一种燃机火焰检测电路
阅读说明：本技术 一种燃机火焰检测电路 (Flame detection circuit of gas turbine ) 是由 梁超宇 王维建 蒋杰 于 2021-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种燃机火焰检测电路,涉及燃气轮机检测领域,包括激励电路、信号检测与处理电路、紫外线传感器；激励电路用于向紫外线传感器提供激励电源,包括电阻单元、电容单元,电阻单元的一端与电源连接,电阻单元的另一端与所述电容单元的一端连接,电容单元的另一端接地；信号检测与处理电路用于检测紫外线传感器的输出信号,并提供第一路脉冲信号和第二路脉冲信号至控制器,从而进行火焰的判断,第一路脉冲信号根据检测电流产生,第二路脉冲信号根据检测电压产生；紫外线传感器用于对火焰产出的紫外线进行检测。本发明全部采用分立被动原件,故障率低,结构紧凑,快速高效,灵敏度高,性能稳定。(The invention discloses a flame detection circuit of a gas turbine, which relates to the field of gas turbine detection and comprises an excitation circuit, a signal detection and processing circuit and an ultraviolet sensor; the excitation circuit is used for providing an excitation power supply for the ultraviolet sensor and comprises a resistance unit and a capacitor unit, wherein one end of the resistance unit is connected with the power supply, the other end of the resistance unit is connected with one end of the capacitor unit, and the other end of the capacitor unit is grounded; the signal detection and processing circuit is used for detecting an output signal of the ultraviolet sensor and providing a first path of pulse signal and a second path of pulse signal to the controller so as to judge flame, wherein the first path of pulse signal is generated according to detection current, and the second path of pulse signal is generated according to detection voltage; the ultraviolet sensor is used for detecting ultraviolet rays generated by the flame. The invention adopts discrete passive components, and has low failure rate, compact structure, high speed and efficiency, high sensitivity and stable performance.)
技术领域
本发明涉及燃气轮机检测领域，尤其涉及一种燃机火焰检测电路。
背景技术
目前，化工生产领域或者发电领域都会用到燃气轮机，它的燃料多以天然气为主，燃料和设备的安全问题非常重要，这对控制过程和参数提出了严格的要求。当前很多电站和化工企业都使用燃烧炉膛的安全监控和燃料安全燃烧系统，以保证燃机本体的正常启停和工作。其中，检测火焰是否点燃成功是安全监控的关键部分，如果发现点火失败则应该立即停止燃料供应，以防燃机炉膛爆燃引起事故发生。
但是在现有技术中，火焰检测电路采用专门的脉冲宽度调制电路控制检测电路的电源，调制电路需要使用单片机等微处理器来产生调制信号。检测电路需要使用模拟量采样电路用于检测电压，电路复杂，成本较高。而且容易出现故障，可靠性降低。另外，受现场工况的影响很大，当探头与火焰的检测距离发生改变时，检测设备容易发生误判，需要人工重新进行参数设定。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于检测燃机炉膛内火焰是否点燃的电路，使用少量的电子元器件即可实现稳定可靠的检测功能，降低电路成本。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何不采用单片机等微处理器以及模拟量采样电路来实现火焰检测。
为实现上述目的，本发明提供了一种燃机火焰检测电路，包括激励电路、信号检测与处理电路、紫外线传感器；
所述激励电路用于向所述紫外线传感器提供激励电源，包括电阻单元、电容单元，所述电阻单元的一端与第一电源连接，所述电阻单元的另一端与所述电容单元的一端连接，所述电容单元的另一端接地；
所述信号检测与处理电路用于检测所述紫外线传感器的输出信号，并提供第一路脉冲信号和第二路脉冲信号至控制器，所述控制器根据所述第一路脉冲信号和所述第二路脉冲信号进行火焰的判断，所述第一路脉冲信号根据检测电流产生，所述第二路脉冲信号根据检测电压产生；
所述紫外线传感器用于对火焰产出的紫外线进行检测。
进一步地，所述电阻单元由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻串联而成；所述电容单元由第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容并联而成。
进一步地，所述电阻单元还包括第一跳线，所述第一跳线的第一端与所述第六电阻的第一端连接，所述第一跳线的第二端与所述第十电阻的第二端连接；所述电容单元还包括第二跳线、第三跳线、第四跳线、第五跳线；所述第二跳线与所述第二电容串行连接，所述第三跳线与所述第三电容串行连接，所述第四跳线与所述第四电容串行连接，所述第五跳线与所述第五电容串行连接。
进一步地，所述信号检测与处理电路包括第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第六电容、第七电容、光耦、二极管、反相器、稳压管、比较器。
进一步地，所述第十一电阻的第一端与所述紫外线传感器连接，所述第十一电阻的第二端与所述激励电路连接；所述第十二电阻的第一端与所述紫外线传感器连接，所述第十二电阻的第二端与所述二极管的第一端、所述第十三电阻的第一端、所述光耦的第一输入端连接；所述第十一电阻和所述第十二电阻用于限流。
进一步地，所述二极管和所述第十三电阻用于保护所述光耦；所述光耦的第二输入端与所述二极管的第二端、所述第十三电阻的第二端、所述第六电容的第一端、所述第十四电阻的第一端、所述稳压管的第一端连接；所述光耦的第一输出端与所述第十五电阻的第二端、所述第十六电阻的第一端连接；所述光耦的第二输出端接地。
进一步地，所述第十五电阻的第一端与第二电源连接；所述第十六电阻的第二端与所述第七电容的第一端、所述反相器的输入端连接，所述第七电容的第二端接地；所述反相器的输出端输出所述第一路脉冲信号；所述第十六电阻和所述第六电容用于高频滤波。
进一步地，所述第六电容的第一端与所述二极管的第二端、所述第十三电阻的第二端连接，所述第六电容的第二端接地；所述第十四电阻的第一端与所述二极管的第二端、所述第十三电阻的第二端连接，所述第十四电阻的第二端接地；所述稳压管的第一端与所述二极管的第二端、所述第十三电阻的第二端连接，所述稳压管的第二端接地。
进一步地，所述第十七电阻的第一端与第三电源连接，所述第十七电阻的第二端与第十八电阻的第一端、第十九电阻的第一端连接；所述第十八电阻的第二端接地；所述第十八电阻为可调电阻器。
进一步地，所述反相器的正向输入端与所述第十九电阻的第二端、第二十电阻的第一端连接；所述反相器的负向输入端与所述第六电容的第一端、所述第十四电阻的第一端、所述稳压管的第一端连接；所述反相器的输出端与所述第二十电阻的第二端连接；所述反相器的输出端输出所述第二路脉冲信号。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：
本发明全部采用分立被动原件，故障率低，结构紧凑，快速高效，灵敏度高，性能稳定。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的激励电路的示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的信号检测与处理电路的示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
由于燃料燃烧时的火焰产生很强的紫外线，使用紫外线火焰探头可以准确检测紫外线以用来判断火焰的有无和强弱程度，如果炉膛内火焰熄灭，则紫外线立即消失，因此使用此方法安全可靠。
本实施例的火焰检测电路的信号输入使用的是紫外线传感器的输出信号，检测电路来检测此信号，从而达到设计的功能，包括激励电路和信号检测与处理电路；并且同时提供了2路火焰信号输出，第一路通过检测电路的电流来输出火焰信号，并且检测电路前端使用了二极管和电阻保护，第二路通过检测电路的电压来检测以输出火焰信号，电压检测使用了比较器，且比较参考电压默认设定1V，且可调节。
如图1所示，为本实施例提供的激励电路，用于给紫外线传感器提供激励电源，包括十个1M欧姆的电阻和五个高压电容，其中，电阻封装型号为1206，电阻名称分别为R200～R209；电容封装型号为RAD0.2，电容名称分别为C200～C204。
十个电阻首尾相连串接在一起，其中电阻R200的一端连接到电源330V的正端(330V+)。电阻R209的末端和电容C200的上端相连，电容C200的下端连接到电源330V的负端(330V-)。电阻R205的左端和电阻R209的右端并联了一个跳线JP200。五个电容并联，电容C201和一个跳线JP201串联后再和电容C200并联，同理电容C202、电容C203、电容C204。这些电阻和电容组成一个充电电路，当没有紫外线照射时，电源330V通过电阻向电容C200充电，直到电容C200两端的电源电压等于330V时停止充电，当紫外线传感器在外界紫外线的照射下，激励电路就完成周期性的充放电的过程。
当跳线JP200跳上时，充电回路电阻变小，电容充电时间变短，则当外部由连续的紫外线照射时，电路输出的脉冲信号F_OUT1和F_OUT2频率值就增加，故通过跳线JP200可以调节测量电路的灵敏度。当跳线JP201跳上时，放电回路电容增大，电容放电时间变长，则当外部由连续的紫外线照射时，电路输出的脉冲信号F_OUT1和F_OUT2宽度就会增加，频率就减小，故通过跳线JP201同样可以调节测量电路的灵敏度。跳线JP202、跳线JP203、跳线JP204的作用原理与JP201相同。
如图2所示，本实施例提供的信号检测与处理电路用于检测火焰，其中FM100是接入的紫外线传感器探头，此探头只对光谱在190nm～280nm范围内的紫外线敏感，故利用它对火焰产出的紫外线进行检测，稳定可靠。
在FM100导通的情况下，电容C200开始放电，此时器件U100内有电流流过，后端的处理电路工作，此时F_OUT1输出一个高电平信号。当电容C200放电后，电容C200上端电压Vc(相对于330V-)下降到FM100截止电压的门槛值Vs时，则FM100关断，电容C200停止放电，电路中器件U100内无电流流过，此时F_OUT1输出一个低电平信号。并且在电容C200停止放电后，330V电源通过R200～R209开始对电容C200充电。至此，电路完成一次完整的信号检测过程，实现第1路信号的输出。
在FM100导通的情况下，电流通过电阻R103，并在两端产生一定的压降Vr。电阻R103上端电压Vr(相对于330V-)在器件U101A上与参考电压Vref进行比较，如果超过参考电压Vref则F_OUT2输出低电平。反之，当FM100关断后检测电路中无电流通过，此时F_OUT2输出低电平。这样实现第2路信号的输出。
电路中的电阻R100和R101起到限流作用，电阻R100阻值为5.1K，封装型号1206，电阻R100阻值为10K，封装型号1206。二极管D100和电阻R102与光耦U100一起并联串接在回路中，其中二极管D100(型号1N4007)和电阻R102起到保护光耦U100的作用，并且电阻R102配合光耦U100可以防止检测电路中信号的“误检”。电阻R103起到限流分压作用，其两端的电压Vr送到比较器U101输入端进行比较。电容C100和稳压管D101和电阻R103并联，起到对Vr的滤波和限幅作用。
电阻R104配合光耦U100使用，起到电平上拉到+3.3V的作用，电阻R105和电容C101起到高频滤波的作用，滤波后的信号经过一个反相器U102A输出信号F_OUT1。当没有火焰时，F_OUT1为低电平，当有火焰时，F_OUT1为高电平，当由连续火焰时，则F_OUT1信号为一连续的脉冲信号，当光照强度高时，脉冲频率较高，反之，则低。电阻R106，阻值10K，和可调电阻器R107组成分压网络，也即参考电压Vref，电阻R108的左端和R106与R107的连接点相连，R108左端的电压即是参考电压Vref。当电阻R103上端电压Vr(相对于330V-)在器件U101A上与参考电压Vref进行比较，如果超过参考电压Vref，则F_OUT2输出低电平,反之，则F_OUT2输出高电平。调节电阻R107的阻值可以调节比较门槛电压值，避免恶劣环境下“误检”、“漏检”的可能。电阻R109配合比较器U101A使用，功能是组成反馈，使输出信号F_OUT2更加稳定。输出信号F_OUT2的频率值和F_OUT1的频率值相同，两者都送到控制器进行判断，共同反应火焰的强度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
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