[发明专利]一种炼焦塔水力除焦状况监测光纤F-P声学传感器

说明书

技术领域

 本发明涉及一种石化行业炼焦塔水力除焦状况监测光纤F-P声学传感器，属于传感技术领域。

背景技术

目前，国内装置在水力除焦过程中普遍依靠操作人员不断观察塔底部出中溜槽中的焦炭水, 依据工作经验来判断焦炭塔内的焦炭是否切干净。受操作条件、天气等诸多因素的影响,尤其是夜晚切焦，操作人员无法准确观察和判断, 最终将影响切焦的进行。光纤F-P声学传感器具有尺寸小，质量轻，抗电磁干扰，本征防爆等压电式传感器不具备的优点。近年来，光纤F-P声学传感器广泛地应用于许多环境恶劣的工程领域中，并发挥着重要的作用。在石化行业的炼焦塔水力除焦状况监测系统中，目前运用的是压电式传感器进行振动信号数据采集。例如，王涛等人（注明引用文件名称）提出的水力除焦监测系统设计中运用的就是CA-YD-185TNC型压电式加速度传感器。数据采集时,传感器接收的一般都是比较弱的低电平信号, 需对信号进行放大，并要将电信号转化为数字信号，处理起来不太方便。中国专利申请号为201110091022.x的“水力切焦焦炭自动检测系统”，系统中的振动传感器为ICP型压电加速传感器，其通过信号线与动态信号分析仪器连接实现对信号的实时分析。但是以上两种压电式传感器处在炼焦塔的环境中很容易受到温度，电磁场等因素的影响。

发明内容

 本发明的目的旨在解决炼焦塔水力除焦的监测系统对高压水嘴冲击炼焦塔壁产生的声学信号捡拾，提供一种炼焦塔水力除焦状况监测光纤F-P声学传感器，用该传感器判断炼焦塔水力除焦状况。该传感器本征防爆，抗电磁干扰，易于复用，使用起来更安全，更方便。

本发明采用了以下的技术方案：

一种炼焦塔水力除焦状况监测光纤F-P声学传感器，该传感器包括聚声筒 、固定基座、冷凝器、光学F-P谐振腔、光缆输出保护接头和钢管；所述的聚声筒前端呈弧状喇叭口与焦炭塔壁弧度相匹配，聚声筒后端与钢管成一体；冷凝器由冷凝腔和进出水口组成，包裹在钢管外表面；光学F-P谐振腔装配在钢管内；钢管末端与后盖连接在一起；传感器尾纤由固定在后盖外端的光缆输出保护接头引出，所述的固定基座固定在炼焦塔塔壁外侧上，固定基座固定传感器，使聚声筒的喇叭口与焦炭塔塔壁紧密接触。

其中，所述的聚声筒由钢管的管口按照塔壁的弧度加工弧状喇叭口构成。

所述的聚声筒的喇叭口直径大小在110mm-150mm之间。 

所述的固定基座位于距聚声筒的喇叭口30-50mm处。

所述的光学F-P谐振腔装在钢管内，位于冷凝器所在位置的后方100-200mm处。

所述的钢管末端与后盖螺纹连接。

所述的后盖底部有孔，光缆输出保护接头安装在后盖底部孔外端。

本发明的炼焦塔水力除焦状况监测光纤F-P声学传感器，用固定基座固定在炼焦塔塔壁上；聚声筒前端呈弧状喇叭口且与焦炭塔壁密实接触；冷凝器通过循环水冷大大减少通过聚声筒壁传递到光学F-P谐振腔的温度；水力除焦过程中高压水冲击塔壁所产生的声波通过聚声筒传递到光学F-P谐振腔的敏感膜片，通过改变光学F-P谐振腔反射回来的光学信号测量该信号的改变量获得水力除焦的状态。

本发明有以下的技术优点：

1．该光纤F-P声学传感器结构简单，易于复用，使用方便。

2．弧状喇叭口与焦炭塔壁密实接触，便于准确探测声波。

3．冷凝器的循环水冷消除了焦炭塔壁温度对传感器的影响。

4．通过测量光学F-P谐振腔的光学信号改变量便可获得水力除焦的状态，操作起来更加方便。

5．以光纤F-P声学传感器进行监测炼焦塔水力除焦状况，不会受到电磁场的干扰，且传感器本征防爆，使用起来更安全。

附图说明

附图1为炼焦塔水力除焦状况监测的光纤F-P声学传感器的整体结构。

图中：1-聚声筒，2-固定基座，3-冷凝器，4-敏感片，5-光学F-P谐振腔，6-后盖，7-光缆输出保护接头，8-尾纤，9-钢管，10-冷凝器进水口，11-冷凝器出水口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的炼焦塔水力除焦状况监测的光纤F-P声学传感器结构和实现原理做进一步描述。