本實用新型涉及單片機測控技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于單片機的燃燒爐溫度檢測控制裝置。

背景技術(shù)：

隨著建筑業(yè)以及各種新型建筑材料的不斷發(fā)展，人們對建筑構(gòu)件的耐火性能越來越重視。耐火試驗正是通過模擬真實火災的方式來檢測建筑構(gòu)件的耐火性能的一種試驗方法。這類試驗一般采用耐火燃燒爐進行。耐火燃燒爐提供一個人造的室內(nèi)火災溫度場，配合以對試驗構(gòu)件施加的荷載及邊界約束，并且在試驗構(gòu)件中布置測溫熱電偶，可用于研究構(gòu)件內(nèi)部溫度場的發(fā)展過程以及構(gòu)件在高溫下的承載能力，從而為建筑構(gòu)件抗火災設(shè)計及火災后結(jié)構(gòu)的損傷評估與修復加固提供科學依據(jù)。

目前，建筑構(gòu)件耐火燃燒爐一般采用重油或柴油作燃料，由人工操作，控制精度。利用人工控制耐火燃燒爐會給試驗帶來很大的隨機性，大大降低試驗結(jié)果的可靠性，而且運行成本上升，浪費資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于單片機的燃燒爐溫度檢測控制裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：一種基于單片機的燃燒爐溫度檢測控制裝置，包括單片機控制器，所述單片機控制器分別與A/D采集模塊、D/A控制模塊、I/O模塊、終端、預定溫控曲線模塊和報警模塊電連接，所述A/D采集模塊分別與爐內(nèi)溫度傳感器、試件背火面溫度傳感器、移動溫度傳感器、試件內(nèi)部溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器和煙道溫度傳感器電連接，所述A/D采集模塊采集各傳感器數(shù)值傳輸給單片機控制器，所述D/A控制模塊分別于煙道風扇和空燃調(diào)節(jié)閥電連接，所述所述D/A控制模塊將單片機控制器處理后的控制信號發(fā)送給煙道風扇和空燃調(diào)節(jié)閥控制執(zhí)行機構(gòu)，所述I/O模塊與燃燒器電連接，所述I/O模塊獲取燃燒器的狀態(tài)信號傳輸給單片機控制器，所述終端與打印機電連接。

優(yōu)選的，所述終端為PC機，且通過RS232串口與單片機控制器電連接。

優(yōu)選的，所述爐內(nèi)溫度傳感器為直徑為2.0mm的K型鎧裝熱電偶，且K型鎧裝熱電偶為外罩耐熱不銹鋼套管，中間填裝耐熱材料長度為25mm，其熱端伸出不銹鋼套管，所述爐內(nèi)溫度傳感器的數(shù)量至少為10個。

優(yōu)選的，所述背火面溫度傳感器為直徑為0.5mmK型鎳鉻-鎳硅熱電偶，且背火面溫度傳感器熔焊在圓銅片上，所述背火面溫度傳感器的數(shù)量至少為25個。

優(yōu)選的，所述移動溫度傳感器為手持紅外線測量儀測量。

優(yōu)選的，所述試件內(nèi)部溫度傳感器為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶，所述內(nèi)部溫度傳感器的數(shù)量至少為10個。

優(yōu)選的，所述環(huán)境溫度傳感器為直徑為3.0MM的K型鎧裝熱電偶。

優(yōu)選的，所述煙道溫度傳感器為K型鎧裝熱電偶。

優(yōu)選的，爐內(nèi)溫度傳感器、試件背火面溫度傳感器、移動溫度傳感器、試件內(nèi)部溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器和煙道溫度傳感器的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、布置均符合GB/T9978.1-2008規(guī)定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：通過A/D采集模塊采集各傳感器數(shù)值傳輸給單片機控制器，單片機對采集的數(shù)據(jù)進行處理計算，與預定溫控曲線相比較，調(diào)節(jié)空燃調(diào)節(jié)閥和煙道風扇，達到爐內(nèi)溫度自動跟蹤設(shè)定的要求，同時接收各執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)信號，送終端顯示，達到了自動化的檢測控制，使實驗結(jié)果可靠性提升，而且降低了整機運行成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1單片機控制器、2A/D采集模塊、3D/A控制模塊、4I/O模塊、5終端、6預定溫控曲線模塊、7報警模塊、8爐內(nèi)溫度傳感器、9試件背火面溫度傳感器、10移動溫度傳感器、11試件內(nèi)部溫度傳感器、12環(huán)境溫度傳感器、13煙道溫度傳感器、14煙道風扇、15空燃調(diào)節(jié)閥、16燃燒器、17打印機。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1，本實用新型提供一種技術(shù)方案：一種基于單片機的燃燒爐溫度檢測控制裝置，包括單片機控制器1，單片機控制器1除了完成現(xiàn)場工藝參數(shù)的采集運算外，還可根據(jù)要求，對工藝過程經(jīng)PID運算輸出控制信號，經(jīng)單片機控制器1調(diào)節(jié)各執(zhí)行機構(gòu)來達到工藝控制的目的，同時接收各執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)信號，送PC機顯示，所述單片機控制器1分別與A/D采集模塊2、D/A控制模塊3、I/O模塊4、終端5、預定溫控曲線模塊6和報警模塊7電連接，預定溫控曲線模塊6根據(jù)GB/T9978.1-2008-T標準，試驗爐內(nèi)溫度的升溫曲線應滿足下式要求：T-T0＝345lg(8t+1)式中：t為試驗所經(jīng)歷的時間；T為升溫到t時刻的爐溫，T0為爐內(nèi)初始溫度。試驗時，爐溫允許有偏差，其偏差值δ由下式確定：δ＝(A-B)/100B式中：A為實際平均爐溫曲線下的面積；B為標準溫度曲線下的面積。根據(jù)上述兩式，我們在單片機控制器1中儲存了多條多段折線的4h近似曲線，(與函數(shù)式誤差小于±1℃)，爐內(nèi)火焰引燃證實后作為曲線開始時刻，單片機控制器1每3s讀取一次折線上對應時刻的溫度值，并加上爐膛吹掃時讀取的T0值作為控制回路的設(shè)定值Tsp，以爐內(nèi)平均溫度為過程反饋值Tpv，經(jīng)PID運算，輸出火量控制信號，與已設(shè)定閥值比較，控制空燃調(diào)節(jié)閥15輸出，達到爐內(nèi)溫度自動跟蹤設(shè)定的要求，報警模塊7具有熱電偶斷路、短路報警功能，所述A/D采集模塊2分別與爐內(nèi)溫度傳感器8、試件背火面溫度傳感器9、移動溫度傳感器10、試件內(nèi)部溫度傳感器11、環(huán)境溫度傳感器12和煙道溫度傳感器13電連接，所述A/D采集模塊2采集各傳感器數(shù)值傳輸給單片機控制器1，所述D/A控制模塊3分別于煙道風扇14和空燃調(diào)節(jié)閥15電連接，所述所述D/A控制模塊3將單片機控制器1處理后的控制信號發(fā)送給煙道風扇14和空燃調(diào)節(jié)閥15控制執(zhí)行機構(gòu)，所述I/O模塊4與燃燒器16電連接，所述I/O模塊4獲取燃燒器16的狀態(tài)信號傳輸給單片機控制器1，所述終端5與打印機17電連接，打印機17可打印爐內(nèi)溫度曲線(包括標準曲線、實際溫度曲線)和試樣背火面溫度曲線以及詳細數(shù)據(jù)表格。

所述終端5為PC機，且通過RS232串口與單片機控制器1電連接能實時顯示燃燒爐各類工藝參數(shù)，如風扇14和空燃調(diào)節(jié)閥15運行、燃燒器16的啟動運行過程、爐內(nèi)各點溫度和平均溫度及其曲線、煙氣溫度及曲線、試樣背火面各點溫度、平均溫度及其曲線等，PC機硬盤可長期儲存所有的歷史數(shù)據(jù)和曲線供隨時調(diào)用檢查。

所述爐內(nèi)溫度傳感器8為直徑為2.0mm的K型鎧裝熱電偶，且K型鎧裝熱電偶為外罩耐熱不銹鋼套管，中間填裝耐熱材料長度為25mm，其熱端伸出不銹鋼套管，所述爐內(nèi)溫度傳感器8的數(shù)量至少為10個，均勻分布在燃燒爐內(nèi)，試驗開始時，熱電偶的熱端與試件受火面的距離應為(100±10)mm；試驗過程中，上述距離控制在50mm～150mm之內(nèi)。熱電偶保持良好的工作狀態(tài)，累計使用20h后，采用比對方式對熱電偶進行校驗檢定，熱電偶的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、布置符合GB/T9978.1-2008規(guī)定。

所述背火面溫度傳感器9為直徑為0.5mmK型鎳鉻-鎳硅熱電偶，且背火面溫度傳感器9熔焊在圓銅片上，應覆蓋長、寬均為30mm厚度為2.0mm的石棉襯墊，可用耐熱膠粘貼在試件表面上，但在試件表面和圓銅片之間或圓銅片與隔熱墊之間不能有任何殘留膠漿，所述背火面溫度傳感器9的數(shù)量至少為25個，均勻分布在試件背火面上，熱電偶的布置以及固定方式符合GB/T9978.1-2008和GB/T9978.4-2008標準。

所述移動溫度傳感器10為手持紅外線測量儀測量，符合GB/T9978.1-2008要求。

所述試件內(nèi)部溫度傳感器11為K型鎳鉻-鎳硅熱電偶，所述內(nèi)部溫度傳感器11的數(shù)量至少為10個，內(nèi)部溫度傳感器11安裝在試件內(nèi)部選定的部位，但不能因此影響試件的性能。熱電偶的熱端應保證有50mm以上的一段處于等溫區(qū)內(nèi)，符合GB/T 9978.1-2008試驗要求。

所述環(huán)境溫度傳感器12為直徑為3.0MM的K型鎧裝熱電偶，記錄試驗前和試驗期間試驗室內(nèi)試件附近的環(huán)境溫度；熱電偶的熱端避免受輻射熱和通風的影響。

所述煙道溫度傳感器13為K型鎧裝熱電偶，準確測量煙道溫度，保證燃燒爐安全工作。

工作原理：通過A/D采集模塊2采集各傳感器數(shù)值傳輸給單片機控制器1，單片機對采集的數(shù)據(jù)進行處理計算，與預定溫控曲線相比較，通過D/A控制模塊3調(diào)節(jié)空燃調(diào)節(jié)閥15和煙道風扇14，達到爐內(nèi)溫度自動跟蹤設(shè)定的要求，同時通過I/O模塊接收各執(zhí)行機構(gòu)的運行狀態(tài)信號，送終端5顯示，報警模塊7具有熱電偶斷路、短路報警功能，打印機17可打印爐內(nèi)溫度曲線(包括標準曲線、實際溫度曲線)和試樣背火面溫度曲線以及詳細數(shù)據(jù)表格，本實用新型實現(xiàn)了實驗結(jié)果可靠性的提升，而且運行成本下降。

盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。