CN101408313B

CN101408313B - 双元火焰监测器

Info

Publication number: CN101408313B
Application number: CN2008102237482A
Authority: CN
Inventors: 徐立军; 谭丞
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2008-10-10
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: CN101408313A

Abstract

本发明提供一种双元火焰监测器，该监测器包括有观测管、透光元件、光电敏感单元以及信号处理单元，所述观测管的一端固定有透光元件，在所述透光元件的后方的光场内设置有光电敏感单元，所述光电敏感单元包括有两个光电传感器，光电传感器分别电连接信号处理单元。本发明的效果是利用两个光电传感器，当选择两个相同规格及性能的传感器时，可提供一额外的冗余火焰信号；当选择两个不同规格或性能的传感器时，可增加输出电信号的信息量。该监测器不需要任何额外的自检硬件，也不再受任何额外自检硬件突发故障的影响，因而其总体可靠性比普通的单光电传感器火焰监测器要高得多。该监测器结构简单，安装方便，效果明显。

Description

双元火焰监测器

技术领域

本发明涉及一种感知火焰光辐射信号的传感装置，特别是一种双元火焰监测器，可用于对燃煤、燃生物质、燃油、燃气等锅炉、窑炉燃烧火焰状况的监测。

背景技术

锅炉燃烧的基本要求是炉膛内的燃烧火焰能够稳定、均匀。燃烧的不稳定会导致锅炉热效率下降，不但产生更多的污染物排放，在极端情况下可能引起锅炉炉膛灭火，甚至诱发炉膛爆炸等事故。所以，为了生产安全运行，我国工业锅炉上普遍装设了以光电传感器作为敏感元件的火焰监测器，来指示火焰的稳定性，避免恶性事故的发生。

但是目前使用的火焰监测器只采用了单一的光电传感器，属于红外型或可见光型，个别的采用紫外型。而由于燃烧状况的复杂性使得这类火焰监测装置误动、拒动问题时有发生，给机组的安全带来隐患。这种情况下，传统的监测器给光电传感器加入一个机械闸门结构，作为自检机构来保证光电传感器的正常工作，此机械闸门以一定的频率周期性地打开和关闭，其工作方式是非连续的。但这种结构仍然不能判断故障状态是由火焰熄灭造成的还是由监测器故障造成的。这种额外的自检机构成为监控失效的另一个原因。在这样的背景下，需要一种能够进行连续自检并能准确判断燃烧故障的火焰监测器。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术中的不足，而提供一种双元火焰监测器，以利于随时观察判断燃烧室燃烧火焰状况并能够自检，准确判断燃烧故障的原由，防患于未然，提高生产的安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种双元火焰监测器，其中：该监测器包括有观测管、透光元件、光电敏感单元以及信号处理单元，所述观测管的一端固定有透光元件，在所述透光元件后方的光场内设置有光电敏感单元，所述光电敏感单元包括有两个光电传感器，光电传感器分别电连接信号处理单元。

本发明的效果是具有如下优点：

1、本发明利用两个光电传感器，完全可以实现单个光电传感器所有的监测功能。

2、本发明利用两个光电传感器输出信号的相关性来进行自检，不像采用单个光电传感器的火焰监测器需要额外的机械闸门自检机构，它不需要任何额外的自检硬件，其本身就可以实现自检功能，所以不受任何自检硬件突发故障的影响。

3、本发明利用两个光电传感器，当选择两个相同规格及性能的传感器时，可提供一额外的冗余火焰信号；当选择两个不同规格或性能的传感器时，可增加输出电信号的信息量。

4、本发明结构简单，价格低廉，效果明显。

附图说明

图1为本发明的双元火焰监测器结构示意图。

图中：

1、观测管 2、透光元件 3、光电传感器 4、信号处理单元

具体实施方式

现结合附图对本发明的双元火焰监测器具体实施方式做进一步说明：

本发明的双元火焰监测器，该监测器包括有观测管1、透光元件2、光电敏感单元以及信号处理单元4，所述观测管1的一端固定有透光元件2，在所述透光元件2的后方的光场内设置有光电敏感单元，所述光电敏感单元包括有两个光电传感器3，光电传感器3分别电连接信号处理单元4。透光元件2将与燃烧室相连的观测管1和光电敏感单元从空间上分隔开。两个光电传感器3作用是把通过透光元件2的火焰辐射光信号转换成电信号，输出的电信号通过信号处理单元4进行处理。

本发明的双元火焰监测器的光电敏感单元位于透光元件2后面的光场内，包括两个相同或不同规格及性能的光电传感器3，所述光电传感器3可以选择紫外光光电传感器、可见光光电传感器、红外光光电传感器。选择相同规格及性能的传感器可重叠其光谱响应范围不仅可以提高两个光电传感器感应信号之间的相关性，还可以提供一额外的冗余火焰信号；而选择不同规格及性能的传感器不重叠的其光谱范围可以增加输出电信号的信息量。

所述透光元件2通过观测管1与燃烧室相连，所述透光元件2可以是聚光透镜也可以是平光镜，该透光元件2可以保证光辐射的透过同时可以从空间上将燃烧室与光电传感器3分隔开来。所述两个光电传感器3能够将接收到的火焰辐射光信号转换成电信号，可以用该电信号来判断火焰的燃烧状况，包括火焰的熄火与火焰的稳定性。

而通过二光电传感器3得到的两个电信号是具有相关性的，通过电信号的这种相关性，可以对该火焰监测器进行自检。自检时，可以设定某一阈值，当两电信号的相关系数小于该阈值时，认为该监测器出现故障；若该相关系数一直大于该阈值，则认为该火焰监测器工作正常。所述光电传感器的后面设置信号处理单元，把经过光电传感器3转换输出的电信号进行处理。所述双元火焰监测器不需要任何额外的自检硬件，也不再受任何额外自检硬件突发故障的影响。因而其总体可靠性比普通的单光电传感器火焰监测器要高得多。

具体实施方法：透光元件2通过与燃烧室相连的观测管1观测火焰燃烧状况，透光元件2可以选择平光镜也可选择聚光透镜，在透光元件2后面设置两个光电传感器3。火焰光辐射信号经过观测管1，通过透光元件2，在透光元件2后面的光场内被两个光电传感器3接收。光电传感器3将在所覆盖的光谱段内接收到的光辐射信号转换成电信号，用于判断火焰的燃烧状况，并可对火焰监测器进行自检。输出的电信号通过后面的信号处理单元4进行处理，送到其它机构使用。两个光电传感器3可以选择紫外光光电传感器、可见光光电传感器或红外光光电传感器，其规格及性能可以相同也可以不同，其光谱响应在紫外光、可见光、红外光的光谱范围内可以重叠也可以不重叠。

以上对本发明及其实施方式的描述，并不局限于此，附图中所示仅是本发明的实施方式之一。在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造地设计出与该技术方案类似的结构或实施例，均属本发明保护范围。

Claims

1.一种双元火焰监测器，该监测器包括有观测火焰燃烧状况的观测管(1)、透光元件(2)、光电敏感单元以及信号处理单元(4)，其特征是：所述观测管(1)的一端固定有透光元件(2)，在所述透光元件(2)后方的光场内设置有光电敏感单元，所述光电敏感单元包括有两个光电传感器(3)，所述光电传感器(3)分别电连接所述信号处理单元(4)；反映火焰燃烧状况的辐射光经过观测管(1)，通过透光元件(2)后被其光场内的两个光电传感器(3)接收，光电传感器(3)在所覆盖的光谱段内将接收到的火焰光辐射转换成两个不同的电信号，用于判断火焰的燃烧状况，并利用两电信号之间的相关性对火焰监测器进行自检，输出的电信号通过后面的信号处理单元(4)进行处理。

2.根据权利要求1所述的双元火焰监测器，其特征是：利用所述两电信号之间的相关性对火焰监测器进行自检时，设定一阈值，若两电信号之间的相关系数小于该阈值，则认为该监测器出现故障；若两电信号之间的相关系数大于或等于该阈值，则认为该火焰监测器工作正常。