CN202133121U - 漏液检测燃烧装置 - Google Patents

Abstract

一种漏液检测燃烧装置，它属于一种用于油田加热炉中漏液现象的检测控制处理装置，其特征在于它包括带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器，带有漏液检测仪及光电检测系统的漏液检测装置和可编程控制器PLC集成自动联动控制系统；漏液检测装置包括一个积液器、机械连接块、漏液检测仪、电导检测传感器、防干扰封边、防干扰隔断、光电检测器、积液器排空阀、溢流管；在与加热炉炉体法兰固定的一体化节能燃烧器上连接一个风机；溢流管设置在加热炉的下部耐火砖低处的。还可使得加热炉的反平衡效率达到88％以上，烟气过剩空气系数维持在1.05～1.15范围之间，比其他同类产品节能8％～10％。

Description

漏液检测燃烧装置

技术领域：

本实用新型涉及一种漏液检测燃烧装置，它属于一种用于油田加热炉的安全生产控制装置，特别是对于油田加热炉中漏液现象的检测控制处理装置。

背景技术：

目前，油田加热炉在运行应用过程中，经常会由于火筒烧损、焊道破裂等原因导致加热炉内加热介质泄漏，而这些加热炉在损坏之时并没有被及时发现和处理，近而造成了加热炉炉内被加热的介质泄漏到燃烧器着火的一侧并流出罐体，这给油田生产带来了极大的威胁。当泄漏的介质中含有大量的可燃物时，随着介质泄漏量的不断增加，燃烧器也又处在持续燃烧的状态之中，自然而然便造成了油田生产过程中的重大火灾事故。此外，燃烧器的燃气管线中进入原油时也会导致可燃流体物质向外部泄漏，其后果将更为严重。本申请人在中国专利2010201194302的漏液检测仪中提出了进行漏液检测的概念，采用漏液检测仪对炉体的漏液现象进行检测。但是单一的检测如果不配合完整的控制体系，就不能在发生漏液的时候，及时的关闭燃烧装置，就不能完美的实现对炉体漏液现象的检测和控制，实现安全生产的目的。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种可以实现加热炉漏液的检测和控制，保证安全生产的漏液检测燃烧装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种漏液检测燃烧装置，其特征在于它包括带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器，带有漏液检测仪及光电检测系统的漏液检测装置和可编程控制器PLC集成自动联动控制系统；所述的漏液检测装置包括一个积液器、机械连接块、漏液检测仪、电导检测传感器、防干扰封边、防干扰隔断、光电检测器、积液器排空阀、溢流管；在所述的与加热炉炉体法兰固定的一体化节能燃烧器上连接一个风机；所述的溢流管设置在加热炉的下部耐火砖低处的；所述的漏液检测装置通过积液器的机械连接块安装在一体化节能燃烧器的下部，并使溢流管的断面高于积液器的水平隔断1.5cm，并且正对着防干扰隔断中间的集液口。

所述的带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器包括依次连接在管路上的主气阀、截止阀、压力表、涡街流量计、泄露检测开关、组合式电磁阀、点火电磁阀、调节阀、连接在紫外线火焰检测器上的点火器、通过软连接连接的快速切断球阀和负荷表、负荷表的输入端连接在紫外线火焰检测器上。

所述的积液器包括一个积液盒，所述的积液盒为上进液、下排空、底测量、内外检测与四周防干扰的密封盒体结构，所述的漏液检测装置设置在积液盒内的底部，在积液盒中还设置有一个光电检测开关。

所述的积液器的积液盒是上部为漏斗形、下部为方形盒体的结构，在所述上部的漏斗形的两侧设有梯形防干扰封边，且在积液器的中部设有防干扰隔断。

所述的积液器的中部的防干扰隔为隔断条，所述的隔断条是一个具有90-120角度的折边。

所述的可编程控制器PLC集成自动联动控制系统包括集成联动自动控制单元、供电单元以及工艺设备单元；所述的自动控制单元中包含有三部分功能单元，分别是外设输入单元、外设输出单元、集成PLC控制单元，所述的外设输入/输出单元集成在一台触摸屏上，而集成PLC控制单元包括可编程序控制器CPU单元、记忆单元、接地单元、时钟单元、数字量I/O单元、模拟量I/O单元以及通讯扩展单元；当系统运行时，触摸屏自身组态软件中设有参数输入设定与控制应用的多种组态画面，它通过与PLC的通讯扩展单元连接后，先由可编程序控制器CPU单元依据内部编写的逻辑程序进行数据运算处理，再将信息传输给外设输入/输出单元；触摸屏上的信息都将由记忆单元进行存储，同时时钟单元提供相关的时钟信息，而集成PLC控制单元的数字量I/O单元和模拟量I/O单元主要用于与工艺设备单元连接后进行信息的互相传输并实现联动控制；系统中的接地单元确保了自动控制单元时刻处在安全运行当中；所述的工艺设备单元包括漏液集成检测单元、机械连接单元以及全自动一体化燃烧装置单元；其中漏液集成检测单元由流体积液设备、流体引流设备、漏液检测信号处理中心、防干扰设备、24V直流供电设备、光电检测设备、电导检测设备以及积液盒组成；当加热炉正常运行时，24V直流供电设备正常给漏液检测信号处理中心供电，有流体泄漏时，首先加热炉内介质泄漏过程会由两部分进行检测和收集介质，通过流体引流设备进行流体引流收集，当炉膛内介质泄漏量没有超过炉管底部耐火砖的高度时，液体会从耐火砖底部流出，由内部引流集中引导流入积液盒内；通过流体积液设备进行炉口外部流体集液，当液体泄漏量超过耐火砖时，液体会从炉口燃烧器安装法兰底部流出，这部分液体会被外部集液集中收集到积液盒中；当燃烧器内进入原油时，会从燃烧器风门开口处回流出，这部分的液体会由机械连接单元中的延长颈收集到积液盒内；在液体进入积液盒的流动路径中设有防干扰装置，而且流体流动的过程中会先经过光电检测设备再经过电导检测设备，两个设备检测到漏液信号后都会输出标准点信号或开关量信号，并将传输给自动控制单元进行数据处理与联动控制；所述的全自动一体化燃烧装置单元包含有一体化节能燃烧器、自动吹扫设备、自动点火设备、自动配比设备、自动温控设备、熄火保护设备以及燃气泄漏检测设备，当加热炉正常得到供电单元供电后，系统正常运行，所有自动设备按照集成PLC控制单元中编写的程序进行逻辑运算之后逐一运行起来，运行的过程中，先分析漏液集成检测单元与燃气泄漏检测设备传输的信息数据，再确认二者都没有加热炉内部流体泄漏信息后，装置开始运行，自动吹扫设备开始按照设定时间吹扫炉膛，之后自动点火设备开始点火，火焰点燃后熄火保护设备也同时正常运行，最后一体化节能燃烧器、自动配比设备、自动温控设备三项共能同时运行，并且可以在自动控制单元中的外设输入单元和外设输出单元中进行人机友好的操控。当分析出漏液集成检测单元与燃气泄漏检测设备传输的信息数据中有泄漏情况时系统将出现报警提示并且切断自动控制程序的运行。

本实用新型实现了液体泄漏时及时监测加热炉运行状态及远程双报警并自动切断燃烧器燃料进量，自动进行联动控制停炉，保证了燃烧器的最佳燃烧状态及火焰的稳定性，安全；本实用新型也同时实现自动扫风、温度自动控制、空燃比自动控制、远程自动点火控制、火焰监控与熄火保护、手动操作控制、保温伴热和PLC联动控制等多项功能的自动控制，避免了加热炉急提火和急降火的状况发生，对生产运行中加热炉的烧损具有积极的保护作用，还可使得加热炉的反平衡效率达到88％以上，烟气过剩空气系数维持在1.05～1.15范围之间，比其他同类产品节能8％～10％。

附图说明：

图1为本实用新型的系统结构示意图

图2为本实用新型的控制系统示意图

图3为本实用新型的积液器的结构示意图

图4为本实用新型的可编程控制器的电子控制框图

图5为本实用新型的系统运行框图

具体实施方式：

下面结合附图1、图2、图3、图4和图5，对本实用新型进行进一步的说明：

如图1中所示，本实用新型包括带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器，带有漏液检测仪及光电检测系统的漏液检测装置和可编程控制器PLC集成自动联动控制系统；所述的漏液检测装置包括一个积液器、机械连接块、漏液检测仪、电导检测传感器、防干扰封边、防干扰隔断、光电检测器、积液器排空阀、溢流管；在所述的与加热炉炉体法兰固定的一体化节能燃烧器上连接一个风机15；所述的溢流管21设置在加热炉的下部耐火砖19低处的；所述的漏液检测装置通过积液器的机械连接块安装在一体化节能燃烧器16的下部，并使溢流管的断面高于积液器的水平隔断1.5cm，并且正对着防干扰隔断中间的集液口。所述的带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器包括依次连接在管路上的主气阀1、截止阀2、压力表3、涡街流量计4、泄露检测开关5、组合式电磁阀6、点火电磁阀7、调节阀8、连接在紫外线火焰检测器13上的点火器11、通过软连接17连接的快速切断球阀10和负荷表12、负荷表12的输入端连接在紫外线火焰检测器13上。所述的积液盒为上进液、下排空、底测量、内外检测与四周防干扰的密封盒体结构，所述的漏液检测装置设置在积液盒内的底部。所述的积液器的积液盒是上部为漏斗形、下部为方形盒体的结构，在所述上部的漏斗形的两侧设有梯形防干扰封边，防干扰封边可有效阻挡外部雨、雪从加热炉炉口两侧进入积液盒中影响检测效果，造成干扰，同时在积液器的中部设有防干扰隔断，防止雨雪从上部进入积液器，该隔断可根据不同炉型进行设计，其中隔断条是一个具有90-120的角度的折边，这样就屏蔽了所有外来干扰，保证在炉膛内发生泄漏时第一时间内检测到泄漏信号。

由于介质的特性不同，检测的效果也会不同，为此在积液器中设置了光电检测开关，在系统中并联了一套光电检测回路，从而保证了漏液检测信号的有效性，更加扩展了检测介质(流体)的多样性，如含水非常低的原油、油水混合物、化工液体等等。

如图2的系统控制示意图，图中TT-温度传感器、MD-风门执行器、M-吹扫风机、BE-紫外线火焰检测器、DH-点火器、LY-漏液检测传感器、S-点火电磁阀、SV1和SV2-熄火保护电磁阀、TV-智能调节阀、P-泄露检测开关、FT-涡街流量计、P-压力表、BN-燃烧器、HMI-触摸屏、PLC-可编程序控制器、I/O-1和I/O-2-开关两与模拟量输入输出模块、EM-扩展模块。

本实用新型与加热炉炉体的安装：

将一体化节能燃烧器与加热炉炉体法兰固定连接，使一体化节能燃烧器中的某一个配风口处始终保持正对下方，然后在燃烧器右侧安装吹扫风机15，风机安装完毕后，在加热炉的下部耐火砖19低处打孔安装溢流管21，使其断面横向超出炉口2cm，最后用积液器的连接块将漏液检测装置安装在燃烧器的下部，使溢流管的断面高于积液盒水平隔断的1.5cm，并且正对着隔断中间的集液口，同时保证延长颈与燃烧器正对下方的配风口相互对应，接下来再将连接块、延长颈与燃烧器密封连接固定构成一体化燃烧装置，最后将各个联动阀组按工艺顺序安装。工艺装置安装完毕后，按照PLC自控系统的配线图连接好线路，先给控制柜送电进行设备联合调试，再将整个系统启动运行，然后在燃烧器运行的状态下，验证漏液保护功能，通过积液盒的延长颈处或水平隔断与防干扰封边结合处，向积液器中注入少量流体，在流体沿着集液口流到下端积液盒的过程中，光电检测系统会检测到泄露并传输给可编程控制器PLC自控系统进行联动控制燃烧器熄火及远程双报警提示，如流体中含有水分子时，当进入积液盒内泄漏流体的累积量浸过检测电极时，漏液检测仪也会将检测到的信号再次传送给PLC自控系统从而联动控制燃烧器切断气源，同时系统中也会再次发出漏液与熄火双报警，由于泄露过程是连续的并且流体中绝大多数都含水分子，所以两种检测系统传输信号的间隔非常非常短，可以认为信号是同时传输的与报警提示的。如果上述功能完成，说明漏液检测燃烧装置正常运行。把积液盒内的流体通过底部溢流口放掉，漏液检测燃烧装置各项功能恢复正常，设备可投入正常运行。

如图4和图5中标所示，本实用新型的控制过程：

当炉膛内有液体向外部泄漏时，积液器将介质收集到积液盒中，一定量后检测传感器以及光电检测开关启动，先将检测到的信号传输给带有漏液检测仪及光电检测系统的漏液检测装置，然后漏液检测装置中由电阻、电容、稳压器等电子元器件构成的线路板与控制回路，再将信息放大，取得开关信号，再将信号给燃烧器控制系统参与控制，整个过程只需要2-4秒钟完成，其中泄漏检测仪供电电源只需要直流24V电源给其供电，低压供电安全稳定。

结合本实用新型的可编程控制器的电子控制框图和系统运行框图，对本实用新型的整体控制系统结构和控制原理进行进一步的说明：

本实用新型的控制系统由集成联动自动控制单元100、供电单元200以及工艺设备单元300组成，其中：

自动控制单元100中包含有三部分功能单元，分别是外设输入单元101、外设输出单元102、集成PLC控制单元103，在这三部分功能中，主要的外设输入/输出单元101与102完全集成在一台触摸屏上，而集成PLC控制单元103又是由可编程序控制器CPU单元1031、记忆单元1032、接地单元1033、时钟单元1034、数字量I/O单元1035、模拟量I/O单元1036以及通讯扩展单元1037组成，当系统运行时，触摸屏自身组态软件中设有参数输入设定与控制应用的多种组态画面，它通过与PLC的通讯扩展单元1037连接后，先由可编程序控制器CPU单元1031依据内部编写的逻辑程序进行数据运算处理，再将信息传输给外设输入/输出单元101与102，从而实现数据交换实现数据采集显示与操作控制功能。在操作的过程中，触摸屏上的信息都将由记忆单元1032进行存储，同时时钟单元1034提供相关的时钟信息，而集成PLC控制单元103的数字量I/O单元1035和模拟量I/O单元1036主要用于与工艺设备单元300连接后进行信息的互相传输并实现联动控制。系统中的接地单元1033确保了自动控制单元100时刻处在安全运行当中。

供电单元200为独立应用单元，漏液检测燃烧装置运行之前先显由此供电获得动力之后，才能进行一系列的数显、检测与联动控制的应用。

工艺设备单元300包含三部分功能单元，分别是漏液集成检测单元301、机械连接单元(302)以及全自动一体化燃烧装置单元303，其中漏液集成检测单元301为关键技术单元，它由流体积液设备3011、流体引流设备3012、漏液检测信号处理中心3013、防干扰设备3014、24V直流供电设备3015、光电检测设备3016、电导检测设备3017以及积液盒3018所组成。当加热炉正常运行时，24V直流供电设备3015正常给漏液检测信号处理中心3013供电，突然有流体泄漏时，首先加热炉内介质泄漏过程会由两部分进行检测和收集介质，一是通过流体引流设备3012进行流体引流收集，当炉膛内介质泄漏量没有超过炉管底部耐火砖的高度6cm时，液体会从耐火砖底部流出，这部分会由内部引流集中引导流入积液盒3018内；二是通过流体积液设备3011进行炉口外部流体集液，当液体泄漏量超过耐火砖时，液体会从炉口燃烧器安装法兰底部流出，这部分液体会被外部集液集中收集到积液盒3018中；三是当燃烧器内进入原油时，会从燃烧器风门开口处回流出，这部分的液体会由机械连接单元302中的延长颈收集到积液盒内3018。在液体进入积液盒3018的流动路径中都设有防干扰设备3014，而且流体流动的过程中会先经过光电检测设备3016再经过电导检测设备3017，两个设备检测到漏液信号后都会输出标准点信号或开关量信号，并将传输给自动控制单元100进行数据处理与联动控制。全自动一体化燃烧装置单元303也由多个单元构成，它包含有一体化节能燃烧器3031、自动吹扫设备3032、自动点火设备3033、自动配比设备3034、自动温控设备3035、熄火保护设备3036以及燃气泄漏检测设备3037，当加热炉正常得到供电单元200供电后，系统正常运行，所有自动设备按照集成PLC控制单元103中编写的程序进行逻辑运算之后逐一运行起来，运行的过程中，先分析漏液集成检测单元301与燃气泄漏检测设备3037传输的信息数据，再确认二者都没有加热炉内部流体泄漏信息后，装置开始运行，自动吹扫设备3032开始按照设定时间吹扫炉膛，之后自动点火设备3033开始点火，火焰点燃后熄火保护设备3036也同时正常运行，最后一体化节能燃烧器3031、自动配比设备3034、自动温控设备3035三项共能同时运行，并且可以在自动控制单元100中的外设输入单元101和外设输出单元102中进行人机友好的操控。当分析出漏液集成检测单元301与燃气泄漏检测设备3037传输的信息数据中有泄漏情况时系统将出现报警提示并且切断自动控制程序的运行。

Claims (6)

1.一种漏液检测燃烧装置，其特征在于它包括带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器，带有漏液检测仪及光电检测系统的漏液检测装置和可编程控制器PLC集成自动联动控制系统；所述的漏液检测装置包括一个积液器、机械连接块、漏液检测仪、电导检测传感器、防干扰封边、防干扰隔断、光电检测器、积液器排空阀、溢流管；在所述的与加热炉炉体法兰固定的一体化节能燃烧器上连接一个风机；所述的溢流管设置在加热炉的下部耐火砖低处的；所述的漏液检测装置通过积液器的机械连接块安装在一体化节能燃烧器的下部，并使溢流管的断面高于积液器的水平隔断1.5cm，并且正对着防干扰隔断中间的集液口。

2.如权利要求1中所述的漏液检测燃烧装置，其特征在于所述的带有自动点火器、火焰检测器及自动配风执行器的一体化节能燃烧器包括依次连接在管路上的主气阀(1)、截止阀(2)、压力表(3)、涡街流量计(4)、泄露检测开关(5)、组合式电磁阀(6)、点火电磁阀(7)、调节阀(8)、连接在紫外线火焰检测器(13)上的点火器(11)、通过软连接(17)连接的快速切断球阀(10)和负荷表(12)、负荷表(12)的输入端连接在紫外线火焰检测器(13)上。

3.如权利要求1中所述的漏液检测燃烧装置，其特征在于所述的积液器包括一个积液盒，所述的积液盒为上进液、下排空、底测量、内外检测与四周防干扰的密封盒体结构，所述的漏液检测装置设置在积 液盒内的底部，在积液盒中还设置有一个光电检测开关。

4.如权利要求3中所述的漏液检测燃烧装置，其特征在于所述的积液器的积液盒是上部为漏斗形、下部为方形盒体的结构，在所述上部的漏斗形的两侧设有梯形防干扰封边，且在积液器的中部设有防干扰隔断。

5.如权利要求4中所述的漏液检测燃烧装置，其特征在于所述的积液器的中部的防干扰隔为隔断条，所述的隔断条是一个具有90-120角度的折边。

6.如权利要求1或2或3或4或5中所述的漏液检测燃烧装置，其特征在于所述的可编程控制器PLC集成自动联动控制系统包括集成联动自动控制单元(100)、供电单元(200)以及工艺设备单元(300)；所述的自动控制单元(100)中包含有三部分功能单元，分别是外设输入单元(101)、外设输出单元(102)、集成PLC控制单元(103)，所述的外设输入/输出单元(101、102)集成在一台触摸屏上，而集成PLC控制单元(103)包括可编程序控制器CPU单元(1031)、记忆单元(1032)、接地单元(1033)、时钟单元(1034)、数字量I/O单元(1035)、模拟量I/O单元(1036)以及通讯扩展单元(1037)；当系统运行时，触摸屏自身组态软件中设有参数输入设定与控制应用的多种组态画面，它通过与PLC的通讯扩展单元(1037)连接后，先由可编程序控制器CPU单元(1031)依据内部编写的逻辑程序进行数据运算处理，再将信息传输给外设输入/输出单元(101、102)。 

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