專利名稱：鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鍋爐火焰監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種應(yīng)用在鍋爐火焰監(jiān)測(cè)領(lǐng) 域中的智能濾波以及火焰燃燒自動(dòng)跟蹤的鍋爐火焰監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在對(duì)具有多個(gè)多燃燒器的鍋爐進(jìn)行火焰監(jiān)測(cè)中，由于相鄰燃燒器火焰會(huì)相 互干擾，使得被檢燃燒器的火焰檢測(cè)存在著“偷看”、“漏看”的困擾。多年以來在火焰監(jiān)測(cè) 領(lǐng)域中，為解決上述問題，主要采用以下幾種方法，但效果不佳。將探頭遠(yuǎn)離爐墻安裝，它是依靠改變安裝角度，避開背景光的方式實(shí)現(xiàn)的。但存在 以下兩個(gè)問題1)由于爐外雜散光和爐內(nèi)斜射光的干擾，降低了對(duì)火焰檢測(cè)的分辨能力，為排除 上述干擾，在主機(jī)調(diào)試時(shí)就要將基點(diǎn)電位提高，以達(dá)到消除雜散信號(hào)的目的，同時(shí)也降低了 火焰檢測(cè)中較弱火燃信號(hào)的檢測(cè)精度，使保護(hù)裝置在鍋爐不穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)候所投入的閉環(huán) 可靠性明顯降低，容易出現(xiàn)保護(hù)誤報(bào)。2)火焰檢測(cè)采取遠(yuǎn)離爐膛的安裝方式，接收爐內(nèi)火焰信號(hào)的夾角變小(實(shí)際情況 下只有15-20° )。因此，鍋爐在低負(fù)荷、燃燒不穩(wěn)、火焰中心偏移等情況下運(yùn)行，火焰檢測(cè) 容易發(fā)出爐內(nèi)無火信號(hào)，導(dǎo)致保護(hù)誤報(bào)。隨著近年來由于微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了火焰監(jiān)測(cè)設(shè)備的更新?lián)Q代。國 際上先進(jìn)的火焰監(jiān)測(cè)儀在硬件上具有選頻濾波，在軟件上對(duì)火焰的判定一般都具有“有火 學(xué)習(xí)”和“無火學(xué)習(xí)”的功能，為有效解決“偷看”、“漏看”的難題帶來了光明。但是，根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)使用還有下述問題存在1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?yán)щy，且還須依賴調(diào)試工程師的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)增益、頻帶、門檻等值進(jìn)行手 工設(shè)定，如此以來則需要花費(fèi)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，由于燃料成份的變化及其它的干擾因素，使火焰強(qiáng)度、頻率 等參數(shù)發(fā)生變化，偏移了調(diào)試時(shí)的設(shè)定值，產(chǎn)生誤報(bào)。所以，如何提供一種鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)設(shè)備，有效的檢測(cè)到火焰的燃燒狀態(tài)，為解 決現(xiàn)有技術(shù)中的“偷看”、“漏看”的難題，已經(jīng)成為相關(guān)領(lǐng)域之業(yè)者目前亟待解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種鍋爐智能火焰監(jiān) 測(cè)裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的“偷看”、“漏看”的難題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置， 應(yīng)用于具有多個(gè)燃燒器的鍋爐裝置中，其特征在于，所述鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)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(shù)字處理模塊。其中，所述火焰探頭用 以檢測(cè)所述燃燒器的火焰，并輸出火焰信號(hào)；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(hào)進(jìn)行放大后輸出；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，用于依據(jù)所述放大模塊 輸出的放大信號(hào)提供濾波型式、中心頻率及Q值，并對(duì)所述放大信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出濾波 信號(hào)；所述數(shù)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(hào)后進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傅里葉變換，以得到當(dāng)前火焰幅度和頻率，同時(shí)跟蹤上 一次采樣值火焰幅度和頻率，比較當(dāng)前火焰幅度和頻率以及上一次火焰幅度和頻率，以及 參照相鄰于所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出所 述增益控制模塊的增益參數(shù)和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值。在本實(shí)用新型的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)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(shí)用新型的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置中，所述數(shù)字處理模塊還包括AD轉(zhuǎn)換單 元、自動(dòng)跟蹤單元、模式識(shí)別單元、數(shù)據(jù)庫、以及I/O接口單元。其中，所述AD轉(zhuǎn)換單元連接 所述濾波單元，用以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出。所述自動(dòng)跟蹤單元連接所述通帶 控制單元和增益控制模塊，用以跟蹤上一次采樣值火焰幅度和頻率，并將確定的本燃燒器 的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出所述增益控制模塊的增益參數(shù)和通帶控制模塊的濾波型式、中心 頻率及Q值。所述模式識(shí)別單元連接所述AD轉(zhuǎn)換單元、自動(dòng)跟蹤單元以及數(shù)據(jù)庫，用以接 收到的濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傅里葉變換后，比較當(dāng)前火焰幅度和頻率以及上一 次火焰幅度和頻率，以及參照相鄰于所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的 火焰狀態(tài)。所述數(shù)據(jù)庫用以儲(chǔ)存上一次火焰幅度和頻率以及當(dāng)前火焰幅度和頻率。所述I/ 0接口單元用以連接人機(jī)界面，并輸出一開關(guān)量以及模擬量。如上所述，本實(shí)用新型的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，將探頭改為封 閉式安裝，并利用微處理器技術(shù)以及自動(dòng)跟蹤技術(shù)，根據(jù)自動(dòng)跟蹤技術(shù)得到的參數(shù)判定火 焰燃燒狀態(tài)變化，進(jìn)一步采用智能濾波技術(shù)，得到有效的火焰燃燒狀態(tài)，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(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，并免除了因燃料變化或其 它干擾因素而引起的誤報(bào)，而有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)。

圖1顯示為本實(shí)用新型鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
以下通過特定的具體實(shí)例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說 明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過另 外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng) 用，在不背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖1，圖1顯示為本實(shí)用新型鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置的系統(tǒng)框圖；需要說明 的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯 示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)其組件 布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。如圖所示，本實(shí)用新型提供一種鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置1，應(yīng)用于具有多個(gè)燃燒器的鍋爐裝置中，其特征在于，所述鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)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(shù)字處理模塊15。所述火焰探頭11用以檢測(cè)所述燃燒器的火焰，并輸出火焰信號(hào)；于本實(shí)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(hào)進(jìn)行放大后輸 出；于本實(shí)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； 于本實(shí)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(duì)所述放大模塊12輸出的放大信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)輸入信號(hào)較弱時(shí)，線性放大電路 工作，保證輸出信號(hào)的強(qiáng)度；當(dāng)輸入信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)壓縮放大線路，使輸出 幅度降低，滿足了對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)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，用于依據(jù)所述放大模 塊12輸出的放大信號(hào)提供濾波型式、中心頻率及Q值，并對(duì)所述放大信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出 濾波信號(hào)；于本實(shí)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。于本實(shí)施 方式中，所述通帶控制模塊141由可編程接口與數(shù)據(jù)鎖存器(八D觸發(fā)器)連接組成。所 述濾波單元142為可編程濾波器。所述數(shù)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(hào)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傅里葉變換(FFT)，以得到當(dāng)前火焰幅度 (Pn)和頻率(Fn)，同時(shí)跟蹤上一次采樣值火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，比較當(dāng)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)，以及參照相鄰于所述火焰探 頭的燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出所述增益控制模塊的增益 參數(shù)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(shù)字處理模塊15的工作流程為首先讀所述AD轉(zhuǎn)換單 元輸出的AD轉(zhuǎn)換值，再采樣16點(diǎn)，經(jīng)傅里葉變換(FFT變換)，得到當(dāng)前火焰幅度(Pn)和頻 率(Fn)，自所述數(shù)據(jù)庫154中讀取上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，然后計(jì)算AF = Fn-Fn-I ； ΔΡ = Pn-Pn-I。判斷ΔF是否大于初始設(shè)定的參數(shù)，判斷ΔP >是否大于初始設(shè) 定的參數(shù)，再判斷相鄰于所述火焰探頭的燃燒器是否有火焰，而最終確定增益系數(shù)，濾波濾 波型式、中心頻率及Q值。于本實(shí)施方式中，所述數(shù)字處理模塊15還包括AD轉(zhuǎn)換單元151、自動(dòng)跟蹤單元 152、模式識(shí)別單元153、數(shù)據(jù)庫154、以及I/O接口單元155。所述AD轉(zhuǎn)換單元連接所述濾波單元142，用以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸 出。于本實(shí)施方式中，所述AD轉(zhuǎn)換單元為一將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路。所述自動(dòng)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 上一次采樣值火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)，并將確定的本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給 出所述增益控制模塊13的增益參數(shù)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(shí)別單元153連接所述AD轉(zhuǎn)換單元151、自動(dòng)跟蹤單元152以及數(shù)據(jù)庫 154，用以接收到的濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傅里葉變換后，比較當(dāng)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)，以及參照相鄰于所述火焰探頭的 燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)。于本實(shí)施方式中，相鄰燃燒器的火焰狀態(tài) 由所述I/O接口單元155連接的RS485總線通信得到。所述數(shù)據(jù)庫154用以儲(chǔ)存上一次火焰幅度(Pn-I)和頻率(Fn-I)以及當(dāng)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(jī)界面，并輸出一開關(guān)量16以及模擬量17。所 述I/O接口單元155連接的人機(jī)界面，具體的，所述人機(jī)界面為輸出裝置及輸入裝置，于本 實(shí)施方式中所述輸出裝置為L(zhǎng)CD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(tài)。綜上所述，本實(shí)用新型的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置將探頭改為封閉式安裝，并利用 微處理器技術(shù)以及自動(dòng)跟蹤技術(shù)，根據(jù)自動(dòng)跟蹤技術(shù)得到的參數(shù)判定火焰燃燒狀態(tài)變化， 進(jìn)一步采用智能濾波技術(shù)，得到有效的火焰燃燒狀態(tài)，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(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，并免除了因燃料變化或其它干擾因素而引 起的誤報(bào)，因而，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度 產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新 型。任何熟習(xí)此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行 修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精 神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)用于具有多個(gè)燃燒器的鍋爐裝置中，其特征在于，所 述鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置至少包括火焰探頭，用以檢測(cè)所述燃燒器的火焰，并輸出火焰信號(hào)；放大模塊，連接所述火焰探頭，用以將接收到的火焰信號(hào)進(jìn)行放大后輸出；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，用于依據(jù)所述放大模塊輸出的放大信 號(hào)提供濾波型式、中心頻率及Q值，并對(duì)所述放大信號(hào)進(jìn)行濾波后輸出濾波信號(hào)；數(shù)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(hào)后進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)傅里葉變換，以得到當(dāng)前火焰幅度和頻率，同時(shí)跟蹤上一次 采樣值火焰幅度和頻率，比較當(dāng)前火焰幅度和頻率以及上一次火焰幅度和頻率，以及參照 相鄰于所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出所述增 益控制模塊的增益參數(shù)和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述濾波模塊包括通 帶控制單元和濾波單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于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(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于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(jù)權(quán)利要求2所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)字處理模塊還 包括AD轉(zhuǎn)換單元、自動(dòng)跟蹤單元、模式識(shí)別單元、數(shù)據(jù)庫、以及I/O接口單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述AD轉(zhuǎn)換單元連接 所述濾波單元，用以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述自動(dòng)跟蹤單元連 接所述通帶控制單元和增益控制模塊，用以跟蹤上一次采樣值火焰幅度和頻率，并將確定 的本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出所述增益控制模塊的增益參數(shù)和通帶控制模塊的濾波 型式、中心頻率及Q值。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述模式識(shí)別單元連 接所述AD轉(zhuǎn)換單元、自動(dòng)跟蹤單元以及數(shù)據(jù)庫，用以接收到的濾波信號(hào)轉(zhuǎn)換為的數(shù)字信 號(hào)，經(jīng)傅里葉變換后，比較當(dāng)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 于所述火焰探頭的燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述數(shù)據(jù)庫用以儲(chǔ)存 上一次火焰幅度和頻率以及當(dāng)前火焰幅度和頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于所述I/O接口單元用 以連接人機(jī)界面，并輸出一開關(guān)量以及模擬量。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種鍋爐智能火焰監(jiān)測(cè)裝置，應(yīng)用于具有多個(gè)燃燒器的鍋爐裝置中，其包括用以檢測(cè)燃燒器火焰的火焰探頭，用以將接收到的火焰信號(hào)進(jìn)行放大后輸出的放大模塊，用以控制放大模塊的放大量的增益控制模塊，用于提供濾波型式、中心頻率及Q值并輸出濾波信號(hào)的濾波模塊以及數(shù)字處理模塊；所述數(shù)字處理模塊接收到濾波信號(hào)后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)傅里葉變換，得到當(dāng)前火焰幅度和頻率，并跟蹤上一次采樣值火焰幅度和頻率，比較當(dāng)前火焰和上一次火焰的幅度和頻率，并參照鄰近燃燒器的火焰狀態(tài)來確定本燃燒器的火焰狀態(tài)，進(jìn)一步給出增益控制模塊的增益參數(shù)和通帶控制模塊的濾波型式、中心頻率及Q值，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的“偷看”、“漏看”的難題。
文檔編號(hào)F23M11/04GK201866789SQ201020199710
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者楊曉東, 陳家駒 申請(qǐng)人:上海閩佳自動(dòng)化設(shè)備有限公司