专利名称：线形扫描热点探测系统的制作方法
技术领域：
本发明的背景本发明涉及旋转换热式空气预热器中热点的探测。说得更具体一点，本发明涉及一种适用于改进的热点探测的扫描机构。
旋转的换热式空气预热器通常用来将熔炉排出的废气所含热量转移到进入的助燃空气中。在这种空气预热器中可能发生着火现象，在冷态起动时或者在热待机后起动时，是最常发生的。之所以发生这种着火现象，是因为燃料的不良燃烧造成废气中含有未燃烧或者只部分燃烧的燃料，凝积在空气预热器热交换元件上。随着进入空气预热器的温度不断增高，凝积物受到烘烤而形成一种像硬化的清漆的物质。这种烘烤发生在205-260℃(400-500°F)温度范围内，上述凝积物当温度升高到315-370℃(600-700°F)时便会燃烧起来。
上述燃烧现象往往是从凝积物的一个小的区域内开始的，设备操作人员经常可能没有意识到已经发生了着火现象。在燃烧的初始阶段，对外部的影响可能并不明显。凝积物独特地限制着燃气或空气的流动，以致于没有多少因燃烧产生的超量热量被带走。更有甚者，下游的流体混合最大程度地减小对外部的影响，从而掩盖了燃烧的存在。此外，燃烧所产生的热量被燃烧区域中的金属热传输元件所吸收。实际的温度增高过程可能是相当慢的。若能尽早地探测出热点，则用来急冷低于燃烧温度的空气预热器元件所需的水量就不会过大的。然而，如果没有早期的探测，空气预热器元件的表面就会继续增高温度，直到金属元件本身也可着火的程度。这一情况可能发生大约705℃(1300°F)，然后温度可能急速增高到1650℃(3000°F)以上，这仅是几分钟之内的事。上述的这种金属燃烧是自身持续的，因此需要大量的水来将温度降低到合理的水平。在上述情况下，除水以外的灭火器材，如二氧化碳之类，都是没有效果的，因为它们缺乏足够的冷却效应。
为了防止着火发生，现已研制出用于探测过热条件(热点)和报警的一些系统。这些探测系统最好采用一种红外线探测器或传感器，因为它的反应时间快，对背景温度的微小变化都很敏感。红外线系统的敏感度是可调的，但也可以设定，以便在探测到热点高于废气入口温度95-150℃(200-300 °F)时触发报警。
当前的热点探测系统一般都具有多个红外线传感器，以之用于监督空气预热器转动体上的热点。传感器安装在用于驱动传感器的一个传感器驱动装置上，以测量整个预热器转动体上的温度。传感器驱动装置一般从空气预热器的中心部位伸出到其外缘。通常二至四个均匀隔开布置的旋臂从驱动装置伸出来。每个旋臂上都装有一个红外线传感器，用来感受热点。所需旋臂和传感器的数目，通常是直接依照预热器的大小规格来调整的。每个旋臂按大约180°的弧形路径带动相应的传感器，以达到转动体半径的整个覆盖面。传感器和传感器驱动装置组件，包括传感器驱动装置的驱动电机和带通道，都是通过空气预热器冷端中心部位的边加以标准安装的。
传感器驱动装置所需的驱动机构、操纵杆、联杆和旋臂，可能在空气预热器内部占据相当大的空间。常规传感器驱动装置所需的空间通常对各个结构部件造成妨碍，例如对空气导管用的管子托架。这种妨碍带来的后果是，相对于空气预热器元件来说，传感器的占用净空小于最佳要求。传感器距加热元件的最近距离大约为30-40英寸，这取决于其上安装有驱动机构的中心部位的高度。
此外，支撑和驱动传感器的驱动电机、挠性导管和通道，都安置在预热器的中心部位。上述部位在预热器中心部位中的位置，使得工作条件受限制，在对传感器驱动装置和传感器头进行维修伺服时，会带来困难。
现在的热点探测系统可能显示出几个操作上的不足之处。传感器的呈弯曲状的弧形行程造成横越转动体表面的无用运动。此外，为带动传感器经过整个转动体覆盖面所需的驱动装置、联杆和旋臂的数目，可能导致现今热点探测系统的可靠性降低。
本发明的要点简言之，本发明提出的线形扫描热点探测系统有一个线形轨道装置，它通常从转动体腔的中心伸向其外缘。轨道装置最好支承两个小车装置以适用于在其上的线形运动。在空气预热器的外壁上安置的驱动机构使上述小车装置可在转动体腔的中心部位和周缘部位之间来回运行。每个小车装置支撑着一个单的红外线传感器装置头，以之用于探测空气预热器转动体上的各热点。两个小车装置的线性往复运动可以导致对旋转的空气预热器转动体的覆盖面的探测完整遍及范围。
本发明的线形扫描热点探测系统只需用两个传感器装置，以实现对全尺寸的预热器的全面扫描探测。调整轨道装置的长度，就可将本发明的热点探测系统用在不同大小的预热器上，而不需要附加的或不同的传感器装置或驱动机构组件。本热点探测系统简化了所需的机械部件，从而降低了制造成本，并提高了探测系统的可靠性。
驱动电机、减速器，水的、空气的和电气的线缆所用的通道，以及其他部件，都安置在空气预热器壳体的外部。上述部件处于外部的位置允许在空气预热器的外边进行各种维护工作，使工作环境得到改善且更为安全。因此，线形热点探测系统的维修工作得以简化。
另一个改进之处是，扫描头的安装位置更靠近空气预热器元件，以适应由于驱动装置的低外形而改善了的热点探测。轨道装置和驱动机构在壳体内一般具有水平取向，从而降低了热点探测系统所用的高度。垂直取向的部件例如传动装置都安置在壳体外。
从操作方面说，比起通常的热点探测系统来，本热点探测系统的往复线性运动减少了扫描头横越转动体表面的无用运动。
本发明的一个目的是提供一种具有改进的热点探测性能的热点探测系统。
本发明的另一个目的是提供一种较简单的但更可靠的热点探测系统。
本发明的再一个目的是提供一种可以从空气预热器外面进行维护的热点探测系统。
本发明的再一个目的是提供这样一种热点探测系统，为了改进热点探测，该系统可以安置得较靠近空气预热器热交换元件。
本发明的再一个目的是提供这样一种热点探测系统，它降低了执行热点探测所需扫描头的数目。
本发明的再一个目的是提供一种可通用于不同直径的空气预热器的热点探测系统。
本发明的上述目的和其他目的可从有关说明书和附图中看出。
对附图的短简描述
图1是采用本发明的线形扫描热点探测系统的空气预热器的横截面示意侧视图2是图1所示线形热点探测系统的局部横截面顶视图，局部剖视图；图3是图2所示线形热点探测系统的沿着3-3线的局部横截面端视图；图4是图2所示线形热点探测系统沿着4-4线的侧视图，局部剖视图；图5是沿着图2所示线形热点探测系统的5-5线的端视图，局部剖视图；图6是沿着图2所示的小车、探测器头和轨道的6-6线的一个放大局部侧视图，局部剖视图；图7是沿着图5所示传动链轮装置的7-7线的一个放大局部截面图，部分地分解开的；图8是图2所示轨道系统的内向端的一个放大的局部顶视平面图，部分地分解开的。
对优选实施例的描述用数字10表示一个旋转换热式空气预热器。预热器10有一个界定出壳体内腔13的筒柱状外壳或壳体12和外表面21。一个转动体14可以旋转地安装在壳体12中，它具有常用的热交换元件，用来转移热量(见图1)。转动体14还有一个轴18，用来支撑转动体14以实现转动。轴18延伸通过一个热端中心区31和一个冷端中心区33。
壳体12还配有一个废气入口通道20、一个废气出口通道22、一个空气入口通道24及一个空气出口通道26。横越入口通道和出口通道20、22、24、26安设了一些支撑条50，用来加强壳体12的结构支撑(见图2)。分隔板28和30伸过壳体12，靠近转动体14的上下表面，它们将预热器10分隔成空气一边11和废气一边15。图1中的箭头分别指出空气流和废气流通过预热器10的方向。热的废气由废气入口通道20进入，将热量传输给空气预热器的热交换元件，移动体14这时是连续转动的。被加热了的空气预热器的热交换元件被旋转而进入空气预热器10的空气一侧11，在这里，热量被转移给进入空气入口通道24的助燃空气流。
一个线形扫描热点探测系统38被安置在壳体12中的空气入口通道24处(见图1)。线形扫描热点探测系统38最好安置在转动体14的下方，靠近空气入口通道24的地方，以利于探测空气预热器转动体14上的热点。探测系统38一般延伸在壳体12的中心和周缘之间。线形扫描热点探测系统38具有一个线形轨道装置44，该轨道装置大体上依径向水平地在空气入口通道24处横越壳体12延伸。轨道装置44的内向端46安装在壳体12，大体靠近壳体中心(见图2)。轨道装置44的外向端48则固定在壳体12的周缘上。应当认识到，探测系统38可以安置在任一个入口通道或出口通道20,22,24,26处，以实现热点探测。
轨道装置44具有一对平行地布置的彼此分离的线形轨道52，用于支撑一对小车54。(见图3和6)。轨道52安装到壳体12上，安装位置靠近预热器的中心区。轨道52又可由固定在轨道52上的托架49和撑条50加以支承。每个轨道52一般都具有“I”形横截面。每个轨道52上的上凸缘39和下凸缘40界定出一个朝外的轨道凹口53和一个朝内的轨道凹口55。每个轨道52上安置一个可移动的小车54。小车54具有U-形框架36，延伸越过上凸缘39，处于轨道凹口53、55的前面。几对装有凸缘的小车滑轮41可以旋转地安装在小车框架36上，滚动地啮合轨道52的轨道凹口53、55内侧的下凸缘40。一对辊子45也是可以旋转地安装在每个小车框架36上，滚动地啮合每个下凸缘40的下表面，以保持小车框架36在轨道52上平稳线性运动。轨道52确定出一条纵轴线A和一条横轴线B，横轴线B与纵轴线相互垂直。热点探测系统38通常是对称地横越纵轴线A。
一个传动装置58带动小车54沿着轨道做反向的线性往复运动。传动装置58有一个单链条57，该链条沿着每个轨道的内侧的轨道凹口55延伸，并由一个带螺纹可调节的链子夹头42固定在每个小车框架36上(见图6)。一根钢丝索或绳56沿着每个轨道的向内的轨道凹口55伸延，并由一个带螺纹可调节的钢丝绳夹头37固定在每个小车上。(见图6)因此，链条57、钢丝绳56和小车54构成一个连续的环路。单链条57在被驱动的同时在沿纵轴A的相反方向中带动两个小车54在轨道装置44上运行。一对滑轮59可以转动地安置在轨道装置44的内向端46上的滑轮夹头51上，用以引导钢丝绳56从一个轨道52的内侧轨道凹口53至另一个轨道52的内侧轨道凹口53(见图8)。
在轨道装置44的外向端48上，链条57穿过壳体12，在重新进入壳体12之前，穿过通常安装在壳体12的外壁21上的传动装置58。传动装置58有一对空载链轮61，用来引导链条57进入两个轨道52的内侧轨道凹口53。空载链轮都是可以转动地安装在固定于轨道装置44的外向端48和壳体12的链轮夹头47上。(见图7)钢丝绳56上的一个松紧螺套37可以转动进行调节，借以保持钢丝绳56和链条57的足够张紧度，从而防止链条57和钢丝绳56下垂和在轨道52的凸缘39、40上摩擦。(见图6)可转动的传动链轮63与链条57相啮合，以带动链条57，从而带动小车54在轨道装置44上滑动。由一个双重减速的减速器62操纵的可逆电机60，通过一驱动轴65驱动传动链轮63做交替旋转运动。于是，小车54依相反的线性方向运行，其中，当一个小车54处于轨道装置44的内向端46时，另一个小车54则处于轨道装置44的外向端48。传动链轮63安置在装配在壳体12外部上的传动机构外壳69中。驱动轴65穿过传动机构外壳，以转动驱动链轮63。一个四凸轮式限制开关64根据小车的位置加以手工调定，借以控制电机60的逆转，以实现小车54的连续反向线性往复运动。(见图5)在操作过程中，由电机60驱动传动链轮63旋转，以张紧链条57的一个端，从而将两个小车54之一拉向轨道装置44的外向端48。链条57的张紧力通过上述小车54被传递到钢丝绳56，转动滑轮59，并将另一个小车54拉向轨道装置44的内向端46。传动链轮63的逆向旋转则张紧链条的另一个端，从而将另一个小车54拉向轨道装置44的外向端48，将第一个小车54拉向轨道装置44的内向端46。
在每个小车54上配置一个传感器装置66。传感器装置66最好使用一个红外线传感器，以之用于探测空气预热器转动体14上的热点。传感器装置66可以按其它方案使用热电偶、不同热敏电阻及紫外线探测器，以探测转动体14上的温差。每个传感器装置66最好安置在相应轨道52上方正中和相应的小车框架36正中上，以便于改善小车54和传感器装置66在轨道52上的平衡的运动。
一套水、空气和电气缆线67向每个传感器装置66供给水、气、电，并允许将信号从传感器装置66传输给传感器显示装置(图中未示明)。每一组线缆67都通过壳体12上的一个线缆通道68进入空气预热器10。空气、水和线缆67的装置延伸通过位于轨道装置44下方的有一定角度的刚性线缆外壳70。刚性线缆外壳70大约是轨道装置44的长度的一半长，并终止在一个大致固定在轨道装置44的中部的线缆夹头75处。每一组线缆67然后继续延伸而通过一个分离的柔性分节式的线缆外壳72，该线缆外壳一端安装在线缆夹头75上，另一端安置在两个小车54之一上。当小车54沿着轨道装置44移动时，柔性线缆外壳72在两个轨道52之间限定出动态的U-形路径。一个通常呈U-形的线缆托架73安置在两个轨道52之间，从每一个轨道52的下凸缘40垂直地支撑着柔性线缆外壳72。线缆托架73具有纵向线缆导引部73，以便当小车54沿着轨道52移动时，将柔性线缆外壳72维持成与轨道52相平行的关系(见图3)。
进入孔74设置在壳体12上，以便于接近每个小车54和传感器装置66进行维修。每个通入孔74的位置大致与两个小车54之一的移动路径做成一直线。通入孔盖80密封地与每个通入孔74相啮合，以便在预热器10运行时将壳体12加以密封。当相应的小车54处于轨道装置44的外向端48上的运动界限时，一个法兰76从每个小车54延伸，密封地与每个通入孔74的内侧上的一个密封垫圈78相啮合。当该小车54处于运动限制点时，小车54上的传感器66伸入通入孔74中。于是通入孔盖80可以取去，以便对传感器进行维修。
在运转过程中，线形扫描热点探测系统38的反向线性往复运动与转动体14的旋转运动相结合，从而导致空气预热器转动体14的扫描热点探测的完整遍及范围。探测系统38的低外形使得探测系统38可以获得最佳位置，即离转动体14大约21英寸，并处于支撑着空气入口通道24的撑臂50上方，以利于改进热点探测。
虽然对本发明的一个优选实施例做了图示和详细说明，但应很容易理解到，为此所做许多改进和改变是在本领域一般技术人员的能力范围之内。因此，所附的权利要求书旨在把处在本发明的真正精神和范围内任何的和所有的那些改进包含在内。
权利要求
1．一种旋转的换热式空气预热器，它包括一个壳体，它限界出壳体内腔和外表面，所述壳体内腔有一个中心区和一个周缘区；转动体装置，它可以旋转地安置在所述壳体中，用来将废气流中的热量转移到空气流中；轨道装置，它包括一个在所述周缘区和中心区之间延伸的线性轨道；小车装置，它可以移动地安置在所述轨道装置上；传感器装置，用于探测所述转动体装置上的热点，该传感器装置被安置在所述小车装置上；以及传动装置，连接在所述小车装置上，以带动该小车装置在中心区和周缘区之间的轨道装置上运行。
2．如权利要求1中所述的旋转换热式预热器，其特征在于传动装置包含一个链轮传动装置和一个固定在小车装置上并与该链轮传动装置相啮合的链条。
3．如权利要求1中所述的旋转换热式预热器，它还包括第二个小车装置，它可移动地安置在所述轨道装置上，并与所述传动装置相连接，借以带动第二个小车装置在中心区和周缘区之间的轨道装置上运行。
4．如权利要求3中所述旋转换热式预热器，其特征在于所述链条和小车装置构成一个连续的环路，所述传动装置还包括一个链轮传动装置，后者安置在壳体的外表面，借以传动所述链条。
5．如权利要求1中所述旋转换热式预热器，其特征在于所述传感器装置包含一种红外线传感器。
6．如权利要求1中所述旋转换热式预热器，其特征在于线性轨道具有“I”形横断面、形成两个轨道凹口；小车装置包含滑轮，滑轮被安置在所述轨道凹口中，并且滚动地与所述轨道相啮合。
7．如权利要求1中所述旋转换热式预热器，其特征在于它还包括用来向传感器装置供电的线缆装置和具有一个柔性外壳部分的线缆外壳装置，所述线缆装置在所述柔性外壳装置中而且所述柔性外壳装置构成一个可变的U-形路径。
8．如权利要求7中所述旋转的换热式预热器，其特征在于所述线缆外壳装置还包含一个刚性外壳部分。
9．一种旋转的换热式预热器，它包括一个壳体，有一内腔和一外表面，内腔分为中心部分和周缘部分；转动体装置，可旋转地安置在所述内腔中，用于将废气流中的热量转换给空气流；轨道装置，包括多个延伸在所述周缘部分和中心部分之间的线性轨道；多个小车装置，每个滑动装置都是可移动地安置在其中的一个所述轨道上；传感器装置，安置在每个所述的小车上，传感装置用于探测所述转动体装置上的热点；以及传动装置，用于带动滑动装置在处于中心部分和周缘部分之间的所述轨道装置上运行，所述传动装置包括一个安装在所述壳体外表面上的传动装置。
10．如权利要求9中所述的旋转换热式预热器还包括线缆外壳装置，安置在所述内腔中，该线缆外壳装置有一个刚性线缆外壳部分和一个柔性线缆外壳部分，所述刚性线缆外壳部分安置在所述壳体上，所述柔性线缆外壳部分安置在所述小车上；以及线缆装置，它从所述壳体外表面通过线缆外壳装置延伸到小车装置。
11．如权利要求9中所述的旋转换热式预热器，其特征在于所述线性轨道具有一般的“I”-形横断面，构成凹口。
12．如权利要求11中所述的旋转换热器预热器，其特征在于所述小车装置包含滑轮，滑轮安置在所述轨道凹口中，并滚动地与所述线性轨道相啮合。
13．如权利要求9中所述的旋转换热式预热器，其特征在于传感器装置包含一个红外传感器。
14．一种热点探测系统，用于探测一个旋转换热式预热器中的热点，所述探测系统包括轨道装置，包含一对靠近地布置的平行轨道；第一个小车装置，可移动地安置在所述一对轨道之一上；第二个小车装置，可移动地安置在所述一对轨道的另一轨道上；每一个所述的小车装置上的探测器装置，用于探测热点；传动装置，用于带动所述第一和第二小车装置在所述相关轨道上进行反向往复线性运动。
15．如权利要求7中所述的热点探测系统，其特征在于传动装置包含一个链条，用来将所述每个小车装置固定在该链条上的夹头，以及用于传动该链条的链轮传动装置。
16．如权利要求8中所述的热点探测系统，其特征在于所述传动装置还包括一条固定在第一和第二小车装置上的柔性钢丝绳，所述链条、第一和第二小车及钢丝绳构成一个连续的环路。
17．如权利要求7中所述的热点探测系统，还包括线缆外壳装置，用于向所述传感器装置馈电；所述线缆外壳装置包含一个刚性线缆外壳部分和一个柔性线缆外壳部分，所述柔性线缆外壳部分安置在所述小车装置上；以及通过刚性外壳部分和通过柔性外壳部分延伸的线缆装置。
全文摘要
一种旋转换热式空气预热器(10)有一个线性扫描热点探测系统(38)。该线性扫描热点探测系统(38)有一个线性轨道装置(44),一般从转动体(14)内腔的中心延伸到其周缘。轨道装置(44)最好支承两个小车装置(54),使之在其上做线性运动。一个传动机构(58)安置在空气预热器(10)的外壁上,借以使小车(54)在转动体(14)内腔的中心部分和周缘部分之间往复运动。每个小车装置(54)承载着一个红外线传感器装置头(66),用于探测空气预热器转动体(14)上的热点。两个小车(54)的线性往复运动可以对旋转的空气预热器转动体(14)实现全面的探测覆盖。
文档编号F28D19/00GK1224494SQ97196116
公开日1999年7月28日 申请日期1997年6月23日 优先权日1997年6月23日
发明者T·C·布赖特瓦, B·E·坎贝尔 申请人:Abb·空气预热器有限公司