CN1274994C - 数字火焰检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电站锅炉燃烧的数字火焰检测装置，它包括火焰检测传感器和数字二次表，所述的数字二次表包括信号幅值处理电路、信号频率处理电路、两个CPU处理器，由火焰检测传感器测得的火焰幅值信号和火焰频率信号，经数字二次表各自的处理电路，经处理后的幅值信号经CPU采样A/D转换电路和经处理后的频率信号送入综合判断的另一CPU，根据设定的火焰频率的上下限和火焰幅值上下限进行综合判定着火或灭火。光的传导采用石英玻璃棒，探头后部又置有冷却器间接冷却，使探头寿命增加；有调节探头角度的万向调节盘，在运减少喷头火焰的位置偏差；采用火焰频率的上下限和火焰幅值上下限分别进行单个判定及两者的综合判定着火或灭火，极大增加了火焰检测的可靠性。

Description

数字火焰检测装置
技术领域
本发明涉及一种电站锅炉燃烧的数字火焰检测装置。
背景技术
现代电站锅炉燃烧的基本要求在于建立和保持稳定的燃烧火焰。燃烧不稳定，不仅会降低锅炉热效率，产生污染物和噪声，而且在极端情况下会引起锅炉炉膛爆炸，造成事故。为了能及时、灵敏、可靠地检测炉内燃烧工况，防止在点火、低负荷等燃烧不稳定工况下发生炉膛爆炸事故，电站锅炉必须配备功能齐全、性能可靠的炉膛安全监视系统。燃烧火焰是表征燃烧状态稳定与否最直接的反映，炉膛安全监视系统投入成功与否，在很大程度上，取决于所用的火焰检测装置和炉膛灭火保护装置是否可靠与完善。因此，准确、可靠地检测炉膛火焰是防止炉膛爆炸、确保锅炉安全运行的重要手段。现有的炉膛火焰检测是利用辐射光能原理，然而现有的火焰检测装置是用LED指示，装置自检功能不完善，用常规逻辑判断，用单下限表示着火与灭火的分界线，在火的波动过程中会造成误报。火焰检测探头测得的信号用光纤传输，光纤不耐高温易烧坏。探头的安装位置由炉子开孔位置所决定，不能调节，然而由于煤种不同，风压不同影响了喷口火焰的位置偏移，探头视角很小，火焰位置偏移较大时探头检测不到火焰。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术的缺点，提供一种不受火焰位置偏差影响、光信号传导耐高温、不受邻近火焰散杂信号影响的火焰检测传感器和提供可在液晶显示屏上显示着火/灭火信号、故障信号、火焰光柱信号及带RS485通讯接口的数字二次表的数字火焰检测装置。
本发明的技术方案是：一种数字火焰检测装置，其特点是，它包括火焰检测传感器和数字二次表，所述的数字二次表包括信号幅值处理电路、信号频率处理电路、两个CPU处理器，由火焰检测传感器测得的火焰幅值信号和火焰频率信号，经数字二次表各自的处理电路，经处理后的幅值信号经CPU采样A/D转换电路和经处理后的频率信号送入综合判断的另一CPU，根据设定的火焰频率的上下限和火焰幅值上下限进行综合判定着火或灭火。
数字二次表还包括自检电路，所述作为综合判断的CPU分别和着火/灭火输出、4-20mA输出、485通信接口、液晶显示屏、LED状态指示灯及薄膜按键相连接。
火焰检测传感器包括硫化铅红外探头，其后端置有防尘盖，后部置有内胆结构的冷却器，探头前端接有作为光传导用的石英玻璃棒，带有护管的石英玻璃棒置于探管内，探管的中部置有调节探头角度的万向调节盘。探管的前端置有遮光器。
由于光的传导采用石英玻璃棒，火焰检测传感器后部又置有内胆结构的冷却器间接冷却，使探头寿命增加；探管的中部置有调节探头角度的万向调节盘，在运行中可以调整探头检测火焰的视角，减少喷头火焰的位置偏移带来的误判；本发明采用火焰频率的上下限和火焰幅值上下限分别进行单个判定及两者的综合判定着火或灭火，从熄火状态状态到着火状态的判定检测值应大于设定上限；熄火的前提是处于着火状态，此时检测值应小于设定下限；当判定为着火后检测值可在上、下限之间波动，在熄火状态下，探头检测值无上述动态过程，因此在很大程度上能防止“偷看”的发生，这极大增加了火焰检测的可靠性。由于探管的前端置有遮光器，使传感器不受邻近火焰散杂信号的影响。
附图说明
图1为本发明总体框图；
图2为检测传感器结构示意图；
图3为遮光器结构示意图；
图4为自检电路图；
图5为探头工作状态曲线图。
具体实施方式
由图1所示，数字火焰检测装置由火焰检测传感器及数字二次表组成，数字二次表包括信号幅值处理电路、信号频率处理电路、两个CPU处理器、一个CPU作为信号幅值的预处理，作为综合判断另一个CPU分别和着火/灭火输出、4-20mA输出、485通信接口、液晶显示屏、LED状态指示灯及薄膜按键相连接。由图2所示，火焰检测传感器包括硫化铅红外探头9和放大器。火焰检测传感器的后端置有防尘盖10，后部置有内胆结构的冷却器6，探头9前端接有作为光传导用的石英玻璃棒2，带有护管3的石英玻璃棒2置于探管1内。探管1和冷却器6之间置有密封圈4通过螺栓5连接，防尘盖10与冷却器6之间亦有一密封圈12通过螺栓8和垫圈7连接，11为探头电缆夹头。探管1的中部置有调节探头角度的万向调节盘。万向调节盘由探头底座15、探头调节盘密封圈16、调节圆盘17、螺母18、探头滑板19及盖板21组成，探头底座15通过焊接固定在炉壁上。探管(1)的前端置有遮光器(22)，
由图3所示，自检电路是通过R45、R38组成的分压电路及和R38并联的电容CA5经CD74HC4051和单片机AT89C2051连接而成。自检电路具有前端自检功能和后端自检功能，前端自检是监测探头工作是否正常，后端自检是监测数字二次表工作是否正常。由于探头工作在高温、高粉尘条件下，因此要保证判断火焰存在的真实性，需要每隔一定周期对探头工作状态进行检测。根据探头的工作特性，探头正常工作时其静态工作点在5.7V左右，波形曲线如图4中(a)所示，当探头工作出现异常时，探头的静态工作点发生向上偏移或向下偏移，波形曲线如图4中(b)、(c)所示。造成工作异常的原因有工作电源消失，曲线向下偏移，探头内元器件损坏，曲线向上偏移或向下偏移。通过大量的实验得到，如曲线的静态工作点发生偏移超过±0.5V，即认为出现探头故障。由于单片机AT89C2051的工作电压小于5V，因此，电阻R45、R38组成分压电路，通过电容CA5检出直流分量供软件作出逻辑判断。后端自检时通过CD74HC4051模拟开关屏蔽前端探头信号，输入电源模块产生的模拟探头信号，以此检验二次表本身电路工作是否正常。自检电路的设置提高了本装置的可靠性。

Claims (7)

1、一种数字火焰检测装置，其特征在于，它包括火焰检测传感器和数字二次表，所述的数字二次表包括信号幅值处理电路、信号频率处理电路、两个CPU处理器，由火焰检测传感器测得的火焰幅值信号和火焰频率信号，经数字二次表各自的处理电路，经处理后的幅值信号经CPU采样A/D转换电路和经处理后的频率信号送入综合判断的另一CPU，根据设定的火焰频率的上下限和火焰幅值上下限进行综合判定着火或灭火。
2、根据权利要求1所述的数字火焰检测装置，其特征在于，数字二次表还包括自检电路，所述作为综合判断的CPU分别和着火/灭火输出、4-20mA输出、485通信接口、液晶显示屏、LED状态指示灯及薄膜按键相连接。
3、根据权利要求2所述的数字火焰检测装置，其特征在于，所述的自检电路是通过R45、R38组成的分压电路及和R38并联的电容CA5经CD74HC4051和单片机AT89C2051连接而成。
4、根据权利要求1所述的数字火焰检测装置，其特征在于，所述的火焰检测传感器包括硫化铅红外探头(9)，其后端置有防尘盖(10)，后部置有内胆结构的冷却器(6)，探头(9)前端接有作为光传导用的石英玻璃棒(2)，带有护管(3)的石英玻璃棒(2)置于探管(1)内。
5、根据权利要求4所述的数字火焰检测装置，其特征在于，所述的探管(1)的中部置有调节探头角度的万向调节盘。
6、根据权利要求4所述的数字火焰检测装置，其特征在于，所述的探管(1)的前端置有遮光器(22)。
7、根据权利要求5所述的数字火焰检测装置，其特征在于，所述的万向调节盘由探头底座(15)、探头调节盘密封圈(16)、调节圆盘(17)、螺母(18)、探头滑板(19)及盖板(21)组成，探头底座(15)通过焊接固定在炉壁上。
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