[发明专利]一种图像火焰检测装置

说明书

技术领域

 本发明属于电子测控领域，特别涉及一种适用于电厂锅炉的图像火焰检测装置。

背景技术

 电厂锅炉燃烧的稳定性直接影响电站的安全和经济运行，锅炉爆炸是由于锅炉内积聚的可燃混合物瞬间被点燃引起的，这种不可控制的爆燃将造成人员伤亡和设备毁坏，严重危及电站安全运行，因此必须配备功能齐全、性能可靠的火焰检测装置，保证在锅炉灭火时停止燃料供应，防止可燃性物质在炉膛或管道内聚积，而发生爆燃甚至引起锅炉爆炸。

基于CCD的图像火焰检测装置能全工况、连续地监视燃烧器、炉膛的火焰状态及燃料系统运行状态，通过主机显示炉膛内燃料的燃烧状况，同时与有关主辅机信号合理地联锁，以保证整个机组的安全经济运行。所以火电机组安全运行成功与否，在很大程度上，取决于所用的图像火焰检测器和炉膛灭火保护装置是否可靠与完善。因此，准确、可靠地检测炉膛火焰，是防止炉膛爆炸、确保锅炉安全运行的重要手段。现有的火焰检测设备虽能在一定程度上满足火焰检测的要求，具有一定的实用性。但是，应用于现代大型锅炉仍然存在不少问题，列举如下：

（1）火焰检测器头镜面易被污染，火焰检测器接线常因高温老化而损伤，火焰检测器安装的炉墙侧孔积灰和周边结渣；

（2）火检探头小，视场角与火焰大幅度飘移之间的矛盾：

要准确地检测火焰，就必须将检测探头对准燃烧器火焰着火区，即火焰根部的光亮部分。实际运行中，一方面，由于煤种的变化、燃烧的调整等，火焰经常漂移；另一方面，为尽量减少其它燃烧器火焰和背景火焰对火检器的干扰和影响，探头视角一般限制为10～15°，这样，小视场角的检测器探头难以随时对准漂移的火焰着火区。因此当煤质、负荷、风量等发生变化时，检测器就显得不灵敏，有时甚至误动而错发灭火信号。

（3）火检功能与燃烧诊断的矛盾：

现有锅炉使用的火检，功能单一，只检测火焰有无，为锅炉灭火保护提供信号。但这种灭火保护是消极的，它没有积极预防灭火的功能。火检不能诊断燃烧火焰状态和稳定性，不利于运行人员发现潜在的燃烧故障。

基于以上分析，本发明人对现有的火焰检测装置进行研究改进，本案由此产生。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题，是针对前述背景技术中的缺陷和不足，提供一种图像火焰检测装置，其可有效克服现有结构中的探头因高温老化、不稳定燃烧等缺点，并可适用于多种燃料的燃烧情况。

本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是：

一种图像火焰检测装置，包括图像传感器、处理模块、视频采集卡、计算机和显示器；图像传感器包括物镜、透镜组合和目镜，物镜采用石英镜片制成，其后端设置透镜组合，而目镜设于透镜组合的后端；处理模块包括摄像头和DSP，图像传感器传输的图像聚集在摄像头的靶面上，且摄像头的输出端连接DSP的输入端；DSP的输出端通过双轴电缆连接视频采集卡的输入端，而视频采集卡的输出端连接计算机，所述计算机控制显示器显示当前的火焰图像。

上述图像传感器还包括滤光片，所述滤光片设于目镜的后端。

采用上述方案后，本发明能够即时准确且直观的反应当前炉内火焰的燃烧状况，确保锅炉连续安全稳定的运行。

附图说明

 图1是本发明的整体架构图。

具体实施方式

 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明提供一种图像火焰检测装置，包括图像传感器、处理模块、视频采集卡、计算机和显示器，下面分别介绍。

图像传感器包括物镜、透镜组合、目镜和滤光片，其中，物镜作为一次传感元件，其工作环境是非常恶劣的，要经受住炉膛的高温辐射和炉内飞灰的冲刷, 还要避免镜面的积灰，因此在本实施例中，物镜采用可抗1200℃的熔融灰渣对镜面的冲刷且耐高温、耐磨损的石英镜片，耐温高达1400℃；物镜的后端设置透镜组合，用于对图像进行光学放大；透镜组合的后端设置目镜，用于把传递过来的图像聚集在处理模块中CCD摄像头的靶面上；目镜的后端还设有滤光片，用以提高图像质量。

处理模块包括摄像头和DSP，摄像头可采用CCD摄像头，其将图像传感器输出的光信号转换为电信号，再送入DSP转化为视频信号。将处理模块置于图像传感器中透镜组合的后端，主要是由于火焰部分温度很高，而摄像头不能耐高温，从而更好地保证摄像头能够在安全的工况下采集图像。

DSP的输出端通过双轴电缆连接视频采集卡的输入端，而视频采集卡的输出端连接计算机，所述计算机控制显示器显示当前的火焰图像。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。