基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，它包括線型光纖溫度傳感器、光纖測溫主機，其中：鍋爐外壁表面劃分出若干區域，每個區域由一根光纖溫度傳感器均勻覆蓋，光纖溫度傳感器通過防腐膠帶固定于鍋爐外壁表面上且防腐膠帶覆蓋住光纖溫度傳感器來使光纖溫度傳感器與外界隔絕，各個區域內的光纖溫度傳感器與光纖測溫主機連接。本實用新型通過在鍋爐外壁分區域測溫，來實時掌握鍋爐爐膛及耐火保溫層的溫度分布情況，實現了實時全方位的立體溫度監測，可及時發現鍋爐溫度異常，保障鍋爐安全、高效、經濟地運行，適用于燃煤、燃油、燃氣各類型鍋爐。
【專利說明】
基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種鍋爐溫度檢測系統，尤指一種基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著工業及城市建設的飛速發展，隨著人民生活水平的提高，目前我國許多城市及工廠對熱能的需求與日倶增，各種燃煤、燃油、燃氣鍋爐總量在急劇上升。從實際實施中可以發現，目前由于設計、制造、安裝、使用、維護等過程中存在各種瑕疵和人為操作失誤，加上鍋爐生產企業和最終用戶對鍋爐生產和運行中的自動在線監測預警管理工作的輕視或弱化，鍋爐導致的安全事故屢見不鮮，特別是早期建設投運的鍋爐，已逐步進入安全事故高發期。
[0003]鍋爐是壓力容器，也是基建投資的重頭，但長期以來我國沒有一種可靠、準確的測量鍋爐爐膛溫度場的技術，使鍋爐安全和優化燃燒失去直接監控和判別的依據。
[0004]測量鍋爐爐膛溫度場具有如下重要性:
[0005]1、監控爐膛內溫度可保障鍋爐安全運行，精準調控出口溫度，節能增效。
[0006]2、可實時監測鍋爐整體運行狀態，矯正燃燒不均衡。
[0007]3、精準控制燃料和風的比例，提高燃燒效率。
[0008]4、降低污染物排放。
[0009]可見，監控鍋爐爐膛溫度是企業保障安全、降本增收、節能減排的關鍵，因此長期以來人們進行了大量研究，開發出了各種溫度測量裝置，主要有接觸式伸縮式溫度計和非接觸式溫度計兩類。但是，鍋爐爐膛內高溫高壓、結構復雜，采用傳統點式測溫方式的接觸式伸縮式溫度計存在不耐高溫、操作難度大、壽命短、存在盲區、易導致測量誤差等缺陷，并且這種點式測溫方式不適宜進行大面積溫度測量，因而在實時監測大型鍋爐溫度方面意義有限。而非接觸式溫度計(比如熱成像)不適合進行鍋爐測溫，且誤差和定位效果都較差。
[0010]由此可見，設計出一種通過可實時全方位監測鍋爐表面溫度場分布，從而實時掌握鍋爐爐膛溫度及鍋爐耐火保溫層的劣化程度，及時發現與處理鍋爐溫度異常、確保鍋爐安全、經濟運行的技術方案，顯得十分必要。
【實用新型內容】
[0011]本實用新型的目的在于提供一種基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其通過在鍋爐外壁分區域測溫，來實時掌握鍋爐爐膛及耐火保溫層的溫度分布情況，實現了實時全方位的立體溫度監測，可及時發現鍋爐溫度異常，保障鍋爐安全、高效、經濟地運行，適用于燃煤、燃油、燃氣各類型鍋爐。
[0012]為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0013]—種基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于:它包括線型光纖溫度傳感器、光纖測溫主機，其中:鍋爐外壁表面劃分出若干區域，每個區域由一根光纖溫度傳感器均勻覆蓋，光纖溫度傳感器通過防腐膠帶固定于鍋爐外壁表面上且防腐膠帶覆蓋住光纖溫度傳感器來使光纖溫度傳感器與外界隔絕，各個區域內的光纖溫度傳感器與光纖測溫主機連接。
[0014]在實際設計中，所述光纖溫度傳感器可置于不銹鋼光纖套管中后固定于所述鍋爐外壁表面上。
[0015]當所述鍋爐為圓形鍋爐時，所述鍋爐的外壁表面在豎直方向上劃分出若干所述區域，每個所述區域內的所述光纖溫度傳感器沿水平方向一圈圈地環繞敷設；
[0016]當所述鍋爐為方形鍋爐時，所述鍋爐的每側外壁表面設為一個所述區域或劃分出若干個所述區域，每個所述區域內的所述光纖溫度傳感器沿垂直于地面的方向呈連續S狀間隔敷設。
[0017]在實際設計中，報警設備、顯示設備、信息管理設備的信號端口可分別與所述光纖測溫主機的相應信號端口連接。
[0018]本實用新型的優點是:
[0019]1、本實用新型通過在鍋爐外壁分區域測溫，來實時掌握鍋爐爐膛及耐火保溫層的溫度分布情況，實現了實時全方位的立體溫度監測，可及時發現鍋爐溫度異常，保障鍋爐安全、高效、經濟地運行，適用于燃煤、燃油、燃氣各類型鍋爐。
[0020]2、本實用新型采用分區域安裝光纖溫度傳感器的做法，當某區域的光纖溫度傳感器出現局部損壞時，對此區域的光纖溫度傳感器進行維修、替換即可，不會影響到其它區域的光纖溫度傳感器，維修方便、快捷，節約成本。
[0021]3、本實用新型可以達到因準確掌握鍋爐爐膛溫度場而帶來的一系列優點，如可精準調控出口溫度來節能增效，矯正燃燒不均衡，精準控制燃料和風的比例來提高燃燒效率、降低污染物排放等。
[0022]4、本實用新型可實現精準、實時監測鍋爐的運行狀態，為確定合適的鍋爐維修保養時間提供決策依據，避免發生傳統經驗定時檢修所導致的在鍋爐狀態完好情況下停爐所造成的時間和物料浪費，大大提高了鍋爐的運行時效，避免了惡性事故的發生，可為企業增加一定的經濟效益和社會效益。
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的組成示意圖。
[0024]圖2是光纖溫度傳感器安裝敷設在方形鍋爐外壁上的說明示意圖。
【具體實施方式】
[0025]如圖1和圖2所示，本實用新型基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統包括耐高溫的線型光纖溫度傳感器10、光纖測溫主機20，其中:鍋爐外壁表面劃分出若干區域，每個區域敷設一根光纖溫度傳感器10，進一步說，每個區域由敷設的一根光纖溫度傳感器10均勻覆蓋，光纖溫度傳感器10通過粘結強度強、耐高溫性能好的防腐膠帶(圖中未示出)固定于鍋爐外壁表面上且防腐膠帶覆蓋住光纖溫度傳感器10來使光纖溫度傳感器10處于防腐膠帶與鍋爐外壁之間的密封空間內，與外界隔絕，從而盡量減小外界環境溫度對光纖溫度傳感器10的影響，各個區域內的光纖溫度傳感器10的信號端口分別與光纖測溫主機20的相應光通道端口連接。
[0026]在實際設計中，光纖測溫主機20可為基于光纖喇曼散射原理或布里淵散射原理實現的光纖溫度解調儀。
[0027]如圖1，本實用新型還可包括報警設備50、顯示設備30、信息管理設備40，報警設備50、顯示設備30、信息管理設備40的信號端口分別與光纖測溫主機20的相應信號端口連接。
[0028]在實際設計中，光纖溫度傳感器10可包括單模或多模光纖。較佳地，耐高溫的光纖外表面可涂有耐尚溫涂層來提尚耐尚溫性能。
[0029]較佳地，在實際安裝時，光纖溫度傳感器10可置于不銹鋼光纖套管或其它耐高溫且具有一定機械強度的材料制成的光纖套管中后再通過防腐膠帶固定于鍋爐外壁表面上。
[0030]在實際制作中，不銹鋼光纖套管可為304、316或316L材質制成。
[0031]另外，不銹鋼光纖套管外還可根據實際情況設有單層或多層不銹鋼絲層或其它耐高溫增強材料。
[0032]在實際敷設光纖溫度傳感器10時:
[0033]當鍋爐為圓形鍋爐(如鍋爐呈圓筒形)時，鍋爐外壁表面在豎直方向上劃分出若干區域，每個區域內的光纖溫度傳感器10沿水平方向一圈圈地環繞敷設。
[0034]當鍋爐為方形鍋爐時，構成鍋爐的方筒形外壁的每側外壁表面可設為一個區域或劃分出若干個區域，每個區域內的光纖溫度傳感器10沿垂直于地面的方向呈連續S狀間隔敷設。
[0035]從實際應用中可以看到，對于方形鍋爐，不管鍋爐是立式安裝還是臥式安裝，其都會出現4個直角，如果與圓形鍋爐一樣一圈圈地環繞敷設光纖溫度傳感器，就會面臨光纖溫度傳感器要經過90度角的問題，但根據光纖溫度傳感器的彎曲半徑的規定，其安裝時不能有90度的直角彎曲。所以，本實用新型采取了垂直往復、呈連續S狀間隔敷設光纖溫度傳感器的方式，來解決鍋爐直角處光纖溫度傳感器敷設困難的問題。
[0036]進一步地，在每個區域中，光纖溫度傳感器10上相鄰的兩段之間平行地間隔設定距離，此設定距離介于20厘米?100厘米，應根據鍋爐的尺寸來確定。
[0037]如圖2，圖中示出了方形鍋爐60的三側外壁表面(外壁表面呈不規則形狀，右邊兩側外壁表面大致呈長方形)，每側外壁表面設為一個區域，參見圖中所示出的區域1、區域2和區域3。在每個區域內，光纖溫度傳感器10垂直往復敷設，呈連續S狀，光纖溫度傳感器10上相鄰的兩段之間平行且間隔50厘米。
[0038]在實際應用時，光纖溫度傳感器10可活動式安裝。例如，若鍋爐的檢修人孔被劃分在某一個區域內，那么，處于檢修人孔處的光纖溫度傳感器部分優選采取活動式安裝，以便檢修時移開檢修人孔處的光纖溫度傳感器部分，檢修結束后再把此光纖溫度傳感器部分安裝好。
[0039]在本實用新型中，光纖溫度傳感器10、光纖測溫主機20、報警設備50、顯示設備30、信息管理設備40為本領域的熟知設備，故其具體構成不再詳述。
[0040]本實用新型的工作過程為:
[0041]光纖測溫主機20實時收集各個區域內的光纖溫度傳感器10實時采集到的溫度信號(光纖溫度傳感器10檢測的溫度范圍為_40°C?700°C)，并將溫度信號進行相應處理后與鍋爐正常運行時的溫度數據進行對比分析，從而監測出發生異常的區域，實現從鍋爐外壁的實時溫度檢測來掌握爐膛內對應部位的溫度情況。
[0042]當發現某區域的溫度超過設定溫度閾值時，光纖測溫主機20通過顯示設備30給出預警，并判斷溫度異常點溫度上升的速率和趨勢，當溫度異常點的溫度達到設定報警值時，光纖測溫主機20通知報警設備50發出溫度異常警報，提醒相關人員及時采取措施，避免安全事故的發生。
[0043]在本實用新型運行過程中，顯示設備30實時顯示各區域的溫度數據等信息，信息管理設備40對所有信息進行存儲備份。
[0044]本實用新型的優點是:
[0045]本實用新型通過在鍋爐外壁分區域測溫，來實時掌握鍋爐爐膛及耐火保溫層的溫度分布情況，實現了實時全方位的立體溫度監測，可及時發現鍋爐溫度異常，保障鍋爐安全、高效、經濟地運行，適用于燃煤、燃油、燃氣各類型鍋爐。
[0046]以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于:它包括線型光纖溫度傳感器、光纖測溫主機，其中:鍋爐外壁表面劃分出若干區域，每個區域由一根光纖溫度傳感器均勻覆蓋，光纖溫度傳感器通過防腐膠帶固定于鍋爐外壁表面上且防腐膠帶覆蓋住光纖溫度傳感器來使光纖溫度傳感器與外界隔絕，各個區域內的光纖溫度傳感器與光纖測溫主機連接。2.如權利要求1所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 所述光纖溫度傳感器包括單模或多模光纖。3.如權利要求2所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 所述光纖的外表面涂有耐高溫涂層。4.如權利要求1所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 所述光纖溫度傳感器置于不銹鋼光纖套管中后固定于所述鍋爐外壁表面上。5.如權利要求4所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 所述不銹鋼光纖套管外設有單層或多層不銹鋼絲層。6.如權利要求1所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 當所述鍋爐為圓形鍋爐時，所述鍋爐的外壁表面在豎直方向上劃分出若干所述區域，每個所述區域內的所述光纖溫度傳感器沿水平方向一圈圈地環繞敷設； 當所述鍋爐為方形鍋爐時，所述鍋爐的每側外壁表面設為一個所述區域或劃分出若干個所述區域，每個所述區域內的所述光纖溫度傳感器沿垂直于地面的方向呈連續S狀間隔敷設。7.如權利要求6所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 在每個所述區域中，所述光纖溫度傳感器上相鄰的兩段之間平行地間隔設定距離。8.如權利要求1所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 所述光纖測溫主機為基于光纖喇曼散射原理或布里淵散射原理實現的光纖溫度解調儀。9.如權利要求1至8中任一項所述的基于分布式光纖測溫實現的鍋爐溫度監測系統，其特征在于: 報警設備、顯示設備、信息管理設備的信號端口分別與所述光纖測溫主機的相應信號端口連接。
【文檔編號】G01K11/32GK205424999SQ201620206211
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】繆宏, 張悅, 浦國紅, 牛玉舒, 繆文韜, 石東生, 商梅榮, 董愛民, 雷燕龍
【申請人】北京百世通管道科技有限公司