BG捕鱼

智能開口閃點儀閃火檢測方法的研究


1 閃火火焰檢測的基本情況
 
/ 閃點0是表征石油產品儲運安全性的一項指標, 單位是攝氏度。它表明石油產品處此溫度時如
 
遇到明火將會引起/ 爆鳴0, 危及設備及人身安全。是石油產品出廠前, 用戶入庫前都要進行測試的一項指標。中國現行的閃點測定標準測速較慢[ 1] , 測得的閃點值與按國際標準得到的數值不盡相同,不便于國際交往。為使中國早日推行較先進的國際標準[ 2] , 必須批量生產出能按國際標準進行測試的, 性能上遠較現有儀表為優的自動化儀表, 閃火火焰的檢測問題是開發此類儀表的關鍵技術之一。目前有以下幾種方法檢測閃火火焰。
 
111 火焰離子檢測法
 
利用這一方法進行閃點檢測始見于美國, 國際上應用的也較多。這一方法的根據是火焰能使空氣電離, 并降低空氣的擊穿電壓, 因而可用檢測擊穿電壓的方法來確定閃火點。實踐表明: 由于在檢測過程中需要頻率為 3 kH z, 振幅為 700 V 的高壓, 此電壓會對電腦等儀器產生干擾, 采取了抗干擾措施后, 火焰離子檢測法可以基本滿足電腦控制
 
型閃點測定儀的設計要求。
 
112 熱電阻檢測法
 
由于閃火時會伴隨溫度的上升, 開口閃點儀利用熱電阻測出閃火時阻值變化, 以此來判斷閃點。目前國內有些廠家生產的開口閃點測定儀就是利用這一原理檢測的。用這種方法檢測閃點不需要額外提供音頻高壓, 沒有因高壓而帶來的干擾, 特別適合電腦型儀表。據筆者試驗, 采用單股導線所制的熱電阻靈敏度似顯不足, 而采用螺旋狀熱電阻絲所制傳感器, 結構比較復雜, 耐用性差。
113 微光檢測法
 
利用光纖將閃火時的火光引出, 由光敏器件進行檢測是一種**接近人眼的檢測方法。可以有效
地克服閃點測試的虛報, 漏報現象。對于這一方案筆者作了一些初步試驗, 效果較好。
 
為確定火焰的強度和存在時間, 筆者用單片機制作了專用裝置和檢測電路, 利用這些實驗裝置和檢測電路得出了較確切的結果。
 
2 火焰存在時間檢測裝置及結果分析
 
石油產品閃點溫度下的閃火火焰的存在時間是閃點檢測儀表電路設計的重要參數, 為測出火焰存在時間, 筆者利用 AT89C51 制成一臺火焰存在時間檢測裝置, 其電路簡圖如圖 1 所示, 主要流程圖如圖 2 所示。
下的火焰存在時間為 20~ 200 ms。
 
表 1  幾種典型油樣的閃火火焰的存在時間
 
試樣名稱 閃點溫度/ e 火焰存在時間/ ms
變壓器油Ñ 182 130
變壓器油Ò 203 95
潤滑油Ñ 251 60
注滑油Ò 282 45
 
3 3 種閃火火焰檢測方法的比較
 
311 火焰離子檢測法
 
利用火焰離子檢測閃火點的方案前面已經作了說明, 閃火后得到的電信號強度很大, 閃火導致氣體擊穿, 而氣體擊穿產生的電火花又進一步加強了閃火的強度, 因而閃火的信號很確切, 便于處理。
 
這種火焰檢測電路比較復雜, 工藝要求嚴格,既要求高壓變壓器鐵氧體芯柱間隙達到規定值, 又要求接觸緊密不能松動, 否則將產生較大的蜂音。對于油杯的放電電極間距也有嚴格要求。筆者制做的測試電路實測結果如下。
 
高壓變壓器輸出脈沖頻率: 313 kHz;
 
高壓變壓器輸出脈沖峰值: 700 V;
 
電極間距: 017 mm 左右;
 
閃火信號輸出幅度: 160 mV。
 
由于檢測電路工作于高壓下, 對所采用的器件亦提出了較高的要求。
312 熱電阻檢測法
 
為了提高熱電阻的輸出電壓, 筆者采用 200 W 白熾燈的燈絲( 已制成螺旋狀) 作閃火檢測的傳感器, 結構如圖 3 所示。當其長度為 30 cm 時, 常溫下阻值大約 110 8 左右, 即使局部受熱, 其輸出電壓也足以使比較器狀態轉換。筆者用自制成的熱電阻測試頭檢測閃火火焰所得數據如下。
 
熱電阻材料: 200 W 白熾燈螺旋狀鎢絲 30 cm; 熱電阻檢測頭輸出電壓> 20 mV。

 
 
 
 
 
圖 2  火焰存在時間檢測程序簡圖
 
圖 3  閃火檢測頭結構圖
 
這一檢測方案十分簡單, 成本亦較低, 并且測試中無干擾, 現已為國內部分閃點測定儀生產廠所采用。這一方案主要缺點是測試頭不耐用, 須經常
更換新探頭以滿足測試需求。
 
313 微光檢測法
 
利用光纜將閃火火焰從油杯上方引出, 再由光電二極管轉換成電信號, 從實質上看是**符合國家標準和國際標準要求的方案[ 3] 。由于石油產品閃火火焰為蘭綠色, 要求所采用的光電二極管能工作于波長較短的波段, 筆者采用了硅紫外光電二極管
U V- 102BQ。
 
測得結果如下。光纜直徑: 3 mm; 光纜長度:
 
15 cm; 閃火電壓輸出: 35 mV。
 
實驗表明, 只要光纜收光端裝配適當, 即使不用濾光片也可不計室內光線所產生的背景電流, 檢測過程不帶來干擾。多次實驗亦不須擦拭光纜的收光端, 使用方便。測試過程完全不受環境溫度湍動的影響, 對于亮閃點測試十分適合, 特別適合開口閃點測試。
 
4 討論
 
411 3 種檢測閃火火焰方法的比較
 
表 2 列出了 3 種常用的閃火火焰檢測方法的優缺點。由表 2 可以看出, 3 種方案各有長處。第 1 種方案國內開發較早, 由于非智能型的自動檢測儀表對電火花產生的干擾不敏感, 因而火焰離子檢測方法在自動測試儀表中應用較多。
 
第2 種方案在制作檢測探頭方面有一定困難,而且探頭比較脆弱。在對高閃點試樣進行測試時,油杯升溫與杯內氣流湍動聯合作用所產生的干擾可能導致閃點虛報, 實際效果如何, 要經過一段使用后才能得出結論。
 
筆者提出的第 3 種方案經多次實測的結果看,除制作稍難外, 試驗效果良好。
 
表 2 3 種火焰檢測方案的比較  
       
檢測方法 離子 熱電阻 微光
檢測法 檢測法 檢測法
 
       
輸出信號幅度 很強 較弱 中等
干擾強度
對后級放大的要求 不需要 需接放大器 不需要
環境溫度穩定性 較好 易受溫度影響 很好
制作工藝難度 很高 較高 簡單
耐用性 一般 很差 較好
 
412 一種新的火焰檢測方法
 
火焰的微光檢測法在處理光纜和光電二極管封接方面比較困難, 如果采用較長光纜, 光電二極管可直接裝在主電路板上, 加工比較方便, 此時光纜長度約需 30 cm, 費用較高。當然也可以將光纜大大縮短, 在油杯附近即進行光纜和光電二極管的封接, 這在結構設計上難于處理, 使用也不方便。從筆者經驗得知, 雖然試樣本身溫度可達 300 e , 但油杯液面上空溫度僅為100 e 左右, 在此溫度下硅光器件應能勝任。筆者設想可以完全不用光纜直接將硅光電管置于油杯上方, 從油杯上方直接引出電信號, 無論在結構上還是在電路處理上均極方便, 成本亦可下降, 預期會得到好的效果。

聯系我們
客服電話
  • 17051050460
  • 0571-58120942
中国竞彩网 山西福彩网 七星彩票网 青海福彩网 西藏福彩网 西藏福彩网 上海福彩网 湖南福彩网