CN201066130Y - 一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置。由单片机控制装置、四个结构相同的燃烧器、四个结构相同的点火器、四个结构相同的火焰检测器、四台摄像机、四画面分割器、四画面监视器、LED灯指示面板等组成，可就地自动实施燃烧器点火、灭火的操作，也可远程实施、控制燃烧器点火、灭火操作及通过电视图像，实时监测燃烧器火焰状况。本实用新型自动化程度高，即可输出模拟信号，也可输出开关量信号，控制方便、直观，极具良好的应用前景和市场前景。

Description

一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，特别涉及一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置。

背景技术

气化小油枪点火装置用于点燃多种燃烧器中燃油及压缩空气(0.4-0.6MPa)的混合物，通常的燃烧器多采用热蒸汽做混合气源，其缺陷在于压力波动大，燃料燃烬率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种稳定的检测气化小油枪点火及火焰图像控制装置。本装置通过自动控制气化小油枪的点火与灭火过程及将气化小油枪内火焰燃烧的物理信号通过摄像头转变为视频图像信号，通过单片机控制装置，智能分析火焰的闪烁、亮度变化，由此判断出燃烧情况。本实用新型还同时提供火焰图象显示和切换控制接口，当选择相应附加设备后(如工业电视等)，本实用新型可将报警区域的火焰图象自动切换并远程显示给操作人员直接观看。

本实用新型的技术方案如下：一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，包括：单片机控制装置1、四个结构相同的燃烧器01-04、四个结构相同的点火器41-44、四个结构相同的火焰检测器51-54、四台摄像机11-14、压缩空气源011、柴油罐012、连通所述压缩空气源011至所述燃烧器01-04的气阀21-24、连通所述柴油罐012至所述燃烧器01-04的油阀31-34、四画面监视器102、一号油总阀104、二号油总阀105、液位控制器106、视频火焰四画面分割器107、LED灯指示面板110、分散控制系统及现场总线控制系统DCS109、PLC可编程控制器，还包括：自动点火控制装置2、视频图像火焰检测控制装置3、阀门、管路网4，所述阀门、管路网4通过所述气阀21-24、所述油阀31-34和管路将所述压缩空气源011与所述柴油罐012连通至所述自动点火控制装置2中的所述燃烧器01-04，所述视频图像火焰检测控制装置3中的所述四台摄像机11-14设置在所述自动点火控制装置2中所述燃烧器01-04的近旁，所述视频图像火焰检测控制装置3中的所述火焰检测器51-54输出的电信号与所述单片机控制装置1中的I/O端口电性连接在一起，所述单片机控制装置1的输出信号分为开关量输出信号①与4-20MA模拟量输出信号②两种，其中所述开关量输出信号①送入所述分散控制系统及现场总线控制系统DCS109，所述4-20MA模拟量输出信号②送入所述LED灯指示面板110。

所述自动点火控制装置2由所述燃烧器01-04、所述点火器41-44构成，所述燃烧器01-04与所述点火器41-44插接、连通为一体，所述阀门、管路网4中的所述气阀21-24与所述油阀31-34通过管路网将所述压缩空气源011和所述柴油罐012连接至所述燃烧器01-04。

所述视频火焰检测控制装置3由分别安装在相应被监控的所述四个燃烧器01-04上的所述四台摄像机11-14、所述视频火焰四画面分割器107、所述四画面监视器102和所述火焰检测器51-54构成，所述视频火焰四画面分割器107与所述四画面监视器102顺序电性连接在一起，所述摄像机11-14输出的视频信号一路电性连接至所述视频火焰四画面分割器107，另一路连接至所述火焰检测器51-54，所述火焰检测器51-54的输出与所述单片机控制装置1的I/O口电性连接在一起。

所述阀门、管路网4由连通所述压缩空气源011至所述燃烧器01-04的所述气阀21-24、连通柴油罐012至所述燃烧器01-04的所述油阀31-34、所述液位控制器106、所述一号油总阀104、所述二号油总阀105构成，顺序设置的所述一号油总阀104、所述二号油总阀105与所述液位控制器106通过所述气阀21-24与所述油阀31-34将所述压缩空气源011和所述柴油罐012与所述燃烧器01-04连通。

所述分散控制系统及现场总线控制系统DCS109之前可设置所述PLC可编程控制器。

所述四画面监视器102为在所述四画面监视器102显示屏上可分别显示均匀划分为四等份的1号角-4号角的四个分割画面图像。

所述1号角-4号角通过所述摄像机11-14与所述燃烧器01-04一一对应。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下显著特点：

①自动化程度高、性能稳定、可靠。

②将气化小油枪内火焰燃烧的物理信号通过摄像头及转变为视频图像信号后便于对其实现就地和远距离的自动控制与对多种信号进行处理。

③增加相应附加设备后(如工业电视等)，本实用新型可将报警区域的火焰图象自动切换并远程实时显示给操作人员直接观看现场设备运行状况，即清晰又及时方便。

④结构简单，便于维护操作。

附图说明

图1-本实用新型电气原理框图。

图2-本实用新型阀门、管路连接示意图

图3-本实用新型火焰监视原理示意图

图4-本实用新型第一路小油抢控制电路图

图5-本实用新型第二路小油抢控制电路图

图6-本实用新型第三路小油抢控制电路图

图7-本实用新型第四路小油抢控制电路图

图8-本实用新型主管路控制电路图

其中：1--单片机控制装置，2--自动点火控制装置，3--视频图像火焰检测控制装置，4--阀门、管路网，011--压缩空气源，012--柴油罐，01-04--四个结构相同的燃烧器，41-44--四个结构相同的点火器，51-54--四个结构相同的火焰检测器，11-14--四台摄像机，21-24--连通压缩空气源011至燃烧器01-04的气阀，31-34--连通柴油罐012至燃烧器01-04的油阀，102--四画面监视器，14--一号油总阀，105--二号油总阀，106--液位控制器，107--视频火焰四画面控制器或工业电视，109--分散控制系统及现场总线控制系统DCS，110--LED灯指示面板，PLC-西门子S300系列可编程控制器。

具体实施方式

气化小油枪点火装置用于点燃多种燃烧器中燃油及压缩空气(0.4-0.6MPa)的混合物，为提高燃烬率，保证压缩空气与燃油适合配比性及燃油压力与压缩空气压力之间稳定的动态平衡关系，必须实时监控气化小油枪内火焰燃烧的情况，以便及时调节、控制输油、输气管道上设置的各种燃油及压缩空气的阀门的开度大、小，以保证燃油、燃气流通的稳定性。

本实用新型由单片机控制装置1、四个结构相同的燃烧器01-04、四个结构相同的点火器41-44、四个结构相同的火焰检测器51-54、四台摄像机11-14、连通由压缩空气源和柴油罐至四个点火器41-44的四个气阀21-24和四个油阀31-34、视频火焰四画面分割器107、四画面监视器102、一号油总阀104，二号油总阀105、LED灯指示面板110等组成。

主要分为单片机控制装置1、自动点火控制装置2、视频图像火焰检测控制装置3和阀门管路网4四大部分，可实施就地燃烧器的自动点火、灭火操作及通过电视图像，实时监测燃烧器火焰状况，也可远程实施自动控制燃烧器点火、灭火操作灯操作。

自动点火控制装置2由四个结构相同的燃烧器01-04、四个点火器41-44构成，二者以插接的方式连通为一体。

视频图像火焰检测控制装置3用于将摄像机输出的视频信号送入单片机控制装置1进行图像信号处理，并通过视频火焰四画面控制器107和四画面监视器102对燃烧器火焰图象进行四角即四台燃烧器火焰的分别显示或各角即某一燃烧器火焰的完整显示。

该装置由四个结构相同的火焰检测器51-54、四台摄象机41-44、视频图像四画面分割器107、四画面监视器102构成。四台摄象机41-44分别对四台燃烧器01-04的火焰进行图像采集，摄象机41-44输出的视频信号经视频图像四画面分割器107分割后，对应四台燃烧器01-04，在四画面监视器102上，即可分别显示均匀划分为1号角-4号角的四台燃烧器01-04中的四个火焰画面图像。在视频图像四画面分割器107后如串接另一个同型号视频图像四画面分割器，其输出也可完整显示1号角-4号角中的一角，即某一台燃烧器火焰的画面图像。

3、阀门、管路网4

阀门、管路网4由连通压缩空气源011至燃烧器01-04的气阀21-24、连通柴油罐012至燃烧器01-04的油阀31-34、液位控制器106、一号油总阀104、二号油总阀105构成，用于向燃烧器01-04提供柴油与压缩空气。

液位控制器106为燃油液位控制器，用于控制燃油液位的高度，其自下而上设置下限位a、上限位b、上上限位c三个液位高度。

正常情况下，液位控制器106通过控制一号油总阀104的打开与闭合，使燃油液位高度在下限位a上限位b液位间浮动；二号油总阀105为常开油阀，当燃油达到上上限位c的危险高度时，通过电信号，二号油总阀105被直接关闭。一号油总阀104、二号油总阀105及向燃烧器01-04供油、供气的油阀31-34、气阀21-24等元器件开、关的控制电路为普通继电器控制，如附图4-8所示。

本实用新型的工作过程分为以下两种控制方式：

1、手动控制方式：

手动启、停点火器41-44、气阀21-24、油阀31-34等设备。点火成功后，四画面监视器102上分四角同时显示燃烧器01-04中的火焰燃烧情况，且通过远操/就地开关可实现就地、远程切换及远操自动点火。其过程为：

①开启点火器41-44、油阀31-34，打火15秒后、开启气阀21-24。点火后，火焰检测器51-54检测到有火焰后，关闭点火器41-44，说明点火成功。

②火焰检测器51-54检测无火焰，则关闭油阀31-34，说明点火失败，退出点火，检查原因。

③远操自动点火时，把控制柜的远操/就地开关放在“远操”位置，开启一号油总阀104，二号油总阀105。当单片机控制装置1接受到点火信号，即开启点火器41-44打火，同时开启气阀21-24和油阀31-34，开始点火。

2、自动控制方式：

单片机控制装置1得到点火指令，打开油阀31-34(1秒钟后打开气阀21-24)和点火器41-44，并开始计时，点火20秒后，火焰检测器51-54如检测到有火焰，则关闭点火器41-44，说明点火成功。

如果火焰检测器51-54检测无火焰，则应顺序关闭油阀、点火器和气阀，说明点火失败，须退出点火，检查原因。

点火成功后，设置在燃烧器01-04近旁的四台摄象机41-44分别对该四台燃烧器01-04的火焰进行图像采集。摄象机41-44输出的视频信号一路经视频图像四画面分割器107分割后，对应四台燃烧器01-04，在四画面监视器102上，即可分别显示均匀划分为1号角-4号角的四台燃烧器01-04中的四个火焰画面图像。在视频图像四画面分割器107后如串接另一同型号视频图像四画面分割器，其输出也可完整显示1号角-4号角中的一角，即某一台燃烧器火焰的画面图像。

四台摄象机41-44输出的另一路视频信号经IO口送入单片机控制装置1进行图像信号处理，处理后的视频信号转换成开关量控制信号①和4-20MA模拟量控制信号②。

其中开关量输出信号①送入分散控制系统及现场总线控制系统DCS(109)，该控制系统用于对自动点火控制装置2中的点火器、气阀、油阀等元器件的开、关状态进行逻辑判断与控制，如设有火焰为信号1，无火焰为信号0。

分散控制系统及现场总线控制系统DCS109之前可设置PLC可编程控制器111，用于扩大接点数量，二者均可用于进行逻辑判断与控制。举例说明如下：

如在燃烧器工作中，由于某种原因导致燃烧器中的火焰消失，此时摄象机41-44输出的视频信号经IO口送入单片机控制装置1进行图像信号处理后转换成的开关量控制信号①为0。分散控制系统及现场总线控制系统DCS 109或PLC可编程控制器111判断应进行点火操作，即发出执行开油阀(开油阀1秒钟后开气阀)、开点火器并开始计时指令，20秒后如果燃烧器01-04被点燃、出现火焰，火捡器会发出关闭点火器41-44指令。

反之，如火捡器51-54未检测到火焰信号，分散控制系统及现场总线控制系统DCS 109或PLC可编程控制器111则会发出关闭油阀、点火器和气阀的指令，该逻辑控制可按实际生产过程设计。

4-20MA模拟量控制信号②送入LED灯控制面板110，用于在控制柜面板上显示燃烧器01-04的火焰信号。

本实用新型中的四台摄象机41-44的摄象头分别安装在相应被监控的燃烧器01-04近旁，实时检测燃烧器火焰状况及准确及时的判断对应燃烧器的火焰状态，并以图像信号的方式输出燃烧器火焰状态的变化。

该产品只需要摄像机作为信号的采集器，而摄像机输出的信号，既可以作为视频图像火焰检测控制装置信号源，又可以作为视频监控的信号源，从而避免了火检与视频监控装置的重复投资。本实用新型中的零部件、元器件、单片机等均为市售产品：

单片机-8031系列，可编程控制器-西门子S300系列，摄像机型号为BL-317D，四画面分割器型号为TC-640，点火器选用GD-20型，火焰检测器选用GD-1型。

电气元器件设置于主控室电气控制柜中，控制按钮及LED灯控制面板110设置于电气控制柜的表面，以便于人员操作。

本实用新型自动化程度高、性能稳定，即可输出开关信号也可输出模拟信号，还可输出视频信号，控制方便、直观，极具良好的应用前景和市场前景。

凡是未脱离本实用新型技术方案的内容或依据本实用新型的技术实质对以上电路所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型保护范围之内。

Claims (7)

1.一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，包括：单片机控制装置(1)、四个结构相同的燃烧器(01-04)、四个结构相同的点火器(41-44)、四个结构相同的火焰检测器(51-54)、四台摄像机(11-14)、压缩空气源(011)、柴油罐(012)、连通所述压缩空气源(011)至所述燃烧器(01-04)的气阀(21-24)、连通所述柴油罐(012)至所述燃烧器(01-04)的油阀(31-34)、四画面监视器(102)、一号油总阀(104)、二号油总阀(105)、液位控制器(106)、视频火焰四画面分割器(107)、LED灯指示面板(110)、分散控制系统及现场总线控制系统DCS(109)、PLC可编程控制器，其特征在于：还包括：自动点火控制装置(2)、视频图像火焰检测控制装置(3)、阀门、管路网(4)，所述阀门、管路网(4)通过所述气阀(21-24)、所述油阀(31-34)和管路将所述压缩空气源(011)与所述柴油罐(012)连通至所述自动点火控制装置(2)中的所述燃烧器(01-04)，所述视频图像火焰检测控制装置(3)中的所述四台摄像机(11-14)设置在所述自动点火控制装置(2)中所述燃烧器(01-04)的近旁，所述视频图像火焰检测控制装置(3)中的所述火焰检测器(51-54)输出的电信号与所述单片机控制装置(1)中的I/O端口电性连接在一起，所述单片机控制装置(1)的输出信号分为开关量输出信号①与4-20MA模拟量输出信号②两种，其中所述开关量输出信号①送入所述分散控制系统及现场总线控制系统DCS(109)，所述4-20MA模拟量输出信号②送入所述LED灯指示面板(110)。

2.如权利要求1所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述自动点火控制装置(2)由所述燃烧器(01-04)、所述点火器(41-44)构成，所述燃烧器(01-04)与所述点火器(41-44)插接、连通为一体，所述阀门、管路网(4)中的所述气阀(21-24)与所述油阀(31-34)通过管路网将所述压缩空气源(011)和所述柴油罐(012)连接至所述燃烧器(01-04)。

3.如权利要求1所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述视频火焰检测控制装置(3)由分别安装在相应被监控的所述四个燃烧器(01-04)上的所述四台摄像机(11-14)、所述视频火焰四画面分割器(107)、所述四画面监视器(102)和所述火焰检测器(51-54)构成，所述视频火焰四画面分割器(107)与所述四画面监视器(102)顺序电性连接在一起，所述摄像机(11-14)输出的视频信号一路电性连接至所述视频火焰四画面分割器(107)，另一路连接至所述火焰检测器(51-54)，所述火焰检测器(51-54)的输出与所述单片机控制装置(1)的I/O口电性连接在一起。

4.如权利要求1所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述阀门、管路网(4)由连通所述压缩空气源(011)至所述燃烧器(01-04)的所述气阀(21-24)、连通柴油罐(012)至所述燃烧器(01-04)的所述油阀(31-34)、所述液位控制器(106)、所述一号油总阀(104)、所述二号油总阀(105)构成，顺序设置的所述一号油总阀(104)、所述二号油总阀(105)与所述液位控制器(106)通过所述气阀(21-24)与所述油阀(31-34)将所述压缩空气源(011)和所述柴油罐(012)与所述燃烧器(01-04)连通。

5.如权利要求1所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述分散控制系统及现场总线控制系统DCS(109)之前可设置所述PLC可编程控制器。

6.如权利要求3所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述四画面监视器(102)为在所述四画面监视器(102)显示屏上可分别显示均匀划分为四等份的1号角-4号角的四个分割画面图像。

7.如权利要求6所述的一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置，其特征在于：所述1号角-4号角通过所述摄像机(11-14)与所述燃烧器(01-04)一一对应。

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