[實用新型]一種基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置

有效

• 申請號: 201420553354.4
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN204063111U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 閆勇;張保亮;盧鋼;錢相臣;胡永輝;黃孝彬
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;北京華清茵藍科技有限公司
• 主分類號: F23M11/04
• 分類號: F23M11/04
• 代理公司: 北京麟保德和知識產權代理事務所(普通合伙) 11428
• 代理人: 韓建功

技術領域

本實用新型屬于火焰監測技術領域，特別涉及一種基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置。

背景技術

燃燒爐在工業生產過程的各個領域都得到廣泛應用，作為一種具有特殊性質的設備，其安全運行不僅對工業生產過程的安全性十分重要，而且對保護財產安全也極其重要。為了防止燃燒爐發生意外事故，通常要安裝爐膛安全監控系統，而其中火焰檢測裝置又是關鍵部分之一。隨著科技的發展和研究的進一步深入，火焰檢測技術經歷了幾個不同的階段，總的來說，可以分為直接檢測和間接檢測兩種方法。直接檢測法包括：電極法、差壓法、聲波法和溫度法等。這些方法都有局限性，電極法只能用來簡單判斷點火是否成功；差壓法雖然原理簡單，但可靠性不佳；聲波法易受其它噪聲的干擾；溫度法存在大延遲問題，對于生產過程的控制是不允許的。間接檢測法包括輻射光能測量技術、相關原理測量技術和基于圖像與數字圖像處理的檢測技術等。基于輻射光能的檢測技術在實踐中大多采用組合光學探頭來提高檢測的可靠性，但這類傳感器的光學探頭易受粉塵污染而不能得到廣泛應用?，F在研究較多的基于圖像處理的火焰檢測系統大多數還處于試驗研究階段。

火焰是發光發熱的氧化反應，火焰內部充滿大量帶電顆粒，尤其是碳煙顆粒、陰陽離子以及自由電子。利用燃燒器火焰中各類顆粒的特性，可應用在靜電傳感器感應火焰中的帶電顆粒。通過靜電傳感器對感應電荷預放大，經信號調理、然后經微處理器系統對靜電信號進行分析，從而得到有關火焰特征的參數，即，火焰穩定性。該裝置結構簡單、成本低、受環境因素如粉塵的影響小，具有安裝靈活、無需冷卻等優點，避免了其它測量方法的一些缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決現有技術存在的缺點，提供一種基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置。

一種基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置，其特征在于，所述裝置包括靜電傳感器1、預放大電路6、二次放大和濾波電路7、信號處理與數據分析單元8、顯示單元9；所述靜電傳感器1為三對相互錯開條形靜電電極3嵌入到靜電傳感器1靠近燃燒器火焰2的一端，感應所在位置燃燒器火焰2的燃燒特性信息；每個靜電電極3通過電極絕緣材料4與其他部分絕緣；為了防止信號受干擾，裝有屏蔽外殼5；為了提高信噪比，每個靜電電極3的輸出直接接入預放大電路6；預放大電路6的輸出端通過信號線與二次放大和濾波電路7連接實現二次放大和濾波，二次放大和濾波電路7的輸出端連接信號處理與數據分析單元8；信號處理與數據分析單元8的輸出端連接顯示單元9；最終在顯示單元9顯示火焰特征參數。

所述基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置，其特征在于，所述信號處理與數據分析單元8包括時域和頻域特分析模塊、互相關分析模塊和數據融合模塊，通過分析計算靜電信號得到火焰強度、火焰閃爍頻率、火焰速度和穩定性火焰特征參數。

所述基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置，其特征在于，所述靜電電極3由耐高溫耐高壓不銹鋼或銅片制成，能耐受燃燒爐或燃燒器的火焰溫度。

所述基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置，其特征在于,所述靜電傳感器電極絕緣材料4由氧化物(如氧化鋁或氧化鎂等)陶瓷材料制成。

所述基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置，其特征在于，所述靜電電極3長度和寬度根據被測火焰大小進行調整。一般取寬度為2～4mm，長度為10～20mm。

本實用新型有益效果是：

(1)裝置結構簡單、成本低、受環境因素(如粉塵)的影響小，具有安裝靈活、無需冷卻等優點，可以實現對火焰燃燒特征參數的連續實時監測。

(2)靜電傳感器直接獲取火焰的靜電信息，通過信號調理、處理單元減小背景噪聲對有用信號的影響。其次，利用信號相關性原理測量火焰的速度。

(3)本實用新型創新了火焰的穩定性評價公式，根據火焰的特征參數(火焰的強度，火焰閃爍頻率和火焰的速度)的信息實現綜合全面的對火焰穩定性的定量評價。

附圖說明

圖1為基于靜電傳感器的火焰穩定性監測裝置原理示意圖。

圖2為火焰特征參數檢測方法流程圖。

圖中：1.靜電傳感器；2.火焰；3.靜電電極；4.電極絕緣材料；5.屏蔽外殼；6.預放大電路；7.二次放大和濾波電路；8.信號處理與數據分析單元；9.顯示單元。

具體實施方式