鍋爐智能火焰監測裝置的製作方法

2023-05-26 00:17:56

專利名稱：鍋爐智能火焰監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鍋爐火焰監測技術，特別是涉及一種應用在鍋爐火焰監測領 域中的智能濾波以及火焰燃燒自動跟蹤的鍋爐火焰監測儀。
背景技術：
當前，在對具有多個多燃燒器的鍋爐進行火焰監測中，由於相鄰燃燒器火焰會相 互幹擾，使得被檢燃燒器的火焰檢測存在著「偷看」、「漏看」的困擾。多年以來在火焰監測 領域中，為解決上述問題，主要採用以下幾種方法，但效果不佳。將探頭遠離爐牆安裝，它是依靠改變安裝角度，避開背景光的方式實現的。但存在 以下兩個問題1)由於爐外雜散光和爐內斜射光的幹擾，降低了對火焰檢測的分辨能力，為排除 上述幹擾，在主機調試時就要將基點電位提高，以達到消除雜散信號的目的，同時也降低了 火焰檢測中較弱火燃信號的檢測精度，使保護裝置在鍋爐不穩定運行的時候所投入的閉環 可靠性明顯降低，容易出現保護誤報。2)火焰檢測採取遠離爐膛的安裝方式，接收爐內火焰信號的夾角變小(實際情況 下只有15-20° )。因此，鍋爐在低負荷、燃燒不穩、火焰中心偏移等情況下運行，火焰檢測 容易發出爐內無火信號，導致保護誤報。隨著近年來由於微處理器技術的飛速發展，帶動了火焰監測設備的更新換代。國 際上先進的火焰監測儀在硬體上具有選頻濾波，在軟體上對火焰的判定一般都具有「有火 學習」和「無火學習」的功能，為有效解決「偷看」、「漏看」的難題帶來了光明。但是，根據現 場使用還有下述問題存在1)現場調試困難，且還須依賴調試工程師的經驗，對增益、頻帶、門檻等值進行手 工設定，如此以來則需要花費很多的人力成本，且也很難避免造成人為失誤。2)在鍋爐燃燒過程中，由於燃料成份的變化及其它的幹擾因素，使火焰強度、頻率 等參數發生變化，偏移了調試時的設定值，產生誤報。所以，如何提供一種鍋爐智能火焰監測設備，有效的檢測到火焰的燃燒狀態，為解 決現有技術中的「偷看」、「漏看」的難題，已經成為相關領域之業者目前亟待解決的問題。
發明內容鑑於以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種鍋爐智能火焰監 測裝置，用以解決現有技術中的「偷看」、「漏看」的難題。為實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種鍋爐智能火焰監測裝置， 應用於具有多個燃燒器的鍋爐裝置中，其特徵在於，所述鍋爐智能火焰監測裝置至少包括 火焰探頭，放大模塊，增益控制模塊，濾波模塊，以及數字處理模塊。其中，所述火焰探頭用 以檢測所述燃燒器的火焰，並輸出火焰信號；所述放大模塊連接所述火焰探頭，用以將接收 到的火焰信號進行放大後輸出；所述增益控制模塊連接所述放大模塊，用以控制所述放大模塊的放大量；所述濾波模塊連接所述放大模塊和增益控制模塊，用於依據所述放大模塊 輸出的放大信號提供濾波型式、中心頻率及Q值，並對所述放大信號進行濾波後輸出濾波 信號；所述數字處理模塊連接所述濾波模塊和增益控制模塊，接收到所述濾波信號後進行 模數轉換，將轉換後的數位訊號，經傅立葉變換，以得到當前火焰幅度和頻率，同時跟蹤上 一次採樣值火焰幅度和頻率，比較當前火焰幅度和頻率以及上一次火焰幅度和頻率，以及 參照相鄰於所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態，進一步給出所 述增益控制模塊的增益參數和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值。在本實用新型的鍋爐智能火焰監測裝置中，所述濾波模塊包括通帶控制單元和濾 波單元，其中，所述通帶控制單元連接所述增益控制模塊，用以提供濾波型式、中心頻率及Q 值。所述濾波單元連接所述放大模塊以及通帶控制模塊，用以濾波輸出。在本實用新型的鍋爐智能火焰監測裝置中，所述數字處理模塊還包括AD轉換單 元、自動跟蹤單元、模式識別單元、資料庫、以及I/O接口單元。其中，所述AD轉換單元連接 所述濾波單元，用以將模擬信號轉換為數位訊號後輸出。所述自動跟蹤單元連接所述通帶 控制單元和增益控制模塊，用以跟蹤上一次採樣值火焰幅度和頻率，並將確定的本燃燒器 的火焰狀態，進一步給出所述增益控制模塊的增益參數和通帶控制模塊的濾波型式、中心 頻率及Q值。所述模式識別單元連接所述AD轉換單元、自動跟蹤單元以及資料庫，用以接 收到的濾波信號轉換為的數位訊號，經傅立葉變換後，比較當前火焰幅度和頻率以及上一 次火焰幅度和頻率，以及參照相鄰於所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的 火焰狀態。所述資料庫用以儲存上一次火焰幅度和頻率以及當前火焰幅度和頻率。所述I/ 0接口單元用以連接人機界面，並輸出一開關量以及模擬量。如上所述，本實用新型的鍋爐智能火焰監測裝置與現有技術相比，將探頭改為封 閉式安裝，並利用微處理器技術以及自動跟蹤技術，根據自動跟蹤技術得到的參數判定火 焰燃燒狀態變化，進一步採用智能濾波技術，得到有效的火焰燃燒狀態，為解決「偷看」、「漏 看」的難題提供了更有效的方法，而且減輕了現場調試的工作量，並免除了因燃料變化或其 它幹擾因素而引起的誤報，而有效克服了現有技術中的種種缺點。

圖1顯示為本實用新型鍋爐智能火焰監測裝置的系統框圖。
具體實施方式
以下通過特定的具體實例說明本實用新型的實施方式，本領域技術人員可由本說 明書所揭示的內容輕易地了解本實用新型的其他優點與功效。本實用新型還可以通過另 外不同的具體實施方式
加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應 用，在不背離本實用新型的精神下進行各種修飾或改變。請參閱圖1，圖1顯示為本實用新型鍋爐智能火焰監測裝置的系統框圖；需要說明 的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實用新型的基本構想，遂圖式中僅顯 示與本實用新型中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目繪製，其實際實施時其組件 布局型態也可能更為複雜。如圖所示，本實用新型提供一種鍋爐智能火焰監測裝置1，應用於具有多個燃燒器的鍋爐裝置中，其特徵在於，所述鍋爐智能火焰監測裝置1至少包括火焰探頭11，放大模 塊12，增益控制模塊13，濾波模塊14，以及數字處理模塊15。所述火焰探頭11用以檢測所述燃燒器的火焰，並輸出火焰信號；於本實施方式 中，所述火焰探頭11為封閉式安裝。所述放大模塊12連接所述火焰探頭11，用以將接收到的火焰信號進行放大後輸 出；於本實施方式中，所述放大模塊12為一放大電路。 所述增益控制模塊13連接所述放大模塊12，用以控制所述放大模塊12的放大量； 於本實施方式中，所述增益控制模塊13為一增益控制電路，即利用線性放大和壓縮放大的 有效組合對所述放大模塊12輸出的放大信號進行調整。當輸入信號較弱時，線性放大電路 工作，保證輸出信號的強度；當輸入信號強度達到一定程度時，啟動壓縮放大線路，使輸出 幅度降低，滿足了對輸入信號進行衰減的需要。所述濾波模塊14連接所述放大模塊12和增益控制模塊13，用於依據所述放大模 塊12輸出的放大信號提供濾波型式、中心頻率及Q值，並對所述放大信號進行濾波後輸出 濾波信號；於本實施方式中，所述濾波模塊14包括通帶控制單元141和濾波單元142，其 中，所述通帶控制單元141連接所述增益控制模塊13，用以提供濾波型式、中心頻率及Q值。 所述濾波單元142連接所述放大模塊12以及通帶控制模塊141，用以濾波輸出。於本實施 方式中，所述通帶控制模塊141由可編程接口與數據鎖存器(八D觸發器)連接組成。所 述濾波單元142為可編程濾波器。所述數字處理模塊15連接所述濾波模塊14和增益控制模塊13，接收到所述濾 波信號後進行模數轉換，將轉換後的數位訊號，經傅立葉變換(FFT)，以得到當前火焰幅度 (Pn)和頻率(Fn)，同時跟蹤上一次採樣值火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，比較當前火焰幅 度(Pn)和頻率(Fn)與上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，以及參照相鄰於所述火焰探 頭的燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態，進一步給出所述增益控制模塊的增益 參數和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值。需要特別說明是的是，所述數字處理模塊15的工作流程為首先讀所述AD轉換單 元輸出的AD轉換值，再採樣16點，經傅立葉變換(FFT變換)，得到當前火焰幅度(Pn)和頻 率(Fn)，自所述資料庫154中讀取上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，然後計算AF = Fn-Fn-I ； ΔΡ = Pn-Pn-I。判斷ΔF是否大於初始設定的參數，判斷ΔP >是否大於初始設 定的參數，再判斷相鄰於所述火焰探頭的燃燒器是否有火焰，而最終確定增益係數，濾波濾 波型式、中心頻率及Q值。於本實施方式中，所述數字處理模塊15還包括AD轉換單元151、自動跟蹤單元 152、模式識別單元153、資料庫154、以及I/O接口單元155。所述AD轉換單元連接所述濾波單元142，用以將模擬信號轉換為數位訊號後輸 出。於本實施方式中，所述AD轉換單元為一將模擬信號轉換為數位訊號的轉換電路。所述自動跟蹤單元152連接所述通帶控制單元141和增益控制模塊13，用以跟蹤 上一次採樣值火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，並將確定的本燃燒器的火焰狀態，進一步給 出所述增益控制模塊13的增益參數和通帶控制模塊141的濾波型式、中心頻率及Q值。所述模式識別單元153連接所述AD轉換單元151、自動跟蹤單元152以及資料庫 154，用以接收到的濾波信號轉換為的數位訊號，經傅立葉變換後，比較當前火焰幅度(Pn)和頻率(Fn)以及上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，以及參照相鄰於所述火焰探頭的 燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態。於本實施方式中，相鄰燃燒器的火焰狀態 由所述I/O接口單元155連接的RS485總線通信得到。所述資料庫154用以儲存上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)以及當前火焰幅 度(Pn)和頻率(Fn)。所述I/O接口單元155用以連接人機界面，並輸出一開關量16以及模擬量17。所 述I/O接口單元155連接的人機界面，具體的，所述人機界面為輸出裝置及輸入裝置，於本 實施方式中所述輸出裝置為LCD顯示器18，所述輸入裝置為鍵盤19，需要特別說明的是，所 述I/O接口單元155還連接有RS485總線通信20，用以由RS485總線通信20得到相鄰燃燒 器的火焰狀態。綜上所述，本實用新型的鍋爐智能火焰監測裝置將探頭改為封閉式安裝，並利用 微處理器技術以及自動跟蹤技術，根據自動跟蹤技術得到的參數判定火焰燃燒狀態變化， 進一步採用智能濾波技術，得到有效的火焰燃燒狀態，為解決「偷看」、「漏看」的難題提供了 更有效的方法，而且減輕了現場調試的工作量，並免除了因燃料變化或其它幹擾因素而引 起的誤報，因而，與現有技術相比，本實用新型有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度 產業利用價值。上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用於限制本實用新 型。任何熟習此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及範疇下，對上述實施例進行 修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精 神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種鍋爐智能火焰監測裝置，應用於具有多個燃燒器的鍋爐裝置中，其特徵在於，所 述鍋爐智能火焰監測裝置至少包括火焰探頭，用以檢測所述燃燒器的火焰，並輸出火焰信號；放大模塊，連接所述火焰探頭，用以將接收到的火焰信號進行放大後輸出；增益控制模塊，連接所述放大模塊，用以控制所述放大模塊的放大量；濾波模塊，連接所述放大模塊和增益控制模塊，用於依據所述放大模塊輸出的放大信 號提供濾波型式、中心頻率及Q值，並對所述放大信號進行濾波後輸出濾波信號；數字處理模塊，連接所述濾波模塊和增益控制模塊，接收到所述濾波信號後進行模數 轉換，將轉換後的數位訊號，經傅立葉變換，以得到當前火焰幅度和頻率，同時跟蹤上一次 採樣值火焰幅度和頻率，比較當前火焰幅度和頻率以及上一次火焰幅度和頻率，以及參照 相鄰於所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態，進一步給出所述增 益控制模塊的增益參數和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值。
2.根據權利要求1所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述濾波模塊包括通 帶控制單元和濾波單元。
3.根據權利要求2所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述通帶控制單元連 接所述增益控制模塊，用以提供濾波型式、中心頻率及Q值。
4.根據權利要求2所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述濾波單元連接所 述放大模塊以及通帶控制模塊，用以濾波輸出。
5.根據權利要求2所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述數字處理模塊還 包括AD轉換單元、自動跟蹤單元、模式識別單元、資料庫、以及I/O接口單元。
6.根據權利要求5所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述AD轉換單元連接 所述濾波單元，用以將模擬信號轉換為數位訊號後輸出。
7.根據權利要求5所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述自動跟蹤單元連 接所述通帶控制單元和增益控制模塊，用以跟蹤上一次採樣值火焰幅度和頻率，並將確定 的本燃燒器的火焰狀態，進一步給出所述增益控制模塊的增益參數和通帶控制模塊的濾波 型式、中心頻率及Q值。
8.根據權利要求5所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述模式識別單元連 接所述AD轉換單元、自動跟蹤單元以及資料庫，用以接收到的濾波信號轉換為的數字信 號，經傅立葉變換後，比較當前火焰幅度和頻率以及上一次火焰幅度和頻率，以及參照相鄰 於所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態。
9.根據權利要求5所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述資料庫用以儲存 上一次火焰幅度和頻率以及當前火焰幅度和頻率。
10.根據權利要求5所述的鍋爐智能火焰監測裝置，其特徵在於所述I/O接口單元用 以連接人機界面，並輸出一開關量以及模擬量。
專利摘要本實用新型提供一種鍋爐智能火焰監測裝置，應用於具有多個燃燒器的鍋爐裝置中，其包括用以檢測燃燒器火焰的火焰探頭，用以將接收到的火焰信號進行放大後輸出的放大模塊，用以控制放大模塊的放大量的增益控制模塊，用於提供濾波型式、中心頻率及Q值並輸出濾波信號的濾波模塊以及數字處理模塊；所述數字處理模塊接收到濾波信號後進行模數轉換後，經傅立葉變換，得到當前火焰幅度和頻率，並跟蹤上一次採樣值火焰幅度和頻率，比較當前火焰和上一次火焰的幅度和頻率，並參照鄰近燃燒器的火焰狀態來確定本燃燒器的火焰狀態，進一步給出增益控制模塊的增益參數和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值，以解決現有技術中的「偷看」、「漏看」的難題。
文檔編號F23M11/04GK201866789SQ201020199710
公開日2011年6月15日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者楊曉東, 陳家駒 申請人:上海閩佳自動化設備有限公司