数字技术 应用研究 与应用 基于LabViEw 的锅炉火焰离子电流采集系统 万瑞军韩宏志沈继忱 (东北电力大学吉林132012) 摘要燃气锅炉火焰离子电流携带着丰富的燃烧过程的信息应用虚拟仪器技术在Labview 的开发环境下,研制了一套火焰离子电流采集 系统,能实时采集火焰离子电流信号转换后的电压信号,并有效地提取了反应燃烧过程的特征参数。介绍了该系统的硬件构成、软件设计及采 集测试结果 关键词燃气锅炉火焰离子电流虚拟仪器 中图分类号:TM912 文献标识码A 文章编号:1007-9416(2013)11-0067-02 随着社会经济的发展以及天然气的广泛应用,近几年国家在环 cho+e→ho+h 保和节能要求也不断提高,许多大城市供暖渐渐应用了燃气锅炉。 当探针两极间加上直流偏置电压U(本文偏置电压为220-240V) 气体燃料易燃、易燥,所以加强锅炉安全监测对预防燃气锅炉发生 时,探针两极间会形成一个电场。正、负离子和电子在电场的作用下 事故有着重要的意义,燃气燃烧过程中产生大量的正负离子、自由 分别向阴极和阳极方向运动。如果他们在dt时间内分别移动了dx,和 电子和自由基等带电离子,并且燃气具有一定导电性。 dx的距离,使得电极产生的电荷密度的变化量为q和q,即有 燃气燃烧的特定时域呈现等离子体态,而这种等离子体的产生 q =,+q,=en,dx ,+ en,dx, (5) 是由热电离、高压电离和化学电离等多种十分复杂电离过程所形 式中:n1、n是正负粒子的浓度;e为元电荷的的电量(一个电 成。燃气在带电粒子状态时,这些带电粒子的运动与无规则的热运 所带电荷)在离阴极x距离处的电流密度为 动有区别,即在电场作用下带电粒子热运动和沿电场方向定向迁移 ( )=envd ,+ en,vd (6) 运动。电子和带负电离子想阳极方向移动,正离子向阴极方向移动, 式中vd,、vd,为正负带电粒子的迁移速度 就会在检测探针两极形成离子电流。火焰离子电流包含大量燃烧的 对外电路而言,总电流密度为j(x)dx,所形成的电流,即探 信息,通过信号采集和处理电路,寻找我们所要的特征参数,能够用 针离子电流为 于监测和控制燃烧的过程,从而了解锅炉燃烧的状态 近几年,离子电流在测控方向的应用受到国内外学者的关注与 . == r !(n-r)! () 研究。由于燃气燃烧产生的离子电流非常微弱,在设计离子电流检 式中r为探针中心电极的半径。 测电路时,尽可能采取增强离子电流信号的幅值的措施,其中需要 考虑的重要因素有外加电场。 2硬件系统结构的设计 1火焰离子电流的产生原理 对于离子电流的检测方法,国内外学者提出多种方案日本 Honda 公司提出点火次级线圈后串联一个高压二极管,同时使用两 燃气燃烧过程当中产生大量正负离子、自由电子和自由基等带 个电容组成分压电路,但是这种电路需...
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