CN103024357B - 燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统，包括：固定支架；与所述固定支架滑动配合的升降台；安装在所述升降台上的成像系统，所述成像系统包括CCD相机和光学镜头；固定套设在所述光学镜头外的冷却装置，该冷却装置的底部设有与所述光学镜头配合的观察口；用于驱动所成像系统转动的驱动机构；以及与所述成像系统连接的显示器。本发明使用方便，升降、旋转灵活，安全可靠，经济性强；将可视化、旋转及升降功能于一体，实现了单个摄像头就可以多角度、全方位监测炉膛受热面情况。

Description

燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统

技术领域

本发明涉及燃煤电站锅炉积灰结渣厚度监测领域，尤其涉及一种燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统。

背景技术

煤中的矿物质和无机成分经炉内燃烧后变成煤灰。当烟气流经受热面时这些煤灰和其它的不可燃物质一起慢慢沉积下来，造成受热面的沾污。沾污现象分为两类：结渣和积灰。

所谓结渣，是指受热面壁上熔化了的灰沉积物的积聚，它与因受各种力的作用而迁移到壁面上的某些灰粒的成分、熔融温度、粘度及壁面温度等因素有关，多发生在炉膛水冷壁、卫燃带、屏式过热器、凝渣管等辐射或半辐射受热面，以及靠近炉膛出口的部分对流受热面，在炉膛下部冷灰斗也可能发生结渣现象。这些部位的烟气温度较高，在燃烧过程中，软化或者熔融状的灰颗粒粘结在受热面上，在受热面上不断生长、积累，形成覆盖层。由于经历过熔融或者烧结，难以分辨最初沉积颗粒的形状和界限。

所谓积灰，是指温度低于灰熔点时灰沉物在受热面上的积聚，多发生在对流过热器、再热器、省煤器、空气预热器等对流受热面。这些部位的烟气温度低于煤灰的软化温度，沉积物大多由固态飞灰颗粒堆积形成，颗粒之间有清晰的界限。外表面有时会发生部分烧结，形成一个比较硬的壳。低温受热面上由于酸性结露和腐蚀导致的飞灰沉积也归属于积灰。发生在烟气侧的结渣与积灰现象，是由于煤中含有的不可燃矿物质，以及燃烧中的衍生物，在受热面上的物理和化学沉积而导致的。

目前市场上积灰、结渣可视化成像设备基本无法工作在1400℃的高温流场中，特别是屏式过热器、高温过热器处的结焦。主要原因电站锅炉内的环境恶劣，温度过高，飞灰沾污等原因易损坏成像设备。

公开号为201097071的中国专利公开了一种自动进退一体化高温摄像机，包括有摄像机以及摄像机护罩，摄像机的前段安设有耐高温镜头和耐高温镜头外镜管，并设有一气缸，气缸内设有中空的活塞，摄像机及摄像机护罩安设于中空活塞的内腔。上述装置能实现伸入炉膛内观察积灰结渣情况，但是观测时角度单一，无法对炉膛的积灰结渣情况进行全方位探测。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，发明提供了一种结构简单、设计合理的燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统。

一种燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统，包括：

固定支架；

与所述固定支架滑动配合的升降台；

安装在所述升降台上的成像系统，所述成像系统包括CCD相机和光学镜头；

固定套设在所述光学镜头外的冷却装置，该冷却装置的底部设有与所述光学镜头配合的观察口；

用于驱动所成像系统转动的驱动机构；

以及与所述成像系统连接的显示器。

上述的装置在工作时，升降台下降，成像系统的光学镜头伸入锅炉炉膛内，然后转动镜头多角度、全方位采集炉膛内积灰、结渣信息，并通过显示器输出，实现对炉膛受热面的积灰、结渣情况的在线监测，便于相关人员及时地对积灰、结渣进行处理，防止掉渣、爆管等事故发生，提高了电站的安全性、可靠性、经济性。

本发明的成像系统包括CCD相机和光学镜头，且该光学镜头通过电动调焦；由于锅炉内的环境恶劣且温度过高，为防止CCD相机和光学镜头的损坏，在CCD相机外的相机护罩，以及在光学镜头外设有冷却装置，以使成像系统能够适应高温的工作环境。

本发明的所述冷却装置为带有容纳腔的水冷套管，水冷套管的侧壁内设有双层环形相通的水冷夹层，水冷套管的侧壁还设有与内层水冷夹层连通的冷却水进口，以及与外层水冷夹层连通的冷却水出口；且相机护罩和水冷套管的顶部密封连接。

本发明还设有一电路控制箱，该控制箱上设有相应的工作按钮和指示灯；设有驱动升降台的提升机，且该提升机接入电路控制箱，电路控制箱上设有分别控制升降台上升和下降的上升按钮和下降按钮。

为防止成像系统在上升或下降过程中碰壁，设有分别感应所述升降台上下极限位置的第一传感器和第二传感器，该第一传感器和第二传感器发出控制所述提升机的信号。第一传感器安装在固定支架上，当上升过程中的升降台触动第一传感器时，电路控制箱接受第一传感器发出的信号切断提升机的电路，升降台停止上升；第二传感器位于升降台的底面，当第二传感器触碰到锅炉壁时，电路控制箱接受第二传感器发出的信号切断提升机的电路，升降台停止下降。本发明的第一传感器和第二传感器均采用行程开关。

由于锅炉在燃烧过程中产生会飞，会飞容易粘附在光学镜头的表面，从而影响成像系统的信息采集；为防止会飞粘附在光学镜头的表面，设有与所述水冷套管的容纳腔连通的压缩空气进口，观察口为压缩空气出口，压缩空气在压缩空气出口处会形成一气膜，能防止飞灰的粘附。

所述驱动机构包括套设在水冷套管外的第一齿轮，位于升降台上且与第一齿轮啮合的第二齿轮，以及驱动所述第二齿轮的电机。该电机接入电路控制箱，同时电路控制箱上设有控制电机工作的左旋转按钮和右旋转按钮。

设有用于感应所述水冷套管转动极限位置的第三传感器和第四传感器，该第三传感器和第四传感器发出控制所述电机的信号。第三传感器和第四传感器固定在升降台上，第一齿轮的顶面带有触动第三传感器和第四传感器的凸起。电路控制箱上设有左转到位指示灯和右转到位指示灯。按下左旋转按钮，电机带动成像系统和水冷套管向左转动，当凸起触动第三传感器时，电路控制箱接受第三传感器发出的信号切断电机的电源，且左转到位指示灯亮；按下右旋转按钮，左转到位指示灯熄灭，电机带动成像系统和水冷套管向右转动，当凸起触动第四传感器时，电路控制箱接受第四传感器发出的信号切断电机的电源，且右转到位指示灯亮。

所述光学镜头的端部设有温度传感器，所述温度传感器发出控制所述提升机的信号。本发明的温度传感器采用的是K型热电偶，实时监测光学镜头的工作温度，其通过热电偶补偿导线与电动控制箱内的温控仪相连，当所测温度超过设置温度时，自动启动提升机，使得成像系统的光学镜头退出炉膛，实现自动保护。

本发明的有益效果是：

(1)使用方便，升降、旋转灵活，安全可靠，经济性强；

(2)能够在1400℃高温、辐射的环境温度下保持CCD相机及光学镜头正常工作；

(3)具有可视化能力，能够实时在线测炉膛受热面的积灰、结渣情况；将可视化、旋转及升降功能于一体，实现了单个摄像头就可以多角度、全方位监测炉膛受热面情况。

附图说明

图1为本发明燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统的装置示意图。

图2为本发明升降台的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统作进一步的说明。

如图1和图2所示，一种煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统，包括：固定支架9，与固定支架9滑动配合的升降台7，安装在升降台7的成像系统；固定套设在成像系统外的冷却装置，该冷却装置的底部设有观察口32；用于驱动成像系统转动的驱动机构；电路控制箱13；以及与成像系统连接的显示器。

成像系统由CCD相机1和电动调焦的光学镜头3组成，CCD相机1外设有相机护罩2，光学镜头3外安套有水冷套管4。水冷套管4的侧壁为三层结构，其侧壁形成双层环形相通的水冷夹层，内部为放置光学镜头3的容纳腔，冷却水进口5位于水冷套管4的顶部且连通内层水冷夹层，冷却水出口6也位于水冷套管4的顶部且连通外层水冷夹层，采用的是内进外出的水流方式。水冷套管4的容纳腔内通有压缩空气，压缩空气进口10贯穿水冷套管4顶部的侧壁，压缩空气由该处进入容纳腔内，然后由水冷套管4底部的观察口32排出，同时压缩空气在观察口32处形成气膜，能防止炉膛内的飞灰粘附在光学镜头3的表面。相机护罩2和水冷套管4之间通过螺栓固定连接，并有密封垫圈22进行密封。

升降台7通过提升机8驱动，该提升机8接入电路控制箱13，通过升降台7的上下移动来实现光学镜头3对炉膛内壁信息的采集。由于升降台7与固定支架9滑动配合，为减少二者之间的摩擦，可安装相应的导向轮或导轨。固定支架9上安装有感应升降台7上升极限位置的第一传感器12，感应升降台7下降极限位置的第二传感器11位于升降台7的底面，且电路控制箱13上设有分别控制升降台7上升或下降的上升按钮29和下降按钮27，以及用于指示升降台7位置的下降到位指示灯28和上升到位指示灯30。

当按下电路控制箱13上的下降按钮27后，提升机8启动使得成像系统的光学镜头3伸进炉膛内，当第二传感器11触碰到炉膛时，电路控制箱13接受第二传感器11发出的信号切断提升机8电源，升降台7停止下降，同时下降到位指示灯28亮起；当按下上升按钮29后，下降到位指示灯28熄灭，提升机8开始启动拉拽光学镜头3退出炉膛，当第一传感器12触碰到升降台7时，提升机8的电源被自动切断，成像系统停止上升，同时上升到位指示灯30亮起。

水冷套管4外设有第一齿轮14，升降台7上设有与第一齿轮14啮合的第二齿轮15，以及驱动第二齿轮15的电机16，该电机16接入电路控制箱13，同时电路控制箱13上设有控制电机16工作的左旋转按钮23和右旋转按钮25，以及显示成像系统转动位置的左转到位指示灯24和右转到位指示灯26；升降台7上还设有第三传感器17和第四传感器18，第一齿轮14的顶面带有触动第三传感器17和第四传感器18的凸起19。

当成像系统的光学镜头3在进炉膛内的位置固定后，按下电路控制箱13上左旋转按钮23后，电机16开始驱动第一齿轮14和第二齿轮15转动，从而使得光学镜头3和水冷套管4向左转动起来，当凸起19触碰第三传感器17时，自动切断电机16电源，停止转动，同时左转到位指示灯24亮起。同理，当按下右旋转按钮25后，左转到位指示灯24熄灭，电机16开始驱动第一齿轮14和第二齿轮15转动，同时光学镜头3和水冷套管4往右转动，当凸起19触碰到第四传感器18时，电机16电源被自动切断，停止转动，同时右转到位指示灯26亮起，从而实现成像系统的左右转动，完成对炉膛内加热面的扫描。

观察口32设有一K型热电偶，其通过热电偶补偿导线与电路控制箱13中的温控仪21相连，可以实时监测光学镜头3前端的温度，当前端温度超过设定温度时，温度报警指示灯31亮起，同时自动启动提升机8，使得成像系统的光学镜头3自动退出炉膛，从而实现自我保护功能。

CCD相机1通过超六类以太网线与集控室的计算机相连，使得成像系统所采集的图像信息输出在相应的显示器上，以实现实时在线监测炉膛内的积灰、结渣情况。

Claims (1)

1.一种燃煤电站锅炉炉膛积灰结渣自动旋转升降监测系统，其特征在于，包括：

固定支架；

与所述固定支架滑动配合的升降台，和驱动所述升降台的提升机，并设有分别感应所述升降台上下极限位置的第一传感器和第二传感器，该第一传感器和第二传感器发出控制所述提升机的信号；

安装在所述升降台上的成像系统，所述成像系统包括CCD相机和光学镜头；

固定套设在所述光学镜头外的冷却装置，该冷却装置的底部设有与所述光学镜头配合的观察口；所述冷却装置为带有容纳腔的水冷套管，水冷套管的侧壁内设有双层环形相通的水冷夹层，水冷套管的侧壁还设有与内层水冷夹层连通的冷却水进口，以及与外层水冷夹层连通的冷却水出口；所述水冷套管的侧壁设有与容纳腔连通的压缩空气进口，所述观察口为压缩空气出口，且观察口呈喇叭口状；所述观察口处设有温度传感器，所述温度传感器发出控制所述提升机的信号；所述CCD相机外套有相机护罩，且该相机护罩与所述水冷套管密封连接；

用于驱动所成像系统转动的驱动机构，所述驱动机构包括套设在水冷套管外的第一齿轮，位于在升降台上且与第一齿轮啮合的第二齿轮，以及驱动所述第二齿轮的电机；设有用于感应所述水冷套管转动极限位置的第三传感器和第四传感器，该第三传感器和第四传感器发出控制所述电机的信号；

以及与所述成像系统连接的显示器。