CN208075601U - 工业炉膛火焰监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的工业炉膛火焰监控装置，包括主镜筒和套筒，主镜筒和套筒螺纹连接，且主镜筒的后端部套设在套筒内；在主镜筒内部自左而右依次布置有透镜C1、透镜C2、透镜C3、透镜C5和透镜C4；在主镜筒的后方设有用于将光学影像转化为图像信号的成像模组，所述成像模组经传输线连接在套筒后方的插座上，插座连线后将成像模组采集的图像信号传送到控制中心的监测设备上。本工业炉膛火焰监控装置具有体积小、重量轻、外观优美等特点，内部光学成像部分经多次测试修正，利用五重透镜组合设计而成，不仅确保被测光源的清晰无损，而且有效的隔离了主套筒后方的成像模组，确保成像模组不受高温影响，能正常可靠工作。

Description

工业炉膛火焰监控装置

技术领域

本实用新型属于高温工业监控设备技术领域，尤其涉及到工业炉膛火焰监控装置。

背景技术

在火力发电、石化、冶炼行业中，均需要对锅炉的燃烧前、燃烧中、燃烧后的状况进行实时监控。由于炉膛内燃烧火焰温度极高，且燃料成分不同，导致燃烧效率差异较大，存在着红外线、紫外线、可见光、火焰闪烁等多种复杂情况，需要采用炉膛火焰监控设备或系统来实时监控，如果炉膛火焰监控设备的着像数不高、图像颜色不清晰，可能会存在无法及时准确发现炉膛内可燃物燃烧不充分的情况，进而带来炉膛爆燃爆炸的安全隐患。

发明内容

本实用新型提供的工业炉膛火焰监控装置，主要用于监测炉膛内火焰燃烧情况，便于工厂实时监控，一则保证炉膛内可燃物质燃烧的充分高效，促进工厂环保节能，再则可以避免不充分燃烧等引发的相关危险事故。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：工业炉膛火焰监控装置，包括主镜筒和套筒，所述主镜筒和套筒螺纹连接，且主镜筒的后端部套设在套筒内；在主镜筒内部自左而右依次布置有透镜C1、透镜C2、透镜C3、透镜C5和透镜C4，所述透镜C1设置在主镜筒左端，透镜C5设置在主镜筒与套筒连接处，且位于套筒外部，所述透镜C4设置在靠近主镜筒右端处；在主镜筒的后方设有用于将光学影像转化为图像信号的成像模组，所述成像模组经传输线连接在套筒后方的插座上，插座连线后将成像模组采集的图像信号传送到控制中心的监测设备上。

作为优选的，所述主镜筒和套筒均为中空圆柱形结构。

作为优选的，所述透镜C1为凹透镜，透镜C2、透镜C3、透镜C4和透镜C5均为凸透镜，在主镜筒内按照凹透镜 C1、凸透镜C2、凸透镜C3、凸透镜C5、凸透镜C4排列组合。

作为优选的，在主镜筒的中部设有多个用来支撑隔离透镜的钢隔圈，在透镜C2和透镜C3之间、透镜C3和透镜C5之间、透镜C5和透镜C4之间分别设有钢隔圈。

作为优选的，在主镜筒的左端和右端分别设有钢压圈，左端钢压圈位于主镜筒左端透镜C1的外侧，右端钢压圈位于主镜筒右端透镜C4的外侧。

作为优选的，在主镜筒后方连接有铁氟龙固定筒，所述成像模组经铁氟龙固定筒设置在主镜筒后方。

作为优选的，所述成像模组为线阵式CCD图像传感器。

作为优选的，所述插座为三芯航空插座。

与现有技术相比，本实用新型的工业炉膛火焰监控装置，结构简洁，易于装配和批量生产，外壳采用不锈钢主套筒和铝合金套筒制作而成，具有体积小、重量轻、外观优美等特点，内部光学成像部分经多次测试修正，由多层钢隔圈和钢压圈组合，利用五重透镜组合设计而成，不仅有效确保被测光源的清晰无损，而且光损低、色差小、颜色真实，又进一步隔离了主套筒后方的成像模组，确保成像模组不受高温影响，能正常可靠工作，在锅炉点火，燃烧不充分，输煤输油系统等发生危害正常运行故障时，能及时显示炉内出现异常情况的电视图像，从而采取措施，有助于防止炉膛爆炸。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为光路结构示意图。

图3为本实用新型应用工作场景示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的工业炉膛火焰监控装置，通过不断修正光路结构和透镜参数，设计出的五重透镜组合光路，光损低、色差小，易于装配和批量生产，后端的成像模组采用SONYCCD图像传感器，相比同类产品像素数提升50%左右。

根据图1、图2所示，本工业炉膛火焰监控装置，由光学成像部分、金属结构件部分、电子感光成像部分、传输线连接座部分组成。具体部件如下：

（1）光学成像部分：

如图1、图2所示，由透镜 C1；透镜 C2；透镜 C3；透镜 C4；透镜 C5组合而成，5个镜片均为胶合透镜，透镜C1为胶合凹透镜，透镜C2、透镜C3、透镜C4和透镜C5均为胶合凸透镜，五重透镜按照胶合凹透镜 C1、胶合凸透镜C2、胶合凸透镜C3、胶合凸透镜C5、胶合凸透镜C4排列组合，被测光源发射的光波经由透镜 C1 入射进入，分别经过后面的组合透镜C2、C3、C5、C4 多次折射，最后入射到成像模组的感光芯片上。由于炉膛内燃烧火焰温度极高，后方的成像模组CCD芯片作为电子元器件，无法承受这种高温，必须通过能耐受高温的特殊光学器件来隔离，因此光路设计既要保证后端 CCD 芯片的正常可靠工作，又能使被测光源图像（即炉膛内燃烧的火焰）真实，清晰无损，全面传输到后端 CCD 感光芯片上，经过多次测试，实际应用，不断修正光路结构及透镜参数，得到了目前产品的良好效果。

（2）金属结构件部分：

包括不锈钢主镜筒 A；透镜钢隔圈 B2、透镜钢隔圈 B3、透镜钢隔圈 B4、透镜钢隔圈 B5、透镜钢压圈 B1、透镜钢压圈 B6；铝合金套筒 E。

主体有由不锈钢主镜筒A和铝合金套筒E组成，它们起到固定和保护内部光学透镜及电子部件的作用；相应钢隔圈及钢压圈是用于支撑和紧固内部光学透镜，并通过控制其内孔径来改变光通量的作用。

（3）电子感光成像部分：

电子感光成像部分主要由CCD成像模组D2和用于固定成像模组的铁氟龙固定筒D1组成，后端CCD成像模组 D2 通过高温胶粘合于铁氟龙固定筒 D1 中，铁氟龙固定筒 D1 与主镜筒 A 通过精密螺纹方式结合。生产调试过程中只需旋转该处铁氟龙固定筒，即可调节CCD 成像面与组合透镜 C4 的距离，使产品获得清晰的图像效果。

CCD成像模组的感光成像原理是将入射在其感光芯片上的光信号，通过芯片的光伏效应产生相应的电信号，并将信息存储传送，经过模组上 MCU 等芯片处理后传送到后台控制中心的监测设备上，在本实施例中采用的是线阵式结构的 CCD图像传感器。

（4）传输线连接座部分：

传输线连接座部分由电源信号传输线F1和三芯航空插座G1组成， CCD 成像模组的控制电源及图像信息由电源信号传输线 F1 连接到后端GX20三芯航空插座 G1， 再经外部连接线连到后台的控制中心。

具体的，本工业炉膛火焰监控装置，包括不锈钢主镜筒A和铝合金套筒E，两者均为中空圆柱形结构，通过螺纹方式连接，且主镜筒A的后端部套设在套筒E内；在主镜筒A内部自左而右依次布置有透镜C1、透镜C2、透镜C3、透镜C5和透镜C4，透镜C1设置在主镜筒A的左端，透镜C5设置在主镜筒A与套筒E连接处，且位于套筒外部，透镜C4设置在靠近主镜筒右端处；在主镜筒的后方螺纹连接有经铁氟龙固定筒D1，在铁氟龙固定筒D1内粘合有用于将光学影像转化为图像信号的成像模组D2，该成像模组D2经电源信号传输线F1连接在套筒后方的三芯航空插座G1上，三芯航空插座G1再经外部连接线，将成像模组采集的图像信号传送到后台控制中心的监测设备上。

主镜筒内的钢隔圈、钢压圈这样设置，钢隔圈设置有4个，分别设置在主镜筒的中间部位，透镜C1和透镜C2通过钢隔圈B2支撑隔离，透镜C2和透镜C3通过钢隔圈B3支撑隔离，透镜C3和透镜C5通过钢隔圈B4支撑隔离，透镜C5和透镜C4 通过钢隔圈B5支撑隔离；钢压圈设置有2个，分别设置在主镜筒的左端和右端，均通过螺旋方式紧固在主镜筒内。以上透镜组合及钢隔圈再由前、后端钢压圈的紧固作用，确保了光路结构的稳固及光学成像效果。

根据图3所示，本工业炉膛火焰监控装置使用时，将镜头从炉壁上部的风冷通风道内中央插入炉膛内，实时监视全炉膛燃烧状态，操作者在控制中心内的监视器屏幕上看到炉膛内火焰燃烧的真实图像，并可通过设在显示箱或控制箱上的按钮控制图像采集、电源系统供应、传动装置及风冷系统； 具体实现过程如下：（1）本装置安装于风冷管道连接炉膛壁处内中央，首先由控制中心启动风冷系统，抽取外部风源，经过加压泵，形成高速风流吹入风冷通风道内，吹向炉膛内，这样既可冷却本装置，同时也吹去装置周边的粉尘等脏污物，保证装置稳定可靠的工作；（2）启动传动装置将本炉膛火焰监控装置送入风冷通风道内连接炉膛壁处内中央，同时启动本装置供电电源进行图像信息采集工作，在控制中心监视器屏上看到炉膛内火焰燃烧实时图像；（3）此外，当风冷设备故障时，温度传感器检测到异常温度，即刻将信号传到控制中心产生温度报警，为确保本装置不被高温损坏，控制中心会立即启动传动装置将把本装置移到后端安全位置；或者本装置需要检修时可通过控制中心启动传动装置将本装置移出到风冷管道后端安全位置，从而有效保证检修人员工作的安全便利。本装置在锅炉点火，燃烧不充分，输煤输油系统等发生危害正常运行故障时，能及时显示炉内出现异常情况的电视图像，从而采取措施， 有助于防止炉膛爆炸。它是锅炉安全、经济运行不可缺少的装备。

Claims (8)

1.工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：包括主镜筒和套筒，所述主镜筒和套筒螺纹连接，且主镜筒的后端部套设在套筒内；在主镜筒内部自左而右依次布置有透镜C1、透镜C2、透镜C3、透镜C5和透镜C4，所述透镜C1设置在主镜筒左端，透镜C5设置在主镜筒与套筒连接处，且位于套筒外部，所述透镜C4设置在靠近主镜筒右端处；在主镜筒的后方设有用于将光学影像转化为图像信号的成像模组，所述成像模组经传输线连接在套筒后方的插座上，插座连线后将成像模组采集的图像信号传送到控制中心的监测设备上。

2.根据权利要求1所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：所述主镜筒和套筒均为中空圆柱形结构。

3.根据权利要求1所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：所述透镜C1为凹透镜，透镜C2、透镜C3、透镜C4和透镜C5均为凸透镜，在主镜筒内按照凹透镜 C1、凸透镜C2、凸透镜C3、凸透镜C5、凸透镜C4排列组合。

4.根据权利要求1或2所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：在主镜筒的中部设有多个用来支撑隔离透镜的钢隔圈，在透镜C2和透镜C3之间、透镜C3和透镜C5之间、透镜C5和透镜C4之间分别设有钢隔圈。

5.根据权利要求1或2所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：在主镜筒的左端和右端分别设有钢压圈，左端钢压圈位于主镜筒左端透镜C1的外侧，右端钢压圈位于主镜筒右端透镜C4的外侧。

6.根据权利要求1或2所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：在主镜筒后方连接有铁氟龙固定筒，所述成像模组经铁氟龙固定筒设置在主镜筒后方。

7.根据权利要求1所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：所述成像模组为线阵式CCD图像传感器。

8.根据权利要求1所述的工业炉膛火焰监控装置，其特征在于：所述插座为三芯航空插座。