石油输送加热炉的火焰探测器设计

摘要

随着工业生产的日趋扩大，加热炉的使用也越来越广泛。在石油领域，将原油从油田输送到各地的过程中，需要通过加热输送的方法提供给原油热能和动能，防止在此过程中输油管内原油发生的凝结、结蜡等现象，最大限度的减少损耗。因此，在石油输送系统中，加热炉的应用十分重要。在加热炉诸多因素的考虑上，其安全性能尤为重要，能否正确检测出加热炉炉膛内火焰的燃烧情况，直接影响着加热炉的安全使用。因此，系统需在石油输送加热炉的平台上，建立加热炉火焰探测器，通过对加热炉内燃烧的火焰进行实时监测，进而控制加热炉的燃料供应装置，使得在加热炉内灭火时停止燃料供应，防止可燃物堆积引发爆炸，确保加热炉内的安全。
　　 本课题针对石油输送加热炉中的火焰探测器进行了研究与设计。论文对以天然气作为燃料，采用直接加热方式的加热炉进行了分析，得到加热炉打火火焰和正常燃烧火焰紫外线辐射强度。提出了基于AT89S52单片机进行火焰探测的数字火探器设计方案。该方案利用紫外线传感器对火焰辐射出的能量及电磁波进行探测，将光信号转换为便于检测的电信号，并将信号进行调理后，输入AT89S52单片机，单片机对信号进行分析与处理，依据打火和正常燃烧的不同情况，对加热炉打火状况与燃烧状况做出了判决，为加热炉正常、安全工作提供依据。火焰探测器能够实现对打火器火嘴、加热炉炉膛内部实时监测与控制。
　　 论文基于石油输送加热炉，设计了火焰探测器，制作了硬件、编写了软件。在此基础上对火探器的检测范围、检测距离等性能指标进行了实验室测试。测试结果表明，火探器探测火焰可靠频带在0～1kHz，精确度控制在0.01％，信号有效检测距离为0～23cm，符合系统的设计要求并具有稳定的性能，能够对火焰的燃烧情况进行准确检测，在正常燃烧时控制输出，在灭火时及时报警。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 绪 论

1.1 石油输送加热炉火焰探测器的研究背景

1.1.1 加热炉的应用状况

1.1.2 加热炉火焰探测器的应用前景

1.2 加热炉火焰探测技术研究现状

1.2.1 我国加热炉火焰探测器研究进展

1.2.2 国外加热炉火焰探测器研究现状

1.3 本文研究的意义和主要工作

1.3.1 选题目的与意义

1.3.2 火焰探测器设计要求

1.3.3 火焰探测器研究主要内容

1.3.4 火焰探测器设计的主要工作任务

第二章 石油输送加热炉火焰探测器总体设计方案

2.1 输油管道加热设施概述

2.1.1 输油管道加热炉

2.1.2 输油管道加热炉燃烧器

2.2 加热炉火焰探测器检测器总体设计方案

2.2.1 火焰探测器的选型

2.2.2 火焰检测原理及原器件选择

2.2.3 紫外线传感器检测方案

2.3 加热炉火焰探测器控制器总体设计方案

2.3.1 控制器设计方案

2.3.2 系统通信设计方案

2.4 石油输送加热炉火焰探测器方案的确定

2.5 本章小结

第三章 石油输送加热炉火焰探测器硬件设计

3.1 火焰探测器系统整体结构设计

3.2 火焰光信号接收电路的设计

3.2.1 紫外线传感器结构与性能

3.2.2 紫外线传感器的前级电路结构

3.2.3 紫外线传感器输出电路结构

3.3 火焰探测器控制电路的设计

3.3.1 微机最小系统设计

3.3.2 火焰探测器硬件看门狗电路

3.3.3 火焰探测器调试电路结构

3.3.4 火焰探测器参数设置电路

3.3.5 控制输出电路设计

3.4 本章小结

第四章 石油输送加热炉火焰探测器软件设计

4.1 火焰探测器的整体软件构架

4.2 火焰探测器各组成部分软件设计

4.2.1 火焰脉冲信号采集部分软件

4.2.2 火焰探测器看门狗复位软件

4.2.3 火焰探测器调试部分软件

4.2.4 火焰探测器参数设置软件

4.3 本章小节

第五章 火焰探测器抗干扰设计

5.1 火焰探测器干扰源分析

5.2 火焰探测器的硬件抗干扰设计

5.3 火焰探测器的软件抗干扰设计

5.4 本章小结

第六章 加热炉火焰探测器实验研究

6.1 实验方案

6.1.1 实验目的

6.1.2 实验设备

6.1.3 实验方案

6.2 实验操作与结果分析

6.2.1 火焰探测器各模块的测试与结果分析

6.2.2 火焰探测器工作频段测试与结果分析

6.2.3 火焰探测器工作距离测试与结果分析

第七章 总结与展望

7.1 论文主要工作

7.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

附录

致谢