[发明专利]一种火焰状态检测方法

说明书

所属领域

本发明涉及一种火焰状态检测方法，特别适用于锅炉内燃烧火焰状态的检测与分析，解 决锅炉燃烧火焰状态检测过程中存在的“偷看”难题。

现有技术

锅炉内燃料燃烧时的火焰信号包括火焰强度和火焰闪烁频率，相应地锅炉内火焰状态的 检测方法包括强度阈值方法和频率阈值方法。根据理论分析和实验验证，火焰闪烁频率与燃 料的种类有关，检测燃料燃烧时的火焰闪烁频率及其对应的火焰强度，与事先根据经验选定 的火焰强度阈值和火焰闪烁频率阈值相比较，据此进行火焰燃烧状况的判断。

由于不同种类的燃料燃烧时火焰闪烁频率不同，每种火焰闪烁频率下的火焰强度也不一 样，因而准确检测燃料燃烧时的火焰状态很不容易，尤其是存在多个燃烧器的大型锅炉系统 中，由于有多层火焰在燃烧，同层中又有多个燃烧点。当被检测的主燃烧器灭火时，检测结 果仍旧反映相邻燃烧器的火焰状态，发生“偷看”现象，造成锅炉安全保护系统的隐患。

同时，火焰强度大小是由火焰信号中的直流信号成分反映的，而交流信号反映出火焰闪 烁频率，在实际检测过程中，上述直流信号和交流实时信号往往相差两个数量级。

采用上述火焰闪烁频率阈值和火焰强度阈值进行火焰有无的辨识和火焰状态的检测时， 存在以下问题：(1)难以对燃烧器的主火焰和背景火焰，以及来源于相邻燃烧点的火焰信号 进行有效区分，在主燃烧器火焰熄灭时，由于相邻燃烧点或者不同层燃烧器火焰信号的干扰， 很容易发生“偷看”现象，引起对主燃烧器火焰状态的错误判断，从而导致控制系统的误动 作；(2)由于反映火焰强度的直流信号和反映火焰闪烁频率的交流信号相差两个数量级，不 加区分的信号预处理方法往往使得交流信号失真，导致火焰闪烁频率的判断不准确。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于解决目前火焰信号检测中存在的以下问题，实现对燃烧过程中火焰状 态的准确判断：(1)通过对燃烧过程数据采集信号的分析，解决不同燃烧点和不同层燃烧器 之间的“偷看”难题；(2)采用交流信号和直流信号分别处理的方法，消除火焰闪烁频率的 失真现象。

技术方案

本发明提出的燃烧火焰状态检测方法，包括如下步骤：

步骤一：光电信号转换步骤：使用光电传感器将燃烧火焰光信号转换成对应的燃烧火焰 模拟量信号I₀；

步骤二：信号预处理步骤，包括如下子步骤：

2.1对燃烧火焰模拟量信号I₀进行信号放大、信号滤波处理，得到处理后信号I₁；

2.2从信号I₁中分离出代表火焰闪烁频率的交流信号I_a和代表火焰强度的直流信号I_b；

2.3对代表火焰闪烁频率的交流信号I_a和代表火焰强度的直流信号I_b分别进行运算放 大处理，得到运算放大处理后对应信号I_A和I_B，使I_A和I_B的量值在相同的数量级范围内；

2.4将I_B转换成数字信号，并进行数据采集：得到时间序列火焰强度信号离散值X_i，j， i＝1，2，L，N表示时间序列号，j＝1，2，L，M表示第i序列数据组中的第j个数据；

2.5将I_A转换成数字信号，并进行数据采集，得到等间隔连续采样值I_k；取I_k中有限长 时间内等间隔连续采样值I_k，k＝1，2，L ，l，l为进行频谱计算的数据个数，进行频谱分析得到时 间序列火焰闪烁频率信号Y_i，j；

步骤三：时间序列信号相关分析步骤，包括如下子步骤：

3.1分别计算火焰强度信号X_i，j和火焰闪烁频率信号Y_i，j的时间序列相关系数；

Q_i，i+t＝f(X_i，X_i+t)，F_i，i+t＝f(Y_i，Y_i+t)