CN113358219A - 一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统，所述长明灯包括主体、光学火检装置、遮光装置，所述主体的一端为火检端，所述光学火检装置与火检端连接，所述遮光装置与主体的另一端连接，用于遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰；本发明所述的一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统，通过设置遮光装置遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰，能够在最大程度上降低主火焰对光学火检装置的干扰，确保光学火检装置对长明灯火焰检测的准确性，一方面有利于维持长明灯及燃烧系统的日常运转，便于进行长明灯及燃烧系统的日常操作，另一方面能够及时准确地检测到长明灯火焰的熄灭，以免长明灯及燃烧系统在非正常状态下运行。

Description

一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统

技术领域

本发明涉及火焰检测技术领域，特别涉及一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统。

背景技术

在工业中的燃烧系统中，如火炬系统、燃烧器等，其系统内部往往需要设置点火装置，如长明灯、点火器等装置。

以长明灯为例，根据燃烧系统的实际应用情况以及运行情况，长明灯的点火性能必须具备以下几点要求：1、点火成功率高；2、火焰燃烧稳定；3、要具有耐高温特性及较长的使用寿命。其中，对于燃烧系统而言，长明灯的火焰稳定情况尤为重要；然而火焰的维持是一个动态的过程，极容易受到燃料、助燃气以及外界等因素的影响，很容易出现长明灯的火焰熄灭，若不及时对长明灯的火焰状态进行监测，便很容易影响燃烧系统的正常运行。

在现有技术中，对长明灯燃烧状态的检测，往往通过火焰离子检测、火焰温度检测、火焰图像检测等火焰检测方式来实现。以专利CN105783028A为例，公开了一种燃烧器点火装置和高能点火器，通过光学检测器获取火焰的图像信号，以实现火焰检测。

但在实际的燃烧系统中不仅仅只有长明灯具有火焰，在燃烧系统中更是具有主火焰，且主火焰的范围要远远大于长明灯的火焰范围，甚至会出现主火焰与长明灯火焰重叠的情况；这使得现有技术中，尤其是对光学火检方式而言，在对长明灯火焰进行检测时，难以区分主火焰、长明灯火焰，使得所获取到的长明灯火焰的相关信号，极容易受到主火焰的干扰而发生误判，即现有的光学火检长明灯容易出现长明灯火焰实际已经熄灭，但受主火焰的干扰，仍判断长明灯火焰处于燃烧状态的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统，以解决现有技术中存在的光学火检长明灯极容易受到主火焰干扰而产生误判的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种光学火检长明灯包括主体、光学火检装置、遮光装置，所述主体的一端为火检端，所述光学火检装置与火检端连接，用于获取主体中的长明灯火焰的光学数据，所述遮光装置与主体的另一端连接，用于遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰。

进一步的，所述主体包括主管路，所述主管路为中空直管，所述主管路的一端为火检端，所述主管路的另一端设置火焰喷头，所述遮光装置与火焰喷头连接。

进一步的，所述光学火检装置、火焰喷头、遮光装置被设置在同一直线上。

进一步的，所述遮光装置设置遮光板、出火开口，所述出火开口被设置火焰喷头与遮光板之间。

进一步的，所述遮光装置包括套管，所述套管的一端与火焰喷头连接，套管的另一端与遮光板连接，所述出火开口被开设在套管的管壁上。

进一步的，所述遮光装置包括连接臂，所述连接臂的一端与火焰喷头连接，连接臂的另一端与遮光板连接。

进一步的，所述主体包括支管，所述支管设置在主管路的侧壁，并与主管路连通，所述光学火检长明灯包括混合器，所述混合器以能够拆卸的方式与支管连接，所述混合器通过支管与主管路连通，用于向主管路中输送燃料、空气的混合物料。

进一步的，所述光学火检装置包括光学采集器、冷却风口，所述光学采集器的光学采集范围小于或等于主管路的横截面面积；所述冷却风口设置在光学采集器、火检端之间。

一种火焰检测方法，应用于所述光学火检长明灯，所述光学火检长明灯包括信号处理模块，所述信号处理模块与光学采集器连接，用于处理火焰检测相关的数据；所述火焰检测方法包括：

S1、长明灯火焰燃烧；

S2、在遮光装置的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器对长明灯火焰进行实时监测；

S3、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第一判定条件；若是，则判定长明灯火焰处于燃烧状态，并输出有火信号，并返回步骤S2；若否，则进行步骤S4；

S4、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

进一步的，步骤S1包括：

S11、引燃长明灯；

S12、在遮光装置的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器对长明灯火焰进行实时监测；

S13、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第二判定条件；若是，则进行步骤S14；若否，则进行步骤S15；

S14、判定长明灯火焰处于燃烧状态，维持长明灯火焰燃烧，并开启主火焰，进行步骤S2；

S15、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

一种燃烧系统包括所述的一种光学火检长明灯。

相对于现有技术，本发明所述的一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统具有以下优势：

本发明所述的一种光学火检长明灯、火焰检测方法、燃烧系统，在光学火检装置对主体中的长明灯火焰进行检测的过程中，通过设置遮光装置遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰，能够在最大程度上降低主火焰对光学火检装置的干扰，确保光学火检装置对长明灯火焰检测的准确性，一方面有利于维持长明灯及燃烧系统的日常运转，便于进行长明灯及燃烧系统的日常操作，另一方面能够及时准确地检测到长明灯火焰的熄灭，以免长明灯及燃烧系统在非正常状态下运行。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯的轴测图；

图2为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯的剖视图；

图3为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯中主体的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯中光学火检装置的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯中遮光装置的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的一种光学火检长明灯中另一种遮光装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、主体；11、主管路；12、火检端；13、火焰喷头；14、支管；2、光学火检装置；21、光学采集器；22、冷却风口；3、混合器；31、燃料喷嘴；32、风门；33、混合管段；34、混合腔；4、遮光装置；41、遮光板；42、出火开口；43、套管；44、连接臂。

具体实施方式

下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的发明概念。然而，这些发明概念可体现为许多不同的形式，因而不应视为限于本文中所述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了解决现有技术中存在的光学火检长明灯极容易受到主火焰干扰而产生误判的问题，本实施例提出一种光学火检长明灯、火焰检测方法，如附图1-6所示，所述光学火检长明灯包括主体1、光学火检装置2、遮光装置4，所述主体1的一端为火检端12，所述光学火检装置2与火检端12连接，用于获取主体1中的长明灯火焰的光学数据，所述遮光装置4与主体1的另一端连接，用于遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰。

从而在光学火检装置2对主体1中的长明灯火焰进行检测的过程中，通过设置遮光装置4遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰，能够在最大程度上降低主火焰对光学火检装置2的干扰，确保光学火检装置2对长明灯火焰检测的准确性，一方面有利于维持长明灯及燃烧系统的日常运转，便于进行长明灯及燃烧系统的日常操作，另一方面能够及时准确地检测到长明灯火焰的熄灭，以免长明灯及燃烧系统在非正常状态下运行。

另外，需要说明的是，在本申请中，所述燃烧系统可以是常规的火炬系统或常规的燃烧器；燃烧系统中的主火焰统称为“主火焰”。

对于主体1而言，如附图3所示，所述主体1为管结构，包括主管路11，所述主管路11为中空的直管，所述主管路11的一端为火检端12，并通过法兰与光学火检装置2连接，所述主管路11的另一端设置火焰喷头13，所述遮光装置4与火焰喷头13连接，所述光学火检装置2、火焰喷头13、遮光装置4被设置在同一直线上，从而在遮光装置4的遮蔽作用下，使得光学火检装置2仅能够接收主体1中的长明灯火焰的光学数据。

对于主体1中长明灯火焰的产生，主体1还包括支管14，所述支管14设置在主管路11的侧壁，并与主管路11连通；在本申请中可以设置多个支管14，能够根据实际需要设置不同的支管14，可以分别为主管路11中提供燃料、助燃气体、点火棒等，使得燃料燃烧并通过火焰喷头13喷出。其中，所述燃料可以为天然气、煤气、工业可燃废气等，所述助燃气体可以为空气、氧气等。

在此基础上，为了简化长明灯主体1的结构，所述光学火检长明灯还包括混合器3，所述主体1仅设置一个支管14，所述混合器3与支管14连接，所述混合器3通过支管14与主管路11连通，用于向主管路11中输送燃料、空气的混合物料。具体的，所述混合器3包括燃料喷嘴31、混合管段33，所述混合管段33的一端与燃料喷嘴31连接，所述混合管段33的另一端与支管14连接，所述燃料喷嘴31具有燃料通道、风门32，所述混合管段33具有混合腔34，所述燃料通道、风门32均与混合腔34连通，从而通过燃料通道向混合腔34中提供燃料，通过风门32向混合腔34中输送空气，燃料和空气在混合腔34中进行混合，并通过支管14进入主管路11中。同时，在火焰喷头13处设置点火棒(未图示)，便可以点燃长明灯火焰，对于点火棒而言，可以设置在火焰喷头13外部，并延伸至火焰喷头13附近，也可以直接设置在火焰喷头13内部，对点火棒的结构、设置情况而言，均可以采用现有技术，在此不进行赘述。此外，所述混合器3以能够拆卸的方式与支管14连接，例如混合器3与支管14之间通过螺纹密封连接、气管用快速接头连接等方式连接，从而在本申请的优选方案中，主体1仅设置一个支管14，一方面能够简化长明灯主体1的结构，另一方面通过混合器3便能够同时向长明灯主体1中输送燃料和空气；对于混合器3与支管14的可拆卸连接，则有利于对长明灯进行日常维护、老化部件的更换等操作。

对于光学火检装置2而言，包括光学采集器21，所述光学采集器21的光学采集范围小于或等于主管路11的横截面面积，用于对长明灯火焰进行针对检测，在最大程度上降低主火焰对光学火检装置2的干扰，确保光学火检装置2对长明灯火焰检测的准确性。所述光学采集器21中包括石英玻璃，所述石英玻璃设置在光学采集器21的采集端与长明灯火焰之间，使得光学采集器21的采集端能够透过石英玻璃采集到火焰的光学数据，同时能够对光学采集器21的采集端提供一定的高温防护作用。在本申请中，所述火焰的光学数据是指火焰的图像、火焰所发出的光线强度等常规的光学数据中的至少一种，所述光学采集器21的采集端可以为摄像机、摄影机等图像采集器，也可以是常规的光线强度传感器等。由于采集的光学数据的不同，在本申请中长明灯“有火”的确定，可以为采集到火焰图像，也可以为采集到的光线强度大于或等于预设值，长明灯“无火”的确定，可以为采集不到火焰图像，或者采集到的光线强度小于预设值。其中，与常规的文字理解方式相同，“有火”是指长明灯火焰正在处于燃烧状态，“无火”是指长明灯火焰处于熄灭状态。

此外，考虑到燃烧系统中高温环境的影响，所述光学采集器21在通过法兰与主体1的火检端12进行连接的基础上，所述光学火检装置2还包括冷却风口22，所述冷却风口22设置在光学采集器21、火检端12之间，更进一步的，所述冷却风口22设置在光学采集器21的石英玻璃、火检端12之间。通过设置冷却风口22，用于向光学采集器21输送净化风，一方面对光学采集器21及其石英玻璃进行冷却降温，避免高温环境对光学采集器21造成高温损伤，另一方面所述净化风为无尘空气，净化风持续的输送，能够避免灰尘进入光学采集器21中，尤其是能够避免石英玻璃上附着污物的情况发生，避免灰尘等杂质对光学火检过程造成干扰，有利于确保光学火检装置2对长明灯火焰检测的准确性。

对于遮光装置4而言，所述遮光装置4与主体1的火焰喷头13连接；以光学火检装置2、火焰喷头13、遮光装置4所在的直线为基准，所述遮光装置4设置遮光板41，所述遮光板41同样位于所述直线上，且遮光板41的实际遮光面积足够遮蔽火焰喷头13的出火口；同时，由于遮光板41的设置，也对长明灯火焰产生一定的折流作用，为了便于对折流后的长明灯火焰进行引流，所述遮光装置4还设置出火开口42，所述出火开口42被设置火焰喷头13与遮光板41之间。优选的，所述出火开口42的朝向与所述直线垂直，从而所述出火开口42在对长明灯火焰进行引流的同时，能够最大程度避免燃烧系统中主火焰的干扰。

对于遮光装置4与火焰喷头13之间的连接情况，可以采用如下两种结构形式：

形式A、如附图5所示，所述遮光装置4包括套管43，所述套管43的一端与火焰喷头13连接，套管43的另一端与遮光板41连接，所述出火开口42被开设在套管43的管壁上；所述套管43可以与火焰喷头13一体连接，也可以与火焰喷头13套设卡接在一起；优选为，所述遮光装置4通过套管43与火焰喷头13卡接，从而便于对长明灯进行日常维护、老化部件的更换等操作。

形式B、如附图6所示，所述遮光装置4包括连接臂44，所述连接臂44的一端与火焰喷头13连接，连接臂44的另一端与遮光板41连接，这样可以无需额外设置出火开口42，有利于简化遮光装置4的结构，便于生产加工。另外，连接臂44的设置个数可以为1个、2个或多个，只要能够起到连接作用，可以根据实际生产活动的需求来调整。

在此基础上，所述光学火检长明灯还包括信号处理模块，所述信号处理模块与光学采集器21连接，用于处理火焰检测相关的数据。所述信号处理模块可以为单片机、中央处理器、信号处理器等常规数据处理部件。

在上述光学火检长明灯的结构基础上，本申请还提出一种火焰检测方法，包括：

S1、长明灯火焰燃烧；

此过程可以为长明灯、燃烧系统正常运行，长明灯火焰、主火焰均处于燃烧状态；也可以为长明灯的调试过程。

S2、在遮光装置4的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器21对长明灯火焰进行实时监测；

S3、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第一判定条件；若是，则判定长明灯火焰处于燃烧状态，并输出有火信号，并返回步骤S2；若否，则进行步骤S4；

具体的，所述第一判定条件为采集到火焰图像信号，或采集到的光线强度大于或等于预设值。

S4、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

此外，考虑到燃烧系统的开车过程，步骤S1包括：

S11、引燃长明灯；

此过程可以通过向长明灯输送燃料、助燃气体，并用点火棒进行引燃。

S12、在遮光装置4的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器21对长明灯火焰进行实时监测；

S13、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第二判定条件；若是，则进行步骤S14；若否，则进行步骤S15；

其中，第二判定条件可以与步骤S3中的第一判定条件相同，在此不进行赘述；也可以根据实际的生产活动需求，来调整、变更第二判定条件，例如可以通过变更光学采集器21的种类，使其能够采集特定波长范围的光线，则第二判定条件，乃至第一判定条件，也可以随之变更为采集到的特定波长范围光线的强度大于或等于预设值。

S14、判定长明灯火焰处于燃烧状态，维持长明灯火焰燃烧，并开启主火焰，进行步骤S2；

S15、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

从而本申请的长明灯在遮光装置4的遮蔽下，通过光学采集器21对主管路11内的长明灯火焰进行检测，无论是在燃烧系统开车阶段，还是在长明灯、燃烧系统运行阶段，均在满足“有火”的判定后，确认长明灯火焰处于燃烧状态，当满足“无火”的判定后进行及时警报，一方面能够通过遮光装置4遮蔽长明灯外部的主火焰在最大程度上降低主火焰对光学火检装置2的干扰，确保光学火检装置2对长明灯火焰检测的准确性，另一方面便于燃烧系统的开车操作，同时有利于维持长明灯及燃烧系统的日常运转。

在本申请中，还提出一种燃烧系统，包括所述的光学火检长明灯，且在所述光学火检长明灯的相关结构及装配关系的基础上，所述燃烧系统还采用本申请所提出的所述火焰检测方法。同样的，所述燃烧系统还包括常规的火炬系统或常规的燃烧器中的其他构件，鉴于其均为现有技术，在此不进行赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光学火检长明灯，其特征在于，包括主体(1)、光学火检装置(2)、遮光装置(4)，所述主体(1)的一端为火检端(12)，所述光学火检装置(2)与火检端(12)连接，用于获取主体(1)中的长明灯火焰的光学数据，所述遮光装置(4)与主体(1)的另一端连接，用于遮蔽并隔断长明灯外部的主火焰。

2.根据权利要求1所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述主体(1)包括主管路(11)，所述主管路(11)为中空直管，所述主管路(11)的一端为火检端(12)，所述主管路(11)的另一端设置火焰喷头(13)，所述遮光装置(4)与火焰喷头(13)连接。

3.根据权利要求2所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述光学火检装置(2)、火焰喷头(13)、遮光装置(4)被设置在同一直线上。

4.根据权利要求2所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述遮光装置(4)设置遮光板(41)、出火开口(42)，所述出火开口(42)被设置火焰喷头(13)与遮光板(41)之间。

5.根据权利要求4所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述遮光装置(4)包括套管(43)，所述套管(43)的一端与火焰喷头(13)连接，套管(43)的另一端与遮光板(41)连接，所述出火开口(42)被开设在套管(43)的管壁上。

6.根据权利要求4所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述遮光装置(4)包括连接臂(44)，所述连接臂(44)的一端与火焰喷头(13)连接，连接臂(44)的另一端与遮光板(41)连接。

7.根据权利要求2所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述主体(1)包括支管(14)，所述支管(14)设置在主管路(11)的侧壁，并与主管路(11)连通，所述光学火检长明灯包括混合器(3)，所述混合器(3)以能够拆卸的方式与支管(14)连接，所述混合器(3)通过支管(14)与主管路(11)连通，用于向主管路(11)中输送燃料、空气的混合物料。

8.根据权利要求2所述的一种光学火检长明灯，其特征在于，所述光学火检装置(2)包括光学采集器(21)、冷却风口(22)，所述光学采集器(21)的光学采集范围小于或等于主管路(11)的横截面面积；所述冷却风口(22)设置在光学采集器(21)、火检端(12)之间。

9.一种火焰检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的一种光学火检长明灯，所述光学火检长明灯包括信号处理模块，所述信号处理模块与光学采集器(21)连接，用于处理火焰检测相关的数据；所述火焰检测方法包括：

S1、长明灯火焰燃烧；

S2、在遮光装置(4)的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器(21)对长明灯火焰进行实时监测；

S3、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第一判定条件；若是，则判定长明灯火焰处于燃烧状态，并输出有火信号，并返回步骤S2；若否，则进行步骤S4；

S4、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

10.根据权利要求9所述的一种火焰检测方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11、引燃长明灯；

S12、在遮光装置(4)的遮蔽下，信号处理模块控制光学采集器(21)对长明灯火焰进行实时监测；

S13、信号处理模块判断长明灯火焰是否满足第二判定条件；若是，则进行步骤S14；若否，则进行步骤S15；

S14、判定长明灯火焰处于燃烧状态，维持长明灯火焰燃烧，并开启主火焰，进行步骤S2；

S15、判定长明灯火焰处于熄灭状态，并输出无火警报信号。

11.一种燃烧系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的一种光学火检长明灯。

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