CN206601047U - 蓄热式智能烧嘴控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄热式智能烧嘴控制器，用于监测工业燃烧炉的数据和控制烧嘴。该智能烧嘴控制器包括单片机主控模块、电源管理模块、开关量输出模块、开关量输入模块、电流信号调理模块、热电阻信号调理模块、热电偶信号调理模块与模数转换器。所述单片机主控模块分别与所述电源管理模块、所述开关量输入模块和所述开关量输出模块相连，所述开关量输出模块与所述烧嘴相连。所述单片机主控模块还通过所述模数转换器分别与所述电流信号调理模块、所述热电阻信号调理模块和所述热电偶信号调理模块相连。该蓄热式智能烧嘴控制器能自动采集所需工况参数，分析处理数据，控制蓄热式燃烧的进行，另外其体积小，成本低，安装、维护灵活方便。

Description

蓄热式智能烧嘴控制器

技术领域

本实用新型属于工业燃烧炉蓄热式燃烧领域，尤其涉及一种应用蓄热式燃烧技术的工业燃烧炉数据监测和烧嘴自动控制的智能控制器，更具体地，本实用新型涉及一种蓄热式智能烧嘴控制器。

背景技术

目前，环保问题日益被人们所关注，而我国是一个能耗较高、能源利用率平均水平偏低的国家，也是世界上污染最严重的国家之一，急需采取新的节能和环境保护措施。蓄热式燃烧作为一项能回收热量，节能减排的技术被广泛应用。蓄热式燃烧采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之流经蓄热体，能够在最大程度上回收高温烟气的显热，节能效果很大，可节能30％以上，同时也降低了CO₂的排放量，减少了对温室效应的影响。

烧嘴是蓄热式节能燃烧器燃烧系统的关键设备之一。它主要通过外混烟气稀释和高速射流的卷吸效应两种途径实现低氧燃烧。前种措施易于控制，在生产中也比较容易实现；而后一种方法中，空气卷吸烟气，降低氧气浓度，抑制NO_X生成，控制非常困难。目前，在蓄热式燃烧中，通常引入智能设备对于蓄热式烧嘴进行自动控制，提高工作效率。然而传统的监测和控制系统有的成本太高，有的价格低廉却又不能很好的满足其工艺要求。

现有技术一公开了一种烧嘴控制器，其由单片机主控模块、火焰检测模块、工况环境监测模块、两级电源切换模块、阀门制动模块、各种指示器、存储模块和通信诊断模块组成。然而，该控制器还有一些不足，和需要改进之处。其缺点在于只检测炉温，不能检测炉内气体流量和压力参数，功能单一。另外对于最终排放的烟气温度数据没有手机，最后上述控制器缺乏灵活的手动操作功能。

现有技术二是对蓄热式辐射管的控制系统，其常用可编程控制器(PLC)集中控制将大量检测到工况参数传输到远程PLC，然后进行计算处理，再由PLC对各执行机构下达控制指令。但是其缺点在于在工业现场中，通常需要大量监控工况和设备，而控制室又不能随意变动位置，由PLC集中控制势必造成布线繁杂，不能灵活运用，同时又增加成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能自动采集所需工况参数，分析处理数据，控制蓄热式燃烧的进行，另外体积小，成本低，安装、维护灵活方便的烧嘴控制器。

为解决上述问题，本实用新型提供了一种蓄热式智能烧嘴控制器，其用于监测工业燃烧炉的数据和控制烧嘴。包括单片机主控模块、电源管理模块、开关量输出模块、开关量输入模块、电流信号调理模块、热电偶信号调理模块与模数转换器。

所述单片机主控模块分别与所述电源管理模块、所述开关量输入模块和所述开关量输出模块相连，所述开关量输入模块、所述开关量输出模块分别与所述烧嘴相连。

所述单片机主控模块还通过所述模数转换器分别与所述电流信号调理模块、和所述热电偶信号调理模块相连。

所述开关量输入模块采集开关量信号。

所述电流信号调理模块采集所述燃烧炉中的燃气流量、压力信号。

所述热电偶信号调理模块采集设置在所述燃烧炉内的热电偶的电压信号。

所述电压信号与所述燃气流量、压力信号经过模数转换器发送给所述单片机主控模块，所述单片机主控模块对该信号进行分析处理，生成指令，并将该指令发送给所述开关量输出模块，进而控制烧嘴所述单片机主控模块分别与所述电源管理模块和所述开关量输出模块相连，所述开关量输出模块与所述烧嘴相连。

本实用新型单独提出了模数转换器，可避免在每个模块上重新增加模数转换功能，避免成本的增加，同时这种做法简化了流程，方便操作。

具体地，所述电流信号调理模块进一步包括气体流量计和气体压力计，设置在所述燃烧炉中，用于监测燃气的流量和压力，所述气体流量计和气体压力计所采集的燃气流量、压力信号经过模数转换器发送给所述单片机主控模块。

进一步地，所述控制器还包括热电阻信号调理模块，用于采集所述燃烧炉的烟气温度信号，将所述信号经过模数转换器发送到所述单片机主控模块。

再进一步地，所述控制器还包括通讯模块和手操单元，所述手操单元集成有按键装置和液晶显示装置。所述手操单元能够编辑指令，并将该指令经过所述通讯模块发送到所述单片机主控模块，然后所述单片机主控模块将该指令发送给开关量输出模块，进而控制所述烧嘴。所述单片机主控模块能够将各模块采集的信号通过所述通讯模块发送给所述手操单元，并显示在所述液晶显示装置上。

具体地，所述手操单元为可插拔设置，其能够与所述控制器分离。

进一步地，所述控制器还包括以太网通讯模块，所述单片机主控模块能够通过以太网通讯模块接收/发送控制指令。

具体地，所述单片机主控模块还包括接口，用于擦除和烧录软件程序。

更具体地，所述单片机主控模块中固化有控制和显示逻辑软件程序。

进一步地，所述电源管理模块用交流电或直流供电，然后在其内部转换成直流电源供应各级电路所需电压。

利用N(N≥2)个所述控制器通过所述以太网通讯模块相连，用于互相发送/接收控制指令，协调控制N个所述烧嘴。

具体地，通过以太网连接到所述单片机控制模块，单片机控制通过PLC控制程序，实现指令传输，最终控制所述烧嘴

本实用新型的有益效果在于本实用新型增加了热电阻信号调理模块，用于监测经过蓄热体回收热量后排放的烟气温度；还增加了信号调理模块，能检测燃气流量、压力。此外本实用新型既能独立运行，又能接收上位机指令，安装使用灵活。本实用新型可选取高速大容量单片机作为中央处理器，运算速度快，闪存存储器容量大，片上资源充足，充分满足功能需求。从而减少了外围电路，简化了设计，节约了成本。本实用新型还可以通过手操器手动控制开关量输出，且手操器可以与烧嘴控制器分离，插拔简单，不用手动控制时可断开手操器连接以保证自动控制不被人为干扰。

附图说明

图1是本实用新型的蓄热式智能烧嘴控制器的结构示意图。

图2是本实用新型的蓄热式智能烧嘴控制器的另一结构示意图。

附图说明如下：

1：单片机主控模块

2：电源管理模块

3：以太网通讯模块

4：通讯模块

5：手操单元

6：开关量输出模块

7：开关量输入模块

8：热电阻信号调理模块

9：热电偶信号调理模块

10：电流信号调理模块

11：模数转换器

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型的一个实施例所提供的蓄热式智能烧嘴控制器包括单片机主控模块1、电源管理模块2、以太网通讯模块3、通讯模块4、手操单元5、开关量输出模块6、开关量输入模块7、热电偶信号调理模块9、电流信号调理模块10、模数转换器11。

如图1所示，所述单片机主控模块1分别与所述电源管理模块2、所述开关量输入模块7和所述开关量输出模块6相连，所述开关量输入模块7、所述开关量输出模块6分别与所述烧嘴相连。

如图1所示，所述单片机主控模块1还通过所述模数转换器11分别与所述热电偶信号调理模块9和电流信号调理模块10相连。

所述开关量输入模块7采集开关量信号。

所述热电偶信号调理模块9采集设置在所述燃烧炉内的热电偶的电压信号。

所述电流信号调理模块10，用于采集所述燃烧炉中的燃气流量、压力信号。

如图1所示，所述电压信号与所述燃气流量、压力信号经过模数转换器11发送给所述单片机主控模块1，所述单片机主控模块1对该信号进行分析处理，生成指令，并将该指令发送给所述开关量输出模块6，进而控制所述烧嘴。

如图1所示，所述手操单元5集成有按键装置和液晶显示装置。所述手操单元5能够编辑指令，并将该指令经过所述通讯模块4发送到所述单片机主控模块1，然后所述单片机主控模块1将该指令发送给开关量输出模块6，进而控制所述烧嘴。所述单片机主控模块1能够将各模块采集的信号通过所述通讯模块4发送给所述手操单元5，并显示在所述液晶显示装置上。

另外，所述手操单元5为可插拔设置，其能够与所述控制器分离。

事实上，在很多现场工作中，主控设备(如计算机)一般距离生产设备(如燃烧炉)较远，这时，如果工作人员想临时修改一下调控参数，就需要到较远的主控设备处进行调试，这样会相对比较麻烦，为工作增加了很多不便，所以，本实用新型提供了手持操作单元5，该手持操作单元5可完成一些特定的命令的发布以及参数的修改，简单方便，便于操作，能大大提高工作的效率。

如图1所示，所述单片机主控模块1能够通过以太网通讯模块3接收/发送控制指令。

具体地，所述单片机主控模块1还包括接口，用于擦除和烧录软件程序，本实施例优选JTAG接口，来实现软件程序的擦除和烧录。

更具体地，所述单片机主控模块1中固化有控制和显示逻辑软件程序。

如图1所示，所述电源管理模块2用交流电或直流供电，然后在其内部转换成直流电源供应各级电路所需电压。

如图2所示，本实用新型的另一个实施例所提供的蓄热式智能烧嘴控制器包括单片机主控模块1、电源管理模块2、以太网通讯模块3、通讯模块4、手操单元5、开关量输出模块6、开关量输入模块7、热电阻信号调理模块8、热电偶信号调理模块9、电流信号调理模块10、模数转换器11。

如图2所示，所述单片机主控模块1分别与所述电源管理模块2、所述开关量输入模块7和所述开关量输出模块6相连，所述开关量输入模块7、所述开关量输出模块6分别与所述烧嘴相连。

如图2所示，所述单片机主控模块1还通过所述模数转换器11分别与所述热电阻信号调理模块8、所述热电偶信号调理模块9和电流信号调理模块10相连。

所述开关量输入模块7采集开关量信号。

所述热电阻信号调理模块8采集所述燃烧炉的烟气温度信号。

所述热电偶信号调理模块9采集设置在所述燃烧炉内的热电偶的电压信号。

所述电流信号调理模块10，用于采集所述燃烧炉中的燃气流量、压力信号。

如图2所示，所述电压信号与所述燃气流量、压力信号经过模数转换器11发送给所述单片机主控模块1，所述单片机主控模块1对该信号进行分析处理，生成指令，并将该指令发送给所述开关量输出模块6，进而控制所述烧嘴。

如图2所示，所述手操单元5集成有按键装置和液晶显示装置。所述手操单元5能够编辑指令，并将该指令经过所述通讯模块4发送到所述单片机主控模块1，然后所述单片机主控模块1将该指令发送给开关量输出模块6，进而控制所述烧嘴。所述单片机主控模块1能够将各模块采集的信号通过所述通讯模块4发送给所述手操单元5，并显示在所述液晶显示装置上。

另外，所述手操单元5为可插拔设置，其能够与所述控制器分离。

如图2所示，所述单片机主控模块1能够通过以太网通讯模块3接收/发送控制指令。

具体地，所述单片机主控模块1还包括接口，用于擦除和烧录软件程序，本实施例优选JTAG接口，来实现软件程序的擦除和烧录。

更具体地，所述单片机主控模块1中固化有控制和显示逻辑软件程序。

如图2所示，所述电源管理模块2用交流电或直流供电，然后在其内部转换成直流电源供应各级电路所需电压。

针对以上所有实施例，本实用新型还可以利用N(N≥2)个所述控制器通过所述以太网通讯模块相连，用于互相发送/接收控制指令，可以更加精确地协调控制N个所述烧嘴，更具体地，通过以太网连接到所述单片机控制模块，单片机控制通过PLC控制程序，实现指令传输，最终控制所述烧嘴。

实施例1

所述单片机主控模块1采用德州仪器半导体公司的MSP430F5438A芯片；所述电源管理模块2可用交流电220V或直流24V供电，内部转换成直流24V、5V、3.3V电源供应各级电路所需电压；所述以太网通讯模块3采用DP83848I以太网物理层收发器；所述RS-485通讯模块4采用ADI公司的ADM2587E芯片，ADM2587E是一款集成了ICOUPLER数字隔离器的隔离型RS485收发器，抗干扰能力强；所述手操器5集成了按键和液晶显示，液晶屏显示数据参数和运行状态，同时可根据按键操作控制相应设备运行；所述模数转换器11采用TLC2543；所述开关量输出模块6采用SONGLE公司的SRD-05VDC-SL-C继电器输出开关量；所述开关量输入模块7采用PC817光耦隔离器采集开关量；所述热电阻信号调理模块8采用电桥方案调理热电阻PT100的电阻信号，经过模数转换器TLC2543转换后输入单片机主控模块1；所述热电偶信号调理模块9采用AD8551放大器调理S型热电偶电压信号，经过模数转换器TLC2543转换后输入单片机主控模块；所述4-20MA电流信号调理模块10采集燃气流量、压力信号经过模数转换器TLC2543转换后输入单片机主控模块1。

此外，本实用新型既可以由智能烧嘴控制器自动完成监测和控制功能，处理采集的各种工况参数(包括开关量和模拟量)输出开关量控制蓄热式燃烧阀门动作，也可以通过手操器5手动操作烧嘴控制器的开关量输出控制功能，多个烧嘴控制器通过以太网连接到单片机主控模块1，与单片机主控模块1之间进行数据传输。本实用新型的智能烧嘴控制器采用高速MCU作为中央处理器，控制和显示逻辑通过软件编程固化在FLASH中，可以通过JTAG接口擦除和烧录软件程序，进而实现监控燃烧炉的参数与控制烧嘴的目的。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。

Claims (10)

1.一种蓄热式智能烧嘴控制器，用于监测工业燃烧炉的数据和控制烧嘴，其特征在于，

包括单片机主控模块、电源管理模块、开关量输出模块、开关量输入模块、电流信号调理模块、热电偶信号调理模块与模数转换器；

所述单片机主控模块分别与所述电源管理模块和所述开关量输出模块相连，所述开关量输出模块与所述烧嘴相连；

所述单片机主控模块还通过所述模数转换器分别与所述电流信号调理模块、所述热电偶信号调理模块和所述开关量输入模块相连；

所述开关量输入模块采集开关量信号，所述电流信号调理模块采集所述燃烧炉中的燃气流量、压力信号，所述热电偶信号调理模块采集设置在所述燃烧炉内的热电偶的电压信号；

所述电压信号与所述燃气流量、压力信号经过模数转换器发送给所述单片机主控模块，所述单片机主控模块对该信号进行分析处理，生成指令，并将该指令发送给所述开关量输出模块，进而控制烧嘴。

2.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述电流信号调理模块进一步包括气体流量计和气体压力计，设置在所述燃烧炉中，用于监测燃气的流量和压力，所述气体流量计和气体压力计所采集的燃气流量、压力信号经过模数转换器发送给所述单片机主控模块。

3.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括热电阻信号调理模块，用于采集所述燃烧炉的烟气温度信号，将所述信号经过模数转换器发送到所述单片机主控模块。

4.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括通讯模块和手操单元，所述手操单元集成有按键装置和液晶显示装置，其中：

所述手操单元能够编辑指令，并将该指令经过所述通讯模块发送到所述单片机主控模块，然后所述单片机主控模块将该指令发送给开关量输出模块，进而控制所述烧嘴；

所述单片机主控模块能够将各模块采集的信号通过所述通讯模块发送给所述手操单元，并显示在所述液晶显示装置上。

5.如权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述手操单元为可插拔设置，其能够与所述控制器分离。

6.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述控制器还包括以太网通讯模块，所述单片机主控模块能够通过以太网通讯模块接收/发送控制指令。

7.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述单片机主控模块还包括接口，用于擦除和烧录软件程序。

8.如权利要求7所述的控制器，其特征在于，所述单片机主控模块中固化有控制和显示逻辑软件程序。

9.如权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述电源管理模块用交流电或直流供电，然后在其内部转换成直流电源供应各级电路所需电压。

10.如权利要求1-9任一所述的控制器，其特征在于，N个所述控制器通过所述以太网通讯模块相连，用于互相发送/接收控制指令，协调控制N个所述烧嘴，其中N≥2。