CN202083653U - 一种石油闪点自动检测装置 - Google Patents

Abstract

一种石油闪点自动检测装置，涉及一种石油闪点检测装置，它解决了解决现有的石油闪点检测装置由在升温过程中温度变化较大导致获得的闪点值重复性差、准确度低的问题。它的温度传感器用于采集油杯内的温度，温度传感器的采集信号输出端与数字温度表的温度信号输入端连接，数字温度表的温度信号输出端与控制模块的温度信号输入端连接；加热控制电路固定在油杯的底部，用于给油杯加热；火焰扫划电路设置在油杯的杯口处，火焰扫划电路的扫划控制信号输入端与控制模块的扫划控制信号输出端连接；闪火检测电路设置在油杯的杯口处，闪火检测电路的检测控制信号输入端与控制模块的检测控制信号输出端连接。本实用新型适用于石油闪点检测的过程中。

Description

一种石油闪点自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种石油闪点检测装置。 

背景技术

“闪点”是表征石油产品储运安全性的一项指标，单位是摄氏度，在此温度下石油产品如遇到明火将会引起“爆鸣”，将危及设备或人身的安全。因此，石油产品出厂前，用户进货入库前，都要先测试其“闪点”，以确保安全。国家标准及国际标准都给出了开口闪点的测试方法，其测试装置如图1所示：其中，标记1为油杯，其形状有明确规定，杯内容积φ(63～64)×(32.5～34)mm，在7/10高处有一刻线，试样必须注入到刻线处；标记2为扫划火焰装置，火焰直径在3.2～4.8mm；标记3为温度计，可用来读出试样温度；油杯下部安装电热器件4，通过调压器5可控制油杯中试样的温升速度。测试过程为：先假定一个闪点温度值，此值称为预闪点，然后转动调压器使试样按标准规定的速度线性升温(每分钟5～6℃)，在预闪点前28℃时，开始用试验火焰扫划，温度每升高2℃，重复扫划一次。试验火焰必须在油杯1上边缘面上2mm以内的平面上移动，每次越过油杯所需时间约为1秒钟。当试样液面上任一点出现闪火时，立即记下温度计的温度读数，作为闪点。但是这种方法中，由于预闪点是先行估计的，存在较严重的主观因素，当估值过高时，会导致第一火焰扫划即产生“爆鸣”的现象，当估值过低时，则扫划很多次也不产生“爆鸣”的现象。 

因此，开发智能仪表的开口闪点仪需要具备以下功能：1、按规定标准自动升温：2、随时测出试样的温度，并给出指示；3、根据升温情况，定时自动进行火焰扫划，如未闪火，扫划后重新自动升温；4、自动检测″爆鸣″，并做出记录；5、能控制火焰的强弱和通断，当火焰在油杯上方扫划时被蒸气吹灭，扫划后能自动点燃火焰；以及在测试结束后，能发出报告信号，并打印出测试结果；并且具备较完善的安全设施。 

现有的石油闪点检测仪为手动仪表，其最大的不足是升温特性不佳，很难按国家标准及国际标准线性升温。实测时温度变化大，得出的闪点值重复性很差，准确度较低，无实用价值。 

实用新型内容

本发明是为了解决现有的石油闪点检测装置由在升温过程中温度变化较大导致获得的闪点值重复性差、准确度低的问题，从而提供一种石油闪点自动检测装置。 

一种石油闪点自动检测装置，它包括油杯，它还包括控制模块、温度传感器、数字温度表、火焰扫划电路、闪火检测电路和加热控制电路，温度传感器用于采集油杯内的温度，所述温度传感器的采集信号输出端与数字温度表的温度信号输入端连接，所述数字温度表的温度信号输出端与控制模块的温度信号输入端连接；加热控制电路固定在油杯的底部，用于给油杯加热；火焰扫划电路设置在油杯的杯口处，所述火焰扫划电路的扫划控制信号输入端与控制模块的扫划控制信号输出端连接；闪火检测电路设置在油杯的杯口处，所述闪火检测电路的检测控制信号输入端与控制模块的检测控制信号输出端连接。 

有益效果：本实用新型采用控制单元对加热控制电路进行控制，实现对油杯温度的线性控制，获得的闪点值重复性较强，并且准确度较高。 

附图说明

图1是背景技术的检测装置结构示意图；图2是本发明的检测装置的结构示意图；图3是本发明具体实施方式三的结构示意图；图4是具体实施方式一中测温电路的连接示意图；图5是具体实施方式一中火焰扫划电路的连接示意图；图6是具体实施方式一中闪火检测器的结构示意图；图7是具体实施方式一中闪火检测电路的连接示意图；图8是具体实施方式五中所述的电脑部分的结构示意图；图9是具体实施方式的工作流程示意图。 

具体实施方式

具体实施方式一、结合图2说明本具体实施方式，一种石油闪点自动检测装置，它包括油杯1，它还包括控制模块11、温度传感器12、数字温度表13、火焰扫划电路14、闪火检测电路15、加热控制电路16，温度传感器12用于采集油杯1内的温度，所述温度传感器12的采集信号输出端与数字温度表13的温度信号输入端连接，所述数字温度表13的温度信号输出端与控制模块11的温度信号输入端连接；加热控制电路16固定在油杯1的底部，用于给油杯1加热；火焰扫划电路14设置在油杯1的杯口处，所述火焰扫划电路14的扫划控制信号输入端与控制模块11的扫划控制信号输出端连接；闪火检测电路15设置在油杯1的杯口处，所述闪火检测电路15的检测控制信号输入端与控制模块11的检测控制信号输出端连接。 

本实施方式中各部电路的具体构成及功能如下： 

1、测温电路，其电路结构如图4所示。温度传感器12采用BA2铂电阻，0℃时电阻为100Ω，温度为100Ω时为138.5Ω，平均每度变化0.385Ω，流过铂电阻的电流平均为2.37mA，即每度变化电压为0.915mv，近似的可以看作温度每变化1℃电桥输出电压1mv。为提高精度，充分利用7135的资源(7135在输入为2.0V时输出1.9999)，可以将电桥输 出电压放大10倍；即当温度由0～200℃变化时，输入到7135的模拟电压为0～2V如此数学温度表可以指示出0.01℃，这一精度在硬件质量不能保证的前提下没有实际意义。而且做到长期运行无零漂的直流放大也有一定难度。闪点仪实际测量精度为±2℃，故±0.5℃的测温精度已经足够，所以省去运放直接将电桥输出送入7135，如此数学表退化为四位表使用，但从成本上看仍优于采用5G14433。 

测温电桥的电源，为提高稳定性采用了2DW234.稳压电路，构成电桥的电阻R1，R2因分别处于不同对角线上要求可适当降低，故采用一般金属膜电阻，和热电阻相邻的电阻R，系由锰铜电阻绕制而成，故温度系数小，为了使之可调，R3绕成107Ω，再并一个5K多圈电位器，使之既可调又有较高的稳定性。 

2DW234的电压温度稳定系数为0.00005/℃，设环境温度变化为40℃，则输出电压波动为： 

ΔE＝0.00005×40×6＝12mv， 

设R_t工作于200℃即R_t＝177Ω，则因ΔE导致的电压变化为： 

$\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{\ΔE}\×177}{2400+177}-\frac{\mathrm{\ΔE}\×100}{2400+100}=0.32\mathrm{mv}$

这表明因环境温度变化电桥供电会导致0.3℃左右的变化。考虑到上述计算是在环境温度变化达40℃，而且测试温度较大时得到的，所以这个误差尚可允许。 

测温电桥输出的电压直接送至7135的V_x，V_R口，8031的CPU和7135的联系由PB口完成，程序中设置PB口为输入口，由PB0到PB3读取BCD码，由PB4至PB7读取此BCD所在的位。另由8031的一条口线.P3.4相接，7135所需的时钟频率，由8031ALE输出的1MHz信号，经8155定时器进行八分频取得，7135的-5v电源电压由电源部分单独供给。 

2、加热控制电路16，控温过程的调节方式由软件编程决定，控温采用摸糊逻辑算法的脉宽调制方式，由8031输出调宽脉冲经74LS32隔离后，再经固态继电器SSR隔离控制加热器，炉丝功率为600W。 

在工艺上，因为加热系统用到220V电压，且温升较高，为防止漏电采取了一定措施，如采用陶瓷接线座，接线完成后注以可耐250℃高温的硅树脂，炉盘上罩以云母纸板等。 

3、火焰扫划电路14，如图5所示，火焰扫划电路14利用15V绕组的通断来控制电机的转动。控制指令来自8031的P1.6、P1.7脚，经光控可控硅MOC3021控制双向可控硅，使电机正反向转动，火焰扫划电路14正向扫划或反向扫划。电机转轴上固定一个常凹槽 的圆盘，控制两个微动开关。当微动开关接通时，P1.4或P1.5低电平，此时程序指令P1.6或P1.7低电平，图中c，d连接或a，b连接，使移相电机正转或反转一直到微动开关断开，电机才停止转动。 

4、闪火检测电路15，它包括火焰检测器、高通滤波器、阈值设定及比较器等部分。闪火信号(低电平有效)经8031的P3.2口送往控制模块1，为了鉴别闪火，在程序中有选票表决程序，只有经过一定次数的低电平后方认为有效。 

经过多次采样测试表明，视试样不同及加热环境的变化，闪火之火焰强弱及存在时间相差极大，存在时间约为10ms～200ms，为摒除未出现闪火时的零星放电干扰(小于1ms)，采用了选票表决制，即闪火时每24us查询一次8031的P3.2脚，如偶有低电平则不予置理，只有在查询段内出现32次低电平方为有效。这一措施有效地抑制了杂散尖峰干扰。 

火焰检测器采用了特殊金属热电阻，即细钨丝。我们采用了200W白炽灯的钨丝(已制成螺旋状)，阻值大约在200Ω左右，并制成网状，置于油杯上方。这样无论闪火点在油杯上方的何处；都能有效地检测闪火，闪火检测器结构如图6所示。 

实践表明，这一结构的闪点检测传感器有较高的灵敏度，既使传感器的十分之一感受到火焰而受热，也足以使比较器LM339翻转，闪火检测电路如图7所示。 

其闪火信号经隔离，限幅之后送入LM339的反相端。当V+-V-大于2mv，输出即为高电平，但如确切为高电平(4.5V)，V+须比V-高7mv，为了抗干扰，本实施方式中设置V₊-V-＝30mv，既可以对干扰信号进行幅度鉴别，又可防止LM339失调电压温漂导致的输入电平摆动。阈值不可降得太低，因为在油杯温度超过200℃，由于绝缘材料电导增加，会使V₊下降，严重时会产生虚报闪点现象。 

5、电源电路，由于输出电流较大，瞬间电流可达2A，为避免输出电流对单片机产生干扰，外部装置(如：打印机)电源由单独的变压器供电。单片机部分和其他部分共用一个变压器，但绕组分开，即：单片机、测温电桥、移相电机均由单独绕组供电，整流电路程式相同，全波整流后由7800、7900系列稳压器件稳压后输出。要求电压特别稳定的部分，采用ICL8069、2DW234等高精度稳压器件进行多级稳压输出。 

每一组电源组件的输出端都有一个发光二极管作电源指示.电源出现故障时，可通过电源指示找出故障所在。这一指示方式和开发机联机时更加方便，此时开发机电源和整机电源同时供电，如果本机电源未通则系统只由开发机供电，会造成开发机电源过荷。有此指示，可及时查觉整机电源是否已通，防止电源过荷造成不良后果。 

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种石油闪点自动检测装 置的区别在于，它还包括过温报警电路17，所述过温报警电路17的报警控制信号输入端与控制模块11的报警信号输出端连接。 

本实施方式中的过温报警电路17，在下述情况下之一时产生报警音响，并采取相应措施： 

1.设置预闪点有错 

当油样温度过高，已接近第一次火焰扫划之温度时，则提供报警，并使LED显示熄灭，等待降温处理后重新键入预闪点； 

2.气压键入的数值和气压实际情况不符时(大于120kpa或小于80kpa) 

则发出声音报警； 

3.操作错误 

未按“预闪”键即按“启动”键，则发出鸣声报警； 

4.测试结束或测试中途出现故障 

使油样达到报警温度时，则发出5秒钟1KHz报警信号。报警音响由8031控制8155的PC5口，使PC5口交替输出高电平和低电平，再经3DGl2放大后由扬声器发声，为了可靠工作，8155和3DGl2间采用了隔离级7400。 

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的一种石油闪点自动检测装置的区别在于，它还包括打印机，所述打印机的打印信号输入端与控制模块11的打印信号输出端连接。 

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的一种石油闪点自动检测装置的区别在于，控制模块11为采用MCS-51单片机实现。 

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一、二或四所述的一种石油闪点自动检测装置的区别在于，火焰扫划电路14的执行机构为移相式微电路。 

工作原理：如图8所示，作为整机的控制单元的电脑部分，是整机的核心部件，本实施方式中采用INTEL8031芯片作为控制模块，应用8031芯片的缺点是口线不足，外接EPROM即占用两组口线，余下只有两组接口供实际应用，不敷需要。为解决这一矛盾，我们利用8155进行口线扩展，使之和打印机及A/D转换器相接，还利用8155的PC口输出。同样为了节省接口，LED显示管结构简单，价格便宜，我们利用8013的串行口驱动LED显示器。至于其他点火扫划，闪火检测等主要控制线由8031的P1、P3口承担。在这种安排下，口线仍嫌不足，因而又采用分时控制方式，使8155的PC4口开机作输入口，鉴别测试的制式，运行后又作输出口。 

为了充分利用软件资源，ICL7135A/D转换器的时钟频率径由8031晶振经8155定时器分频取得。为提高抗干扰能力用8031的定时器组成Watch Dog电路。 

本实施方式的工作流程如图9所示。除此之外，本实施方式中还可以加入铂电阻非线性校正程序、A/D转换读数的数字滤波程序、气压校正及键入单位(kpa hpa)鉴别程序以及防干扰Watch Dog程序、软件陷阱程序、延时程序、AID转换锁存程序和火焰控制程序等。 

本实施方式中的流程设计比较严谨，考虑的出发点是可靠实用。为了提高可行性，在程序设计上使闪火前微机处于内部处理状态和外部接口停止联系，除Watch Dog采用定时器中断技术外，检测闪火未采用中断方式而采用查询方式，实践证明这一方案更有效些。 

为了确保闪火检测无漏报无虚报，本实施方式采用选票表决方式来确定闪点，即在可能出现闪火的时间内共查询有无闪火168次，如仅有一两次闪火，则认为是虚报不予受理，只有在32次以上时才按闪火处理，有效地抑制了短脉冲干扰。 

在气压校正方面，我国气象部门多用百帕作为计量单位，但闪点检测标准则用千帕作为单位，为避免因习惯不同产生的错误，在程序编制方面作了处理，使之只要是在合理范围下的气压值，不论以百帕为单位键入，还是以千帕为单位键入都可以得到正确的结果。 

本实施方式中，闪火检测及抗干扰的方法为：开口闪点测，定仪在测量高闪点时，常有未到闪点温度即已报闪火的“虚报”现象。经详细研究得知，主要是在检测闪火时移相电机开始运转，在运转的同时产生脉冲，本身就是一个强大的干扰源，这一干扰脉冲，每扫划一次就产生一次。有时，虽然没有闪火，但这一脉冲的谐波分量可造成比较器翻转报警。 

查清这一故障原因后，我们采取有效的滤波电路后，基本上消除了“虚报”现象。除了在硬件方面采取措施，在软件方面，主要采用了Watch Dog方案，在火焰扫划指令下达的同时即启动计数器工作，在计数完毕申请中断之前将计数器清零，重新计数，一旦发生闪火并产生干扰，程序跳出，则计数器将能计数到终止值，从而中断，中断服务程序则专门处理干扰后的程序，从而保证了程序不会进入死循环，并能按规范作完全部测试过程。 

本实施方式中，保证工作安全性的方法是，涉及到220V支路的器件一律采用耐高压器件。我们采用全塑250V的KD-21型开关作电源总开关，用进口保险丝座取代了无明确质量认证的保险丝座。电源变压器在装用前均用摇表进行绝缘测试。电源线选用符合国际家电产品标准(耐压3KV)的电源线。所有绝缘支柱，均用陶瓷制品，强电连接点在连接后均用有机硅树脂封固。采用上述措施后，样机的绝缘强度、抗电强度、整机漏电流均可达 到电器产品的安全标准。 

本实施方式中，还提供了提高测温稳定性的几项措施：在解决了干扰问题后，测温精度稳定性就显现出来。一些次要的因素从提高精度和稳定性看来均不可忽略。例如测温电桥必须采用锰铜电阻作桥臂电阻，否则室温变化10℃可能有±0.5℃的漂移。 

铂热电阻的位置必须放在规定位置上，过深过浅均会影响测温精度。点火火焰的大小会带来±1℃的误差，由于点火嘴的抖动会使火焰熄灭，并使可燃气体泄露，测试时必须防止火焰熄灭现象。为此可适当将火焰调得大一些，但不宜超过5mm。 

Claims (5)

1.一种石油闪点自动检测装置，它包括油杯(1)，其特征是：它还包括控制模块(11)、温度传感器(12)、数字温度表(13)、火焰扫划电路(14)、闪火检测电路(15)和加热控制电路(16)，温度传感器(12)用于采集油杯(1)内的温度，所述温度传感器(12)的采集信号输出端与数字温度表(13)的温度信号输入端连接，所述数字温度表(13)的温度信号输出端与控制模块(11)的温度信号输入端连接；加热控制电路(16)固定在油杯(1)的底部，用于给油杯(1)加热；火焰扫划电路(14)设置在油杯(1)的杯口处，所述火焰扫划电路(14)的扫划控制信号输入端与控制模块(11)的扫划控制信号输出端连接；闪火检测电路(15)设置在油杯(1)的杯口处，所述闪火检测电路(15)的检测控制信号输入端与控制模块(11)的检测控制信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种石油闪点自动检测装置，其特征在于它还包括过温报警电路(17)，所述过温报警电路(17)的报警控制信号输入端与控制模块(11)的报警信号输出端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种石油闪点自动检测装置，其特征在于它还包括打印机，所述打印机的打印信号输入端与控制模块(11)的打印信号输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种石油闪点自动检测装置，其特征在于控制模块(11)为采用MCS-51单片机实现。

5.根据权利要求1、2或4所述的一种石油闪点自动检测装置，其特征在于火焰扫划电路(14)的执行机构为移相式微电路。

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