入風方向與平面透鏡的光軸成預定角度。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括顯示屏，其中顯示屏與電壓電流轉換器連接，以顯示電壓電流轉換器發(fā)送的所述溫度數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，測溫探頭設置在爐膛屏底的測溫截面上。
8.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括玻璃鏡片，其中玻璃鏡片固定在光電二極管和測溫探頭之間，以隔絕光電二極管與爐內(nèi)煙氣環(huán)境。
9.一種基于可見光技術的在線式煙氣測溫系統(tǒng)，其特征在于，包括電廠DCS子系統(tǒng)、以及如權利要求1-8任意一項所述的基于可見光技術的在線式煙氣測溫裝置，其中: 電廠DCS子系統(tǒng)顯示在線式煙氣測溫裝置發(fā)送來的所述溫度數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G01K13/02GK204064511SQ201420500816
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權日:2014年9月2日
【發(fā)明者】李明, 董永勝, 宋林波, 衣軍, 劉平, 初燕 申請人:煙臺龍源電力技術股份有限公司