CN105466557A

CN105466557A - 一种电厂燃气锅炉火焰检测装置

Info

Publication number: CN105466557A
Application number: CN201510671855.1A
Authority: CN
Inventors: 韩宏志; 刘世军; 徐强; 李建龙; 赵翔
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-04-06

Abstract

本发明公开了一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，包括火焰离子电流采集系统、LED显示及报警系统和输出系统；火焰离子电流采集系统采集到的离子电流信号，分别传输至LED显示及报警系统和输出系统。本装置采用通过检测燃气燃烧过程中产生的离子电流，离子电流大小判断火焰燃烧程度。其检测准确度高，同时输出有源的4～20mA模拟量和报警开关量信号送入DCS控制系统，方便控制人员通过模拟量和开关量来判断燃烧的状况，LED显示方便巡检人员观测火焰燃烧程度；通过试验效果良好且应用稳定可靠。

Description

一种电厂燃气锅炉火焰检测装置

技术领域

本发明涉及锅炉检测领域，涉及燃气锅炉火焰检测装置，具体涉及一种新型检测方法在燃气锅炉火焰检测中的使用。

背景技术

随着工业的发展，近些年我国在节能和环保方面的要求也不断提高，北京、上海等一些大城市供暖渐渐应用燃气锅炉。

气体燃料易燃、易爆，所以要加强锅炉安全监测，这为避免燃气锅炉发生爆燃有着重要的意义。燃料积存是造成炉膛爆燃的主要原因之一，为了锅炉的安全运行和减少事故的发生，检测火焰燃烧情况可以直接反应锅炉的燃烧状况，火焰检测装置的灵敏度和工作状况的好坏，对工作人员判断炉膛燃烧情况有着重要作用。

火焰检测设备通常是多种方法配合使用，常采用可见光、红外线以及紫外线检测方法，计算机数字图像处理的广泛应用与发展，利用电荷耦合器件和计算机图像处理相结合的检测技术渐渐成为火焰检测系统常用检测方法。燃气燃烧产生可见和不可见的辐射光，用光敏检测法就可以检测辐射光来判断火焰的有无。由于火焰光的特殊性，火焰的辐射光是离散光谱和连续光谱，其波长从0.1～10μm或是更宽的范围，此外，燃气燃烧火焰大多辐射光为紫外光，然而紫外探测装置只对0.18～0.26μm的狭窄的紫外线有反应，对其他光谱的光不敏感，因此相关技术中使用的检测装置检测准确度不高，应用稳定性不高，不便于控制人员判断燃烧情况和观察火焰燃烧程度。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的上述不足之处而提供一种新型燃气火焰检测装置，使得火焰检测装置的应用稳定可靠。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，与分布式控制系统控制柜的模拟量、数字量系统相连，其特征是：包括用于采集火焰的离子电流信号的火焰离子电流采集系统、用于巡检人员方便观测炉膛火焰燃烧状况的LED显示及报警系统和输出系统；经所述火焰离子电流采集系统采集到的离子电流信号转换为电压信号放大后分别送入LED显示及报警系统和输出系统。

优选地，所述火焰离子电流采集系统包括由耐高温的导电合金材料制成的火焰检测探针、高压直流电源和采集电路；所述高压直流电源的输出端分别连接至所述火焰检测探针的接口端；所述LED显示及报警系统包括10位LED逐级显示系统和可调式的报警系统，所述报警系统包括报警值设定拨码开关报警指示灯和开关量输出口，所述报警值设定拨码开关的一端与10位LED逐级显示系统的低6位对应连接，其另一端与所述报警指示灯的一端连接，所述报警指示灯的另一端与所述开关量输出口的继电器常开相连。

优选地，所述输出系统为4～20mA输出系统，其包括4～20mA输出接口、光耦隔离电路、1～5V标准电压转换电路和4～20mA电路。

优选地，所述10位LED逐级显示系统由LM3914输入模拟量转换为数字量输出并驱动10位LED显示来实现；所述火焰检测探针设置有两个；所述开关量输出口设置有中间端子、左侧端子和右侧端子，所述中间端子为公共端子，其与左侧端子形成常闭节点，与右侧端子形成常开节点。

优选地，所述火焰检测探针位于高压直流电源的正上方20mm～50mm处；所述4～20mA输出系统在所述高压直流电源的强交流电输入口与所述开关量输出口中间的20mm～50mm处；所述10位LED指示灯位于检测装置的最上端，与位于其正下方的所述火焰检测探针、报警值设定拨码开关和报警指示灯的距离为20mm～50mm。

优选地，所述高压直流电源的电压为220V～250V。

本发明所提供的实施例的有益效果：

(1)本发明的实施例所提供的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，LED显示及报警系统用于巡检人员方便观测炉膛火焰燃烧状况，就地巡检观测火焰燃烧强度是否达到报警值，并可以直接反馈给操作人员，进行及时操作，同时也送出开关量，并直接反馈到DCS控制柜内的DCS操作系统检测得到的离子电流信号；经4～20mA输出系统转换后，直接反馈到DCS控制柜内的DCS操作系统，在使用上方便巡检人员方便直观了解燃气燃烧的情况。

(2)本发明的实施例所提供的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，LED显示及报警系统是由LM3914将输入的模拟量转换为数字量并驱动10位LED指示灯显示来实现，可以方便巡检人员观测燃气燃烧状况；同时，通过10位驱动设定几位报警值，便于观测同时也输出一个开关量，送入DCS控制系统用于判断。

(3)本装置采用通过检测燃气燃烧过程中产生的离子电流的大小，判断火焰燃烧程度。其检测准确度高，同时输出有源的4～20mA模拟量和报警开关量信号送入DCS控制系统，方便控制人员通过模拟量和开关量来判断燃烧的状况，LED显示方便巡检人员观测火焰燃烧程度；通过试验效果良好且应用稳定可靠。

(4)本发明的实施例所提供的装置的两个火焰检测探针的接口端分别接入高压直流电源的两端，使其在两个探针之间产生大的电场，燃气燃烧产生大量的CHO⁺、CH₃ ⁺、H₃O⁺和e^-等，在电场中定向移动产生电流，通过采集电路采集电流信号并转换电压信号，送入其他两个系统。简单方便且准确度高。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的装置示意图。

图2为本发明的结构框图。

其中：1-火焰离子电流采集系统，2-LED显示及报警系统，3-4～20mA输出系统，11-高压直流电源，12-火焰检测探针，21-10位LED逐级显示系统，22-报警值设定拨码开关，23-报警系统，24-开关量输出系统，31-4～20mA输出接口。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

如图1和图2所示的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，与分布式控制系统(DCS)控制柜的模拟量、数字量系统相连，包括火焰离子电流采集系统1、LED显示及报警系统2和输出系统3，在本实施例中，输出系统3为4～20mA输出系统。

火焰离子电流采集系统1包括火焰检测探针12、高压直流电源11和置于火焰离子电流采集系统1内部的采集电路。火焰检测探针12由耐高温的导电合金材料制成，其接口端位于高压直流电源11的正上方，高压直流电源11的输出端分别连接至火焰检测探针12的接口端，火焰检测探针12接入高压直流电源11的两端，使其在两个火焰检测探针12之间产生大的电场，燃气燃烧产生大量的CHO⁺、CH₃ ⁺、H₃O⁺、e^-等，在电场中定向移动产生电流，通过采集电路采集电流信号并转换电压信号，火焰检测探针12使用时，应放入火焰中。

LED显示及报警系统2由LM3914驱动10位LED逐级显示系统21和一个可调式的报警系统构成，10位LED逐级显示系统21用于巡检人员方便观测炉膛火焰燃烧状况；可调式报警系统用于就地巡检观测火焰燃烧强度是否达到报警值，并可以直接反馈给操作人员，进行及时操作，同时也送出开关量，并直接反馈到所述DCS控制柜内的DCS操作系统检测得到的离子电流信号；报警系统包括报警值设定拨码开关22报警指示灯23和开关量输出口24，报警值设定拨码开关22的一端与10位LED逐级显示系统21的低6位对应连接，其另一端与报警指示灯23的一端连接，报警指示灯23的另一端与开关量输出口24的继电器常开相连；开关量输出口24设置有中间端子、左侧端子和右侧端子，中间端子为公共端子，其与左侧端子形成常闭节点，与右侧端子形成常开节点。

4～20mA输出系统包括4～20mA输出接口、置于4～20mA输出系统内部的光耦隔离电路、1～5V标准电压转换电路和4～20mA电路。如图2所示，燃气火焰经火焰离子电流采集系统1的火焰检测探针12采集到的离子电流信号，经过采集电路采集的离子电流信号转换为电压信号放大后分别送入LED显示及报警系统2和4～20mA输出系统。离子电流采集电路采集的离子电流信号，是由火焰探针检测在电场作用下定向移动的离子产生的电流，电流的强弱代表了燃气燃烧的程度。在本实施例中，4～20mA输出系统中的光耦隔离电路的作用是为了防止强直流电压串入4～20mA电路。

此外，需要说明的是，高压直流电源11的强交流电输入口的强交流电经变压器转换为强直流电压分别加在火焰检测探针12的两个探针一端，强交流电输入口的输入电压为220V，该电压经过两个双十二伏变压器转换整流后将强交流电压经两个变压器后整流后产生低功率直流强电压，产生直流高压为220～250V，用于火焰离子电流采集系统1，同时得到直流12V和直流24V的低压，直流12V用于LED显示及报警系统2和1～5V标准电压转换电路，直流24V用于4～20mA输出系统。

优选地，10位LED逐级显示系统21为10位LED指示灯；火焰检测探针12设置有两个。LED显示及报警系统2是由LM3914输入模拟量转换为数字量输出并驱动10位LED指示灯显示，并根据这10位设定几位报警值。

优选地，火焰检测探针12位于高压直流电源11的正上方20mm～50mm处；4～20mA输出系统在高压直流电源11的强交流电输入口与开关量输出口24中间的20mm～50mm处；开关量输出口24位于4～20mA输出系统正右方20～50mm处；10位LED指示灯位于检测装置的最上端，与位于其正下方的火焰检测探针12、报警值设定拨码开关22和报警指示灯23的距离为20mm～50mm。

优选地，高压直流电源11的电压为220V～250V。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，与分布式控制系统控制柜的模拟量、数字量系统相连，其特征是：包括用于采集火焰的离子电流信号的火焰离子电流采集系统(1)、用于巡检人员方便观测炉膛火焰燃烧状况的LED显示及报警系统(2)和输出系统(3)；经所述火焰离子电流采集系统(1)采集到的离子电流信号转换为电压信号放大后分别送入LED显示及报警系统(2)和输出系统(3)。

2.根据权利要求1所述的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，其特征是：所述火焰离子电流采集系统(1)包括由耐高温的导电合金材料制成的火焰检测探针(12)、高压直流电源(11)和采集电路；所述高压直流电源(11)的输出端分别连接至所述火焰检测探针(12)的接口端；所述LED显示及报警系统(2)包括10位LED逐级显示系统(21)和可调式的报警系统，所述报警系统包括报警值设定拨码开关(22)报警指示灯(23)和开关量输出口(24)，所述报警值设定拨码开关(22)的一端与10位LED逐级显示系统(21)的低6位对应连接，其另一端与所述报警指示灯(23)的一端连接，所述报警指示灯(23)的另一端与所述开关量输出口(24)的继电器常开相连。

3.根据权利要求1所述的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，其特征是：所述输出系统(3)为4～20mA输出系统，其包括4～20mA输出接口(31)、光耦隔离电路、1～5V标准电压转换电路和4～20mA电路。

4.根据权利要求2所述的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，其特征是：所述10位LED逐级显示系统(21)由LM3914输入模拟量转换为数字量输出并驱动10位LED显示来实现；所述火焰检测探针(12)设置有两个；所述开关量输出口(24)设置有中间端子、左侧端子和右侧端子，所述中间端子为公共端子，其与左侧端子形成常闭节点，与右侧端子形成常开节点。

5.根据权利要求2所述的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，其特征是：所述火焰检测探针(12)位于高压直流电源(11)的正上方20mm～50mm处；所述4～20mA输出系统在所述高压直流电源(11)的强交流电输入口与所述开关量输出口(24)中间的20mm～50mm处；所述10位LED指示灯位于检测装置的最上端，与位于其正下方的所述火焰检测探针(12)、报警值设定拨码开关(22)和报警指示灯(23)的距离为20mm～50mm。

6.根据权利要求2所述的一种电厂燃气锅炉火焰检测装置，其特征是：所述高压直流电源(11)的电压为220V～250V。