專利名稱：用于在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰的火焰檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰的火焰檢測(cè)器。表述"監(jiān)視火焰"應(yīng)當(dāng)理解為"監(jiān)視至少一道火焰"，根據(jù)本發(fā)明的火焰檢測(cè)器還可以用于同時(shí)監(jiān)視多道火焰。
背景技術(shù)：
火焰檢測(cè)器或火焰掃描器是工業(yè)爐和公用爐中用于確定燃燒器狀態(tài)的設(shè)備。這種爐子可以是例如蒸汽鍋爐、熱水器或者燃?xì)鉅t、燃油爐、燃煤爐?；鹧鏅z測(cè)器監(jiān)視爐子內(nèi)的一道或多道火焰。在傳統(tǒng)的火焰檢測(cè)器中，光電管或光電二極管用于檢測(cè)經(jīng)由一些聚焦光學(xué)裝置接收到的火焰的總體光強(qiáng)度。
圖1示出了一種現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)下的火焰檢測(cè)器1，其安裝在燃燒器
2上。燃燒器2具有錐形燃燒器噴嘴3，燃燒器噴嘴3的外部帶有翼片4。燃料(黑色箭頭)和空氣(白色箭頭)通過(guò)或沿著燃燒器2導(dǎo)入未示出的爐子。 一種形式的已知火焰檢測(cè)器l包括輸送管5和光電元件，該光電元件的形式為安裝在輸送管5的前端處的光電二極管6。輸送管5的前端位于燃燒器噴嘴3的孔處，所述孔指向爐子內(nèi)部，即，指向燃燒室。該管還將冷氣傳送至光電二極管6，且包括為光電二極管6供電和傳送光電二極管6所記錄的數(shù)據(jù)信號(hào)的電纜。
另一種已知的火焰檢測(cè)器l包括在管5前端處代替光電二極管的透鏡7，該透鏡7將爐子內(nèi)部的火焰的光聚焦在位于輸送管5內(nèi)部的纖維光纜上。在這種情況下，光電元件在獨(dú)立的外殼中位于輸送管5的后端。光電元件經(jīng)由透鏡7和纖維光纜接收來(lái)自火焰的光。光電元件的外殼安裝在爐子外部周圍溫度正常的地方。在光電元件的外殼內(nèi)部設(shè)有信號(hào)調(diào)節(jié)單元。數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由導(dǎo)線從信號(hào)調(diào)節(jié)單元傳送至火焰檢測(cè)模塊并進(jìn)一步傳送至燃燒器/鍋爐管理系統(tǒng)(BMS)。
然而，包括管和光電元件的光電管一一具體是光電二極管一一或安裝在管前端處的透鏡會(huì)需要對(duì)火焰評(píng)估的精確視線。
才艮據(jù)專利申請(qǐng)US2005/0266363A1還可以知道的是，使用光學(xué)纖維來(lái)收集和傳輸來(lái)自多道火焰的光，從而在光學(xué)纖維另 一端通過(guò)視頻攝像機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)檢查所收集的光，并將火焰輝光的"活動(dòng)"圖像以及燃燒器的"開(kāi)/關(guān)"狀態(tài)傳送至控制室。
根據(jù)專利申請(qǐng)DE196 32 174A1，已知一種用于測(cè)量火焰、尤其是燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室內(nèi)的火焰的溫度的裝置，所述裝置包括有光學(xué)傳感器纖維，所述光學(xué)傳感器纖維指向火焰并連接至光鐠儀以分析火焰圖像的分光光鐠組成。
才艮據(jù)專利文獻(xiàn)EP0 616 200B1和US2001/0014436A1，已知4吏用攝1象機(jī)或其它掃描裝置來(lái)監(jiān)視爐子中的火焰。根據(jù)專利文獻(xiàn)US5,249，954A，攝像機(jī)安裝在觀察管的后端，該觀察管經(jīng)過(guò)風(fēng)箱伸入爐子。因此，攝像機(jī)通過(guò)觀察管觀察火焰。然而，來(lái)自火焰的煙灰會(huì)覆蓋觀察管的前端或攝像機(jī)定位其后的觀察窗，這會(huì)導(dǎo)致攝像機(jī)的火焰檢測(cè)能力變劣。
此外，可行的火焰檢測(cè)器必須構(gòu)造為使得它們能夠經(jīng)受高溫，火焰溫度通常在1500攝氏度左右，爐壁的壁溫通常在幾百攝氏度左右。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰的火焰檢測(cè)器，利用所述火焰檢測(cè)器，能夠避免上述問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的和本發(fā)明的進(jìn)一步目的，所述進(jìn)一步目的將在進(jìn)行說(shuō)明時(shí)變得更加顯而易見(jiàn)，提供了 一種用于在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰的火焰檢測(cè)器，所述火焰檢測(cè)器包括攝像機(jī)和輸送管，其中所述攝像機(jī)布置于所述輸送管的前端處，使得當(dāng)所述輸送管的前端安裝在燃燒器噴嘴孔附近時(shí)，所述攝像機(jī)的光學(xué)入口指向火焰。所述燃燒器噴嘴孔定義為燃燒器噴嘴的指向爐子內(nèi)火焰的孔。攝像機(jī)的光學(xué)入口優(yōu)選包括為一個(gè)或多個(gè)透鏡形式的光學(xué)裝置。通過(guò)使用攝像機(jī)，尤其是CCD (電荷耦合器件)攝像機(jī)或CMOS(互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體)攝像機(jī)或任何其它類型的電子攝像機(jī)，可以提供廣視野的火焰圖像。根據(jù)本發(fā)明的火焰檢測(cè)器能夠容易地分別通過(guò)再利用根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的火焰檢測(cè)器的輸送管(對(duì)照?qǐng)D1)以及用這種攝像機(jī)更換位于輸送管前端處的光電二極管或透鏡而應(yīng)用于爐子或燃燒器中。這就方便了通過(guò)具有攝像機(jī)的基于圖像的火焰檢測(cè)器而對(duì)傳統(tǒng)火焰檢測(cè)器的翻新和替換，所述基于圖像的火焰檢測(cè)器提供改進(jìn)性能。已知的對(duì)輸送管的安裝工序能夠容易地應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的包括有攝像機(jī)的火焰檢測(cè)器。優(yōu)選地，傳統(tǒng)的火焰檢測(cè)器的各個(gè)光電二極管/透鏡由導(dǎo)致根據(jù)本發(fā)明的火焰檢測(cè)器的攝像機(jī)替換。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，輸送管構(gòu)造為使得其能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)輸送至攝像機(jī)，冷卻介質(zhì)優(yōu)選為冷卻空氣。冷卻介質(zhì)優(yōu)選提供為使得攝像機(jī)以及必要時(shí)一體的成像電子裝置或電子電路能夠保持在低于100攝氏度的溫度。這允許攝像機(jī)和成像電子裝置可靠地運(yùn)作。
根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，輸送管設(shè)置為向攝像機(jī)供電。此外，輸送管優(yōu)選包括將所述攝像機(jī)所記錄的數(shù)據(jù)傳送至所述輸送管的后端的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)線纜?？梢允褂猛ǔＳ糜陔娦艖?yīng)用的數(shù)據(jù)線纜銅線或光學(xué)纖維。數(shù)據(jù)可以從所述輸送管的后端通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)線纜進(jìn)一步傳送至一個(gè)或多個(gè)信號(hào)處理單元和/或燃燒器/鍋爐管理系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述管是柔性的，尤其是機(jī)械柔性的，使得其可以連接至傾斜式燃燒器噴嘴，該傾斜式燃燒器噴嘴的傾斜度可以進(jìn)行調(diào)整，以在燃燒過(guò)程中控制爐子/鍋爐的狀態(tài)。所述輸送管與所述燃燒器噴嘴之間的連接能夠通過(guò)將所述輸送管的前端焊接至所述燃燒器噴嘴、尤其是燃燒器噴嘴孔來(lái)實(shí)現(xiàn)。
對(duì)攝像機(jī)的數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行處理的成像電子裝置或電子電路優(yōu)選在所述輸送管的前端處與攝像機(jī)一體成型。然后將所處理過(guò)的數(shù)據(jù)(比如包括火焰的壓縮圖像)經(jīng)由數(shù)據(jù)線纜傳送至所述輸送管的后端，可以進(jìn)一步傳送至燃燒器/鍋爐管理系統(tǒng)，而無(wú)需任何進(jìn)一步的中間信號(hào)處理單元，因而使得火焰監(jiān)視的成本更為低廉。
可替代地，來(lái)自攝像機(jī)的未處理數(shù)據(jù)輸出經(jīng)由數(shù)據(jù)線纜、優(yōu)選經(jīng)由大容量數(shù)據(jù)鏈路通過(guò)所述輸送管傳送至信號(hào)處理單元以進(jìn)行處理，所述信號(hào)處理單元優(yōu)選安裝在爐子的外部。成像電子裝置構(gòu)成信息處理單元 的 一部分。這使得在更少的空間和溫度約束條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)帶有高復(fù) 雜性圖像處理系統(tǒng)的信號(hào)處理單元。


本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用能夠在從屬權(quán)利要求和以下對(duì)示出本 發(fā)明的附圖的說(shuō)明中得到。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示全文多個(gè)特
征的相同或相似的零件，其中
圖1示出了帶有布置在燃燒器處的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的火焰檢測(cè)器 的燃燒器的立體圖，和
圖2示出了帶有根據(jù)本發(fā)明的火焰檢測(cè)器的燃燒器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了帶有根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的上述火焰檢測(cè)器1的燃燒器。
圖2示出了與圖1中所示燃燒器的結(jié)構(gòu)相同的燃燒器2。燃燒器2 包括燃燒器噴嘴3，該燃燒器噴嘴3的燃燒器噴嘴孔指向爐子8的內(nèi)部。 在燃燒過(guò)程中，在爐子8內(nèi)有至少一道火焰9在燃燒。燃燒器2包括將 燃料和空氣輸入爐子8的導(dǎo)管10。
火焰檢測(cè)器11分配給燃燒器2。火焰檢測(cè)器11包括攝像機(jī)12和輸 送管13。攝像機(jī)12安裝在輸送管13的前端14處并指向爐子8的內(nèi)部， 也就是說(shuō)攝像機(jī)12指向火焰9。輸送管12的前端14安裝在燃燒器噴嘴 孔附近，該孔朝著爐子8的內(nèi)部。優(yōu)選地，輸送管13的前端14安裝在 燃燒器噴嘴處，具體是安裝在燃燒器噴嘴孔處。
輸送管13設(shè)置為向攝像機(jī)12供電并向攝像機(jī)12輸送冷氣15。此 外，輸送管13包括數(shù)據(jù)線纜16，該數(shù)據(jù)線纜16用于將攝像機(jī)12記錄 的數(shù)據(jù)傳送至信號(hào)處理單元17,處理過(guò)的數(shù)據(jù)從該信號(hào)處理單元17經(jīng) 由數(shù)據(jù)線纜18進(jìn)一步傳輸至未示出的燃燒器/鍋爐管理系統(tǒng)。
輸送管13包括多個(gè)分支，比如冷氣15通過(guò)一個(gè)分支進(jìn)行傳送，來(lái) 自攝像機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)另 一個(gè)分支進(jìn)行傳送攝像機(jī)12可以在其前方、即在攝像機(jī)透鏡或攝像機(jī)光學(xué)裝置前方 分別設(shè)置未示出的遮擋件，用于執(zhí)行自檢，尤其是定期自檢。為了打開(kāi) 或關(guān)閉遮擋件，優(yōu)選設(shè)置氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。
攝像機(jī)12包括未示出的光學(xué)裝置，所述光學(xué)裝置用于形成火焰9的圖 像。光學(xué)裝置包括覆蓋理想視野的透鏡。當(dāng)然，光學(xué)裝置可以包括多個(gè)透 鏡。此外，光學(xué)裝置優(yōu)選包括用于獲得不同預(yù)定光波長(zhǎng)的火焰圖像的圖像 切割器和/或波長(zhǎng)濾波器。圖《象切割器的形式可以是并列布置的透鏡。波長(zhǎng) 濾波器優(yōu)選分配至各個(gè)圖像切割器，波長(zhǎng)濾波器也可以并列布置。波長(zhǎng)濾 波器例如可以包括透過(guò)紫外光且阻擋可見(jiàn)紅外光的UV波段濾波器；透 過(guò)可見(jiàn)光且阻擋紫外光和紅外光的VIS波段濾波器；以及透過(guò)紅外光且阻 擋可見(jiàn)光和紫外光的IR波段濾波器。攝像機(jī)12優(yōu)選以預(yù)定幀頻輸出各個(gè) 所選波長(zhǎng)的灰度級(jí)圖像。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管這里對(duì)本發(fā)明的一些實(shí)施方式進(jìn)行了圖示和描述， 但是本發(fā)明并不局限于所述和所示的具體實(shí)施方式
。
附圖標(biāo)記目錄
1: 現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的火焰檢測(cè)器
2: 燃燒器 3:燃燒器噴嘴 4:翼片
5: 輸送管
6: 光電二極管 7:透鏡 8:爐子；燃燒9:火焰
10:用于空氣和燃料的導(dǎo)管
11:根據(jù)本發(fā)明的火焰檢測(cè)器
12:攝像機(jī)
13:輸送管
14:輸送管的前端
15:冷氣
16:數(shù)據(jù)線纜
17:信號(hào)處理單元
18:數(shù)據(jù)線纜
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權(quán)利要求
1. 一種用于在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰(9)的火焰檢測(cè)器，所述火焰檢測(cè)器包括攝像機(jī)(12)和輸送管(11)，所述火焰檢測(cè)器的特征在于，所述攝像機(jī)(12)布置于所述輸送管(11)的前端(14)處，使得當(dāng)所述輸送管(11)的所述前端(14)安裝在燃燒器噴嘴孔(3)附近時(shí)，所述攝像機(jī)(12)的光學(xué)入口指向所述火焰(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述輸送管(11)構(gòu) 造為使得其能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)(15)輸送至所述攝像機(jī)(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述輸送管(11) 向所述攝像機(jī)(12)供電。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述輸 送管(11)包括將所述攝像機(jī)(12 )所記錄的數(shù)據(jù)傳送至所述輸送管(11) 的后端的數(shù)據(jù)線纜(16)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述攝 像機(jī)(12)設(shè)有遮擋件。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述輸 送管(11)是柔性的，使得其能夠連接至傾斜式燃燒器噴嘴(3)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火焰檢測(cè)器，其中，在所述 輸送管(11)的所述前端(14)處所述攝像機(jī)(12) —體成型有成像電 子裝置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的火焰檢測(cè)器，其中，所述攝 像機(jī)(12 )是CCD攝像機(jī)或CMOS攝像機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在燃燒過(guò)程中監(jiān)視火焰(9)的火焰檢測(cè)器，所述火焰檢測(cè)器包括攝像機(jī)(12)和輸送管(11)，其中攝像機(jī)(12)布置于輸送管(11)的前端(14)處，使得當(dāng)輸送管(11)的前端(14)安裝在燃燒器噴嘴孔(3)附近時(shí)，攝像機(jī)(12)的光學(xué)入口指向火焰(9)。
文檔編號(hào)F23N5/08GK101512227SQ200680055858
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2006年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月19日
發(fā)明者奧利維耶·斯泰格爾, 洛倫佐·加爾弗拉斯科利, 達(dá)克費(fèi)·朱, 馬泰奧·文圖里諾 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司