图像火焰检测器
技术领域
本实用新型涉及燃烧器配套设备技术领域，特别是一种图像火焰检测器。
背景技术
在工业生产中使用燃烧器的领域，为了保证设备的整体安全运行，需要采用火焰检测器对燃烧器的燃烧情况进行监测(比如火力发电机组锅炉使用的燃烧器，以及供热锅炉使用的燃烧器)，主要监测其是否处于燃烧状态以及是否出现超温现象(超温一般是输入至燃烧器内燃料或燃气过大造成的，后续有可能导致锅炉内因水温过高造成压力过高而损坏相关设备的隐患,并会浪费燃气或燃料)，在出现燃烧器停止燃烧以及温度过高后，操作人员进行相应的处置，保证锅炉等工作在正常的状态。
现有燃烧器使用的配套燃烧状态监测装置(也就是火焰检测器)，一般包括热电偶检测探头、信号处理设备以及必要的防护壳体等，应用中，热电偶检测探头前端直接探测锅炉的炉膛内燃烧的火焰产生的温度变化，然后将信号传输给信号处理设备进行处理后，信号处理设备通过现场指针的方式进行指示，温度高、火焰强度大时指针指示的刻度值大，温度低、火焰强度低时指针指示的刻度值小。由于现有的火焰检测器只能现场输出温度及火焰数据，需要管理人员主动到现场观察，才能了解到燃烧器的燃烧工作情况，因此，会给管理人员带来不便，而且如果燃烧器燃烧温度过高、火焰过大或温度过低、火焰过小，管理人员没有在现场实时观察到温度的变化，也就是没有实时了解到燃烧器火焰情况时，那么会对锅炉等的正常工作造成影响；再者，现有的火焰检测器是以指针方式指示温度及火焰大小变化，温度及火焰变化效果提示不明显，因此也存在一定的缺点。基于上述，提供一种不但能满足管理人员现场观看到温度及火焰大小变化，还能在远端实时掌握现场燃烧器温度及火焰大小数据的火焰检测器显得尤为必要。
实用新型内容
为了克服现有的燃烧器使用的燃烧状态监测装置(也就是火焰检测器)，因结构所限，只能实现现场指针方式显示炉膛内温度及火焰大小的变化，需要管理人员主动到现场观察温度及火焰大小的变化，才能了解到燃烧器的燃烧工作情况，会给管理人员带来不便，如果燃烧器燃烧温度过高、火焰过大或温度过低、火焰过小，管理人员没有在现场实时观察到温度及火焰大小的变化时，会对锅炉等的正常工作造成影响，以及指针显示温度及火焰变化、提示效果不明显的弊端，本实用新型提供一种管理人员不但可在远端、通过手机或PC机波形图像方式显示，获取锅炉的炉膛内现场温度及火焰大小变化数据，还能在现场通过不同发光二极管的发光情况方式、给予管理人员锅炉的炉膛内温度及火焰大小提示，由此给管理人员获取锅炉的炉膛内温度及火焰大小数据提供了便利的图像火焰检测器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
图像火焰检测器，包括稳压电源、单片机模块、GPRS模块、温度变送器，其特征在于还具有控制电路和显示电路；所述温度变送器安装在天然气燃烧器本体内，温度变送器感温头位于炉膛内；所述稳压电源、单片机模块、GPRS模块、控制电路和显示电路安装在元件盒内；所述稳压电源的电源输出两端和单片机模块、GPRS模块、温度变送器、控制电路的电源输入两端分别电性连接；所述温度变送器的信号输出端和单片机模块、控制电路的信号输入端电性连接，单片机模块的信号输出端和GPRS模块的信号输入端电性连接；所述控制电路电源输出端和显示电路正极电源输入端电性连接，稳压电源的负极电源输出端和控制电路、显示电路的负极电源输入端电性连接。
进一步地，所述稳压电源是交流转直流开关电源模块。
进一步地，所述单片机模块主控芯片型号为STC12C5A60S2，单片机模块的模拟信号接入端前串联有取样电阻。
进一步地，所述GPRS模块型号是ZLAN8100，温度变送器是型号SBWRP2-230的铑热电偶温度变送器。
进一步地，所述控制电路包括NPN三极管、电阻，其间经电路板布线连接，第一只电阻一端和第二只NPN三极管集电极连接，第二只NPN三极管发射极和第二只电阻一端连接，第一只NPN三极管发射极和第二只电阻另一端连接，第一只NPN三极管集电极和第一只电阻另一端、第二只NPN三极管基极连接。
进一步地，所述显示电路包括可调电阻和发光二极管，其间经电路板布线连接，三只可调电阻一端连接，三只可调电阻另一端和三只发光二极管正极分别连接，三只发光二极管负极连接，三只可调电阻的电阻值不一致。
本实用新型有益效果是：本新型使用前和现有天然气燃烧器完全一致，天然气燃烧器本体的气管前外侧安装在炉膛前侧。本新型应用中，天然气燃烧器本体燃烧后，受到锅炉的炉膛内温度及火焰大小不同影响，温度变送器输出的电压信号会有所不同，温度高火焰大则电压高，温度低火焰小则电压低，动态变化的信号电压进入控制电路、显示电路后，三只发光二极管根据信号电压大小不同会分别处于发光或不发光状态，温度低火焰小时，发光的发光二极管只数少，温度高火焰大时，发光的发光二极管只数多，全部发光二极管不发光代表火源熄灭，这样，管理人员到现场后就能直观通过发光二极管发光情况，了解到炉膛内火焰是否熄灭或者处于小火焰、合适火焰或过大火焰状态，了解火焰效果更加直观明显，给管理人员带来了便利。本新型在应用中，动态变化的信号电压进入单片机模块成品后，单片机模块成品会将输入的动态变化模拟电压信号转换成动态变化的数字信号，并输出至GPRS模块成品信号输入端，在GPRS模块成品内部电路作用下，GPRS模块成品将输入的动态变化数字信号经无线移动网络发射出去；和GPRS模块成品建立连接的远端管理方，结合现有成熟技术、通过手机或PC机预装现有的波形图显示应用，将动态变化的数字信号转换为波形图，管理人员可在远端实时通过手机或PC机屏幕监测燃烧器温度及火焰大小变化，温度高火焰大时，波形图高，温度低火焰小时，波形图峰值低。通过以上，管理方经手机或PC机屏幕实时监测的波形图变化，一旦发现波形图和平时有了差异(波形图过低或者处于超高波形图)，就代表燃烧器发生了停止燃烧或者温度及火焰过高过大等现象，当发生温度及火焰数据和正常数据差异较大时，管理人员就能及时赶到现场，或通知其他就近相关人员，采取措施重新点燃熄灭的燃烧器或者将燃烧器的燃烧强度降低(将燃烧器进天然气或进雾化燃料阀门的阀芯关闭的相对小一些，或者温度过低火源没有熄灭将燃烧器进天然气或进雾化燃料阀门的阀芯打开的相对大一些)，保证了燃烧器正常工作为锅炉等加热，并给管理人员的管理带来了便利。基于上述，基于上述，本新型具有好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型平面结构示意图；
图2是本实用新型电路图。
具体实施方式
图1中所示，图像火焰检测器，包括稳压电源1、单片机模块2、GPRS模块3、铂铑热电偶温度变送器4，天然气燃烧器本体5安装在锅炉炉膛6的前侧下端，燃烧器本体的点火枪51横向位于燃烧器本体的气管52中部固定管53内且前侧位于炉膛6内，点火枪51外侧和燃烧器本体的气管52内处于隔绝状态，点火枪51的后侧端位于气管52的最后侧外，气管52后部上下端的燃气管54、空气管55分别和天然气供气管、鼓风机排气管经管道及管道接头连接，燃烧器本体5的气管前端外侧具有固定孔的圆形固定板56 经螺杆螺母等安装在炉膛6燃烧口外侧处，还具有控制电路7和显示电路8；所述气管52前中部外侧焊接有一个支撑板57(支撑板57支撑固定管53)，支撑板57上分布有若干的开孔571，方便天然气、空气经支撑板开孔571进入气管52前端并进入炉膛6内燃烧，温度变送器4自身探测管中部经其外螺纹用螺母横向安装在支撑板57上端中部开孔571处，温度变送器4前端感温头位于气管52前外侧端并位于炉膛6 内前，温度变送器4中部及后端壳体电气部分位于支撑板57后侧端，和温度变送器4电气部分连接的导线从气管52后外侧上端引出；所述稳压电源1、单片机模块2、GPRS模块3、控制电路7和显示电路8 安装在电路板上，电路板安装在元件盒9内，元件盒9安装在电气控制箱内。
图1、2中所示，稳压电源A采用品牌明纬的交流220V转12V直流开关电源模块成品。单片机模块A2 是主控芯片型号为STC12C5A60S2的单片机模块成品，单片机模块成品A2有一组模拟信号接入端3脚及 4脚，两个电源输入端1及2脚，单片机模块成品A2上有一个RS485数据输出端口，单片机模块成品A2 的模拟信号接入端3脚及4脚前各串联有一只取样电阻R3、R4。GPRS模块A3型号是ZLAN8100，GPRS 模块成品A3工作电压是直流12V，GPRS模块成品A3上有RS485数据输入端口。铂铑热电偶温度变送器A1是型号SBWRP2-230的铑热电偶温度变送器成品，最高探测温度1600℃、工作电压直流12V，具有两根电源线1及2脚、一根信号输出线3脚，工作时前端探测头受到探测的温度高低不同，信号输出线3 脚会输出0-10V之间变化的电压信号。控制电路包括NPN三极管Q1及Q2、电阻R1及R2，其间经电路板布线连接，第一只电阻R1一端和第二只NPN三极管Q2集电极连接，第二只NPN三极管Q2发射极和第二只电阻R2一端连接，第一只NPN三极管Q1发射极和第二只电阻R2另一端连接，第一只NPN三极管Q1集电极和第一只电阻R1另一端、第二只NPN三极管Q2基极连接。显示电路包括可调电阻RP1、 RP2、RP3和发光二极管VL1、VL2、VL3，其间经电路板布线连接，三只可调电阻RP1、RP2、RP3一端连接，三只可调电阻RP1、RP2、RP3另一端和三只发光二极管VL1、VL2、VL3正极分别连接，三只发光二极管VL1、VL2、VL3负极连接，三只可调电阻RP1、RP2、RP3的电阻值不一致，三只发光二极管 VL1、VL2、VL3(81)的发光面分别位于元件盒9前外侧端三个开孔外，位于三只发光二极管VL1、VL2、 VL3侧端的元件盒9前外分别标记有小火焰、合适火焰、过大火焰字样。稳压电源A的电源输入两端1及 2脚和交流220V电源两极分别经导线连接，稳压电A源的电源输出两端3及4脚和单片机模块A2电源输入两端1及2脚、GPRS模块A3电源输入两端1及2脚、温度变送器A1电源输入两端1及2脚、控制电路电源输入两端电阻R1一端及NPN三极管Q1发射极分别经导线连接；温度变送器A1的信号输出端3脚和单片机模块A2的信号输入端电阻R3另一端(电阻R4另一端和单片机模块A2负极电源输入端 2脚连接)、控制电路信号输入端NPN三极管Q1基极经导线连接，单片机模块A2的信号输出端和GPRS 模块A3的信号输入端经RS485数据线连接；控制电路电源输出端NPN三极管Q2发射极和显示电路正极电源输入端可调电阻RP1、RP2、RP3、RP4一端经导线连接，稳压电源A的负极电源输出端4脚和控制电路负极电源输入端NPN三极管Q1发射极、显示电路三只发光二极管VL1、VL2、VL3的负极电源输入端经导线连接。
图1、2中所示，本新型使用前和现有天然气燃烧器完全一致，天然气燃烧器本体的气管52前外侧安装在炉膛6前侧；天然气和鼓风机输出的气体在气管52内混合后进入炉膛6前内侧端，操作人员按下点火枪51的电源按钮后，点火枪51前端的点火头产生电火花点燃进入炉膛6内的混合气体，从而气体燃烧后产生的热量作用于锅炉炉膛6上端的锅炉、加热锅炉内吸热介质。本新型中，220V交流电源进入稳压电源A的1及2脚后，稳压电源A的3及4脚会输出稳定的12V电源进入单片机模块A2、GPRS模块A3、温度变送器A1、控制电路的电源输入两端，于是，单片机模块A2、GPRS模块A3、温度变送器A1、控制电路处于得电工作状态。天然气燃烧器本体5燃烧后，火焰10产生的热量会作用于温度变送器A1的前端感温头，于是，受到锅炉的炉膛6内温度及火焰大小不同，温度变送器A1的3脚会输出大小不同的信号电压，温度高、火焰大则电压高，温度低、火焰小则电压低，温度变送器A1输出的电压信号同时进入控制电路的NPN三极管Q1基极以及单片机模块A2的信号输入端电阻R3另一端。控制电路中，NPN三极管Q1为共射极放大器、NPN三极管Q2为共射极输出器(电阻R1、R2分别为NPN三极管Q1、Q2的外围元件)，当温度变送器A1的3脚输出的信号电压进入控制电路的NPN三极管Q1的基极后，NPN三极管Q1将信号电压放大后通过NPN三极管Q2的发射极输出、同时进入三只可调电阻RP1、RP2、RP3 一端，然后经三只可调电阻RP1、RP2、RP3分别降压限流后进入三只发光二极管VL1、VL2、VL3的正极电源输入端，由于，三只发光二极管VL1、VL2、VL3的负极电源输入端和稳压电源A的4脚连接，三只可调电阻RP1、RP2、RP3的电阻值不同，所以，锅炉炉膛内处于不同燃烧状态下，火焰大或小、温度高或低时，三只发光二极管VL1、VL2、VL3会分别得电发光；当炉膛内火源熄灭、没有火焰温度过低时，全部发光二极管均不会得电发光；当炉膛内火源没有熄灭、火焰过小温度过低时，只有第一只发光二极管 VL1得电发光(或者同时第二只发光二极管VL2发出极低的光线)；当炉膛内火源没有熄灭、火焰大小正常温度正常时，第一只发光二极管VL1及第二只发光二极管VL2均会得电发光(或者同时第三只发光二极管VL3发出极低的光线)；当炉膛内火源没有熄灭、火焰大小不正常温度过高时，第一只发光二极管VL1 及第二只发光二极管VL2、第三只发光二极管VL3均会得电发光；这样，管理人员到现场后就能通过发光二极管VL1、VL2、VL3发光情况，直观了解到炉膛内火焰是否熄灭或者处于小火焰、合适火焰或过大火焰状态，不需要通过判断指针指示方式了解炉膛内火焰情况，了解火焰效果更加直观明显，给管理人员带来了便利(通过指针方式、了解炉膛内火焰情况还存在现场光线不好时不方便观察指针指向的问题)。本新型实际应用中，温度变送器A1前端感温头在火焰不是很大时，不会和炉膛内火焰直接接触，炉膛内火焰产生的高温会作用于感温头。
图2中所示，受到锅炉的炉膛6内温度及火焰大小不同影响，温度变送器A1的3脚输出大小不同的信号电压经电阻R3降压限流后进入单片机模块成品A2的3脚(单片机模块成品A2的4脚经电阻R4降压限流和稳压电源A的4脚相通)，于是，单片机模块A2在其内部电路作用下，将温度变送器A1的3脚输入的动态变化模拟电压信号转换成动态变化的数字信号，并输出至GPRS模块成品A3信号输入端，在GPRS 模块成品A3内部电路作用下，GPRS模块成品A3将输入的动态变化数字信号经无线移动网络发射出去；和GPRS模块成品A3建立连接的远端管理方，结合现有成熟技术、通过手机或PC机预装现有的波形图显示应用，将动态变化的数字信号转换为波形图，管理人员可在远端实时通过手机或PC机屏幕监测燃烧器火焰及温度变化，温度及火焰高时，波形图高，温度及火焰低时，波形图峰值低。通过以上，管理方经手机或PC机屏幕实时监测的波形图变化，一旦发现波形图和平时有了差异(波形图过低或者处于超高波形图)，就代表燃烧器发生了停止燃烧或者温度过高现象，当发生温度数据和正常数据差异较大时，管理人员就能及时赶到现场，或通知其他就近相关人员，采取措施重新点燃熄灭的燃烧器或者将燃烧器的燃烧强度降低(将燃烧器进天然气或进雾化燃料阀门的阀芯关闭的相对小一些，或者温度过低火源没有熄灭将燃烧器进天气或进雾化燃料阀门的阀芯打开的相对大一些)，保证了燃烧器正常为锅炉等加热。本实用新型管理人员不但可在远端、通过手机或PC机波形图像方式显示，获取锅炉的炉膛内实时现场温度及火焰大小变化数据，还能在现场通过不同发光二极管的发光情况方式、给予管理人员锅炉的炉膛内温度及火焰大小提示，由此给管理人员获取锅炉的炉膛内温度及火焰大小数据提供了便利。本新型不使用时关闭稳压电源A的电源开关就可，后续所有经稳压电源A供电的电路都会失电不再工作。
图1、2中所示，本新型初次生产时，需要确定可调电阻RP1、RP2、RP3的电阻值。最先确定可调电阻 RP1的电阻值，技术人员结合炉膛6内火焰大小情况进行调节，技术人员先将炉膛内火焰通过调节天然气供气阀门、把火焰调节得较小，使火焰低于正常加热锅炉下火焰的大小，接着，技术人员调节可调电阻RP1 的调节旋钮，当刚好调节到发光二极管VL1发光时，可调电阻RP1的电阻值就调节到需要(此刻温度变送器A1的3脚输出信号电压在5V左右，可调电阻RP1的电阻值调节到500Ω左右)，后续实际应用中，当炉膛内火源没有熄灭、火焰过小温度过低时，第一只发光二极管VL1就会得电发光(或者同时第二只发光二极管VL2发出极低的光线)。确定可调电阻RP2的电阻值时，技术人员结合炉膛6内火焰大小情况进行调节，技术人员先将炉膛内火焰通过调节天然气供气阀门、把火焰调节的相对较大，使火焰接近正常加热锅炉下火焰的大小，接着，技术人员调节可调电阻RP2的调节旋钮，当刚好调节到发光二极管VL2发光时，可调电阻RP2的电阻值就调节到需要(此刻温度变送器A1的3脚输出信号电压在5.5V左右，可调电阻RP2的电阻值调节到600Ω左右)，后续实际应用中，当炉膛内火源没有熄灭、火焰大小正常温度正常时，第一只发光二极管VL1及第二只发光二极管VL2均会得电发光(或者同时第三只发光二极管VL3发出极低的光线)，当第一只发光二极管VL1很亮，第二只发光二极管VL2亮度不是很大、代表火焰大小略少于正常大小。确定可调电阻RP3的电阻值时，技术人员结合炉膛6内火焰大小情况进行调节，技术人员先将炉膛内火焰通过调节天然气供气阀门、把火焰调节的相对更大，使火焰超过正常加热锅炉下火焰的大小，接着，技术人员调节可调电阻RP3的调节旋钮，当刚好调节到发光二极管VL3发光时，可调电阻RP3 的电阻值就调节到需要(此刻温度变送器A1的3脚输出信号电压在6V左右，可调电阻RP3的电阻值调节到700Ω左右)，后续实际应用中，当炉膛内火源没有熄灭、火焰及温度超过正常时，第一只发光二极管VL1及第二只发光二极管VL2、第三只发光二极管VL2均会得电发光，当第一只及第二只发光二极管 VL1、VL2很亮，第三只发光二极管VL2亮度不是很高、代表火焰大小略大于正常大小。调节好后可调电阻RP1、RP2、RP3的电阻值后，把可调电阻RP1、RP2、RP3从电路断开，分别用万用表电阻档测量电阻值，测得的电阻值就是后续生产所需的可调电阻RP1、RP2、RP3电阻值，后续实际生产前，不需要再进行可调电阻RP1、RP2、RP3电阻值确定，可直接把可调电阻RP1、RP2、RP3电阻值调节到位就可，或采用相同阻值的固定电阻代替。图2中所示，可调电阻RP1、RP2、RP3的规格是2K；电阻R1、R2、R3、R4阻值分别是2K、800Ω、470Ω、470Ω；NPN三极管Q1、Q2型号分别是9014、9013；发光二极管VL1、VL2、 VL3是蓝色发光二极管。
以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征及本新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
