CN105465819B - 气化炉可视化火检***及其控制方法 - Google Patents

气化炉可视化火检***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于气化炉安全技术领域，特别涉及一种气化炉可视化火检***，包括布置在炉体上的检测探头，检测探头用于获取炉内图像或视频信息并通过电缆输出至数采控制箱，数采控制箱将接收到的图像或视频信息进行模数转换，并通过电缆或光缆输出至服务器，服务器对接收到的信息进行处理得到火焰温度场分布及视频图像并显示；同时还公开了该***的控制方法。通过设置检测探头，检测探头直接获取炉内图像或视频信息然后输出至服务器上进行显示，可以方便、直观的看到炉内的燃烧工况，另外，服务器对图像或视频信息进行处理得到的火焰温度场分布图像，能够量化地得知炉内火焰燃烧强度。

Description

气化炉可视化火检***及其控制方法
技术领域
本发明属于气化炉安全技术领域，特别涉及一种气化炉可视化火检***及其控制方法。
背景技术
气化炉燃烧器火焰具有较强的发光率，能发射出几乎连续的发光光谱，其放射源多为燃烧过程中产生的高温碳微粒子群及粉煤粒子群等，其光谱主要分布于可见光和红外波段。目前，为了监测气化炉的点火状态以及炉内燃烧工况，现通常采用特制的、耐高温的火检探头监测炉内工况，只能通过开关量判断有火无火，通过模拟量判断火焰燃烧强度，无法直观观察到气化炉内部火焰燃烧的实际工况，而且，在气化炉烘炉过程中，常出现误报，导致在烘炉过程中经常遇到气化炉熄火情况的发生，从而影响安全生产，直接威胁气化部分高负荷、长周期稳定运行。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种气化炉可视化火检***，能够实现炉内火焰准确、可靠的检测。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种气化炉可视化火检***，包括布置在炉体上的检测探头，检测探头用于获取炉内图像或视频信息并通过电缆输出至数采控制箱，数采控制箱将接收到的图像或视频信息进行模数转换，并通过电缆或光缆输出至服务器，服务器对接收到的信息进行处理得到火焰温度场分布及视频图像并显示。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过设置检测探头，检测探头直接获取炉内图像或视频信息然后输出至服务器上进行显示，可以方便、直观的看到炉内的燃烧工况，另外，服务器对图像或视频信息进行处理得到的火焰温度场分布图像，能够量化地得知炉内火焰燃烧强度。
本发明的另一个目的在于提供一种气化炉可视化火检***的控制方法，能够实现炉内火焰准确、可靠的检测。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种如权利要求1所述的气化炉可视化火检***的控制方法，所述的服务器对接收到的图像或视频信息按如下步骤进行处理：(A)温度标定，红外摄像仪对已知温度的黑体进行图像采集，从而得到该温度点对应的R、G、B分量强度；(B)红外摄像仪采集炉内图像或视频信息后输出至服务器；(C)若服务器接收到的是视频信息，将视频信息转化成图像信息后进入步骤D,若服务器接收到的是图像信息，直接进入步骤D；(D)服务器将图像信息进行数字化处理，得到图像各点对应的R、G、B分量；(E)根据步骤A温度标定的结果以及步骤D的R、G、B分量得到火焰温度场分布及视频图像。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过温度标定获取各温度点所对应的R、G、B分量强度，然后可以直接根据采集到的图像的R、G、B分量强度反演出图像各点的温度，该处理方法简单、迅速，能够实时的输出图像所对应的火焰温度场分布及视频图像。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是检测探头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图2，对本发明做进一步详细叙述。
参阅图1，一种气化炉可视化火检***，包括布置在炉体上的检测探头10，检测探头10用于获取炉内图像或视频信息并通过电缆20输出至数采控制箱30，数采控制箱30将接收到的图像或视频信息进行模数转换，并通过电缆20或光缆40输出至服务器50，服务器50对接收到的信息进行处理得到火焰温度场分布及视频图像并显示。通过设置检测探头10，直接获取气化炉内的图像或视频信息，通过服务器对图像或视频信息处理得到火焰温度场分布及视频图像，这样既能直观的看到炉内工况，又能对炉内的温度准确地监控。设置数采控制箱30，是用于将采集到视频信息进行模数转换，方便服务器进行处理。考虑到气化炉现场环境不佳，对于数采控制箱30输出的信息，通过电缆或光缆进行传输，有效保证数据传输的准确性、可靠性。
参阅图2，优选地，所述的检测探头10包括壳体11，壳体11内设置有耐高压的视镜12将壳体11内腔分成第一、二腔室13、14，壳体11邻近第一腔室13的一端设置有第一法兰15用于连接气化炉，第二腔室14中容纳有防爆、耐高温的红外摄像仪16，红外摄像仪16通过视镜12、第一腔室13采集炉内视频信息。红外摄像仪16设置在壳体11中，可以有效地实现保护，同时，视镜12的设置，避免气化炉内的恶劣工况对红外摄像仪16造成影响和损坏。
优选地，所述的第二腔室14通过氮气气管141连接氮气气源，氮气气源通过氮气气管141向第二腔室14内充入氮气使得第二腔室14内的气压高于第一腔室13的气压。通过向第二腔室14内通入氮气，可以保证第二腔室14内维持一个高压状态，这样，即使视镜12出现故障的时候，气化炉内的高温、含杂质的气体也不会进入到第二腔室14中损坏红外摄像仪16。
气化炉在工作中，都需要向炉内通入燃料气、CO2，为了避免在气化炉的炉壁上开设多个孔洞，这里将燃料气、CO2通过检测探头10通入到炉体内。故本实施例中，所述第一腔室13的周壁上设置有第二、三法兰17、18，第二法兰17位于第一、三法兰15、18之间，第二法兰17连接燃料气气管，第三法兰18连接CO2气管。另外，为了方便设备的检修，介于第二、三法兰17、18之间的第一腔室13气流通路上设置有球阀19用于与炉膛隔离，当设备需要检修时，先关闭球阀19，再关闭氮气入口阀门、再打开腔体14泄压阀泄压后再打开壳体11对设备进行检修、维护。
作为本发明的优选方案，所述的氮气气管141上设置有压力传感器142用于采集第二腔室14内的气压，第二腔室14内设置有温度传感器143用于采集第二腔室14内的温度；数采控制箱30接收压力传感器142、温度传感器143输出的信息并与设定的阈值进行比较，当超出设定的阈值时数采控制箱30输出报警信号至服务器50。设置压力传感器142以及温度传感器143，是为了实时监测红外摄像仪16的工作环境，如果第二腔室14内的气压、温度发生了改变，红外摄像仪16可能已经损坏，其输出的数据就不够准确，直接影响到后续的处理。
优选地，所述的服务器50与DCS 60相连用于输出火焰燃烧强度信号和火焰熄灭报警信号，DCS 60即分布式控制***。气化炉的整个是由DCS 60进行控制的，为了方便控制，这里将火焰燃烧强度信号和火焰熄灭报警信号输出至DCS 60，由DCS 60根据这些信号进行其他的控制功能。服务器可以直接根据火焰温度场分布及视频图像处理得到火焰燃烧强度信号和火焰熄灭报警信号。
对于有些大的气化炉，一个检测探头10不足以监测到炉内所有的燃烧工况，故优选地，所述的检测探头10、数采控制箱30均设置有多个，各检测探头10对应连接一个数采控制箱30，多个数采控制箱30均通过电缆或光缆40与服务器50相连。检测探头10和数采控制箱30的数量一致，具体选择多少个，可以根据气化炉炉体形状、大小以及检测探头10的参数进行选择。
本发明还公开了一种如前所述的气化炉可视化火检***的控制方法，所述的服务器50对接收到的图像或视频信息按如下步骤进行处理：(A)温度标定，红外摄像仪16对已知温度的黑体进行图像采集，从而得到该温度点对应的R、G、B分量强度；(B)红外摄像仪16采集炉内图像或视频信息后输出至服务器50；(C)若服务器50接收到的是视频信息，将视频信息转化成图像信息后进入步骤D,若服务器50接收到的是图像信息，直接进入步骤D；(D)服务器50将图像信息进行数字化处理，得到图像各点对应的R、G、B分量；(E)根据步骤A温度标定的结果以及步骤D的R、G、B分量得到火焰温度场分布及视频图像。先进行温度标定，然后根据标定好的信息、采集到的图像信息，就能方便的反推出各图像点对应的温度信息，也就可以得到火焰温度场分布及视频图像。这样处理速度非常快，方便快捷。
在一定的测温范围内，红外摄像仪16的R、G、B分量强度会饱和，为了实现较大的温度测量范围，本实施例中优选地：根据红外摄像仪16的工况对温度进行分段处理，设定每个测量温度段下红外摄像仪16的最佳工作参数；所述的步骤A中，进行温度点的标定时，先将红外摄像仪16的工作参数调整至该温度点所在测量温度段下对应的最佳工作参数；所述的步骤B中，红外摄像仪在各测量温度段下分别采集图像或视频信息并输出至服务器50，这样设置以后，测量误差不超过1％，大大提高了测量的精度。

Claims (9)

1.一种气化炉可视化火检***，其特征在于：包括布置在炉体上的检测探头(10)，检测探头(10)用于获取炉内图像或视频信息并通过电缆(20)输出至数采控制箱(30)，数采控制箱(30)将接收到的图像或视频信息进行模数转换，并通过电缆(20)或光缆(40)输出至服务器(50)，服务器(50)接收视频或图像信息且将视频信息转化为图像信息，服务器(50)将图像信息进行数字化处理，得到图像各点对应的R、G、B分量，再与已知温度的黑体的温度点对应的R、G、B分量强度对比，得到火焰温度场分布及视频图像并显示。
2.如权利要求1所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述的检测探头(10)包括壳体(11)，壳体(11)内设置有耐高压的视镜(12)将壳体(11)内腔分成第一、二腔室(13、14)，壳体(11)邻近第一腔室(13)的一端设置有第一法兰(15)用于连接气化炉，第二腔室(14)中容纳有防爆、耐高温的红外摄像仪(16)，红外摄像仪(16)通过视镜(12)、第一腔室(13)采集炉内视频信息。
3.如权利要求2所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述的第二腔室(14)通过氮气气管(141)连接氮气气源，氮气气源通过氮气气管(141)向第二腔室(14)内充入氮气使得第二腔室(14)内的气压高于第一腔室(13)的气压。
4.如权利要求2所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述第一腔室(13)的周壁上设置有第二、三法兰(17、18)，第二法兰(17)位于第一、三法兰(15、18)之间，第二法兰(17)连接燃料气气管，第三法兰(18)连接CO2气管；介于第二、三法兰(17、18)之间的第一腔室(13)气流通路上设置有球阀(19)用于与炉膛隔离。
5.如权利要求3所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述的氮气气管(141)上设置有压力传感器(142)用于采集第二腔室(14)内的气压，第二腔室(14)内设置有温度传感器(143)用于采集第二腔室(14)内的温度；数采控制箱(30)接收压力传感器(142)、温度传感器(143)输出的信息并与设定的阈值进行比较，当超出设定的阈值时数采控制箱(30)输出报警信号至服务器(50)。
6.如权利要求1-5任一项所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述的服务器(50)与DCS(60)相连用于输出火焰燃烧强度信号和火焰熄灭报警信号。
7.如权利要求1-5任一项所述的气化炉可视化火检***，其特征在于：所述的检测探头(10)、数采控制箱(30)均设置有多个，各检测探头(10)对应连接一个数采控制箱(30)，多个数采控制箱(30)均通过电缆或光缆(40)与服务器(50)相连。
8.一种如权利要求1所述的气化炉可视化火检***的控制方法，其特征在于：所述的服务器(50)对接收到的图像或视频信息按如下步骤进行处理：
(A)温度标定，红外摄像仪(16)对已知温度的黑体进行图像采集，从而得到该温度点对应的R、G、B分量强度；
(B)红外摄像仪(16)采集炉内图像或视频信息后输出至服务器(50)；
(C)若服务器(50)接收到的是视频信息，将视频信息转化成图像信息后进入步骤D,若服务器(50)接收到的是图像信息，直接进入步骤D；
(D)服务器(50)将图像信息进行数字化处理，得到图像各点对应的R、G、B分量；
(E)根据步骤A温度标定的结果以及步骤D的R、G、B分量得到火焰温度场分布及视频图像。
9.如权利要求8所述的气化炉可视化火检***的控制方法，其特征在于：根据红外摄像仪(16)的工况对温度进行分段处理，设定每个测量温度段下红外摄像仪(16)的最佳工作参数；所述的步骤A中，进行温度点的标定时，先将红外摄像仪(16)的工作参数调整至该温度点所在测量温度段下对应的最佳工作参数；所述的步骤B中，红外摄像仪在各测量温度段下分别采集图像或视频信息并输出至服务器(50)。
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