一种气化炉高能点火器监测系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及煤气化技术领域，特别涉及一种气化炉高能点火器监测系统及其控制方法。


背景技术：

2.气化炉是煤气化技术中的核心设备,其中气化炉点火是气化炉投运的第一项工作，而高能点火器运行是否正常是气化炉点火成功的关键因素之一。气化炉点火失败的主要原因：一是高能点火器异常，二是氧气与燃料气混合效果差。在气化炉点火过程中，若能及时排除因高能点火器异常造成的点火失败，就可以避免对气化炉进行不必要的拆装、置换，节约生产成本，降低员工劳动强度。
3.中国专利cn111741275b公开了一种火焰监控方法及实现该方法的摄像监控模块与系统，其摄像监控系统包含：接口模块，用于连接至点火器；摄像模块，用于拍摄该点火器相应的火焰；影像处理模块，用于对该摄像模块拍摄的影像进行算法处理，以得到包含火焰焰芯部分的影像；以及控制模块，用于实现以下的步骤：根据该火焰焰芯部分的影像，判断火焰是否燃烧不稳定或熄灭；以及当判断火焰燃烧不稳定或熄灭时，令该接口模块发出点火信号至该点火器，使得该点火器进行点火以维持火焰燃烧。该专利是一种利用视觉监控火焰状况以控制点火器的技术，目的是避免火焰切割或焊接时熄火。但实际工作时，不可避免的受到外界环境的影响，当焊接时室内环境不良或焊接时出现烟气等状况时会直接影响摄像模块拍摄该点火器相应火焰的图像形状，进而影响影像处理模块以及控制模块的最终判断结果。
4.中国专利cn201066130y公开了一种气化小油枪点火用火焰图像监控装置。该监控装置由单片机控制装置、四个结构相同的燃烧器、四个结构相同的点火器、四个结构相同的火焰检测器、四台摄像机、四画面分割器、四画面监视器、led灯指示面板等组成，可就地自动实施燃烧器点火、灭火的操作，也可远程实施、控制燃烧器点火、灭火操作及通过电视图像，实时监测燃烧器火焰状况。本发明自动化程度高、性能稳定、可靠，但结构复杂，成本较高，如果燃烧器点火失败仅表示火焰图像监控装置没有检查到火焰，不能准确判断出点火失败的原因。
5.国内的气化炉点火监控方式通常采用火焰监控技术，通过有耐高温的摄像探头深入到气化炉炉膛内进行实时视频监控，根据气化炉炉膛火焰情况来判断气化炉的高能点火器工作状态是否正常，该技术虽然具有直观性，但是图形信号对火焰强度的判断缺乏量化的显示，存在检测滞后的缺陷。当出现气化炉点火失败的情况，无法定量判断是否为高能点火器异常的原因造成的，因此亟需一种定量监控方法来对高能点火器的工作状态进行监控。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术的不足，本发明提出一种气化炉高能点火器监测系统及其控制
方法。
7.本发明的技术方案是：所述的一种气化炉高能点火器监测系统，包括依次联接的高能点火器、电流传感器、电压传感器、通讯电缆ⅲ、压频转换器、隔离控制电源、光纤电缆、频压转换器、通讯电缆ⅰ、数据采集模块、控制电源、通讯电缆ⅱ、工控电脑。
8.所述的电压传感器和电流传感器通过高压电缆与高能点火器联接，高能点火器工作时在高压电缆上形成高压放电电路。
9.所述的电压传感器和电流传感器通过通讯电缆ⅲ与压频转换器联接。
10.所述的压频转换器通过光纤电缆与频压转换器联接。
11.所述的频压转换器通过通讯电缆ⅰ与数据采集模块联接。
12.所述的数据采集模块通过通讯电缆ⅱ与工控电脑联接。
13.所述的气化炉高能点火器监测系统，在高能点火器工作时形成的高压放电电路上并联电压传感器、串联电流传感器。
14.所述的气化炉高能点火器监测系统，除控制电源外另设隔离控制电源。
15.所述的隔离控制电源给电压传感器、电流传感器和压频转换器供电。
16.所述的控制电源给频压转换器和数据采集模块供电。
17.本发明所述的一种气化炉高能点火器监测系统的控制方法包括：高能点火器放电时，电压传感器测量高压放电电路上的电压信号，电压信号通过通讯电缆ⅲ传送至压频转换器，将电压信号转换为频率信号，频率信号通过光纤电缆传送至频压转换器，将频率信号转换为电压信号，电压信号通过通讯电缆ⅰ传送至数据采集模块，将采集的电压信号同步传送到工控电脑。
18.进一步，高能点火器放电时，电流传感器测量高压放电电路上的电流信号，电流信号通过通讯电缆ⅲ传送至压频转换器，将电流信号转换为频率信号，频率信号通过光纤电缆传送至频压转换器，将频率信号转换为电流信号，电流信号通过通讯电缆ⅰ传送至数据采集模块，将采集的电流信号同步传送到工控电脑。
19.所述的工控电脑中安装了数据处理系统，通过数据处理系统实时存储和显示数据采集模块采集的电压与电流信号，并对每次高能点火器放电时的电压、电流数据进行处理，得到每次放电的电压峰值和电流峰值。
20.进一步地，数据处理系统会对电压和电流信号进行条件判断：当放电电流峰值小于7.5a或放电电压峰值小于2700vdc时，数据处理系统预警高能点火器出现异常。
21.所述的隔离控制电源隔离耐压等级为10kv及以上。
22.所述的数据采集模块实时采样率为1
‑
5gsa/s。
23.本发明所述的一种气化炉高能点火器监测系统及其控制方法，其有益效果在于：（1）本发明公开的的气化炉高能点火器监测系统结构简单，维护保养方便。
24.（2）电压信号远距离传输时会受到通讯电缆电阻影响造成信号衰减，本发明利用压频转化器将电压信号和电流转换为频率信号，再通过光纤电缆将频率信号传输至频压转换器，光纤电缆通讯距离长、灵敏度高、抗干扰能力强，可以将危险场所检测到的信号快速精确地传输到安全区域，保证了数据的实时性和准确性。
25.（3）本发明所述的电压传感器、电流传感器和压频转换器采用隔离控制电源供电，当电压传感器、电流传感器和压频转换器任一设备被高压电击穿时，隔离控制电源可对其
他两个设备起到保护作用，防止其他两个设备也被高压电击穿。
26.（4）本发明公开的气化炉高能点火器监测系统及其控制方法能够快速有效地判断气化炉高能点火器运行状态，当高能点火器放电电流峰值小于预设的某一电流信号低限或放电电压峰值小于预设的某一电压信号低限时，说明高能点火器出现异常；反之则说明高能点火器运行正常，若出现气化炉点火失败的情况就可以立即排除是由于高能点火器异常的缘故，避免了对高能点火器不必要的拆装、置换，降低操作人员的劳动强度，减少能源浪费。
附图说明
27.图1为本发明所述的监测系统示意图。
28.图1中，1
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高能点火器、2
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电流传感器、3
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电压传感器、4
‑
隔离控制电源、5
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通讯电缆ⅰ、6
‑
通讯电缆ⅱ、7
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工控电脑、8
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数据采集模块、9
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控制电源、10
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频压转换器、11
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光纤电缆、12
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压频转换器、13
‑
通讯电缆ⅲ。
具体实施方式
29.参照附图1，本发明的具体实施方式如下：一种气化炉高能点火器监测系统包括依次联接的高能点火器1、电流传感器2、电压传感器3、通讯电缆ⅲ13、压频转换器12、隔离控制电源4、光纤电缆11、频压转换器10、通讯电缆ⅰ5、数据采集模块8、控制电源9、通讯电缆ⅱ6、工控电脑7。
30.另一实施例不同之处在于电压传感器3和电流传感器2通过高压电缆与高能点火器1联接，高能点火器1工作时在高压电缆上形成高压放电电路。
31.另一实施例不同之处在于电压传感器3和电流传感器2通过通讯电缆ⅲ13与压频转换器12联接。
32.另一实施例不同之处在于压频转换器12通过光纤电缆11与频压转换器10联接。
33.另一实施例不同之处在于频压转换器10通过通讯电缆ⅰ5与数据采集模块8联接。
34.另一实施例不同之处在于数据采集模块8通过通讯电缆ⅱ6与工控电脑7联接。
35.另一实施例不同之处在于在高能点火器工作时形成的高压放电电路上并联电压传感器3、串联电流传感器2。
36.另一实施例不同之处在于该监测系统除控制电源9外另设10kv及以上隔离控制电源4。
37.另一实施例不同之处在于隔离控制电源4给电压传感器3、电流传感器2和压频转换器12供电。
38.另一实施例不同之处在于控制电源9给频压转换器10和数据采集模块8供电。
39.一种气化炉高能点火器监测系统及其控制方法，高能点火器1放电时，电压传感器3测量高压放电电路上的电压信号，电压信号通过通讯电缆ⅲ13传送至压频转换器12，将电压信号转换为频率信号，频率信号通过光纤电缆11传送至频压转换器10，将频率信号转换为电压信号，电压信号通过通讯电缆ⅰ5传送至数据采集模块8，将采集的电压信号同步传送到工控电脑7。
40.进一步地，高能点火器放电1时，电流传感器2测量高压放电电路上的电流信号，电
流信号通过通讯电缆ⅲ13传送至压频转换器12，将电流信号转换为频率信号，频率信号通过光纤电缆11传送至频压转换器10，将频率信号转换为电流信号，电流信号通过通讯电缆ⅰ5传送至数据采集模块8，将采集的电流信号同步传送到工控电脑7。
41.另一实施例不同之处在于，压频转换器12由信号运算放大器和光电耦合器组成。
42.另一实施例不同之处在于，频压转换器10由光电耦合器和信号运算放大器组成。
43.另一实施例不同之处在于，信号运算放大器采用opa687u超高速信号运算放大器。
44.另一实施例不同之处在于，压频转换器12和频压转换器10带宽均在1gbps及以上。
45.另一实施例不同之处在于，电流传感器2和电压传感器3均使用霍尔元件测量原理，耐压等级均在10kv及以上。
46.另一实施例不同之处在于，数据采集模块8采用teledyne sp devices adq14ac 1/2 1 gs/s 1.2ghz高速数据采集模块。
47.另一实施例不同之处在于，数据采集模块8实时采样率为1gsa/s。
48.另一实施例不同之处在于，数据采集模块8实时采样率为3gsa/s。
49.另一实施例不同之处在于，数据采集模块8实时采样率为5gsa/s。
50.另一实施例不同之处在于，工控电脑7中安装了基于labview平台的数据处理系统，通过数据处理系统实时存储和显示数据采集模块采集的电压与电流信号，对每次高能点火器放电时的数据进行处理，得到每次放电的电压峰值和电流峰值。
51.另一实施例不同之处在于，数据处理系统会对电压和电流信号进行条件判断：当放电电流峰值小于7.5a或放电电压峰值小于2700vdc时，数据处理系统预警高能点火器出现异常。
52.一种气化炉高能点火器监测系统及其控制方法的原理是通过电压传感器和电流传感器分别测量高能点火器工作放电时的电压和电流信号，通过数据采集模块实时传输到工控电脑，工控电脑经过数据处理系统分析得到高能点火器每次放电时的电压峰值和电流峰值，通过预设条件判断，定量分析气化炉高能点火器的工作状态。