一種火焰監測診斷測量裝置制造方法及圖紙

一種火焰監測診斷測量裝置，其特征在于，它由火焰探針（２）、光信號探測器（５）、數據采集及放大器（６）、計算機（７）和冷卻探針的保護氣體氣源（８）組成，火焰探針（２）置于裝置的前端，并通過光纖（４）與由光柵、透鏡和ＣＣＤ組成的光信號探測器（５）相連接，光信號探測器（５）經數據采集及放大器（６）和計算機（７）連接。（*該技術在2012年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種用于電站煤粉鍋爐爐膛安全監控系統的火焰監測診斷測量裝置。在我國的火電機組中煤粉鍋爐占了絕大多數。煤粉鍋爐在運行時，煤粉由一次風攜帶經燃燒器噴入爐膛燃燒。由于種種原因，如燃燒調整不當、煤種變化、爐內結焦、爆管、制粉系統故障等都會影響煤粉的著火和燃燒，甚至引起燃燒器熄火，直至整個爐膛內熄火。如果在燃燒器或爐膛熄火后，繼續向爐膛噴入煤粉，大量未燃燒煤粉在爐膛內積聚，當濃度達到一定程度，并有足夠的點火能量時，就會產生爆燃，嚴重危害鍋爐的安全運行。故所有電站鍋爐均安裝有火檢裝置，對燃燒器的火焰進行監測，它是電站煤粉鍋爐爐膛安全監控系統的重要組成部分。
技術介紹
目前火焰檢測方法很多，其中主要有光學式火焰監測方法、攝像型火焰監測方法等。光學式火焰監測法是利用光能與火焰狀況的對應關系原理制作而成的，它通過光電元件將火焰的總輻射轉變為電信號，經處理后，使火焰總輻射亮度和閃爍頻率反映在電信號中，根據火焰的總輻射亮度和閃爍頻率便可辨別火焰的有無。這種火焰檢測方法不能對火焰的燃燒狀況進行診斷。攝像型火焰檢測是通過攝取火焰圖象，經計算機圖象處理以后，可以估算NOx排放量，識別火焰形狀，判別火焰穩定性，測量爐膛溫度場等，但它系統復雜，成本高，數據處理量大，技術還不夠熟練，使它的應用受到很大限制。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種火焰監測診斷測量裝置，克服上述已有技術存在的問題，這種火焰監測診斷測量裝置通過測量火焰輻射譜分布強度和閃爍頻率、測量火焰輻射譜得到視場平均溫度和火焰的黑度、色度等，并能根據火焰光譜分布情況對燃燒狀況進行監測和診斷，在CRT上直觀地顯示出火焰輻射譜的圖譜，實現實時監測和信號遠距離傳輸。本技術的工作原理煤粉燃燒火焰有著強烈的輻射，但火焰中不同成分的輻射能力及作用是各不相同的。由普朗克輻射定律可知，物體的單色輻射能力為eλ=ϵλC1λ5......(1)]]>式中ελ是黑度，它一般是波長λ的函數，由式(1)知，在已知火焰黑度時，對于任一溫度，必有一相應的輻射光譜。若能測出火焰的輻射光譜就可以得到火焰的溫度。在煤粉燃燒的各個階段不僅火焰溫度不同，而且它的黑度也不相同，由此還可以判斷火焰處于什么燃燒階段及進行燃燒狀況的診斷。在λT≤2000μmT時普朗克定律可以簡化成維恩關系式eλ＝ελC1λ-5exp(-C2/λT)(2)設火焰探頭接收到的單色火焰輻射光能為Eλ＝keλ(3)k是與探頭尺寸，結構，透鏡焦距等有關的參數，一旦探頭調整好以后，此系數即為定值。從式(2)和式(3)可得Eλ＝kελC1λ-5exp(-C2/λT) (4)式中ελ為火焰在檢測波段的黑度，是波長的函數，但在灰體輻射時ελ＝ε。T為檢測區域的視場平均溫度。對(4)式取對數，可得ln(Eλ)=lnkC1+lnϵ-5lnλ-C2λT......(5)]]>令ε′＝lnε，t＝1/T，代入(5)式可得ln(Eλ)=lnkC1+ϵ′-5lnλ-C2λt......(6)]]>根據最小二乘法的原理，建立函數f(ε′，t)如下f(ϵ′,t)=Σi=1n(lnEλ1-yi)2=Σi=1n(lnkC1+ϵ′-5lnλi-C2λit-yi)2......(7)]]>式中yi是實驗時所測得的對應于波長λi的輻射強度的對數。利用最小二乘法曲線擬合求解得到使上式左邊f(ε′，t)取得最小值的ε′和t值，進而得到所需的火焰黑度ε和溫度T。由多元函數極值的必要條件可知，此時的ε′和t值必滿足方程組∂f(ϵ′,t)∂t=Σt=1n2(lnkC1+ϵ′-5lnλ1-C2λ1t-yi)(-C2λi)=0.....(8)]]>∂f(ϵ′,t)∂ϵ′=Σi=1n2(lnkC1+ϵ′-5lnλi-C2λ1t-y1)=0.....(9)]]>聯立(5)、(6)式便可解得所需的ε′和t，并由此解出ε、T。基于上述原理，本技術的技術方案是裝置它由火焰探針、光信號探測器、數據采集及放大器、計算機和冷卻探針的保護氣體氣源組成，火焰探針置于裝置的前端，并通過光纖與由光柵、透鏡和CCD組成的光信號探測器相連接，光信號探測器經數據采集及放大器和計算機連接。裝置在診斷測量時，火焰的輻射信號經過火焰探針中的透鏡會聚后經光纖傳送到光信號探測器上，獲得的火焰譜分布強度信號經數據采集及放大器輸入到計算機進行處理分析。本技術與攝像型火焰監測系統相比，結構簡單、成本低，數據處理量要少得多；與普通光學式火焰監測系統相比，本裝置獲得的火焰輻射信息要比光學式火焰監測系統獲得的信息多得多，從而能測量火焰輻射的光譜分布強度和閃爍頻率，而且能測量火焰光譜得到視場平均溫度及火焰的黑度、色度等。并能根據火焰光譜分布情況對燃燒狀況進行監測和診斷，在CRT上直觀地顯示出火焰輻射光譜的圖譜，實現實時監測和信號遠距離傳輸。附圖說明圖1為本技術實施例的總體結構圖；圖2為本技術實施例的探針的剖面圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術的實施例詳細說明如下；本實施例的火焰監測診斷測量裝置結構如圖1所示，它由火焰探針2、光信號探測器5、數據采集及放大器6、計算機7和冷卻探針的保護氣體氣源8組成，火焰探針2置于裝置的前端，并通過光纖4與由光柵、透鏡和CCD組成的光信號探測器5相連接，光信號探測器5經數據采集及放大器6和計算機7連接。裝置在診斷測量時，火焰1的輻射信號經過火焰探針2中的透鏡3會聚后經光纖4傳送到光信號探測器5上，獲得的火焰譜分布強度信號經數據采集及放大器6輸入到計算機7進行處理分析。由圖2所示，火焰探針2包括探針頭部9及與其配合可移動的探針桿10，透鏡3置于探針頭部9內，光纖4置于探針桿10內，氣源8通過管路與探針2上的保護氣體接頭11相連接。在測量時，將火焰探針通過鍋爐上的測量孔插入鍋爐；火焰探針接收到火焰輻射譜強度信號；調整探針2的透鏡3與接收光纖4之間的距離，如圖2所示，即通過探針桿10旋入探針頭部9的深度來調整透鏡3和光纖4的距離，達到使透鏡焦距改變，得到公式(3)中的k值，測得火焰1的火焰輻射的光譜分布強度等信號，由光信號本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡小舒，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：實用新型
國別省市：