锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法及自动保护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法及保护系 统，所述的保护系统包括：用于对炉内工况进行监测的摄像探头；气水电 现场控制箱；用于在系统冷却水、冷却气体和探头内的工作温度异常时产 生报警信号并将探头套退出炉膛的报警控制箱；用于移动探头套的传动装 置以及根据所采集的视频图像判断火焰的强度和长度，在火焰异常时发出 报警信号并将控制信号输出到锅炉/干燥炉的电气控制系统的熄火自动保 护单元。本发明专利技术的火焰熄火自动保护系统能同时对炉内的多个火焰进行视 频监测、对视频进行分析，能自动测量火焰长度并根据火焰的强度进行信 号的反馈输出，实现熄火自动保护报警，并提供控制信号给设备的控制系 统，实现视频监控智能化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锅炉/干燥炉
，特别是涉及一种锅炉/干燥炉炉膛 火焰熄火自动检测方法及自动保护系统。
技术介绍
火焰燃烧监控设备是冶金、煤炭、石化行业及热力发电的配套设备， 主要面向使用火焰燃烧器的领域。以大型电站锅炉为例，其炉膛内的煤 粉燃烧过程是发生在较大空间范围内的复杂的物理和化学过程。锅炉要 求在炉膛内组织稳定、均匀的火焰，保证强烈、充分的燃烧，尽量减少 因燃烧不稳定而投油燃烧的次数，防止因炉膛灭火而引发炉膛爆燃等事 故，并可以按照需要进行控制。燃烧火焰是锅炉燃烧状态最直接、最迅 速的反映，为此要求对炉膛的火焰进行持续检测，并且在异常状态时提 供报警和保护。目前，火电厂普遍采用工业电视监视炉膛火焰。火焰电视监控系统 是将摄像机的图像信号直接通过视频同轴电缆进行传输，当监视多路图 像时，还需要用视频切换器来选择所需的图像。然而，这种系统需要控 制室操作人员长期观察。在发现异常时，操作人员对现场的安全隐患不 能及时排除。另一种监视炉膛火焰的方法是通过采用温度传感器采集燃 烧器处的温度，将此温度模拟量回传到控制系统进行简单的对比，当温 度下降到设定温度以下时就认定该燃烧器熄火。由于监测到温度的下降 有会有一定的时间延迟，这将导致现场处理事故的时刻严重滞后，因而 失去了监控的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服目前火焰监控设备的严重缺陷，提 供一种集火焰检测、视频分析和自动保护于一体，使生产运行更安全、 可靠的锅炉及干燥炉炉膛火焰熄火自动保护方法和自动保护系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法，其特征在于包括以下 步骤1) 判断用于冷却探头套的冷却水、冷却气和系统用电是否正常，如 果正常，执行步骤3)，如果不正常，执行步骤2);2) 系统发出报警信号，同时人为对系统故障进行排除；3) 探头套进入炉腔内；4) 采集图像、对所采集的图像进行分析；5) 根据获得的分析结果判断火焰的长度、强度是否正常，若正常， 则返回步骤4);若不正常，则执行步骤6)6) 系统报警并输出反馈信号；7) 对输出的反馈信号进行转换；8) 将转换后的反馈信号发送至用户PLC控制系统。另外，上述的方法还包括在歩骤4)中将所采集到的视频图像进行定 时存储，所述的对所采集的图像进行分析包括根据所采集的图像测算炉腔 内火焰的强度和长度。一种锅炉及干燥炉等设备的炉膛火焰熄火自动保护系统，包括安装 在耐高温的探头套内、用于对炉内的工况进行监测的摄像探头；用于对电 气设备、冷却水和冷却气体进行控制的气水电现场控制箱；用于在系统冷 却水、冷却气体和探头内的工作温度异常时产生报警信号并将探头套退出 炉膛的报警控制箱以及用于移动探头套的传动装置，其特征在于还包括根据所采集的视频图像判断火焰的强度和长度，并在火焰异常时发出报警 信号并将控制信号输出到锅炉/干燥炉的电气控制系统的熄火自动保护单 元。上述的熄火自动保护单元包括用于对视频图像进行分析并在火焰异 常时发出报警信号的工控机、用于显示所拍摄的火焰的视频图像和工控机分析结果的显示器和将工控机产生的报警信号转换成PLC (可编程逻辑 控制器)可接收的信号的报警信号处理器。所述的工控机包括视频采集卡 和用于进行视频分析和产生报警信号的视频分析模块。另外，在探头套进出炉体处设置有可自动打开或闭合的防护炉门，当 装有摄像设备的探头套从炉体内退出时，所述的防护炉门能够自动关闭。 所述的防护炉门包括左炉门、右炉门、用于打开/闭合左右炉门且互相啮 合的一对传动齿轮以及用于转动齿轮的传动机构。用于移动探头套的传动装置由电机驱动，所述的传动装置通过耐高温 的安装基板固定在炉体的外壁上。另外，为了更直观地观察到炉内的火焰情况，本专利技术的锅炉/干燥炉 等设备的炉膛火焰熄火自动保护系统还包括用于显示视频图像的监视器 和用于选择所需的视频图像的视频分配器。为了保证冷却气体的清洁，还 设置了用于对冷却气体进行过滤的气体过滤器。本专利技术的锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动保护系统通过计算机控制技 术和视频图像分析技术将火焰检测、视频分析及自动保护融于一体，实现 火焰视频监控智能化。本系统能够自动测算火焰的强度和长度，当其数值 超过警戒范围时系统自动报警，同时通过报警信号转换器可将报警信号转 换成PLC可接收的信号，从而实现炉窑设备控制系统的自动化控制。附图说明图l本专利技术的火焰熄火自动保护方法的流程图2是本专利技术的火焰熄火自动保护系统的方框图3是本专利技术的火焰熄火自动保护系统中防护炉门的结构示意图。其中1.传动装置2.探头套3.气水电控制箱4.视频分配器5.监视器6.显示器7.工控机8.信号处理器9.用户PLC系统10.报警控制器11.■过滤器21,.左炉门22..左齿轮23..右齿轮24,.曲柄25,.炉门座26.右炉门具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法和自动保护系统进行详细说明。如图l所示，本专利技术的锅炉/干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法包括以下步骤.-1) 判断用于冷却探头套的冷却水、冷却气和系统用电是否正常，如果正常，执行歩骤3)，如果不正常，执行步骤2) (S10阶段)；2) 系统发出报警信号(S20阶段)，同时人为对系统故障进行排除(S30阶段)；3) 探头套进入炉腔内(S40阶段)；4) 通过探头套内的摄像探头采集图像，对所采集的图像进行分析(S50阶段)；5) 根据获得的分析结果判断火焰的长度、强度是否正常，若正常，则返回步骤4);若不正常，则执行步骤6) (S60阶段)；6) 系统报警并输出反馈信号(S70阶段)；7) 对输出的反馈信号进行转换(S80阶段)；8) 将转换后的反馈信号发送至用户PLC控制系统(S90阶段)。另外，上述的方法还包括在步骤4)中将所采集到的视频图像进行定时存储，所述的对所采集的图像进行分析包括根据所采集的图像对炉腔内火焰的强度和长度进行比例测算，并将火焰变化的过程以状态曲线的方式储存下来，使火焰状态的历史信息和变化趋势一目了然。另外，在每次存储文件前，系统会自动检测当前磁盘的剩余空间，如果剩余空间小于指定值，如500MB，则先删除最先存储的文件，然后再对新文件进行存储。下面参考图2对本专利技术的炉膛火焰熄火自动保护系统的结构进行说明。如图2所示，所述的自动保护系统包括设置在耐高温的探头套2内、用于对炉膛内的工况进行监测的摄像头和镜头(图中未示出)，探头套2、摄像头和镜头组成摄像探头；用于对电气设备、冷却水和冷却气体进行控制的气水电现场控制箱3;用于在系统冷却水、冷却气体和探头内的工作温度异常时产生报警信号并将探头套退出炉膛的报警控制箱4以及用于移动探头套的传动装置l，另外，还包括根据所采集的视频图像判断火焰的强度和长度，并在火焰异常时发出报警信号并将控制信号输出到锅炉/干燥炉的PLC控制系统的熄火自动保护单元。所述的熄火自动保护单元包括:用于对视频图像进行分析并在火焰异常时发出报警信号的工控机7、用于显示所拍摄的火焰的视频图像和工控机分析结果的显示器6和将工控机产生的报警信号转换成PLC可接收的信号的报警信号处理器8。其中，所述的工控机包括视频采集卡(图中未示)和用于进行视频分析和产生报警信号的视频分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锅炉／干燥炉炉膛火焰熄火自动检测方法，其特征在于包括以下步骤：　１）判断用于冷却探头套的冷却水、冷却气和系统用电是否正常，如果正常，执行步骤３），如果不正常，执行步骤２）；　２）系统发出报警信号，同时人为对系统故障进行排除； 　３）探头套进入炉腔内；　４）采集图像、对所采集的图像进行分析；　５）根据获得的分析结果判断火焰的长度、强度是否正常，若正常，则返回步骤４）；若不正常，则执行步骤６）　６）系统报警并输出反馈信号；　７）对输出的 反馈信号进行转换；　８）将转换后的反馈信号发送至用户ＰＬＣ控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘士达，孙志勇，
申请(专利权)人：天津市三特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：12