CN1186195A - 火焰监测装置 - Google Patents

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弗朗兹·温特里奇
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Abstract

一种火焰监测装置,它有一沿火焰方向观察的摄像机和多个观测火焰周围环境的光导纤维。这些光学部件装在一吹管内,吹管的双壁管内流过冷却水。

Description

火焰监测装置
本发明涉及一种装在吹管中的光学火焰监测装置。
在诸如蒸汽锅炉那样的工业炉中监测火焰是通常的做法，因为如果火焰熄灭了而又未被察觉，则由于燃料还在不断供应，其后果是灾难性的。这样的火焰监测装置会在熄火时发出一信号，以便停止燃料的供应。
先有技术中火焰监测装置只发出反映有还是没有火焰的信号。更新的设计则设法采集有关燃烧情况尽可能多的信息，以便使燃烧处于所希望的最佳状态。最佳状态可以是最高效率、最低空气污染，或其它的判定标准。
用摄像机监视燃烧情况是众所周知的。摄像机中的像素传感阵列随帧频顺序地读出数据，因此每一像素的输出信号是帧周期的时间积分。
除了视频信息外，最好还能得到主要来自火焰周围的实时补充光学信息，以便按照光谱和/或短暂波动处理这些补充信息。
本发明提供一种能产生这种实时补充信息的火焰监测装置。该监测装置包括一可装到炉壁上并对准火焰的吹管。该吹管中装一摄像机，还有多个光导纤维的光线进入端。从光纤出来的光可用诸如频谱分析仪处理。
附图中示出本发明的一个优选实施例，其中：
图1是吹管的轴向剖面图；
图2是该吹管一端局部拆开的等轴侧分解图；
图3与图2类似地示出光学零件的支架；
图4示出光纤支座的局部剖平面图。
图1所示吹管在靠近其面向火焰一端有一圆环形盖板或保护盘10，它作为耐磨零件，并易于与吹管的其它部分分开进行更换。保护盘10有三个光线进口孔：一中央圆孔12与摄像机16的中央小管14共轴，还有两个狭孔18、20。该两狭孔从保护盘表面往里伸且与孔12相隔一距离并保持平行。圆盘10沿圆周焊接到散热部件22。但是也可用其他连接方法使更换简单些。
散热部件22焊接到对接法兰24，后者又焊接到由内管26和外管28组成的双壁散热管上。该双壁散热管经第一接管30得到冷却液，最好是冷却水，并经第二接管32排出。
在内管26内有一支撑管34，摄像机16的电源和信号线(图上未示)伸在其中。此外，支撑管34中还有玻璃纤维制的光纤。
支撑管与火焰反向的另一端用一法兰36固定，该法兰36用螺钉与散热管的端法兰38及盖板40连接。内管26伸到外管28的端部以外，其上带有接管42，可使压缩空气通入内管26和支撑管34中间的环形空间。此空气流可吹净圆盘10上的透光孔并有助于冷却。
现在参照图2来详细说明吹管靠近面向火焰的端部的结构。
环形散热部件22上有两个在直径方向反向的凹槽46、44，它们与圆盘10上的狭孔对齐，即每个狭孔与相关的凹槽有共同的中心面。在其背对圆盘10的一侧有两条环形槽48，这两条都是从一个凹槽确定壁面50延伸到另一凹槽确定壁面。
散热部件焊接到对接法兰24。后者呈环形，上有两对开孔52、54。当法兰24与散热部件22连接时，这两对开孔52、54对应于凹槽44、46之一与环形槽48纵向连通。对接法兰背向散热部件的端面与内管26及外管28焊接。内管与外管之间的环形空间被与其轴线平行的两个挡板56隔成两半，其中一半与流入管30相通，而另一半与排出管32相通。流入的冷却水流经环形空间的一半进入对接法兰，并经开孔52进入环形槽48，从此处经相连的开孔54进入环形空间的另一半。在对接法兰24和挡板56端面之间无密封垫，因为该处有少量泄漏是允许的。
如图1所见，光纤夹持器60最好夹紧在摄像机16的中央小管14上；在图2中可见，为了清楚起见，光纤夹持器60偏离轴心。夹持器60包括夹持体62和两个用例如螺钉固定其上的光纤支座64、66。两个光纤支座都是L形的，其上的通孔68可装入光纤，如玻璃纤维，其最好用夹紧装置(图上未示)固定。光纤的光线进入端布置得使其轴线在凹槽44、46的中心面内延伸，且其轴线的指向使光纤覆盖一大角度，最好是90°，至少75°。如果每条光纤的孔角为比如20°，则需要四五根光纤。图4示出这种光纤支座的局部剖面图。
图3示出摄像机16及其中央小管14和定位套管70，后者安装在摄像机固定架72中。摄像机固定架72是三足形的，其支脚与散热管的内管26相接触，进行热传导。光纤延伸在各支脚之间的空隙中。摄像机固定架通过螺栓74与三足支架76相连接，该三足支架76的中央是一通孔，孔内有连接支撑管端部的内螺纹78。三足支架76也与散热管的内管26进行热传导。光纤从其支座伸进支撑管。支撑管背对火焰的一端上有一支管80，光纤经此伸到例如分光镜；而摄像机的电线也在支撑管中。

Claims (18)

1.一种光学火焰监测装置，包括：
一吹管，具有第一端和第二端，所述第一端固定在炉壁上；
一支撑组件，位于所述吹管内靠近所述第一端处；
一摄像机，由所述组件支撑并对准炉内火焰；
光纤，其光线进入端固定在所述组件中且对准火焰四周。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一支撑管，所述组件固定到所述支撑管上，该支撑管中穿过摄像机电线，并且还穿入所述光导纤维。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括一装有所述组件的散热部件。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括一双壁散热管，所述散热部件配置在该散热管端部附近，冷却液流经此散热管。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括至少两个挡板，分布在所述散热管的内、外壁之间，从而将液流划分成流入流和排出流。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述散热部件至少有一条凹槽，每一凹槽将流入流与排出流连通。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括一固定到所述散热部件上的保护盘。
8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述散热部件上有光线可穿过它射到所述的光线进入端的凹槽。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括一固定在所述的散热部件上的保护盘，其上的狭孔与所述散热部件凹槽对齐。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像机有一中央小管，而所述的组件包括：
一摄像机固定架，
一固定在所述摄像机中央小管上的支持部件；
至少一个光纤支座，固定在所述支持部件上，其上有安放光导纤维的小孔。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述小孔在一公共平面内但彼此倾斜。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括一围绕所述组件并有凹槽的散热部件、一固定在该散热部件上并有狭孔与所述凹槽对齐的保护盘，所述小孔的轴线在所述狭孔与凹槽的共同中心面内。
13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述摄像机固定架有开孔，其中穿过光导纤维。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述摄像机固定架是三足形的。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括一支撑管，一拧入该支撑管的三足部件，和连接该三足部件与摄像机固定架的螺栓。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述支撑管通过所述三足部件在散热管内定位在中心。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述支撑管及散热管形成一环形空间，其中可通入压缩空气。
18.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括两光纤支座，该支座的孔共同确定一观测角，至少为150°，165°较好，180°更好。
CN97123106A 1996-11-28 1997-11-18 火焰监测装置 Pending CN1186195A (zh)

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