监测具有位于燃烧室中的前透镜的光学系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种对一个具有一个直接设置于一个燃烧室（４）中的前透镜（８）的光学系统（６）进行监测的方法，为了保证对于前透镜（８）的维护和清洗工作只对光学系统（６）的利用率产生十分小的影响。根据本发明专利技术，利用光学系统（６）来接收燃烧室（４）中火焰（Ｆ）发出光的强度值（Ｉ），并根据需要来清洗前透镜表面。由此强度值（Ｉ）来确定一个温度值（Ｔ）和一个平均强度值（Ｊ），利用它们然后来计算前透镜（８）的相对污染程度（Ｐ），并利用它来确定对前透镜（８）的一个清洗和／或维护时刻。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对一个具有一个直接设置于一个燃烧室中的前透镜的光学系统进行监测的方法。它还涉及一种适合实施该方法的装置。在一个燃烧室中燃烧化石类燃料或垃圾时，由于燃料的不同来源或由于垃圾的不均匀组分则会在燃料或燃料混合物产生的热值方面出现波动。这些波动会对燃烧过程的有害物质发射产生不利的影响。这些缺点也产生于工业废料燃烧中，其中通常同时存在对固体、液体和气体燃料的燃烧。通过对表征该燃烧过程的参数的认识，则可对燃烧调节以及由此也对整个燃烧过程进行优化。为测算表征燃烧过程的参数，可以采用一种燃烧分析用装置。该装置比如经一种带有一个直接设置于燃烧室中的前透镜来获取燃烧过程的光强值，这些光强值总体上反映出燃烧过程中火焰的一个图像。从该图中的局部区分开的(ortsaufgeloest)强度值中，例如就能计算出在燃烧过程中所产生的反应产物的温度分布和浓度分布。这样一种装置和一种适合于它的运行方法已由德国专利申请DE19710206A1公开。在德国专利申请DE28 47 935 A1中已知有一种装置，它用于实施一种在透射光照之下找出试样上污染物以及在对试样作透射光照下对其变化情形发出信号的方法。从德国专利申请DE29 04 126 A1中还已知有一种对一个透明物体根据其污染程度进行清洗的方法。为了对燃烧过程进行可靠的光学控制并对该过程作一种基于上述方法的调节，所提供的用于进一步分析的强度值有特殊的质量是很重要的。然而，由于在燃烧中会产生废品，用于测算强度值的光学系统的前透镜可能会被污染，所测算到的数据质量由此也有可能恶化。因此要有规律地在一定的时间间隔之后对直接与燃烧室相接触的光学系统的前透镜作费时的维护和/或清洗。这些时间间隔通常根据经验值来确定而并不取决于对光学系统前透镜的实际维护和/或清洗要求。为可靠起见所进行的维护和/或清洗工作因此通常要比出于工作方面的原因所进行的上述工作更加频繁。因此与之相伴的则是光学系统的很长的停工时间和光学系统以及由此也是燃烧室的很少的可利用率。本专利技术的目的在于提供一种对一个具有一个直接设置于燃烧室中的前透镜的光学系统进行监测的方法，在不影响该光学系统的可靠性的情况下，保证使光学系统的停工时间变得特别短且由此也保证光学系统能得到很高的利用率。这一方法应该用一种适合于实施该方法的装置以最小的技术代价来实现。本专利技术方法方面的目的是这样来实现的，其中，通过光学系统来获取燃烧室中火焰发出光的强度值，并根据需要来清洗前透镜表面，由光强度值确定出一个温度值以及一个平均强度值，并由该温度值以及平均强度值来求出前透镜的相对污染程度，进而用于规定前透镜的一个清洗和/或维护时刻。本专利技术基于如下考虑，即为了使光学系统只有很少的停工时间，不应让前透镜有一种预先确定的、固定的维护和/或清洗工作节律。更多地应根据前透镜的实际维护和/或清洗要求，灵活且根据需要地对其进行维护和/或清洗。对执行维护和/或清洗工作的时刻的规定应建立在对光学系统的测量数据上。然而要避免因此对光学系统的工作造成不良影响。如果在燃烧室工作时通过光学系统确定出燃烧室中火焰的光强值，那么从中便可推导出对该光学系统前透镜的相对污染程度的一个度量值。前透镜受污染因此会导致光强值的一种特征值减少。对前透镜的相对污染强度的一种特别可靠的计算因此是通过将一个由直接测到的强度值所平均得到的强度值(实际强度值)同一个从一个为火焰所确定的温度值中所计算出的强度值(理论强度值)作比较而给出的。用于确定光学系统前透镜的污染程度所要求的温度值，优选由燃烧室中火焰发出的光的一个第一波长的强度值和一个第二波长的强度值来确定。为此，输出耦合两个发自燃烧室火焰的辐射光谱的分别具有一个约10nm的波长带的窄带频谱区域。这两个频谱区域在此尤其各自位于一个无燃烧产物发射谱线的波长区域内，即在所谓的无谱带区域中。根据普朗克辐射定律，在无谱带区域中仅仅只存在有所谓的普朗克辐射，这样通过求出这两个频谱区域强度值的比例，可确定出燃烧室中火焰发出光线的一个温度值。本专利技术装置方面的目的是通过一种用于规定一个带有一直接设置于燃烧室中的前透镜的光学系统的清洗和/或维护时刻的装置来实现的。其中，设有一个监测模块，它根据光学系统的测量值来确定燃烧室中火焰的一个温度值和一个平均强度值，并从中计算出前透镜的相对污染程度。光学系统可用于对燃烧室中的燃烧作分析并因此来接收燃烧室各个火焰局部区分开的(ortsaufgeloest)强度值。在该情况下，所述强度值不仅用于燃烧分析也用于确定光学系统前透镜的污染程度。为局部区分强度值，在此相宜地提供一种“Charge-Coupled-Device-Kamera-CCD摄象机”作为接收板。该CCD摄象机亦称光学图像传感器，它接收从火焰辐射出的光或火焰光谱。为能使光学系统直接应用于高温设备部件，例如用于一个锅炉，相宜地设置一个用于光学系统的冷却系统。该冷却系统由此例如包括一个珀尔帖元件(Peltierelement)。利用珀尔帖效应，该珀尔帖元件相对于环境温度冷却，而与该珀尔帖元件相连接的冷却体则与之相反被加热。此外，其它属于该光学系统的电子元件也可用冷却空气或吹风空气加以冷却。本专利技术所取得的优点主要在于根据借助实际所获取的测量数据所计算出的光学系统的前透镜的相对污染程度，可根据需要来规定一个维护和/或清洗时间。这种光学系统的前透镜的维护和清洗因而不必按一种固定的时间间隔来进行，而是可以根据所确定的前透镜的相对污染度根据需要来进行。光学系统由此有特别少的停工时间和一个特别高的利用率。以下根据一个附图对本专利技术的一个实施例予以详细说明。该附图示意性地示出一种燃烧分析用装置。用于燃烧分析的装置2对燃烧室4中发生的燃烧过程进行燃烧分析。用于燃烧分析的装置2为此包括一个具有一个直接设置于燃烧室4中的前透镜8的光学系统6和一个数据处理系统12。火焰或燃烧室4被分配给一个图中未示出的锅炉设备，例如发电厂中一个燃烧化石燃料的锅炉或者一个垃圾燃烧设备。为控制在燃烧室4中进行的燃烧过程，光学系统6经燃烧室4的壁16上的一个孔14来获取图像形式的表示燃烧过程的重要辐射数据，并将它们传导给数据处理系统12。光学系统6为此通过图中未详加表示的固定装置被放置在燃烧室4的壁16上，并由此可得到一个尽可能大的视区，亦即对燃烧室4中一个烧嘴产生的火焰F有一个大的视角α。光学系统6包括一个直接设置于燃烧室4中的前透镜8，该透镜8被分配给一个物镜20，该物镜20可包括多片透镜。此外，光学系统6还包括一个壳体22和一个柱形套筒24。由烧嘴18的火焰F发出的辐射光在一个成象光程中穿透前透镜8，这样光束26落到一个接在物镜20之后的分光镜28上。光束26由此也具有燃烧过程反应产物的发射谱线或光谱带辐射。分光镜28经物理分束将光束26或火焰F的光谱分成一个第一分光束30和一个第二分光束32。第一分光束30随后落在相对于入射光位于分光镜28后面的另一分光镜34上。分光镜34又将分光束30分裂成一个第一分量36和一个第二分量38。第二分光束32同样落到沿光路位于分光镜28之后的另一分光镜40上并被它分成一个第一分量42和一个第二分量44。在各个分光过程中光束截面保持不变，亦即光束26的分束是均匀地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对一个具有一个直接设置于一个燃烧室（４）中的前透镜（８）的光学系统（６）进行监测的方法，其中，通过光学系统（６）来接收燃烧室（４）中火焰（Ｆ）所发出的光线的强度值（Ｉ），且其中前透镜根据需要被清洗，其特征在于：由强度值（Ｉ）确定一个温度值（Ｔ）和一个平均强度值（Ｊ），从该温度值（Ｔ）和平均强度值（Ｊ）来计算前透镜（８）的相对污染程度（ｐ），并将其用于规定前透镜（８）的清洗和／或维护时刻。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯默克莱因，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]