[发明专利]火焰监控器

说明书

本发明涉及火焰监控器。控制系统包括输出单元（18）、电离电极（4）、第一火焰传感器（12）、处理器（14），处理器（14）被配置成：从电离电极（4）接收指示电离电流的第一电离信号；在接收到第一电离信号之后，从电离电极（4）接收指示电离电流的第二电离信号；从第一火焰传感器（12）接收指示来自火焰（1a至1c）的辐射的第一火焰信号；在接收到第一火焰信号之后，从第一火焰传感器（12）接收指示来自火焰（1a至1c）的辐射的第二火焰信号；产生导出的电离信号；产生导出的火焰信号；根据导出的电离信号并根据导出的火焰信号产生安全信号；将安全信号传输到输出单元（18）。

技术领域

本公开涉及监控燃烧装置中的火焰。更特别地，本公开教导了组合地使用电学和光学原理来检测燃烧器内部的火焰浮起。

背景技术

诸如燃气燃烧器或燃油燃烧器之类的燃烧装置经常采用废气再循环，以试图降低氮氧化物的排放。然而，废气再循环可能会导致火焰浮起。火焰浮起是不希望的状况。火焰浮起可能需要安全闭锁燃烧装置。因此，期望监控燃烧装置内部的火焰浮起。

欧洲专利申请EP3339736A1于2017年11月17日提交，并于2018年6月27日公开。EP3339736A1涉及针对燃烧装置的火焰检测。根据EP3339736A1的布置利用了连接到差分放大器2的光电二极管1来检测火焰。光电二极管1接收至少1.1勒克斯的光量。诸如低噪声差分放大器之类的运算放大器2响应于源自光电二极管1的信号而产生电流。EP3339736A1公开了这样的光电二极管1，其在900纳米的光波长处具有第一光谱灵敏度λ_10%,1，并且在600纳米的光波长处具有第二光谱灵敏度λ_10%,2。EP3339736A1的光电二极管1尤其可以是硅二极管。

欧洲专利EP0942232B1于2005年9月21日发布。EP0942232B1教导了一种具有动态灵敏度调节的火焰传感器。EP0942232B1的公开内容聚焦于燃气轮机中的火焰检测。采用具有两个放大器U1A和U1B的电路来动态地调节灵敏度。由碳化硅（SiC）制成的光电二极管D4连接到放大器U1A的非反相输入。经由开关01来控制放大器U1A的增益。如果开关01变为传导，则它将分流（shunt）电阻R4。由于R4是控制放大器U1A的增益的反馈环路的一部分，因此它还控制该电路的灵敏度。放大器U1B连同晶体管02一起作用，以将U1A的输出电压转换成电流。EP0942232B1的电路采用了碳化硅（SiC）二极管，该二极管检测在诸如310纳米的光波长处的（紫外）光。

德国专利DE19502901C1于1996年3月21日发布。该专利的说明书涉及燃气燃烧器的控制。DE19502901C1教导了一种具有电离电极6的燃气燃烧器1。DE19502901C1的图3示出了对于一定范围的lambda值λ，从电极6发出的信号的观察到的波动的图表。来自电离电极6的信号的那些波动在λ＝1.1至λ＝1.6之间线性增大。DE19502901C1介绍了一种由分压器9、各种滤波器10、11、13和整流器12组成的电路。电路9至13根据其输入处的电离信号波动产生了lambdaλ的度量。

本公开教导了用以可靠地检测燃烧器内部的火焰浮起的监控器。本公开聚焦于供化石燃料的燃烧装置中使用的电路。

发明内容

本公开依赖于技术上冗余的传感器来可靠地检测燃烧器内部的火焰浮起。可以采用诸如以下的传感器：

- 电离电极，

- 紫外光传感器，

- 红外光传感器。

常常采用电离电极来估计诸如燃气空气比之类的参数和/或检测燃烧装置内的火焰。可以采用紫外光传感器来监控从火焰的根部区域发出的紫外光。可以采用红外光传感器来观察来自火焰的红外辐射强度的波动。使用来自各种传感器的信号并依赖于各种测量原理的协同方法能提供对火焰浮起的稳健的检测。