本发明涉及油田设备技术领域，具体涉及一种油田锅炉用观火装置及方法。
背景技术：
油田设备在工作中经常会用到蒸汽发生器，而油田活动注汽锅炉是产生一定干度湿饱和蒸汽的主要设备，其主要过程为利用燃料燃烧释放热量，将供给的软化水在换热器、辐射段、对流段分别进行加热以产生蒸汽。现有技术中的油田活动注汽锅炉都是通过燃料燃烧以释放热量，而现有技术中的油田活动注汽锅炉，在辐射段中主要以火焰、烟气辐射换加热给水，而在对流段以烟气对流、辐射方式利用翅片管进行换热。其中辐射段的火焰燃烧状态决定了燃烧效率和运行经济安全性，因此需要定期对火焰颜色、形状、长度进行监控；因此油田活动注汽锅炉的观火装置是对火焰颜色、形状、长度进行监控的主要设备。
在使用中发现现有的观火装置主要存在以下不足：1、火焰监控方式落后；2、火焰监控装置结构不合理；3、监控装置可靠性低；4、人工工作量、风险系数大。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例要解决的技术问题是提出一种对于油田活动注汽锅炉的火焰观测效果更好的观火装置及方法，至少部分的解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种油田锅炉用观火装置，包括火焰监控架，所述火焰监控架包括沿竖直方向延伸并可伸缩和转动的旋转立轴以及旋转立轴顶部的水平导轨，还包括设置在所述水平导轨上并能够沿所述水平导轨移动的监控摄像头，所述监控照相头通过可伸缩的补光自散热装置连接观火孔；其中所述补光自散热装置包括：内层伸缩筒、外层伸缩筒、热流导向槽、强光消除护板、开孔；其中所述外层伸缩筒的形状与内层伸缩筒的形状相适配以使所述外层伸缩筒套接在所述内层伸缩筒外并能够相对于所述内层伸缩筒伸缩，其中所述外层伸缩筒的内径与内层伸缩筒的外径相适配以使所述外层伸缩筒套接在所述内层伸缩筒外时遮光；其中所述外层伸缩筒的侧壁上设有沿所述外层伸缩筒伸缩方向延伸的密闭的热流导向槽。
其中，所述外层伸缩筒与内层伸缩筒的相对应位置设有沿所述外层伸缩筒伸缩方向延伸的开放的开孔，所述开孔贯穿所述外层伸缩筒或内层伸缩筒的侧壁以使补光自散热装置的内腔与外部导通以进行空气对流和/或补光的开孔。
其中，该开孔为具有预设长度的槽。
其中，所述外层伸缩筒的侧壁一端套接在所述内层伸缩筒上以实现伸缩，另一端设有形状与观火孔相适配的强光消除护板。
其中，所述内层伸缩筒的外壁表面上设有用于标识伸缩距离的伸缩指示标识。
其中，该补光自散热装置的内腔中设有将内腔的前后隔开的隔热玻璃。
其中，所述旋转立轴为不锈钢管，且所述旋转立轴为内外两层套管结构以实现沿着竖直方向可伸缩；其中所述水平导轨为槽钢，且槽钢中部设有开槽以形成导轨；其中所述监控摄像头包括底座和设置在底座上的摄像头，所述底座具有可受控俯仰转动的旋转头，所述摄像头固定在所述旋转头上。
同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的油田锅炉用观火装置的油田锅炉用观火方法，包括：
根据炉膛内壁和炉管的位置，设置与炉管具有预设距离的报警点；
通过监控摄像头从观火孔中提取火焰的实时图像，当火焰的火焰前缘达到报警点时进行报警。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述技术方案提出了一种油田锅炉用观火装置及方法，能够通过视频对油田锅炉进行全天候的监测，同时还可以根据锅炉的实际情况对监控照相头和可伸缩的补光自散热装置进行调整，以获取图像质量更好的监测画面。
附图说明
图1为本发明实施例的火焰监控架的结构示意图；
图2为本发明实施例的补光自散热装置的结构示意图；
图3为本发明实施例的火焰前缘监测的示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
具体的，如图1-图3所示的，本发明实施例的油田锅炉用观火装置包括火焰监控架，所述火焰监控架包括沿竖直方向延伸并可伸缩和转动的旋转立轴3以及旋转立轴顶部的水平导轨4，还包括设置在所述水平导轨4上并能够沿所述水平导轨4移动的监控摄像头2，所述监控照相头通过可伸缩的补光自散热装置1连接观火孔5；其中所述补光自散热装置1包括：内层伸缩筒11、外层伸缩筒12、热流导向槽13、强光消除护板14、开孔15；其中所述外层伸缩筒12的形状与内层伸缩筒11的形状相适配以使所述外层伸缩筒12套接在所述内层伸缩筒11外并能够相对于所述内层伸缩筒11伸缩，其中所述外层伸缩筒12的内径与内层伸缩筒11的外径相适配以使所述外层伸缩筒12套接在所述内层伸缩筒11外时遮光；其中所述外层伸缩筒12的侧壁上设有沿所述外层伸缩筒12伸缩方向延伸的密闭的热流导向槽13；其中所述外层伸缩筒12与内层伸缩筒11的相对应位置设有沿所述外层伸缩筒12伸缩方向延伸的开放的开孔15，所述开孔15贯穿所述外层伸缩筒12或内层伸缩筒11的侧壁以使补光自散热装置1的内腔与外部导通以进行空气对流和/或补光的开孔15。其中，所述外层伸缩筒12的侧壁一端套接在所述内层伸缩筒11上以实现伸缩，另一端设有形状与观火孔5相适配的强光消除护板14。其中，所述内层伸缩筒11的外壁表面上设有用于标识伸缩距离的伸缩指示标识16。其中，该开孔15为具有预设长度的槽。
其中，该补光自散热装置1的内腔中设有将内腔的前后隔开的隔热玻璃。
其中，所述旋转立轴3为不锈钢管，且所述旋转立轴3为内外两层套管结构以实现沿着竖直方向可伸缩。其中所述水平导轨为槽钢，且槽钢中部设有5cm宽的开槽以形成导轨；其中所述监控摄像头2包括底座和设置在底座上的摄像头，所述底座具有可受控俯仰转动的旋转头，所述摄像头固定在所述旋转头上。这样可以实现摄像头的绕竖直轴水平转动、竖直方向伸缩、水平方向伸缩、摄像头的俯仰。
本发明实施例的油田锅炉用观火装置，具有以下的创新设计：
(1)火焰监控架构设计：锅炉火焰监测装置采用视频摄像头为观察装置，通过原观火孔位置进行观察，获取的火焰视频信号通过有线或无限传输到就地放射器，通过发射器无线传输的值班室。摄像头固定于可调定位支架，摄像头和观火孔之间设计补光自散热可伸缩观火装置连通。
(2)观火装置设计
(2.1)多自由度定焦装置设计：摄像头通过火焰监控架和可伸缩的补光自散热装置，共同完成多自由度定焦设计。水平方向旋转时，松开旋转立轴锁定螺母，转动水平转向手柄即可完成。竖直调整时与水平调整相同。前后调整时，松开水平滑槽底部锁定螺母，将摄像头进行整体前后平移。摄像头底部设计俯仰角调节装置，松开摄像头底座调整螺钉，可完成摄像头俯仰角调整。
(2.2)补光强度调节设计：当室外光线较强或受阳光直射时，前后移动外层伸缩筒靠近摄像头以摄像头前部的光线减弱；如果仍不能满足要求时，可通过旋转外层伸缩筒，缩小底部散热孔实现进光强度微调。当室外光线较弱时，外层伸缩筒可以向后移动以使该可伸缩的补光自散热装置与观火孔之间形成透光的空间；还可以调节外层伸缩筒和内层伸缩筒的开孔的重合度以调节透光。
(2.3)对流自散热设计：观火孔装置采用普通摄像头进行监视，其工作温度有一定要求。原观火孔位置温度较高，对摄像头镜头和电路板造成一定影响。由于摄像头和原观火孔之间通过补光自散热装置连接，因此本发明实施例在补光自散热装置内部设计并嵌入隔热玻璃，实现原观火孔和摄像头之间隔离。同时，在补光散热装置底部加工15cm×5cm开孔；且外层伸缩筒的侧壁上设有沿所述外层伸缩筒12伸缩方向延伸的密闭的热流导向槽；在补光散热装置内部温度较高时，内部空气被加热后顺热流导向槽流散，底部冷空气从开孔抽吸进入，横向运移到摄像头表面以持续对其表面进行冷却，实现自动散热功能。
(3)火焰自识别设计
炉膛燃烧火焰前缘位置在火焰形状、燃烧状况判定过程中具有重要作用，油田锅炉在运行过程中需要严格控制火焰前缘，确保火焰前缘不能冲刷炉管和炉管卡。现有的火焰前缘判定方法是依靠肉眼观测，导致观测结果不准确。本发明实施例采用视频摄像监控方式后，在监控画面可以清晰显示火焰前缘和炉管、炉管卡位置。具备上述条件后，利用录像系统的移动侦测报警功能，在视频画面分辨率确定后，设定画面移动侦测报警点，当火焰前缘到达设定点后，即认为火焰冲刷炉管，此时监控系统蜂鸣报警，实现火焰自识别功能。如图3所示的为监控摄像头2从观火孔5观测到的图像的示意图，在图中可以清晰的显示出炉膛内壁101、炉管102、火焰前缘103、报警点104；其中报警点104是可以在系统中预先设置的，报警点104距离炉管102有一个安全距离；在图像中可以实时提取火焰前缘103的位置，并在火焰前缘103达到报警点104的位置时进行报警。
工艺参数要求：
1、所有材料均为不锈钢材质、能够耐震耐温。
2、所有装置安装为整体可拆。
3、各部件安装和调节精度小于±2cm。
本发明的适用条件：适用于油田野外活动注汽站锅炉，具有简便灵活、易于安装、易于操作、工作可靠、安全风险少等诸多优势。本发明实施例中提出了一种在施工要求需要或者为了提高工作效率的情况下，设计轻便、简捷、功能齐全的新型观火装置，提升油田专业化设备的可靠性，减少职工劳动强度、消减安全风险点，提高生产效率。其通过“巧妙结构、功能集成以及安装位置的布局”方式实现简单便捷的可靠功能。本发明实施例的关键在“内部结构和功能科学”的完善上以及在可靠性、科学性、安全性和设计思路上。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。