本实用新型专利技术涉及利用光学手段来测试或分析材料领域，具体为一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪。一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪，包括机箱(1)，其特征是：还包括激光探头(2)、数据输入接口(31)、数据输出接口(32)、模/数转换器(4)、控制器(5)和直流电源模块(6)，激光探头(2)的模拟信号输出端通过数据输入接口(31)经模/数转换器(4)连接控制器(5)，控制器(5)通过信号线连接数据输出接口(32)。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，功能齐全，控制精确。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及利用光学手段来测试或分析材料领域，具体为一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪。
技术介绍
工业炉是通过燃烧将化学能转化为热能的装置，燃烧需要空气中的氧作为助燃剂，在燃烧过程中加入合适的氧非常关键，氧量不足会造成燃烧不完全，燃料烧不完，排到大气造成能源损失和环境污染。氧量过量，会造成能源的浪费，产生物料烧损，影响产品质量。空气过剩系数是衡量助燃氧量加入是否合适的重要参数，因此准确知道空气过剩系数非常重要。以往检测空气过剩系数的方法有两种：一是计算法，二是推测法。计算法为根据进入炉子的煤气、空气流量以及煤气的热值计算出1m3煤气需要的空气量，并通过流量调节阀加以设定，这样就确切知道了入炉时的空气过剩系数，但是实际炉膛是一个动态系统，煤气压力波动、炉膛漏风、助燃空气温度波动因素无时不在，实际的空气过剩系数会大大偏离设定值，这时只有靠操作人员的经验来判断设定的空气过剩系数是大还是小，人工操作工作量大误差也大。推测法就是在烟道前装一个残氧检测仪，测一个残氧值，通过残氧值的大小来间接判断工业炉空气过剩系数的大小，该方法检测不是实时炉气值对实时控制意义不大，仅供环保参考。理论上最佳的空气过剩系数是1，但是在实际的燃烧过程中，受炉型结构、燃气种类和压力、助燃空气预热温度等多因素影响，实际最佳空气过剩系数分布在一个大于1的区间，将燃烧控制在该区间，就可以实现最佳燃烧。理论上一次设定好空气过剩系数，将相应的燃气、空气量送往炉子后，就可以实现最佳燃烧，但是由于实际工业炉在加热的过程中是一个动态的过程，无论是煤气压力的波动，助燃空气温度的变化，都会影响空气过程系数的变化，使得在炉内的燃烧大大偏离设定的最佳空气过剩系数区间，所以实际空气过剩系数存在一个根据影响因素反复修正的动态调整过程，只有动态响应才能实现优化燃烧。公开号为85100958的中国专利申请于1986年07月23日公开了一种“工业炉高温直插式氧化锆氧量计”，该专利申请技术检测温度为600℃～1000℃，但由于检测温度技术的限制，无法用于炉内，造成检测值滞后，检测值修正方法难以定量。公开号为85202865的中国专利于1986年11月12日公开了一种“空气过剩系数表”，该专利技术连续分析显示锅炉、窑炉燃烧时的空气过剩系数大小。烟气用燃烧设备自身的引风机采样，经冷却、洗涤，氧探头将含氧量转换为电量，该专利技术读数直观，可为司炉提供炉内配风工况数据，但检测的是烟气中组分，适合只有单个燃烧区的炉窑，如锅炉使用。法国的液化空气集团公司（即AIR LIQUIDE）开发了燃烧过程用的过程超级视觉系统（Process Super vision System）测试仪，采用可调谐二极管激光光谱（即TDLS）激光型探头，测量温度可达1600℃，可以检测炉温以及O2、H2、和H2O等参数，可以集成到过程控制系统中，实现了实时测控，但是最佳空气过剩系数仍需要经验设定，没有寻优功能。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、功能齐全、控制精确的炉气分析设备，本技术公开了一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪。本技术通过如下技术方案达到专利技术目的：一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪，包括机箱，机箱由前箱板、后箱板、左箱板、右箱板、顶箱板和底箱板拼合而成，其特征是：还包括激光探头、数据输入接口、数据输出接口、模/数转换器、控制器和直流电源模块，激光探头的模拟信号输出端通过信号线连接数据输入接口，数据输入接口通过信号线连接模/数转换器的模拟信号输入端，模/数转换器的数字信号输出端通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接数据输出接口，直流电源模块通过导线分别连接模/数转换器和控制器；数据输入接口和数据输出接口都设于机箱的后箱板上，模/数转换器、控制器和直流电源模块都设于机箱的箱体内；激光探头的数量不少于四个；控制器选用单片机或单板机；数据输出接口选用RS232串行接口、usb接口和RJ45接口中的至少一种；直流电源模块选用蓄电池和整流-滤波-稳压电路中的至少一种。所述的多功能工业炉空气过剩系数检测仪，其特征是：激光探头选用直插式或可调谐二极管激光光谱式，激光探头的输出信号为4mA～20mA的电流或不高于100mV的电压。所述的多功能工业炉空气过剩系数检测仪，其特征是：还包括显示屏，显示屏设于机箱的前箱板上，显示屏通过信号线连接控制器并通过导线连接直流电源模块。所述的多功能工业炉空气过剩系数检测仪，其特征是：还包括无线发射模块和无线接收模块，激光探头的模拟信号输出端通过信号线连接无线发射模块，无线接收模块的模拟信号输出端通过信号线连接模/数转换器的模拟信号输入端，无线发射模块和无线接收模块互相匹配。所述的多功能工业炉空气过剩系数检测仪，其特征是：机箱的顶箱板上设有把手，机箱的底箱板上设有螺母。本技术使用时，首先根据加热炉的具体情况确定测点数量、测点位置，具体为安装单个测点或各段均安装测点，测点位置确定是在炉顶还是炉墙，配置不同的开孔方法；实现激光探头和数据输入接口的连接选用有线或无线，数据输出接口和其他系统如DCS（DCS全称Distributed Control System，即分散控制系统亦称集散控制系统。DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。DCS的骨架是系统网络，必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。）的连接，实现三者间的数据传输；由操作人员设定空气过剩系数，仪器启动数据记录和分析功能，定时输出统计报表，统计出空燃比反馈值落在最佳燃烧区的概率；开启最高炉温寻优功能，找到最佳空气过剩系数，输出值供设定参考，判断工况状态是否还处于最优区，如不在，再次启动寻优功能，DCS采用仪器输出值后，仪器启动计时器记录连接时间。激光探头用于实时测量高温炉气组分，包括含氧量或可燃物，测量温度可达1400℃，氧测量范围0～25%，CO检测范围可达30000ppm，加热炉通常分四个段，包括预热段、加热一段、加热二段和均热段，本技术设计有四个数据输入接口，可以配套四个激光探头，可一次性完成全炉的检测，激光探头输出的包含温度、氧、组分信息的模拟信号通过有线或无线方式经模/数转换器转换成数字信号后输入控制器作数据处理，控制器带有数据曲线图、数据统计等功能，控制器处理后的数据经数据输出接口输出至其他计算机处理，如通过RS232串行接口连接其他计算机，或通过usb接口输出数据，还可通过显示屏显示。机箱的顶箱板上设有把手，可使本技术作便携式移动；机箱的底箱板上设有螺母，用以外接三脚架，实现测量高度的自由调节；直流电源模块可以采用锂电池等蓄电池，或外接交流电源经整流-滤波-稳压电路输出；数据处理、显示等程序可以固化在控制器的ROM内，控制器的外存可以存储连续三天的测量数据，存储的测量数据可以经数据输出接口导出。根据燃烧学理论，燃烧温度与炉中的氧量具有对应关系，燃烧温度最高时对应的氧量最低，对应的空气过剩系数也就是最佳值，本技术可实现“空气本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪，包括机箱(1)，机箱(1)由前箱板、后箱板、左箱板、右箱板、顶箱板和底箱板拼合而成，其特征是：还包括激光探头(2)、数据输入接口(31)、数据输出接口(32)、模/数转换器(4)、控制器(5)和直流电源模块(6)，激光探头(2)的模拟信号输出端通过信号线连接数据输入接口(31)，数据输入接口(31)通过信号线连接模/数转换器(4)的模拟信号输入端，模/数转换器(4)的数字信号输出端通过信号线连接控制器(5)，控制器(5)通过信号线连接数据输出接口(32)，直流电源模块(6)通过导线分别连接模/数转换器(4)和控制器(5)；数据输入接口(31)和数据输出接口(32)都设于机箱(1)的后箱板上，模/数转换器(4)、控制器(5)和直流电源模块(6)都设于机箱(1)的箱体内；激光探头(2)的数量不少于四个；控制器(5)选用单片机或单板机；数据输出接口(32)选用RS232串行接口、usb接口和RJ45接口中的至少一种；直流电源模块(6)选用蓄电池和整流‑滤波‑稳压电路中的至少一种。
【技术特征摘要】
1.一种多功能工业炉空气过剩系数检测仪，包括机箱(1)，机箱(1)由前箱板、后箱板、左箱板、右箱板、顶箱板和底箱板拼合而成，其特征是：还包括激光探头(2)、数据输入接口(31)、数据输出接口(32)、模/数转换器(4)、控制器(5)和直流电源模块(6)，激光探头(2)的模拟信号输出端通过信号线连接数据输入接口(31)，数据输入接口(31)通过信号线连接模/数转换器(4)的模拟信号输入端，模/数转换器(4)的数字信号输出端通过信号线连接控制器(5)，控制器(5)通过信号线连接数据输出接口(32)，直流电源模块(6)通过导线分别连接模/数转换器(4)和控制器(5)；数据输入接口(31)和数据输出接口(32)都设于机箱(1)的后箱板上，模/数转换器(4)、控制器(5)和直流电源模块(6)都设于机箱(1)的箱体内；激光探头(2)的数量不少于四个；控制器(5)选用单片机或单板机；数据输出接口(32)选用RS232串行接口、usb接口和RJ45接口中的至少一种；直流电源模块(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐盛定，袁远，陆力，庄昌坪，王永文，徐经学，
申请(专利权)人：上海科林国冶工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31
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