一种油田加热炉的锅炉燃烧器的制作方法

一种油田加热炉的锅炉燃烧器
[技术领域]
[0001]
本发明涉及锅炉燃烧器，尤其涉及一种油田加热炉的锅炉燃烧器。
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背景技术：
]
[0002]
油田加热炉简称火筒炉，是油田上广泛使用的加热设备，用以加热油田生产中的多相混合液，多相混合液包括油液，水及其他杂质。油田加热炉包括炉体和火筒，其中，火筒是加热炉的主要加热装置，包括火管、燃烧器和烟管，燃烧器安装在炉体的外部，火管的后端。燃料在火管后端的燃烧器中点燃、喷到火管中燃烧，火管外的多相混合液与火管外壁对流换热，实现油水分离。
[0003]
申请号为cn201110383554.0的发明公开了一种燃气燃烧器，包括燃烧头、控制器、人机交互装置、安装在燃烧头上的点火装置及火焰监测装置和与控制器分别连接的燃料装置及送风装置；送风装置包括与燃烧头进风管相对应的鼓风装置和安装在燃烧头进风管上的风压检测装置及风机驱动器；风机驱动器通过改变鼓风装置的频率来改变鼓风装置的出风量，风机驱动器上设有风机驱动器反馈；风压检测装置、风机驱动器反馈、风机驱动器和鼓风装置分别与控制器相连接。
[0004]
油田加热炉如果火筒穿孔，多相混合液就会流进火筒里引起火灾，油田加热炉也需要安装火焰检测器，在油田加热炉漏油停火后即进行火焰检测，以确认炉膛内是否存在因火筒漏油引发的非正常火焰。上述该发明的火焰监测装置采用安装在燃烧头壳体上的火焰传感器，用于监测燃气燃烧器是否点火成功，用于检测点火的火焰传感器是红外传感器，无法判断高温炉膛停火后是否存在非正常的火焰。另外，该发明的燃气燃烧器无法判断火筒是否漏油，何时启动火焰检测。
[

技术实现要素：
]
[0005]
本发明要解决的技术问题是提供一种能够判断火筒及燃烧器火焰是否正常的油田加热炉的锅炉燃烧器。
[0006]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种油田加热炉的锅炉燃烧器，包括燃烧器、ai图像识别火焰探测器和火筒漏液检测装置，ai图像识别火焰探测器包括机壳和摄像装置，摄像装置包括摄像头和控制电路，机壳的前端包括摄像孔，摄像装置安装在机壳中，摄像头朝向摄像孔；燃烧器的后部包括观察孔，ai图像识别火焰探测器固定在燃烧器观察孔处,所述的摄像孔朝向观察孔；火筒漏液检测装置包括投入式液位变送器和支架，投入式液位变送器包括液位变送器本体、液位探头和连接变送器本体与液位探头的导压管；燃烧器包括壳体，液位变送器本体通过支架固定在壳体的外部，导压管穿过壳体，液位探头布置在壳体内腔的下部或壳体内腔的前方。
[0007]
以上所述的锅炉燃烧器，壳体内腔包括夹套，夹套环形后壁的下部包括导压管孔和复数个螺纹孔；导压管孔中装有固定环，导压管穿过固定环的内孔进入燃烧器壳体的夹套中；支架的前板通过复数个螺钉固定在夹套环形的后壁上；所述的固定环为三点减热式
固定环，三点减热式固定环的外周包括沿周向分开布置的三条突棱，三点减热式固定环的三条突棱由导压管孔三点支承。
[0008]
以上所述的锅炉燃烧器，支架包括底板和弧形的顶板.底板包括安装孔；投入式液位变送器包括螺母和两个隔热垫，液位变送器本体的上端包括螺纹轴头，螺纹轴头穿过底板的安装孔，螺母旋在螺纹轴头的上端；两个隔热垫套在螺纹轴头上，一个位于底板的下方，另一个位于底板的上方；安装孔的孔径大于螺纹轴头的直径，螺纹轴头与安装孔之间存在隔热间隙；底板的安装孔位于支架的后部；顶板作为隔热板遮盖在燃烧器外部的导压管和液位变送器本体的上方。
[0009]
以上所述的锅炉燃烧器，支架朝向燃烧器的外表面喷涂有纳米隔热漆，支架的前板、支架的后板和支架的底板各包括减热架空孔；从液位变送器本体上端引出的导压管环绕出环圈后再进入壳体。
[0010]
以上所述的锅炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器包括风机和摄像头保护罩，机壳的前端包括安装定位座，安装定位座的后部包括安装突缘，安装突缘包括复数个固定螺钉孔；所述的摄像孔位于安装定位座中，安装定位座的外周包括分开布置的多个定位突棱；安装定位座插入到所述的观察孔中，安装定位座的定位突棱由观察孔支承；安装突缘通过螺钉与送风机的安装接盘连接；机壳的外表面喷涂有纳米隔热漆；风机安装要机壳内的后部，风机的出风口朝前；机壳的后部包括进风口，机壳的前部包括出风口，风机的出风口与机壳的出风口之间形成风道；摄像头安装在机壳内的前部，位于风道中；摄像头保护罩安装在摄像孔中。
[0011]
以上所述的锅炉燃烧器，所述的机壳包括左右分开的两个半壳，两个半壳通过螺钉连接；所述的摄像孔位于两个半壳之间，摄像孔包括环形凹槽；所述的摄像头保护罩为耐高温玻璃片，耐高温玻璃片嵌在摄像孔的环形凹槽中；机壳的进风口和出风口位于第一半壳的侧面，所述的出风口包括副出风口和主出风口，副出风口包括按矩阵布置的多个阻尼散热孔，布置在电路主板下部的侧面；主出风口布置在摄像装置的摄像头的侧面，包括复数个栅格孔。
[0012]
以上所述的锅炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器包括支架，支架固定在机壳的内侧；控制电路包括电路主板，电路主板固定在支架上，与风道的轴线正交；摄像头布置在电路主板上部的前方。
[0013]
以上所述的锅炉燃烧器，控制电路包括指示灯和通信线缆接头，指示灯固定在第一半壳的侧面，位于主出风口的下方；通信线缆接头固定在机壳后部的下端，通信线缆接头与电路主板电连接。
[0014]
以上所述的锅炉燃烧器，包括高压气体灭火介质喷入装置，高压气体灭火介质喷入装置包括高压气体灭火介质喷射管、分支管路和电控阀、燃烧器壳体的后壁包括高压气体灭火介质喷入孔，高压气体灭火介质喷射管安装在燃烧器壳体后壁的高压气体灭火介质喷入孔上；高压气体灭火介质喷射管通过分支管路接电控阀，电控阀外接气体灭火介质发生器；控制电路包括微控制单元和用于存储火焰图形数据的存储器。微控制单元包括启动信号输入端和火焰信号输出端，摄像头接微控制单元的数字摄像头接口,存储器与微控制单元连接，微控制单元通过通信总线与上位机连接，投入式液位变送器的信号输出端和电控阀的控制端分别与上位机连接。
[0015]
以上所述的锅炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器的工作过程包括以下步骤：
[0016]
1001)投入式液位变送器检测到火筒漏油后向上位机发送漏油信号；
[0017]
1002)上位机关闭锅炉燃烧器的电源和燃气，锅炉燃烧器熄火；上位机向ai图像识别火焰探测器发送信号，ai图像识别火焰探测器启动，进入到工作状态；
[0018]
1003)ai图像识别火焰探测器开始图像识别工作，摄像头实时获取视频图像，并发送给微控制单元；
[0019]
1004)微控制单元根据摄像头获取的实时图像与存储的火焰特征训练图像的边界框及阈值做出比较，判断摄像头是否捕捉到火焰图像；
[0020]
1005)当微控制单元判断摄像头捕捉到火焰图像时，火焰信号输出端发出发现火焰的信号和/或通过通信总线向上位机发出发现火焰的信号；
[0021]
1006)上位机启动外部的气体灭火介质发生器，气体灭火介质发生器喷出的高压气体灭火介质，通过高压灭火气体灭火介质喷入装置从燃烧器喷入到漏油的火筒中。
[0022]
本发明在油田加热炉的火筒漏油后能够及时报警，并判断是否存在异常火焰，便于及时扑灭火筒漏油引起的火灾。
[附图说明]
[0023]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0024]
图1是本发明实施例油田加热炉的锅炉燃烧器的立体图。
[0025]
图2是本发明实施例油田加热炉的锅炉燃烧器的主视图。
[0026]
图3是本发明实施例油田加热炉的锅炉燃烧器的左视图。
[0027]
图4是图3中的a-a剖视图。
[0028]
图5是本发明实施例漏液检测装置的立体图。
[0029]
图6是本发明实施例漏液检测装置的分解图。
[0030]
图7是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的立体图。
[0031]
图8是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的内部结构图。
[0032]
图9是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的分解图。
[0033]
图10是本发明实施例ai图像识别火焰探测器控制电路的电路框图。
[具体实施方式]
[0034]
本发明实施例锅炉燃烧器的结构和原理如图1至图10所示，包括燃烧器、漏液检测装置、高压气体灭火介质喷入装置80和ai图像识别火焰探测器100。
[0035]
如图1至图4所示燃烧器包括燃烧器本体和送风机50，送风机50前端的安装接盘51固定在燃烧器壳体40的后板41上，送风机50的安装接盘51有一个观察孔511，ai图像识别火焰探测器机壳的前端通过螺钉固定在送风机50的安装接盘51上,位于观察孔511的后方。
[0036]
本发明实施例ai图像识别火焰探测器100的结构如图7至图10所示，包括机壳10、摄像装置20、风机30和耐高温玻璃片19(镜头保护罩)，摄像装置20包括视频识别摄像头21和控制电路。
[0037]
机壳10包括在中间等分的左半壳10a和右半壳10b，左半壳10a和右半壳10b通过螺钉18连接。
[0038]
机壳10的前端有一个摄像孔11，风机30安装要机壳10内的后部，固定在左半壳10a与右半壳10b之间。机壳10的后部有一个进风口12，风机30的出风口31朝向前方。机壳10的前部有出风口，风机30的出风口31与机壳10的出风口之间形成风道10c。
[0039]
摄像装置20的摄像头21和电路主板22安装在机壳10内的前部，位于风道10c中。摄像装置20的摄像头21朝向摄像孔11，耐高温玻璃片19安装在摄像孔11中。
[0040]
机壳10的前端有一个安装定位座14，安装定位座14的后部有一个安装突缘15，安装突缘15上有两个固定螺钉孔151。安装定位座14插入到送风机的安装接盘51的观察孔中，安装定位座14的外周有4条沿周向均布的定位突棱141。通过装定位座14定位突棱141与安装接盘51接触，由安装接盘51的观察孔支承，安装定位座14外周的定位突棱141可以减少与的观察孔接触面积，减小安装接盘51上的热量向ai图像识别火焰探测器100内部传导。机壳10的外表面喷涂有纳米隔热漆，用以阻隔燃烧器热辐射的热量。
[0041]
摄像孔11位于安装定位座14中，位于左半壳10a和右半壳10b之间，摄像孔11中有一圈环形凹槽111。耐高温玻璃片19嵌在摄像孔11的环形凹槽111中。
[0042]
摄像装置的支架25固定在右半壳10b的内侧。摄像装置20的电路主板22固定在支架25上，与风道10c的轴线正交。摄像装置20的摄像头21安装在电路主板22上部的前方。
[0043]
机壳10的进风口12和出风口位右半壳10b的侧面。
[0044]
出风口13包括副出风口13b和主出风口13a，副出风口13b包括按矩阵布置的多个阻尼散热孔132，副出风口13b布置在电路主板22下部的右侧。主出风口副出风口13a布置在摄像头21的右侧，包括多个栅格孔131。
[0045]
ai图像识别火焰探测器的控制电路还包括两个工作指示灯27和通信线缆接头28，工作指示灯27固定在右半壳10b的侧面，位于主出风口13a的下方。两个工作指示灯27包括一个电源指示灯，一个报警指示灯，报警指示灯在ai图像识别火焰探测器工作状态下为常亮，监测到火焰后转为闪烁显示。
[0046]
通信线缆接头28固定在机壳10后部的下端，通信线缆接头28的引脚与电路主板22通过导线连接。
[0047]
如图10所示，ai图像识别火焰探测器的控制电路包括微控制单元(mcu)、flash存储器、sdram存储器和sd卡。微控制单元包括启动信号输入端和火焰信号输出端，视频识别摄像头21(cmos图像相机)通过dcmi通信总线和微控制单元的dcmi接口与微控制单元的dma模块连接,flash存储器通过gspi通信总线与微控制单元的dma模块连接，sdram存储器通过fmc通信总线和微控制单元的fmc接口与微控制单元的dma模块连接,sd卡通过sdio通信总线与微控制单元的dma模块连接。微控制单元通过485通信总线与上位机连接。启动信号输入端可以与控制开关连接，也可以与上位机连接；火焰信号输出端可以与开关管、光耦、继电器等驱动器件连接以驱动其它的电气设备，包括报警指示灯。
[0048]
如图1至图6所示，漏液检测装置包括投入式液位变送器60和支架70。投入式液位变送器60包括液位变送器本体61、液位探头62、导压管63、安装螺母64、隔热垫65和隔热垫66。液位探头62通过导压管63与液位变送器本体61连接。
[0049]
燃烧器的壳体40的内腔包括一个环形的夹套36，在本实施例中，夹套46环形后壁47的下部有一个导压管孔476和两个螺纹孔(图中未示出)。导压管孔476中装有导压管固定环67。
[0050]
支架70包括前板76、后板74顶板77和底板73。支架70布置在燃烧器的壳体40的下方，支架70的前板76通过两个螺钉固定在夹套46环形的后壁47的下部。支架70朝向燃烧器壳体的外表面喷涂有纳米隔热漆，以阻挡加热炉传过来的热量。
[0051]
如图1所示，高压气体灭火介质喷入装置80包括高压烟雾灭火介质喷射管81、分支管路82和电控阀83、燃烧器壳体40的环形后壁47上有一个高压气体灭火介质喷入孔，高压烟雾灭火介质喷射管81安装在燃烧器壳体后壁的高压气体灭火介质喷入孔上。高压烟雾灭火介质喷射管81通过分支管路82接电控阀83，电控阀83通过主管路84外接烟雾发生器，电控阀83的控制端接上位机。
[0052]
如图6所示，支架70的前板76、支架的后板74和支架的底板73各包括减热架空孔，减热架空孔可以减少燃烧器传导到液位变送器60的热量。
[0053]
支架70的底板73有一个安装孔736，底板73的安装孔736位于支架70的后部。液位变送器本体61的上端有一个螺纹轴头611，螺纹轴头611穿过底板73的安装孔736，安装螺母64旋在螺纹轴头611的上端。隔热垫65和隔热垫66套在螺纹轴头611上，隔热垫66位于底板73的下方，隔热垫65位于底板73的上方。液位变送器60的信号线输出接头68位于液位变送器本体66的下端。安装孔736的直径大于螺纹轴头611的直径，安装螺母64旋紧后，液位变送器本体66的螺纹轴头611与安装孔736之间存在隔热间隙。
[0054]
从液位变送器本体61上端引出的导压管63环绕出一个长轴在水平方向的扁长环圈63a后，导压管63穿过导压管固定环67，再进入燃烧器壳体40的夹套46中，液位探头67布置在夹套46的前端。
[0055]
导压管固定环67为三点减热式固定环，三点减热式固定环的外周沿周向分开布置三条突棱，三点减热式固定环的三条突棱由导压管孔476三点支承，以减少燃烧器的壳体40向导压管63传热。
[0056]
弧形的顶板77作为隔热板遮盖在燃烧器外部的导压管扁长环圈63a和液位变送器本体66的上方，以减少燃烧器壳体40热幅射对液位变送器的影响。
[0057]
因为燃烧器壳体上的温度比较高，会把热量传递给支架，并通过支架传送给液位变送器，不利于液位变送器正常工作，本发明以上实施例把液位探头到液位变送器本体的距离用扁长环圈加长，并且在支架与液位变送器本体的连接处用二个隔热垫片隔开，液位变送器本体的温度不至于受燃烧器壳体热幅射的影响。
[0058]
液位探头到液位变送器本体的距离也可以用螺旋弹簧形的多个螺旋环圈来加长。
[0059]
本发明以上实施例的燃烧器上装有漏液检测装置，漏液检测装置的液位探头可以探测火筒下部是否存在液体，如果没有感应到液体就处于正常工作状态。液位探头感应到火筒的下部有液体后，液位变送器本体通过线路把信号传送给上位机，对火筒进行灭火操作，以便快速扑灭火筒内的火灾。
[0060]
如图10所示，本发明实施例的ai图像识别火焰探测器摄像装置的工作模式可以通过两种方式切换到工作模式：上位机通过发出工作指令或由启动信号输入端输入启动电平来切换ai图像识别火焰探测器摄像装置的工作模式。ai图像识别火焰探测器平时在休闲状态，当接收到输入启动信号后切换到工作状态开始识别工作，或，空闲状态下由485通信收到的上位机指令切换到正常状态开始识别工作。
[0061]
工作状态下，ai图像识别火焰探测器开始图像识别工作，由cmos图像相机实时获
取视频图像，微控制单元通过dcmi(digital camera interface)数字摄像头接口来获取图像数据，通过微控制单元的dma模块(直接存储器访问(direct memory access))把图像数据移送至ram(32-bit sdram)中，微控制单元可以高速的获取图像数据，并将实时成像的图像数据作为训练图像。微控制单元提前将多种现有的火焰特征训练图像通过算法来确定火焰特征的边界框及阈值，作为参考数据。通过cmos图像相机获取的训练图像及多种火焰特征训练图像的边界框及阈值来确定神经网络。
[0062]
微控制单元根据cmos图像相机获取的实时图像与存储的多种火焰特征训练图像的边界框及阈值做出比较，判断cmos图像相机是否捕捉到火焰图像。
[0063]
flash和sd卡用于保存某一时刻由cmos图像相机实时获取的图像，后期可以将该图像的边界框及阈值作为参考，优化图像识别的准确度及可靠性。
[0064]
当微控制单元判断cmos图像相机捕捉到火焰图像时，gpio接口实时产生一个逻辑电平翻转，或通过485通信传递通信指令，告知上位机执行相应的动作。
[0065]
本发明实施例油田加热炉的锅炉燃烧器的漏液检测装置和ai图像识别火焰探测器与上位机配合的工作过程如下:
[0066]
1)投入式液位变送器处于实时监控状态，当检测到火筒漏油后，即向上位机发送漏油信号；
[0067]
2)收到漏油信号后，上位机首先关闭锅炉燃烧器的电源和燃气，让锅炉燃烧器熄火；然后上位机向ai图像识别火焰探测器发送信号，ai图像识别火焰探测器启动，进入到工作状态；
[0068]
3)ai图像识别火焰探测器开始图像识别工作，摄像头实时获取视频图像，并发送给ai图像识别火焰探测器微控制单元；
[0069]
4)ai图像识别火焰探测器微控制单元根据摄像头获取的实时图像与存储的火焰特征训练图像的边界框及阈值做出比较，判断摄像头是否捕捉到火焰图像；
[0070]
5)当微控制单元判断摄像头捕捉到火焰图像时，火焰信号输出端发出发现火焰的信号并通过通信总线向上位机发出发现火焰的信号；
[0071]
6)上位机启动外部的烟雾发生器，烟雾发生器喷出的高压烟雾气体，通过高压气体灭火介质喷入装置从燃烧器喷入到漏油的火筒中，同时，ai图像识别火焰探测器的报警指示灯闪烁报警。