一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法与流程

1.本发明涉及燃烧器领域，具体为一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法。


背景技术：

2.加热炉/锅炉是油气集输系统中加热、输送、采暖等环节应用最多的一种油田专用设备，是油田站场中唯一的明火设备，其运行安全性的要求非常高；燃烧器(也称作燃烧机)作为加热炉/锅炉的核心点火设备，其控制系统必须能够快速、准确、可靠的检测出火焰建立、火焰丢失等状态，从而保证加热炉/锅炉以及燃烧器的安全稳定运行。
3.目前应用较多的一种火焰检测方式就是离子火焰检测，将离子探针安装在火焰附近，同时将燃烧器机壳接地，通过振荡，使离子探针和机壳之间形成一个电场；在火焰燃烧时，由于火焰的导电性为单向导电，燃烧过程会产生离子反应，在外加电场的作用下，正负离子流动会形成微电流，将电流转换为电压信号并适当放大滤波以后就可以作为控制信号来判断火焰的状态；尽管如此，加热炉/锅炉燃烧器的工作环境往往比较恶劣，传统的离子火焰检测电路在受到环境干扰后容易出现失效或判断错误等问题；此外，离子探针在使用了一定的年限以后，会出现探针短路或漏电现象，传统的离子火焰检测电路没有对于这些问题的应对措施，容易导致电路故障。
4.因此，需要设计一种新的离子火焰检测方案，不仅可以快速、准确的检测出火焰的状态变化，而且可以及时处理短路、漏电等问题。


技术实现要素：

5.本发明为了弥补市场空白，提供了一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法。
6.本发明的目的在于提供一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法，其检测方法包括如下步骤：振荡电场生成、离子电流充放电、驱动控制以及信号输出：
8.步骤a.振荡电场生成；通电后，输入的交流220v电压通过变压器转换为交流300v电压，通过离子探针与燃烧器机壳之间形成交变振荡电场，施加给火焰使之产生离子电流；
9.步骤b.离子电流充放电；离子电流经过滤波电路以后，给电容充电，当电容充满电以后，放电形成有效输出高电平信号；
10.步骤c.驱动控制；步骤b输出的有效高电平信号，驱动三个三极管组成的联动电路，使之输出有效的低电平信号；
11.步骤d.信号输出；步骤c输出的有效低电平信号使继电器线圈导通并吸合，从而使输出端子的公共引脚与常开引脚导通。
12.进一步的，所述步骤a振荡电场生成由振荡电场生成模块进行实现，振荡电场生成模块包括变压器、保险丝、整流桥、第一电解电容、限流电阻、滤波电容a、离子探针和压敏电
阻，振荡电场生成模块通过net1与短路/漏电保护模块以及驱动控制模块相连。
13.进一步的，所述短路/漏电保护模块包括三极管b、第一工作电阻，且第一工作电阻设置为两组，同时三极管b、第一工作电阻电性连接。
14.进一步的，所述驱动控制模块包括三极管a、电阻结构和第三二极管，三极管a设置为三组，电阻结构设置为七组，且驱动控制模块一端通过net2与离子电流充放电模块相连，驱动控制模块另一端通过net3与信号输出模块相连；三极管a与电阻结构电性连接，且三组三极管a分别为q2、q3和q4，且q2、q3和q4为串联连接，同时七组电阻结构分别为r10、r11、r12、r13、r14、r15和r16。
15.进一步的，所述信号输出模块包括继电器、第二二极管和接线端子，且信号输出模块通过net3与驱动控制模块相连，继电器、第二二极管和接线端子之间为电性连接。
16.进一步的，所述离子电流充放电模块包括第二工作电阻、滤波电容b、第二电解电容、第一二极管和燃烧器机壳，且第二工作电阻设置为五组，同时第二电解电容设置为二组，并且滤波电容b设置为四组，五组第二工作电阻分别为r5、r6、r7、r8和r9，且r5、r6、r7和r8为串联连接，四组滤波电容b分别为c4、c5、c6和c7，且c4、c5、c6和c7为并联连接，两组第二电解电容分别为c8和c9，且c8和c9并联连接。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.通电时：输入的交流220v电压通过变压器转换为交流300v电压，通过离子探针与燃烧器外壳之间形成交变振荡电场，施加给火焰使之产生离子电流；离子电流经过滤波电路以后，给电容充电，当电容充满电以后，放电形成有效输出高电平信号；输出的有效高电平信号，驱动三个三极管组成的联动电路，使之输出有效的低电平信号；
19.输出的有效低电平信号使继电器线圈导通并吸合，从而使输出端子的公共引脚与常开引脚导通，控制器通过读取输出端子常开或常闭引脚的电平即可判断出当前火焰的状态；不仅可以实现快速的检测火焰状态，而且可以适应较为恶劣的工作环境，保证火焰状态检测的可靠性；专门设计短路/漏电保护模块，还可以在离子探针出现短路或漏电问题时，及时将电流泄放掉，有效提高了检测电路的安全性。
附图说明
20.图1为本发明结构的振荡电场生成模块的电路图；
21.图2为本发明结构的离子电流充放电模块的电路图；
22.图3为本发明结构的驱动控制模块的电路图；
23.图4为本发明结构的信号输出模块的电路图；
24.图5为本发明结构的短路/漏电保护模块的电路图。
25.图中：1、振荡电场生成模块；11、变压器；12、保险丝；13、整流桥；14、第一电解电容；15、限流电阻；16、滤波电容a；17、离子探针；18、压敏电阻；2、离子电流充放电模块；21、第二工作电阻；22、滤波电容b；23、第二电解电容；24、第一二极管；25、燃烧器机壳；3、驱动控制模块；31、三极管a；32、电阻结构；33、第三二极管；4、信号输出模块；41、继电器；42、第二二极管；43、接线端子；5、短路/漏电保护模块；51、三极管b；52、第一工作电阻。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.具体实施方式一：请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于加热炉燃烧器的离子火焰检测方法，其检测方法包括如下步骤：振荡电场生成、离子电流充放电、驱动控制以及信号输出：
28.步骤a.振荡电场生成；通电后，输入的交流220v电压通过变压器11转换为交流300v电压，通过离子探针17与燃烧器机壳25之间形成交变振荡电场，施加给火焰使之产生离子电流；
29.步骤b.离子电流充放电；离子电流经过滤波电路以后，给电容充电，当电容充满电以后，放电形成有效输出高电平信号；
30.步骤c.驱动控制；步骤b输出的有效高电平信号，驱动三个三极管组成的联动电路，使之输出有效的低电平信号；
31.步骤d.信号输出；步骤c输出的有效低电平信号使继电器41线圈导通并吸合，从而使输出接线端子43的公共引脚与常开引脚导通。
32.通电后，输入的交流220v电压通过变压器11转换为交流300v电压，通过离子探针17与燃烧器外壳25之间形成交变振荡电场，施加给火焰使之产生离子电流；离子电流经过滤波电路以后，给电容充电，当电容充满电以后，放电形成有效输出高电平信号；输出的有效高电平信号，驱动三个三极管组成的联动电路，使之输出有效的低电平信号；输出的有效低电平信号使继电器41线圈导通并吸合，从而使输出接线端子43的公共引脚与常开引脚导通，控制器通过读取输出端子常开或常闭引脚的电平即可判断出当前火焰的状态；不仅可以实现快速的检测火焰状态，而且可以适应较为恶劣的工作环境，保证火焰状态检测的可靠性；专门设计短路/漏电保护模块5，还可以在离子探针17出现短路或漏电问题时，及时将电流泄放掉，有效提高了检测电路的安全性。
33.具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，步骤a振荡电场生成由振荡电场生成模块1进行实现，振荡电场生成模块包括变压器11、保险丝12、整流桥13、第一电解电容14、限流电阻15、滤波电容a16、离子探针17和压敏电阻18，振荡电场生成模块1通过net1与短路/漏电保护模块5以及驱动控制模块3相连。
34.如图1所示：振荡电场生成模块1通过变压器11，将输入的交流220v电压变换为一路直流24v电压，用于其他电路供电；同时变换为另一路交流300v电压，用于离子探针17供电，生成一个频率约为50hz的振荡电场。
35.具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，短路/漏电保护模块5包括三极管b51、第一工作电阻52，且第一工作电阻52设置为两组，同时三极管b51、第一工作电阻52电性连接。
36.如图5所示：当离子探针17短路或探针与燃烧器机壳25之间存在严重漏电时，net1端产生一个有效高电平，三极管b51q1导通，短路电流或漏电流通过第一工作电阻52r3泄放到com端。
37.具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，驱动控制模块3包括三极管a31、电阻结构32和第三二极管33，三极管a31设置为三组，电阻结构32设置为七组，且驱动控制模块3一端通过net2与离子电流充放电模块2相连，驱动控制模块3另一端通过net3与信号输出模块4相连；三极管a31与电阻结构32电性连接，且三组三极管a31分别为q2、q3和q4，且q2、q3和q4为串联连接，同时七组电阻结构32分别为r10、r11、r12、r13、r14、r15和r16。
38.具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，信号输出模块4包括继电器41、第二二极管42和接线端子43，且信号输出模块4通过net3与驱动控制模块3相连，继电器41、第二二极管42和接线端子43之间为电性连接。
39.如图4所示：无火焰时，驱动控制模块输出无效电平信号使继电器41不吸合，公共引脚与常闭引脚导通；有火焰时，驱动控制模块输出有效低电平信号使41吸合，公共引脚与常开引脚导通；常闭或常开引脚连接到控制器，控制器通过常闭或常开引脚输出的电平信号判断火焰状态。
40.具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式四的进一步限定，离子电流充放电模块2包括第二工作电阻21、滤波电容b22、第二电解电容23、第一二极管24和燃烧器机壳25，且第二工作电阻21设置为五组，同时第二电解电容23设置为二组，并且滤波电容b22设置为四组，五组第二工作电阻21分别为r5、r6、r7、r8和r9，且r5、r6、r7和r8为串联连接，四组滤波电容b22分别为c4、c5、c6和c7，且c4、c5、c6和c7为并联连接，两组第二电解电容23分别为c8和c9，且c8和c9并联连接。
41.如图2所示：离子电流充放电模块2的输入端与燃烧器机壳25相连，同时燃烧器机壳25与大地相连；该模块主要实现的功能为：通过振荡电场使火焰产生的离子电流经燃烧器机壳25输入，为电解电容充放电，从而在电解电容两端产生相应变换的输出电压，用于驱动后端电路；其中，五组第二工作电阻21分别为r5、r6、r7、r8和r9，四组滤波电容b22分别为c4、c5、c6和c7，r5至r7；电容c5至c7，构成三级低通滤波电路。
42.如图3所示：三组三极管a31与电阻结构32构成联动控制电路，离子电流为电容充放电产生的电压信号驱动这个联动控制电路，使有火焰时产生一个有效低电平信号；具体为：
43.如图3所示：有火焰时，net2端输入有效高电平信号，q2导通，q3截止，q4导通，net3输出有效低电平信号；无火焰时，net2端输入无效电平信号，q2截止，q3导通，q4截止，net3输出无效电平信号。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。