基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，它包括线型光纤温度传感器、光纤测温主机，其中：锅炉外壁表面划分出若干区域，每个区域由一根光纤温度传感器均匀覆盖，光纤温度传感器通过防腐胶带固定于锅炉外壁表面上且防腐胶带覆盖住光纤温度传感器来使光纤温度传感器与外界隔绝，各个区域内的光纤温度传感器与光纤测温主机连接。本实用新型通过在锅炉外壁分区域测温，来实时掌握锅炉炉膛及耐火保温层的温度分布情况，实现了实时全方位的立体温度监测，可及时发现锅炉温度异常，保障锅炉安全、高效、经济地运行，适用于燃煤、燃油、燃气各类型锅炉。
【专利说明】
基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种锅炉温度检测系统，尤指一种基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统。
【背景技术】
[0002]随着工业及城市建设的飞速发展，随着人民生活水平的提高，目前我国许多城市及工厂对热能的需求与日倶增，各种燃煤、燃油、燃气锅炉总量在急剧上升。从实际实施中可以发现，目前由于设计、制造、安装、使用、维护等过程中存在各种瑕疵和人为操作失误，加上锅炉生产企业和最终用户对锅炉生产和运行中的自动在线监测预警管理工作的轻视或弱化，锅炉导致的安全事故屡见不鲜，特别是早期建设投运的锅炉，已逐步进入安全事故高发期。
[0003]锅炉是压力容器，也是基建投资的重头，但长期以来我国没有一种可靠、准确的测量锅炉炉膛温度场的技术，使锅炉安全和优化燃烧失去直接监控和判别的依据。
[0004]测量锅炉炉膛温度场具有如下重要性:
[0005]1、监控炉膛内温度可保障锅炉安全运行，精准调控出口温度，节能增效。
[0006]2、可实时监测锅炉整体运行状态，矫正燃烧不均衡。
[0007]3、精准控制燃料和风的比例，提高燃烧效率。
[0008]4、降低污染物排放。
[0009]可见，监控锅炉炉膛温度是企业保障安全、降本增收、节能减排的关键，因此长期以来人们进行了大量研究，开发出了各种温度测量装置，主要有接触式伸缩式温度计和非接触式温度计两类。但是，锅炉炉膛内高温高压、结构复杂，采用传统点式测温方式的接触式伸缩式温度计存在不耐高温、操作难度大、寿命短、存在盲区、易导致测量误差等缺陷，并且这种点式测温方式不适宜进行大面积温度测量，因而在实时监测大型锅炉温度方面意义有限。而非接触式温度计(比如热成像)不适合进行锅炉测温，且误差和定位效果都较差。
[0010]由此可见，设计出一种通过可实时全方位监测锅炉表面温度场分布，从而实时掌握锅炉炉膛温度及锅炉耐火保温层的劣化程度，及时发现与处理锅炉温度异常、确保锅炉安全、经济运行的技术方案，显得十分必要。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于提供一种基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其通过在锅炉外壁分区域测温，来实时掌握锅炉炉膛及耐火保温层的温度分布情况，实现了实时全方位的立体温度监测，可及时发现锅炉温度异常，保障锅炉安全、高效、经济地运行，适用于燃煤、燃油、燃气各类型锅炉。
[0012]为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案:
[0013]—种基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于:它包括线型光纤温度传感器、光纤测温主机，其中:锅炉外壁表面划分出若干区域，每个区域由一根光纤温度传感器均匀覆盖，光纤温度传感器通过防腐胶带固定于锅炉外壁表面上且防腐胶带覆盖住光纤温度传感器来使光纤温度传感器与外界隔绝，各个区域内的光纤温度传感器与光纤测温主机连接。
[0014]在实际设计中，所述光纤温度传感器可置于不锈钢光纤套管中后固定于所述锅炉外壁表面上。
[0015]当所述锅炉为圆形锅炉时，所述锅炉的外壁表面在竖直方向上划分出若干所述区域，每个所述区域内的所述光纤温度传感器沿水平方向一圈圈地环绕敷设；
[0016]当所述锅炉为方形锅炉时，所述锅炉的每侧外壁表面设为一个所述区域或划分出若干个所述区域，每个所述区域内的所述光纤温度传感器沿垂直于地面的方向呈连续S状间隔敷设。
[0017]在实际设计中，报警设备、显示设备、信息管理设备的信号端口可分别与所述光纤测温主机的相应信号端口连接。
[0018]本实用新型的优点是:
[0019]1、本实用新型通过在锅炉外壁分区域测温，来实时掌握锅炉炉膛及耐火保温层的温度分布情况，实现了实时全方位的立体温度监测，可及时发现锅炉温度异常，保障锅炉安全、高效、经济地运行，适用于燃煤、燃油、燃气各类型锅炉。
[0020]2、本实用新型采用分区域安装光纤温度传感器的做法，当某区域的光纤温度传感器出现局部损坏时，对此区域的光纤温度传感器进行维修、替换即可，不会影响到其它区域的光纤温度传感器，维修方便、快捷，节约成本。
[0021]3、本实用新型可以达到因准确掌握锅炉炉膛温度场而带来的一系列优点，如可精准调控出口温度来节能增效，矫正燃烧不均衡，精准控制燃料和风的比例来提高燃烧效率、降低污染物排放等。
[0022]4、本实用新型可实现精准、实时监测锅炉的运行状态，为确定合适的锅炉维修保养时间提供决策依据，避免发生传统经验定时检修所导致的在锅炉状态完好情况下停炉所造成的时间和物料浪费，大大提高了锅炉的运行时效，避免了恶性事故的发生，可为企业增加一定的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型的组成示意图。
[0024]图2是光纤温度传感器安装敷设在方形锅炉外壁上的说明示意图。
【具体实施方式】
[0025]如图1和图2所示，本实用新型基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统包括耐高温的线型光纤温度传感器10、光纤测温主机20，其中:锅炉外壁表面划分出若干区域，每个区域敷设一根光纤温度传感器10，进一步说，每个区域由敷设的一根光纤温度传感器10均匀覆盖，光纤温度传感器10通过粘结强度强、耐高温性能好的防腐胶带(图中未示出)固定于锅炉外壁表面上且防腐胶带覆盖住光纤温度传感器10来使光纤温度传感器10处于防腐胶带与锅炉外壁之间的密封空间内，与外界隔绝，从而尽量减小外界环境温度对光纤温度传感器10的影响，各个区域内的光纤温度传感器10的信号端口分别与光纤测温主机20的相应光通道端口连接。
[0026]在实际设计中，光纤测温主机20可为基于光纤喇曼散射原理或布里渊散射原理实现的光纤温度解调仪。
[0027]如图1，本实用新型还可包括报警设备50、显示设备30、信息管理设备40，报警设备50、显示设备30、信息管理设备40的信号端口分别与光纤测温主机20的相应信号端口连接。
[0028]在实际设计中，光纤温度传感器10可包括单模或多模光纤。较佳地，耐高温的光纤外表面可涂有耐尚温涂层来提尚耐尚温性能。
[0029]较佳地，在实际安装时，光纤温度传感器10可置于不锈钢光纤套管或其它耐高温且具有一定机械强度的材料制成的光纤套管中后再通过防腐胶带固定于锅炉外壁表面上。
[0030]在实际制作中，不锈钢光纤套管可为304、316或316L材质制成。
[0031]另外，不锈钢光纤套管外还可根据实际情况设有单层或多层不锈钢丝层或其它耐高温增强材料。
[0032]在实际敷设光纤温度传感器10时:
[0033]当锅炉为圆形锅炉(如锅炉呈圆筒形)时，锅炉外壁表面在竖直方向上划分出若干区域，每个区域内的光纤温度传感器10沿水平方向一圈圈地环绕敷设。
[0034]当锅炉为方形锅炉时，构成锅炉的方筒形外壁的每侧外壁表面可设为一个区域或划分出若干个区域，每个区域内的光纤温度传感器10沿垂直于地面的方向呈连续S状间隔敷设。
[0035]从实际应用中可以看到，对于方形锅炉，不管锅炉是立式安装还是卧式安装，其都会出现4个直角，如果与圆形锅炉一样一圈圈地环绕敷设光纤温度传感器，就会面临光纤温度传感器要经过90度角的问题，但根据光纤温度传感器的弯曲半径的规定，其安装时不能有90度的直角弯曲。所以，本实用新型采取了垂直往复、呈连续S状间隔敷设光纤温度传感器的方式，来解决锅炉直角处光纤温度传感器敷设困难的问题。
[0036]进一步地，在每个区域中，光纤温度传感器10上相邻的两段之间平行地间隔设定距离，此设定距离介于20厘米?100厘米，应根据锅炉的尺寸来确定。
[0037]如图2，图中示出了方形锅炉60的三侧外壁表面(外壁表面呈不规则形状，右边两侧外壁表面大致呈长方形)，每侧外壁表面设为一个区域，参见图中所示出的区域1、区域2和区域3。在每个区域内，光纤温度传感器10垂直往复敷设，呈连续S状，光纤温度传感器10上相邻的两段之间平行且间隔50厘米。
[0038]在实际应用时，光纤温度传感器10可活动式安装。例如，若锅炉的检修人孔被划分在某一个区域内，那么，处于检修人孔处的光纤温度传感器部分优选采取活动式安装，以便检修时移开检修人孔处的光纤温度传感器部分，检修结束后再把此光纤温度传感器部分安装好。
[0039]在本实用新型中，光纤温度传感器10、光纤测温主机20、报警设备50、显示设备30、信息管理设备40为本领域的熟知设备，故其具体构成不再详述。
[0040]本实用新型的工作过程为:
[0041]光纤测温主机20实时收集各个区域内的光纤温度传感器10实时采集到的温度信号(光纤温度传感器10检测的温度范围为_40°C?700°C)，并将温度信号进行相应处理后与锅炉正常运行时的温度数据进行对比分析，从而监测出发生异常的区域，实现从锅炉外壁的实时温度检测来掌握炉膛内对应部位的温度情况。
[0042]当发现某区域的温度超过设定温度阈值时，光纤测温主机20通过显示设备30给出预警，并判断温度异常点温度上升的速率和趋势，当温度异常点的温度达到设定报警值时，光纤测温主机20通知报警设备50发出温度异常警报，提醒相关人员及时采取措施，避免安全事故的发生。
[0043]在本实用新型运行过程中，显示设备30实时显示各区域的温度数据等信息，信息管理设备40对所有信息进行存储备份。
[0044]本实用新型的优点是:
[0045]本实用新型通过在锅炉外壁分区域测温，来实时掌握锅炉炉膛及耐火保温层的温度分布情况，实现了实时全方位的立体温度监测，可及时发现锅炉温度异常，保障锅炉安全、高效、经济地运行，适用于燃煤、燃油、燃气各类型锅炉。
[0046]以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于:它包括线型光纤温度传感器、光纤测温主机，其中:锅炉外壁表面划分出若干区域，每个区域由一根光纤温度传感器均匀覆盖，光纤温度传感器通过防腐胶带固定于锅炉外壁表面上且防腐胶带覆盖住光纤温度传感器来使光纤温度传感器与外界隔绝，各个区域内的光纤温度传感器与光纤测温主机连接。2.如权利要求1所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 所述光纤温度传感器包括单模或多模光纤。3.如权利要求2所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 所述光纤的外表面涂有耐高温涂层。4.如权利要求1所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 所述光纤温度传感器置于不锈钢光纤套管中后固定于所述锅炉外壁表面上。5.如权利要求4所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 所述不锈钢光纤套管外设有单层或多层不锈钢丝层。6.如权利要求1所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 当所述锅炉为圆形锅炉时，所述锅炉的外壁表面在竖直方向上划分出若干所述区域，每个所述区域内的所述光纤温度传感器沿水平方向一圈圈地环绕敷设； 当所述锅炉为方形锅炉时，所述锅炉的每侧外壁表面设为一个所述区域或划分出若干个所述区域，每个所述区域内的所述光纤温度传感器沿垂直于地面的方向呈连续S状间隔敷设。7.如权利要求6所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 在每个所述区域中，所述光纤温度传感器上相邻的两段之间平行地间隔设定距离。8.如权利要求1所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 所述光纤测温主机为基于光纤喇曼散射原理或布里渊散射原理实现的光纤温度解调仪。9.如权利要求1至8中任一项所述的基于分布式光纤测温实现的锅炉温度监测系统，其特征在于: 报警设备、显示设备、信息管理设备的信号端口分别与所述光纤测温主机的相应信号端口连接。
【文档编号】G01K11/32GK205424999SQ201620206211
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月17日
【发明人】缪宏, 张悦, 浦国红, 牛玉舒, 缪文韬, 石东生, 商梅荣, 董爱民, 雷燕龙
【申请人】北京百世通管道科技有限公司