专利名称：锅炉节能控制系统及其配套使用的氧含量检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锅炉技术领域，更具体地说涉及锅炉的控制系统及其配套使用的氧含量检测装置。
技术背景通过对相关省市工业锅炉节能监测数据统计计算(1)、20t/h及以下燃煤工业锅炉的加权平均热效率为68. 72%。按容量分，各类锅炉的热效率情况是2t/h锅炉的平均 (算术平均，下同)热效率为68. 00%;4t/h锅炉的平均热效率为66. 71%;6t/h锅炉平均效率为69. 62% ； 10t/h锅炉平均效率为70. 28% ；20t/h锅炉平均效率为74. 97%。(2)、20t/ h及以下燃油(气)工业锅炉的加权平均热效率为82. 61%。按容量分，各类锅炉的热效率情况是lt/h及以下锅炉的平均热效率为81. 99% ；2t/h锅炉的平均热效率为82. 38% ； 4t/h锅炉的平均热效率为81. 73% ；6t/h锅炉平均效率为83. 18% ； 10t/h锅炉平均效率为 84. 58% ；20t/h锅炉平均效率为83. 40%。以上统计可知这些浪费非常严重，也与我国节能减排的国策非常不符合，为了地球的明天，我们经过长期研究与评估，我们着重把提高的锅炉的燃烧效率的放在降低烟气中的氧含量，根据《锅炉大气污染物排放标准GB13271-2001》燃油、燃气锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度a = 1. 2。控制好过量空气系数α对锅炉的安全和经济运行的影响 过高的过量空气系数，会增大送、引风机的电耗，增大排烟损失，增加尾部受热面的磨损；降低炉膛温度，推迟着火，燃烧的完全程度降低，尤其在燃烧劣质煤时易导致熄火；增加S03 和NOX的排放。现有锅炉的控制系统主要存在以下不足1、控制功能单一 ；2、同质化严重；3、有些锅炉厂家根本没有开发设计能力，都是外购控制器与燃烧机。现有锅炉的控制系统的配氧含量分析仪，价格高，寿命低，一只进口的氧传感器超过4500多元(霍尼韦尔)，国产也要3500多元，但寿命一般只有3000小时；有些在线烟气分析系统居然高达20多万；而燃烧器带的烟气氧含量控制系统进口的一般是要5万以上 (德国威索燃烧器配套用)，国产的基本上不配的。实用新型内容本实用新型的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种锅炉节能控制系统及其配套使的氧含量检测装置，它可以用于控制燃煤和燃油锅炉，它的氧含量分析装置生产成本低，结构简单，操作方便。本实用新型的技术解决措施如下锅炉节能控制系统，包括风压、气压、检漏保护和启停信号，温度、压力和火检传感器，氧含量传感器，PTC加热丝，开关量输入处理电路，模拟量输入处理电路，氧含量信号处理电路，加热控制电路，单片机，安全保护电路，继电器开关量控制输出，模拟量控制输出， RS485或LAN，电源输入电路，燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器，燃烧机程控器，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器，上位机或触摸屏，模拟信号输出，[0010]风压、气压、检漏保护和启停信号经开关量输入处理电路后输送给单片机，温度、 压力和火检传感器经模拟量输入处理电路后输送给单片机，氧含量传感器的采样信号经氧含量信号处理电路处理后输送给单片机，单片机将数据通过RS485或LAN输出给上位机或触摸屏，上位机或触摸屏控制氧含量传感器测量时间和PTC加热丝的开停时间；单片机将风压、气压、检漏保护和启停信号，温度，压力和火检传感器、氧含量传感器取样信号输送给上位机或触摸屏，上位机或触摸屏发出指令信号经过单片机控制燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器，燃烧机程控器，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器。所述氧含量信号处理电路为信号调理放大电路，加热控制电路为恒流电路。与锅炉节能控制系统配套使用的氧含量检测装置，由外壳上盖、固定螺丝、接线端子、集成电路、测验引线、氧含量传感器、PTC加热丝、外壳下盖、螺母，检测棒组成，检测棒下部成型有环凸，外壳上盖和外壳下盖上成型有相配合的卡槽，环凸卡制在卡槽中，氧含量传感器、PTC加热丝固定在检测棒上，氧含量传感器和PTC加热丝的测验引线从检测棒后部引出，外壳上盖和外壳下盖通过固定螺丝和螺母固定在一起，单片机、氧含量信号处理电路和加热控制电路集成在集成电路上；集成电路具有接线端子，接线端子可连接电源输入电路，开关量输入处理电路，模拟量输入处理电路，燃烧机程控器，RS485或LAN，燃烧机风门、 阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器。本实用新型的有益效果在于1、它采用了低成本的锅炉专用氧传感器，增加了各控制功能与通讯功能，只要简单连接外部传感器、检测开关信号、保护条件、输出就可以控制锅炉。2、使用了定时检测功能，进一步达到延长使用寿命的目的。增加了控制燃烧器控制的接口，用以改造以前的设备。改用PTC加热器，可自动恒温。低成本、高寿命。使现有的燃烧设备达到最大效益化。氧含量传感器可分离，可更换。3、本实用新型对于燃气和燃油二种锅炉均可以适用。4.可控制变频器、伺服驱动器、步进驱动器等，可实现无级调风、调气或油的比例， 实现充分燃烧。5.第一实现了一套系统解决燃油燃气锅炉的所有控制问题，同时可以用该系统给予以前的锅炉进行改造升级与替换。
图1为锅炉节能控制系统的电路方框原理图；图2为与锅炉节能控制系统配套使用的氧含量检测装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例见图1、2所示，锅炉节能控制系统，包括风压、气压、检漏保护和启停信号 1，温度、压力和火检传感器2，氧含量传感器3，PTC加热丝4，开关量输入处理电路5，模拟量输入处理电路6，氧含量信号处理电路7，加热控制电路8，单片机9，安全保护电路10，继电器开关量控制输出11，模拟量控制输出12，RS485或LAN13，电源输入电路14，燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器15，燃烧机程控器16，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器17，上位机或触摸屏18，模拟信号输出19，风压、气压、检漏保护和启停信号1经开关量输入处理电路5后输送给单片机9，温度、压力和火检传感器2经模拟量输入处理电路7后输送给单片机9，氧含量传感器3的采样信号经氧含量信号处理电路7处理后输送给单片机9，单片机9将数据通过RS485或 LAN13输出给上位机或触摸屏12，上位机或触摸屏12控制氧含量传感器3测量时间和PTC 加热丝4的开停时间；单片机9将风压、气压、检漏保护和启停信号1，温度，压力和火检传感器2、氧含量传感器3取样信号输送给上位机或触摸屏18，上位机或触摸屏18发出指令信号经过单片机9控制燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器15，燃烧机程控器16，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器17。所述氧含量信号处理电路7为信号调理放大电路，加热控制电路6为恒流电路。与锅炉节能控制系统配套使用的氧含量检测装置，由外壳上盖Al、固定螺丝A2、 接线端子A3、集成电路A4、测验引线A5、氧含量传感器3、PTC加热丝4、外壳下盖A6、螺母 A7，检测棒A8组成，检测棒A8下部成型有环凸A81，外壳上盖Al和外壳下盖A6上成型有相配合的卡槽A61，环凸A81卡制在卡槽A61中，氧含量传感器3、PTC加热丝4固定在检测棒 A8上，氧含量传感器3和PTC加热丝4的测验引线A5从检测棒A8后部引出，外壳上盖Al 和外壳下盖A6通过固定螺丝A2和螺母A7固定在一起，单片机9、氧含量信号处理电路7和加热控制电路8集成在集成电路A4上；集成电路A4具有接线端子A3，接线端子A3可连接电源输入电路14，开关量输入处理电路5，模拟量输入处理电路6，燃烧机程控器16，RS485 或LAN13，燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器15。工作原理工作时，检测棒A8插入锅炉烟道中。集成电路A4是整个装置与系统的数据处理、外部通讯控制的核心部件。单片机9的模拟输出信号为4-20mA、0-10V等标准工业控制信号，用来把氧含量、温度、压力数据处理成模拟信号以用来输出为控制信号，可以输出到燃烧机程控器16、给其它仪表进行读取、控制变频器等。RS485接口主要支持开放的MODBUS RTU标准，可以用来进行通讯与设置，连接上位或触摸屏。燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器15 —系列处理好之后用来调节氧含量大小执行装置但只能选择一种方式。燃烧机程控器是经过单片机9 一系列处理好之后用来调节燃烧机燃烧负大小执行装置。上位机或触摸屏是用来对锅炉节能控制系统进行参数设置与显示的装置。由锅炉出力的大小是通检测锅炉的压力和温度来调节燃料供给电动阀开度来控制，本系统可输入风压、气压、检漏、压力保护、温度保护、启停信号、温度、压力、火检等各检测信号、模拟信号，也可以控制燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀、点火变压器、变频器与伺服，可以替代锅炉以前的控制系统与燃烧机程控器。
权利要求1.锅炉节能控制系统，包括风压、气压、检漏保护和启停信号(1)，温度、压力和火检传感器O)，氧含量传感器03)，PTC加热丝G)，开关量输入处理电路(5)，模拟量输入处理电路(6)，氧含量信号处理电路(7)，加热控制电路(8)，单片机(9)，安全保护电路(10)，继电器开关量控制输出(11)，模拟量控制输出(12)，RS485或LAN(13)，电源输入电路(14)，燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器(15)，燃烧机程控器(16)，变频驱动、 伺服驱动或步进驱动器(17)，上位机或触摸屏(18)，模拟信号输出(19)，其特征在于风压、气压、检漏保护和启停信号(1)经开关量输入处理电路( 后输送给单片机(9)， 温度、压力和火检传感器( 经模拟量输入处理电路(7)后输送给单片机(9)，氧含量传感器(3)的采样信号经氧含量信号处理电路(7)处理后输送给单片机(9)，单片机(9)将数据通过1 485或^^(1；3)输出给上位机或触摸屏(12)，上位机或触摸屏(1 控制氧含量传感器⑶测量时间和PTC加热丝(4)的开停时间；单片机(9)将风压、气压、检漏保护和启停信号(1)，温度，压力和火检传感器O)、氧含量传感器( 取样信号输送给上位机或触摸屏(18)，上位机或触摸屏(18)发出指令信号经过单片机(9)控制燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器(15)，燃烧机程控器(16)，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器(17)。
2.根据权利要求1所述的锅炉节能控制系统，其特征在于氧含量信号处理电路(7) 为信号调理放大电路，加热控制电路(6)为恒流电路。
3.与锅炉节能控制系统配套使用的氧含量检测装置，其特征在于由外壳上盖(Al)、 固定螺丝(A2)、接线端子(A3)、集成电路(A4)、测验引线(A5)、氧含量传感器(3)、PTC加热丝(4)、外壳下盖(A6)、螺母(A7)，检测棒(A8)组成，检测棒(A8)下部成型有环凸(A81)，外壳上盖(Al)和外壳下盖(A6)上成型有相配合的卡槽(A61)，环凸(A81)卡制在卡槽(A61) 中，氧含量传感器(3)、PTC加热丝(4)固定在检测棒(A8)上，氧含量传感器C3)和PTC加热丝(4)的测验引线(A5)从检测棒(A8)后部引出，外壳上盖(Al)和外壳下盖(A6)通过固定螺丝m和螺母(A7)固定在一起，单片机(9)、氧含量信号处理电路(7)和加热控制电路(8)集成在集成电路(A4)上；集成电路(A4)具有接线端子(A3)，接线端子(A!3)可连接电源输入电路(14)，开关量输入处理电路(5)，模拟量输入处理电路(6)，燃烧机程控器 (16)，RS485或LAN(13)，燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器(15)。
专利摘要锅炉节能控制系统，氧含量传感器的采样信号经氧含量信号处理电路处理后输送给单片机，单片机进行数据采集转换成可读取的数据；同时单片机也把数据转换modbus rtu协议数据通过RS485或LAN输出给上位机或触摸屏，上位机或触摸屏控制氧含量传感器和PTC加热丝的开停测量时间；单片机控制燃烧机风门、阀组、燃气燃油阀门、点火阀和点火变压器，燃烧机程控器，变频驱动、伺服驱动或步进驱动器。与锅炉节能控制系统配套氧含量传感器、PTC加热丝固定在检测棒上，氧含量传感器和PTC加热丝的测验引线从检测棒后部引出到锅炉节能控制系统的氧含量信号处理电路，再到单片进行处理，转换成可读取的数据。
文档编号F24H9/20GK202125935SQ201120085018
公开日2012年1月25日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者邱尔鹏 申请人:浙江力聚热水机有限公司