[实用新型]分体式检测火焰的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种检测火焰的装置，尤其是涉及一种分体式检测火焰信号的装置，特别适用于火力发电厂或石油化工企业的锅炉内燃烧火焰状况的检测分析。

背景技术

通常检测燃烧火焰的探头为一体化的火检探头，就是将所有相关的电路都做在一个探头的壳体里。这种一体化火检探头的电路比较复杂，功耗较高，而大多数集成电路的工作温度上限是85℃，这就使火检的工作环境温度上限不超过65℃；传统的分体式火检探头采用光敏电阻作光电传感器，光敏电阻的温度特性很差，温度升高时其性能急剧下降，导致探头在高温下检测不到火焰信号，且容易损坏；因为火检探头安装在锅炉壁上，靠近燃烧器或油枪，其工况相当恶劣，特别是在一些老旧锅炉上，由于锅炉壁隔热效果不理想，会使探头的工作环境温度比较高，时间一长，探头易老化、损坏。综上所述，为了提高火检的可靠性并降低故障率，有必要提高探头的工作环境温度上限。

火焰给人眼的直觉是亮度和火焰根部亮度的脉动。根据理论分析和试验验证，火焰的闪烁或脉动，其频率与燃料种类有关。由于不同种类的燃料燃烧时的火焰特征频率不同，每种频率下的火焰的强度也不一样，因此准确检测、控制燃料燃烧时的火焰状况很不容易。然而传统的火焰检测装置观测火焰燃烧时，主要是通过光电转换器将接收到的燃烧火焰的光强信号转换成电压信号后，简单地进行幅值比较后，就对火焰进行有无火的识辨，及燃烧状况的分析。这样的测量，它忽略了火焰信号的频率特征，也就难以准确地检测火焰状况。特别在多个燃烧器的大型锅炉控制装置中，由于有多层火焰在燃烧，同层中又有多个燃烧点，传统火检推算难以对燃烧器的主火焰和背景火焰进行有效区分的辨识，这就很容易引起对火焰的错误判断从而导致控制的误动作。

发明内容

本实用新型的一个目的在于提高火检装置的可靠性，保证火检探头能够在非常恶劣的工况下正常稳定地工作。

本实用新型的另一个目的在于对有效频率段内火焰光强信号进行采样分析，通过数字滤波器对采样数据进行预处理，去除干扰信号(高频部分)，并对处理后的数据进行频谱分析，即对信号在频域范围内进行处理，进而给出火焰的强度及频率的分量值，从而实现对燃烧火焰状况比较的准确地鉴别。

为了达到上述的目的，本实用新型采取的技术方案是：将火检装置分成火检探头和火检放大器两大部分，具体的结构是：包括：

一火检探头，火检探头仅包括光电探测器和连接于光电探测器输出端的预处理电路，用于探测燃烧火焰信号；

一火检放大器，火检放大器包括一输入端与火检探头中的预处理电路输出端相连接的火焰模拟信号处理电路，输入端与火焰模拟信号处理电路的输出端相连接的A/D转换器，与A/D转换器的输出端相连接的数字信号处理电路，分别与数字信号处理电路相连接的显示器，D/A转换器，开关量输入输出电路和串行通信接口电路；其中数字信号处理电路中包括内部置有信号处理系统的微处理器。

所述的置于微处理器内的信号处理系统包括：

一信号采集模块，用于采集火焰燃烧的数字信号，该数字信号包括在有限长的时域和频域内等间隔连续采样的时域信号和频率信号以及与时域信号相对应的火焰强度信号；

一数字滤波模块，采用数字滤波器滤掉由上述信号采集模块所采集的燃烧火焰信号中的干扰信号；

一分析处理模块，对于经过上述数字滤波模块滤除干扰信号的信号，输出有无火焰燃烧信号和有无故障信号的开关量信号；并对频率信号进行频谱分析，采用快速傅立叶变换，计算出对应频率下的信号强度值，用以显示火焰燃烧的状况。

本实用新型的分体式检测火焰的装置的效果显著。

●本实用新型的检测装置，如上述的结构，火检探头只负责火焰信号的光电转换功能，以简化电路，提高火检探头工作温度的上限和可靠性，将比较复杂的火焰信号放大和处理电路放在火检放大器内，火检放大器可以工作在较好的环境里，这样有利于提高可靠性。因为简化了火检探头的电路设计，所以本实用新型的火检探头工作环境温度上限达到了100℃；火检放大器的电路虽比较复杂，但其可以工作在比较理想的环境里，比如，放大器可以做成标准4U尺寸的电路板卡，能够安装在机房的机柜卡架上运行；

●本实用新型检测装置中的火检放大器是对火检探头送来的火焰信号做进一步处理后进行燃烧火焰的强弱和有无火焰和故障进行检测，并输出表征火焰强度的(比如4～20mADC)模拟量信号和表征有无火焰和故障的开关量信号；