CN106287805B - 一种光纤探测头及锅炉燃烧优化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤探测头，包括：用于连续采集燃烧器出口区光信号的煤质光信号采集器；用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况光信号的火焰光信号采集器；连接线，连接线包括第一光纤、第二光纤和保护套，第一光纤和第二光纤均位于保护套内，在连接线的一端，第一光纤设置有煤质光信号采集器，第二光纤设置有火焰光信号采集器。应用该光纤探测头时，只需要进行一次铺装，便可以实现煤质检测系统和火焰检测系统的铺装，进而能够有效地节省探头安装、调试环节，所以该光纤探测头能够有效地解决锅炉燃烧优化控制系统的成本较高的问题。本发明还公开了一种包括上述光纤探测头的锅炉燃烧优化控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及煤炉检测技术领域，更具体地说，涉及一种光纤探测头，还涉及一种包括上述光纤探测头的锅炉燃烧优化控制系统。
背景技术
锅炉燃烧优化控制的需要，使在线煤质监测技术得到了日益重视，目前常见的主要有在线煤质检测系统和电厂锅炉的火焰检测系统。
在线煤质检测系统包括在锅炉燃烧器附近位置安装的检测探头，一般的检测探头为光纤体，光纤体的一端具有能够采集外侧光信号的开口，该开口作为光信号采集器，以连续采集炉膛燃烧器出口区域的光信号，然后根据煤质参数与燃烧光学特征之间的对应关系，并通过模式识别算法，得到实时煤质参数。
电厂锅炉的火焰检测系统用于实时监测电厂锅炉的燃烧状况，及时发现燃烧器或炉膛灭火等异常情况，该火焰检测系统需要在每个燃烧器附近位置布置火焰检测探头，一般检测探头也为光纤体，该光纤体的一端为能够采集外侧光信号的开口，该开口作为光信号采集器，用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况的光信号(如紫外光、可见光或红外光)。
在实际生产中，在新建电厂时，火焰检测系统即开始安装，在线煤质检测系统的安装则相对晚一些，两个系统铺装则需要大量的人力财物，进而导致锅炉燃烧优化控制需要大量的成本。
综上所述，如何有效地解决锅炉燃烧优化控制系统成本较高的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种光纤探测头，该光纤探测头可以有效地解决锅炉燃烧优化控制系统成本较高的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述光纤探测头的锅炉燃烧优化控制系统。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种光纤探测头，包括：用于连续采集燃烧器出口区光信号的煤质光信号采集器；用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况光信号的火焰光信号采集器；连接线，所述连接线包括第一光纤、第二光纤和保护套，所述第一光纤和所述第二光纤均位于所述保护套内；在所述连接线的一端，所述第一光纤设置有所述煤质光信号采集器，所述第二光纤设置有所述火焰光信号采集器。
优选地，在所述连接线的另一端，所述第一光纤的端部连接有煤质检测分线，所述第二光纤的端部连接有火焰检测分线，所述煤质检测分线与所述火焰检测分线分离设置。
优选地，所述第一光纤和所述第二光纤通过高温胶粘连。
优选地，所述第一光纤和所述第二光纤通过高温胶密封在所述保护套中。
优选地，所述连接线、所述煤质检测分线和所述火焰检测分线的端部外侧均设置有铠装金属护管。
优选地，所述保护套为塑料保护套。
优选地，所述连接线还包括套设在所述保护套外侧的金属保护管。
优选地，连接线与煤质检测分线，以及与火焰检测分线接头的接头部位于铠装金属护管内。
优选地，所述第一光纤和所述第二光纤横截面大小相等，且总数为七个光纤，且其中六个光纤围绕另一个光纤均匀设置。
本发明提供的一种光纤探测头，具体的该光纤探测头包括煤质光信号采集器、火焰光信号采集器和连接线。其中煤质光信号采集器，用于连续采集燃烧器出口区光信号，而其中的火焰光信号采集器用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况光信号。其中连接线包括第一光纤、第二光纤和保护套，且第一光纤和第二光纤均位于保护套内，即保护套不仅包裹在所述第一光纤外，还包裹在所述第二光纤外。而在连接线的一端，其中第一光纤设置有煤质光信号采集器，第二光纤设置有火焰光信号采集器。
根据上述的技术方案，可以知道，在本实施例中，对于配置了火焰检测系统的电厂，在新建锅炉燃烧优化控制系统时，因为煤质光信号采集器和火焰光信号采集器，分别设置在连接线的一端，而第一光纤和第二光纤均设置在保护套，所以只需要从保护套的外侧将该连接固定好，便可以将整个光纤探测头固定好。所以在应用该光纤探测头时，只需要将锅炉炉膛一次开孔即可，进而降低后期再开孔影响锅炉的安全性和经济性。后期，在需要布置冷却系统时，因为两个探头集中一体设置，所以只需要布置一套冷却系统即可，进而大大降低运行成本。在进行角度调节时，只需要进行一次角度调整，继而降低布装的难度。综上所述，该光纤探头能够有效地降低系统安装、调试难度，以减小工作量，进而降低成本，所以该光纤探测头能够有效地解决锅炉燃烧优化控制系统的成本较高的问题。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种锅炉燃烧优化控制系统，该锅炉燃烧优化控制系统包括上述任一种光纤探测头，由于上述的光纤探测头具有上述技术效果，具有该光纤探测头的锅炉燃烧优化控制系统也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的连接线横截面的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光纤探测器的结构示意图。
附图中标记如下：
第一光纤1、第二光纤2、保护套3、金属保护管4、铠装金属护管5、连接线6、煤质检测分线7、火焰检测分线8。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种光纤探测头，以有效地解决锅炉燃烧优化控制系统的成本较高的问题。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图2，图1为本发明实施例提供的连接线横截面的结构示意图；图2为本发明实施例提供的光纤探测器的结构示意图。
在一种具体实施例中，本实施例提供了一种光纤探测头，具体的该光纤探测头包括煤质光信号采集器、火焰光信号采集器和连接线6。
其中煤质光信号采集器，用于连续采集燃烧器出口区光信号，以在后期，煤质分析系统能够根据采集煤质光信号，以及根据煤质参数与燃烧光学特征之间的对应关系，并通过模式识别算法，得到实时煤质参数。而其中的火焰光信号采集器用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况光信号，具体的可以是紫外光、可见光或红外光，以在后期火焰分析系统，可以通过光信号了解燃烧器或炉膛内部灭火等异常情况。需要说明的是，其中煤质光信号采集器和火焰光信号采集器，具体的检测方式，以及燃烧器内设置的位置，以及后期判断计算方式，均可以参考现有技术，在此不再详细赘述。
其中连接线6包括第一光纤1、第二光纤2和保护套3，且第一光纤1和第二光纤2均位于保护套3内，即保护套3不仅包裹在第一光纤1外，还包裹在第二光纤2外。而在连接线6的一端，其中第一光纤1设置有煤质光信号采集器，第二光纤2设置有火焰光信号采集器，考虑到煤质光信号采集器，和火焰信号采集器一般均为一端具有光信号收集口、另一端具有光信号输出口的光纤体，具有可以使第一光纤1与煤质光信号采集器一体成型，使第二光纤2与火焰光信号采集器一体成型。需要说明的，在连接线的一端，旨在限定，第一光纤和第二光纤上位于该端的端部分别设置有煤质光信号采集器和火焰光信号采集器，而在连接线的另一端，第一光纤1与煤质分析系统连接，以将煤质光信采集器采集的煤质光信号传递至煤质分析系统处，而第二光纤2与火焰分析系统连接，以将火焰光信号采集器采集的光信号传递至火焰分析系统处。需要说明的是，其中第一光纤1和第二光纤2的具体数量不做具体限定，一般第一光纤1可以仅设置一个，而在第二光纤2的可以设置六个，并围绕第一光纤1设置。为了保证结构稳定，此处优选第一光纤1和第二光纤2的数量和为七个，且第一光纤1和第二光纤2横截面大小相等，其中一个光纤位于中间，而且其它的六个光纤均匀围绕在位于中间的光纤设置。
在本实施例中，对于配置了火焰检测系统的电厂，在新建锅炉燃烧优化控制系统时，因为煤质光信号采集器和火焰光信号采集器，分别设置在连接线6的一端，而第一光纤1和第二光纤2均设置在保护套3，所以只需要从保护套3的外侧将该连接固定好，便可以将整个光纤探测头固定好。所以在应用该光纤探测头时，只需要将锅炉炉膛一次开孔即可，进而降低后期再开孔影响锅炉的安全性和经济性。后期，在需要布置冷却系统时，因为两个探头集中一体设置，所以只需要布置一套冷却系统即可，进而大大降低运行成本。在进行角度调节时，只需要进行一次角度调整，继而降低布装的难度。综上，该光纤探头能够有效地降低系统安装、调试难度，以减小工作量，进而降低成本，所以该光纤探测头能够有效地解决锅炉燃烧优化控制系统的成本较高的问题。
如上述，在连接线的另一端，第一光纤需要与煤质分析系统连接，而第二光纤需要与火焰分析系统连接，需要说明的是，可以是直接连接，也可以是间接连接，考虑到后期的火焰分析系统和煤质分析系统需要分别独立设置。此处优选，还设置有煤质检测分线和火焰检测分线，具体的，在连接线的另一端，即相对设置有采集器一端而言，在第一光纤的端部连接有煤质检测分线，而第二光纤的端部连接有火焰检测分线，并使煤质检测分线和火焰检测分线分离设置，即作为两条线缆来布置，而并非作为一条线缆来布置，即两者分别具有独立的护套。
考虑到在长距离布线中，连接线6容易弯折，而连接线6一旦出现弯折，则很容易出现报废。为了保证连接强度，可以使第一光纤1和第二光纤2粘连，以保证连接效果。具体的可以使第一光纤1和第二光纤2采用高温胶粘连，以能够适应炉膛内高温。
进一步的，可以使第一光纤1和第二光纤2通过高温胶密封在保护套3内，即使保护套3与第一光纤1之间以及与第二光纤2之间布满高温胶，以起到密封的作用，避免保护套3内进水，同时还可以保证第一光纤1和第二光纤2相对保护套3固定，以避免晃动，进而提高强度。此处需要说明的是，此处的高温胶可以与用于粘连第一光纤1和第二光纤2的高温胶采用相同胶体，也可以采用不同胶体。用于粘连第一光纤1和第二光纤2的高温胶主要应用其粘连性，而填充在保护套3内的密封胶，主要应用其缓冲性和稳定性。
进一步的，考虑到在各个导线的连接处，连接关系比较脆弱，且外侧的保护套3一般需要剥离，所以保护性不是很好。基于此，可以在连接线6、煤质检测分线7和火焰检测分线8的端部外侧均设置有铠装金属护管5，而并不需要在中部设置，不仅考虑是否需要保护，还因为，中部一般通过穿线孔，所以不宜设置直径过粗的铠装金属护管5。其中铠装金属护管5的具体结构可以参考现有技术，在此，不再详细赘述。还需要说明的是，可以在连接线6与煤质检测分线7，以及与火焰检测分线8接头处，可以仅设置一个铠装金属护管5，使连接线6与煤质检测分线7，以及与火焰检测分线8接头的接头部位于铠装金属护管5内。
其中护套可以采用塑料保护，当然也可以采用其它材质的保护套3。采用塑料的保护套3，能够起到缓冲的作用，以能够充分的保护光纤。同时采用塑料保护套，还能够起到一定的绝缘性。但是需要说明的是，考虑到炉膛内的温度非常高，为了提高使用寿命，此处塑料保护套3应当是耐高温保护套，以避免熔化。
进一步的，考虑到塑料保护套3不具有抗侧压能力，进一步的，为了提高连接线6的抗侧压能力，可以在设置有套设在保护套3外侧金属保护管4，金属保护管4可以起到一定的阻燃作用，同时能够承受较大的侧压力，以充分保护连接线6内部的第一光纤1和第二光纤2。
基于上述实施例中提供的光纤探测头，本发明还提供了一种锅炉燃烧优化控制系统，该锅炉燃烧优化控制系统包括上述实施例中任意一种光纤探测头。由于该锅炉燃烧优化控制系统采用了上述实施例中的光纤探测头，所以该锅炉燃烧优化控制系统的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光纤探测头，其特征在于，包括：
用于连续采集燃烧器出口区光信号的煤质光信号采集器；
用于采集燃烧器出口区域表征燃烧状况光信号的火焰光信号采集器；
连接线，所述连接线包括第一光纤、第二光纤和保护套，所述第一光纤和所述第二光纤均位于所述保护套内，在所述连接线的一端，所述第一光纤设置有所述煤质光信号采集器，所述第二光纤设置有所述火焰光信号采集器。
2.根据权利要求1所述的光纤探测头，其特征在于，在所述连接线的另一端，所述第一光纤的端部连接有煤质检测分线，所述第二光纤的端部连接有火焰检测分线，所述煤质检测分线与所述火焰检测分线分离设置。
3.根据权利要求2所述的光纤探测头，其特征在于，所述第一光纤和所述第二光纤通过高温胶粘连。
4.根据权利要求3所述的光纤探测头，其特征在于，所述第一光纤和所述第二光纤通过高温胶密封在所述保护套中。
5.根据权利要求2-4任一项所述的光纤探测头，其特征在于，所述连接线、所述煤质检测分线和所述火焰检测分线的端部外侧均设置有铠装金属护管。
6.根据权利要求5所述的光纤探测头，其特征在于，所述保护套为塑料保护套。
7.根据权利要求6所述的光纤探测头，其特征在于，所述连接线还包括套设在所述保护套外侧的金属保护管。
8.根据权利要求7所述的光纤探测头，其特征在于，所述连接线与所述煤质检测分线接头，以及与所述火焰检测分线接头的接头部位于铠装金属护管内。
9.根据权利要求8所述的光纤探测头，其特征在于，所述第一光纤和所述第二光纤横截面大小相等，且总数为七个光纤，且其中六个光纤围绕另一个光纤均匀设置。
10.一种锅炉燃烧优化控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的光纤探测头。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 310014 Huadian Lane 1, Zhaohui eight district, Xiacheng District, Hangzhou, Zhejiang Applicant after: Power Science Research Institute of Zhejiang Electric Power Co., Ltd. Applicant after: State Grid Corporation of China Applicant after: Zhejiang Electric Power Co., Ltd. Applicant after: Zhejiang University Address before: 310014 Huadian District, Hangzhou, Hangzhou, Zhejiang Province, No. 1 Applicant before: Electric Power Research Institute of State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant before: State Grid Corporation of China Applicant before: State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant before: Zhejiang University |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |