火炬用远程紫外线火焰检测器的制作方法

1.本实用新型涉及检测设备技术领域，具体涉及一种火炬用远程紫外线火焰检测器。


背景技术：

2.各种放空火炬是天然气、石油化工装置的必备尾气燃烧处理装置，是石化装置的安全设施的最末端重要环节，如火炬出现熄火故障而导致各种可燃有毒有危害气体直接排入大气造成大气和地面环境污染，甚至危及周边装置、附近人员的生命安全，火焰检测器是放空火炬燃烧状态的最主要检测仪器，目前用于火炬的大多是热电偶火检、离子火检、紫外线火检。
3.热电偶火检由于其热电偶传感器必须伸入火炬的长明灯火焰、火炬主喷口火焰(主要检测可燃密封气火焰)，在高于1000℃火焰(包括腐蚀性燃气)的烧灼下，极容易损坏出现故障；且热电偶存在较长的温度滞后，导致火焰熄灭后数十秒甚至几分钟，热电偶火检仍然输出着火状态，出现误报故障；有些火炬装置采用昂贵的s分度(1600℃)的铂铑热电偶，也因为其外部隔离保护管在长期高温烧蚀下也会因保护管烧损而导致电偶被腐蚀烧坏，而采用耐高温的陶瓷保护管的热电偶也会因为突然的雨水浇侵炸裂，即使采用延长热传导棒，也会因热传导棒的极长温度滞后时间，容易出现着火检测延迟、熄火误报等故障；
4.离子火检的火检电极必须伸入火焰内，利用火焰的检波效应进行火焰检测，除电极容易烧损外，其对电极的绝缘要求极高，经常因为雨雾、放空气夹带的液相污染物、燃烧产生的积碳出现熄火或未着火误报，且在出现雷击放电时，因其电极位置较高，极容易因雷电产生的强烈电流或浪涌传入后端的信号处理电路，导致离子火检损坏，故离子火检在石化装置火炬上极少应用。
5.紫外线火焰检测器因其只对光谱中的紫外线敏感，故在天然气石油化工加热炉、焚烧炉、火炬等得到广泛的应用。uv光学传感器中，半导体紫外线光敏传感器的敏感波长较宽，对穿透大气的太阳光中300nm以上的紫外线也敏感，故在大气开放空间的放空火炬上；uv真空管传感器的敏感波长160
‑
280nm，太阳光中的300nm以下的短波长紫外线被大气层吸收了，接近地面的低空大气中阳光是不含300nm以下的紫外线，故uv真空管传感器在放空火炬上得到较多的应用；
6.当前放空火炬上应用的都是单镜片(平凸镜头)的紫外线火检，虽然有视场角度大(15
°
)、无需校准等优点，但检测距离较近，一般不超过120m，而在化工装置的大型塔架火炬上，因为塔架顶部平台的遮挡，这些检测距离较近的uv光学火检就必须安装到火炬平台上才能检测到火炬头上的长明灯火焰，这就导致了其容易被火炬放空气夹带的液相物、烟灰污染而失效，且在数十米甚至上百米的火炬塔架上，维护也很困难，为此，我们提出一种火炬用远程紫外线火焰检测器。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种火炬用远程紫外线火焰检测器，减少被火炬放空气夹带的液相物、烟灰污染而失效的的可能，方便维护。
8.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：
9.一种火炬用远程紫外线火焰检测器，包括防爆盒，所述防爆盒的顶部设置有第一压力平衡器，所述防爆盒的底部设置有第一自封注氮口，所述防爆盒的左侧设置有防爆电缆双夹紧密封接头，所述防爆盒的内腔设置有端子盒体和电路板，且端子盒体位于电路板的左侧，所述端子盒体的左侧设置有接线端子；
10.所述防爆盒的右侧设置有紫外线镜头，所述紫外线镜头的顶部设置有第二压力平衡器，所述紫外线镜头的底部设置有第二自封注氮口，所述紫外线镜头的左侧设置有uv真空管，且uv真空管位于防爆盒的内部，所述防爆盒的底部设置有辅助支撑架。
11.优选地，上述用于火炬用远程紫外线火焰检测器中，所述电路板上设置有滤波防浪涌防雷电路、dc
‑
dc电路、uv传感器、原始信号取样电路、着火熄火开关电路、mcu单片机、模拟信号4
‑
20ma处理芯片电路、脉冲隔离处理电路和电子快门，便于mcu单片控制电子快门每十分钟切断一次紫外线光路对uc传感器进行一次故障检测。
12.优选地，上述用于火炬用远程紫外线火焰检测器中，所述紫外线镜头为双镜片大口径物镜的窄视场紫外线镜头(50mm～120mm)，且紫外线镜头的放大倍数为15～75倍，所述紫外线镜头的物镜采用高透紫平板菲涅尔镜头，降低了大尺寸物镜的加工难度，也更便于镜头外部防护和清洁。
13.优选地，上述用于火炬用远程紫外线火焰检测器中，所述紫外线镜头和防爆盒均采用不锈钢或环氧耐磨漆的铸造铝合金制作而成，便于在大温差、有腐蚀性气体的环境下应用，提高使用寿命。
14.优选地，上述用于火炬用远程紫外线火焰检测器中，所述辅助支撑架包括稳定底板，所述稳定底板的顶部左右两侧均固接有支撑板，两组所述支撑板的左右两侧均固接有加强筋，左侧所述支撑板的顶部开设有与防爆盒相配合的第一半圆槽，右侧所述支撑板的顶部开设有与紫外线镜头相配合的第二半圆槽，通过第一半圆槽对防爆盒部分进行承载限位，以及通过第二半圆槽对紫外线镜头进行承载限位，从而通过辅助支撑架便于对本装置在地面上准备使用时的承载支撑，进而方便安装维护和拆卸。
15.优选地，上述用于火炬用远程紫外线火焰检测器中，所述第一半圆槽和第二半圆槽的内腔底部均设置有防护绵垫，便于对防爆盒和紫外线镜头的柔性防护。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
17.本实用新型结构设计合理，一方面通过采用双镜片大口径物镜的窄视场紫外线镜头结构，通过不同尺寸的大直径物镜与目镜组合成15至75倍的多种放大倍率的紫外光学镜头，大直径的物镜可大幅提高火焰检测器的灵敏度，实现更大的检测距离，从而减少被火炬放空气夹带的液相物、烟灰污染而失效的的可能，方便维护；另一方面通过电路板上的信号处理电路配置自检用电子快门，通过紫外线望远镜头及防爆盒采用不锈钢或环氧耐磨漆的铸造铝合金制作，通过紫外线望远镜头和防爆盒均充填氮气并安装压力平衡器，从而可以在大温差、有腐蚀性气体的环境下应用，提高使用寿命。
18.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的使用状态结构示意图；
21.图2为本实用新型的uv传感器与紫外线镜头的连接状态示意图；
22.图3为本实用新型的信号处理电路原理图；
23.图4为本实用新型的辅助支撑架的结构示意图；
24.图5为本实用新型的第一半圆槽的结构示意图；
25.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0026]1‑
防爆电缆双夹紧密封接头，2
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紫外线镜头，3
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第一自封注氮口，4
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第二自封注氮口，5
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第一压力平衡器，6
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第二压力平衡器，7
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接线端子，8
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防爆盒，9
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辅助支撑架，901
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支撑板，902
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加强筋，903
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第一半圆槽，904
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稳定底板，905
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第二半圆槽，10
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uv真空管，11
‑
端子盒体，12
‑
电路板，1201
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滤波防浪涌防雷电路，1202
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dc
‑
dc电路，1203
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uv传感器，1204
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原始信号取样电路，1205
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着火熄火开关电路，1206
‑
mcu单片机，1207
‑
模拟信号4
‑
20ma处理芯片电路，1208
‑
脉冲隔离处理电路，1209
‑
电子快门。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
请参阅图1
‑
5所示，一种火炬用远程紫外线火焰检测器，包括防爆盒8，防爆盒8的顶部设置有第一压力平衡器5，防爆盒8的底部设置有第一自封注氮口3，防爆盒8的左侧设置有防爆电缆双夹紧密封接头1，防爆盒8的内腔设置有端子盒体11和电路板12，且端子盒体11位于电路板12的左侧，电路板12上设置有滤波防浪涌防雷电路1201、dc
‑
dc电路1202、uv传感器1203、原始信号取样电路1204、着火熄火开关电路1205、mcu单片机1206、模拟信号4
‑
20ma处理芯片电路1207、脉冲隔离处理电路1208和电子快门1209，便于mcu单片机1206控制电子快门1209每十分钟切断一次紫外线光路对uc传感器1203进行一次故障检测，端子盒体11的左侧设置有接线端子7；
[0029]
防爆盒8的右侧设置有紫外线镜头2，紫外线镜头2为双镜片大口径物镜的窄视场紫外线镜头(50mm～120mm)，且紫外线镜头2的放大倍数为15～75倍，紫外线镜头2的物镜采用高透紫平板菲涅尔镜头，降低了大尺寸物镜的加工难度，也更便于镜头外部防护和清洁，紫外线镜头2和防爆盒8均采用不锈钢或环氧耐磨漆的铸造铝合金制作而成，便于在大温差、有腐蚀性气体的环境下应用，提高使用寿命，紫外线镜头2的顶部设置有第二压力平衡器6，紫外线镜头2的底部设置有第二自封注氮口4，紫外线镜头2的左侧设置有uv真空管10，且uv真空管10位于防爆盒8的内部，防爆盒8的底部设置有辅助支撑架9辅助支撑架9包括稳定底板904，稳定底板904的顶部左右两侧均固接有支撑板901，两组支撑板901的左右两侧
均固接有加强筋902，左侧支撑板901的顶部开设有与防爆盒8相配合的第一半圆槽903，右侧支撑板901的顶部开设有与紫外线镜头2相配合的第二半圆槽905，通过第一半圆槽903对防爆盒8部分进行承载限位，以及通过第二半圆槽905对紫外线镜头2进行承载限位，从而通过辅助支撑架9便于对本装置在地面上准备使用时的承载支撑，进而方便安装维护和拆卸，第一半圆槽903和第二半圆槽905的内腔底部均设置有防护绵垫，便于对防爆盒8和紫外线镜头2的柔性防护。
[0030]
本实施例的一个具体应用为：本实用新型结构设计合理，石化装置的火炬系统均安置于远离工艺区的敞开空间环境，太阳光中的波长小于300nm的短波长紫外线被大气外层电离层和大气本省吸收、只有可见光和红外线穿透大气到达地面，而烃、烯、醇类化工物料(如天然气、一氧化碳、氢气、可燃油料等)和木材、塑胶、橡胶等燃烧时产生的光谱波长从180nm至1000nm(远紫外波段、可见光、远红外线波段)，本紫外线火检采用uv真空管10配合uv传感器1203使用，光学敏感波长为160
‑
280nm，所以uv传感器1203不受太阳光、可见光、红外线的干扰，可在强烈阳光下检测到燃烧产生的短波长远紫外线，同时本火炬用远程紫外线火焰检测器采用双镜片大口径物镜的窄视场紫外线镜头(50mm～120mm)结构，通过不同尺寸的大直径物镜与目镜组合成15至75倍的多种放大倍率的紫外光学镜头，大直径的物镜可大幅提高火焰检测器的灵敏度，实现更大的检测距离，即100mm直径物镜可确保传感器能检测到600m米距离的火炬单个长明灯火焰(火焰长度不超过200mm)，在50m距离可检测到单只蜡烛火焰，通过本紫外线火检的检测距离长达600m，可以安装在化工装置厂区的值班室外墙、地面支架或化工装置区支架上进行使用，通过对信号处理电路中配置自检用电子快门1209，通过紫外线镜头2及防爆盒8采用不锈钢或环氧耐磨漆的铸造铝合金防爆盒，通过紫外线镜头2经过第二自封注氮口4充填氮气并安装第一压力平衡器5，和防爆盒8中经过第一自封注氮口3充填氮气并安装第二压力平衡器6，可以在大温差、有腐蚀性气体的环境下应用，可有效防止外部潮湿空气和腐蚀性气体在环境温度交变时的热胀冷缩作用下进入镜头内部导致镜头内部受潮长出霉斑、降低紫外线光通率甚至导致镜头失效，对紫外线镜头2的物镜采用高透紫平板菲涅尔镜头，降低了大尺寸物镜的加工难度，也更便于镜头外部防护和清洁；
[0031]
在电路板12上的信号处理电路中，外部的直流24v电源通过滤波防浪涌防雷电路1201后，被dc
‑
dc电路1202升压为280v的高压直流，供给uv传感器1203和原始信号取样电路1204，在uv传感器1203受到外部火焰发出的紫外线照射时,uv传感器1203内部的阴极发射光电子、内部填充的惰性气体被电离，使uv传感器1203的阴极、阳极呈间断的导通状态，原始信号取样电路1204的电阻上出现间0
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5v的电脉冲，原始信号取样电路1204输出的电脉冲经过着火熄火开关电路1205的处理，输出继电器的常开触点闭合，对外发出着火信号，原始信号取样电路1204的信号同时输入到mcu单片机1206，经过程序处理成数据，经模拟信号4
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20ma处理芯片电路1207发出对应紫外线强度的4
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20ma模拟量,mcu单片机1206同时输出对应紫外线强度的不同频率的连续脉冲串(频率0
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25hz)，经过脉冲隔离处理电路1208对外输出,mcu单片机1206控制电子快门1209每十分钟切断一次紫外线光路对uc传感器1203进行一次故障检测，若mcu单片机1206检测到uv传感器1203有故障，则脉冲隔离处理电路1208输出40hz的故障报警脉冲串，本紫外线火检输出的着火熄火信号、频率信号和4
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20ma模拟信号可以输入给火炬的plc控制系统，用作火炬系统的控制参数，同时可以输出给客户端工控
系统用作监测、报警，通过本紫外线火检的输出信号多种(开关量、4
‑
20ma模拟信号、脉冲串信号)，可直接与火炬plc控制系统连接使用，也可以直接与用户dcs系统连接使用。
[0032]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0033]
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。