[发明专利]燃烧火焰的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃烧火焰的检测方法，特别适用于锅炉内燃烧火焰工况的分析。

背景技术

锅炉火焰燃烧给人的直接感受是亮度的强弱和火焰根部亮度的脉动。根据理论分析和试验验证，火焰的闪烁或脉动，其频率与燃料种类有很大关系。由于不同种类的燃料燃烧时的火焰特征频率不同，每种频率下的火焰的强度也不一样，因此准确检测、控制燃料燃烧时的火焰状况很不容易。尤其在大型的锅炉中，燃料燃烧时的火焰状况更加复杂。然而传统的火焰检测器观测火焰燃烧时，主要是通过光电转换器将接收到的燃烧火焰的光强信号转换成电压信号后，简单地进行幅值比较后，就对火焰进行有无火的识辨，及燃烧状况的分析。这样的测量，它忽略了不同燃料火焰信号的频率特征，也就难以准确地检测火焰状况，很容易产生误报现象，影响锅炉的生产安全。

发明内容

本发明的目的在于对锅炉中不同燃料的燃烧火焰进行检测。给出频谱曲线，即给出火焰在不同燃烧频率下的能量强度分布值。根据该功率谱分析对比，实时获得燃烧火焰的准确工况。

为了达到上述的目的，本发明采取的技术方案是：

提供一种燃烧火焰的检测方法，其具体步骤是：

<1>首先采用燃烧火焰检测装置采集燃烧火焰信号，该信号包括在有限长的时域和频域内等间隔连续采样的时域信号和频域信号以及与频域信号相对应的火焰强度信号，并转换成数字信号；

<2>在计算机内建一燃烧火焰检测系统，在该检测系统内建立信号采集模块，滤波模块，功率谱计算模块和功率谱分析模块；

<3>将上述采集的火焰燃烧数字信号输入到上述计算机内的燃烧火焰检测系统内，通过燃烧火焰检测系统内的滤波模块滤掉干扰信号，通过功率谱计算模块的计算获得功率谱，通过功率谱分析模块进行对比分析，给出比较后的功率谱；

<4>根据上述给出的功率谱，分析燃烧火焰的状况。

上述第<1>步中，所述采集燃烧火焰信号采用燃烧火焰检测装置，燃烧火焰检测装置对燃烧火焰的模拟信号通过检测装置中的光电转换，将火焰的光信号转换成电流信号，经过检测装置中放大处理电路将电流信号放大并将电流信号转换成电压信号，然后通过A/D转换器将模拟光电信号转换成数字信号。定时读取数字信号并保存在数据序列中完成对信号的采集。该数字信号包括在有限长的时域和频域内等间隔连续采样的时域信号和频率信号以及与时域信号相对应的火焰强度信号；

所述在计算机内建立的燃烧火焰检测系统，其中信号采集模块采集上述输入的数字信号，然后要经过滤波模块进行滤波处理。因为工业锅炉内燃烧状况比较复杂，信号干扰源较多，所以必须进行滤波。本发明中采用IIR低通滤波器滤掉信号中夹杂的燃烧火焰频率信号中的(频率)干扰信号。通过现场实验和测试，现场锅炉中的燃烧火焰的频率在200Hz以下，所以在本实施例中使用的低通滤波器主要是滤除高于频率200Hz的干扰信号；

所述采用功率谱计算模块获取燃烧火焰的功率谱。本发明通过置于功率谱计算模块中的快速傅立叶变换FFT公式，将时域信号变成频域信号，即将强度(纵坐标)-时间(横坐标)曲线变成强度(纵坐标)-频率(横坐标)曲线的功率谱曲线。即为对应频率下的火焰信号强度值。

所述功率谱分析模块对上述获得的功率谱曲线进行分析，对于不同频率下的火焰能量分布进行分析，做出有无火判断。

本发明的火焰检测方法的效果显著。

●本发明的检测方法中，因为采集燃烧火焰的信号中包括频率信号，因此，本发明的燃烧火焰检测系统能够通过比对不同燃烧状态下火焰的频率特征，通过频率特征能够准确地检测火焰燃烧的状况；

●本发明的检测方法中，因为建立滤波模块，能够将不需要的干扰信号滤掉，使得检测的特征频率更准确，所得的检测结果更稳定可靠；

●本发明的检测方法中，因为建立一包括功率谱计算模块和功率谱分析模块的燃烧火焰检测系统，对经过滤波后的频率信号进行频谱计算和功率谱分析，通过功率谱计算模块中的快速傅立叶变换FFT公式，计算出对应频率下的强度值，获得燃烧火焰的频率和对应的强度值(功率)的功率谱，基于功率谱检测燃烧火焰，能够全面而比较精确地反映出真实火焰的燃烧状况。

●本发明的检测方法中，因为建立的燃烧火焰检测系统中包含功率谱分析模块，此模块中含有一个不同燃料，不同炉型，不同燃烧状态下的火焰燃烧频谱分布特征图的数据库模块。因此能够根据不同燃料的燃烧频率的功率谱分布曲线，与实际测得的火焰燃烧的功率谱实时进行对比，这样能更准确的检测火焰燃烧的状况。

附图说明