摘要：通过以带隔离电源的火焰检测器作为主要研究对象，通过查阅相关文献资料并结合笔者自身实践观察，在简单说明火焰检测装置工作原理的基础上，尝试对隔离电源在火焰检测中的设计应用进行简要分析研究，从而为有效解决火焰检测器工作中的不稳定现象提供一种全新思路。
关键词：隔离电源；火焰检测器；不稳定；实际应用
一、火焰检测器的工作原理
一般常用的火焰检测器是检测红外可见光动态火焰，采用的是火焰波动检测原理。传感元件是红外光元件，光谱响应波长为300nm到3300nm，利用红外辐射波动产生阻值变化提取出随火焰变化的电压变化信号，灵敏度峰值是3200nm处。在发电厂的燃煤锅炉中煤粉火焰大约可以分为四段：从一次风口喷出的第一段是一股暗色的煤粉与依次热风的混合物流，此段又称黑龙区；第二段是初始燃烧区，煤粉因受到高温炉气和火焰回流的加热开始燃烧，大量煤粉颗粒爆燃形成亮点流，此段的亮度不是最大，但亮度的变化频率达到最大值；第三段为完全燃烧区，各个煤粉颗粒在与二次风的充分混合下完全燃烧，产生出很大热量，此段的火焰亮度最高且稳定；第四段为燃尽区，这时的煤粉绝大部分燃烧完毕形成飞灰，少数较大的颗粒继续进行燃烧，最后形成高温炉气流，其亮度及亮度的变化频率较低。而红外动态火焰检测就是利用初始燃烧区的火焰亮度和闪烁的频率通过光电转换器输出一个电信号来判断火焰的真实存在。
二、隔离电源的原理及优势作用
在部分要求较高的场合中，为了保障工作人员的安全，通常会采用输入电路与输出电路不共地的电源设计方式，此时即便工作人员碰触到任何一根线均不会出现触电危险。而在部分工业设备当中，通常需要对介于两个系统间的电源地线进行相互隔离，例如隔离地线噪声或是高共模电压等等。通过运用带有变压器的直流变换器分隔开两个电源，以此有效保障各个系统模块均相互独立，彼此不受干扰。
相比于传统非隔离电源，隔离电源因利用带有变压器的直流变换器将电源相互分隔，因此使得电源可以具有更高的抗干扰性能，同时有助于降低实现升降压转换的难度[1]。在隔离电源的作用下，实验及工作人员的安全性可以得到有效保障，而也正是由于电源模块之间彼此独立，因此即便其中一个电源出现异常或是故障问题，也并不会立即对负载产生实质性的损害。与此同时，隔离电源也比较容易实现多路输出，其输入电压范围也相对较宽。而将其运用在火焰检测器当中，则可以有效改善当前火焰检测器在运用过程中，同其他设备共用同一个电源进而易受到干扰影响，导致火焰检测器缺乏较高的稳定性，其检测结果的精准性和有效性也难以得到保障的情况。
三、火焰检测器中隔离电源的设计应用
（一）隔离电源设计
以往普通隔离电源大多采用一个变压器，通过在相同的铁芯上1:1安装两个独立线圈以此完成能量传输。但此种隔离电源的体积相对较大，设计应用成本也相对较高并且难以完全屏蔽干扰，因此在对火焰检测器进行优化设计以提高其稳定性的过程中，建议采用当前较为先进的隔离电源芯片如ADI公司研发的隔离电源芯片，便通过运用其相应的专利技术，可以实现电源与独立信道通道的高度集成，在不需要像传统隔离电源带有光耦合器、变压器以及其他诸多元件的情况下便可以有效达到将电源之间相互隔离的效果。但由于目前这一隔离电源芯片的输出功率相对较低并且在输入电源出现大幅变化时，开关频率也同样会随之出现较大变化。因此本文通过设计在该火焰检测器当中采用集成了隔离变压器以及滤波、稳压等在内的多种电路的隔离电源系统，并通过运用晶振以此实现获取稳定的开关频率输出[2]。
另外，通过在前置火焰中通过运用固态红外传感器，使得火焰检测器在实际工作时操作人员只需要设置相应的参数便可以有效完成火焰检测工作，并对不同种类燃料燃烧时发出的红外闪烁射线进行精准分辨，从而最大程度地保障火焰检测的高效、精准。
（二）电源模块设计
在运用隔离电源下，火焰检测器的电源模块可以被分成三大模块，分别为输入端保护模块、主工作模块以及输出端保护模块。其中输入端和输出端保护模块分别对应着高电压等级与低电压等级，高电压等级在经由输入端保护模块进入到主工作模块中之后，火焰检测器中的温度保护与过流保护将会共同作用在电压转换功率单元上，并在反馈比较单元的作用下从输出端保护模块中输出低电压等级，从而安全、高效地完成电压等级转换。下图展示的就是该火焰检测器的电源模块设计示意图：
图1 电源模块设计示意图
火焰检测器中电源模块的核心处理器件为LM22676-05单片开关电源芯片，在隔离电源的作用下，各个电源模块中分别拥有三路相互独立的+5V恒压输出源，而每一路恒压源的额定输出电流与上限工作电流分别为3A和5A，在正常情况下，火焰检测器的工作电流不超过1.5A，且输出功率富有余量。在将7-42宽电压输入其中后，原本设置在输入端口中的保护单元可以有效防止外界瞬间过压等原因而破坏火焰检测器的电源模块。
（三）安装调试分析
该火焰检测器中因使用隔离电源，使得整流电路、滤波电路、稳压电路等彼此相互独立，其中整流电路为有效控制损耗运用了低正向压降的快速二极管，在滤波电路中则使用了专业的低压降π型滤波器[3]。在安装过程中需要操作人员严格遵循国家相关标准要求进行规范操作，而考虑到该火焰检测器中运用了隔离电源，因此在实际安装时需要将隔离电源输出端的一根线接地，同时接入对应的监测器端子上。在正式投入使用之前，操作人员需要在保障电源未接通的前提下采用三用表对检测输出端对地电阻值进行精准测定，保障电阻值至少为20MΩ。在确认无火焰后将模块盖开启，操作人员需要在接通电源后按照相关要求适当调节位于模块上的灵敏度调节电位器以及电位器等器件，以此有效保障火焰检测器具有较高的精准度。后期工作人员通过长期对带有隔离电源的火焰检测器的使用情况进行严格观察分析，发现火焰检测器并未出现不稳定现象，并且检测结果偏差也比较小，因而证明通过将隔离电源运用在火焰检测器当中对于提高其稳定性以及检测精准性具有积极作用。
结束语：本文通过对隔离电源在火焰检测器中的设计运用展开初步探究，指出通过采用高度集成隔离变压器、滤波、稳压等各种电路的隔离电源系统，同时采用晶振能够保障开关频率输出以及整体火焰检测器的运行稳定。与此同时，经过实践证明，在火焰检测器中运用隔离电源确实可以保障电源模块之间的独立性，提高火焰检测器的抗干扰性和稳定性，使得装置能够更加精准高效地完成检测工作。
参考文献：
[1]车焕，郜世磊.智能型火焰检测器的设计[J].电气时代，2016(02):91-93.
[2]夏明. 基于双MCU结构的一体化火焰检测监控系统研究[D].大连理工大学，2015.
[3]彭仁明，戈龙.隔离电源系统设计[J].绵阳师范学院学报，2014，33(05):17-21.
论文作者:叶茂
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
标签：火焰论文; 电源论文; 检测器论文; 模块论文; 电路论文; 电压论文; 电源模块论文; 《电力设备》2018年第19期论文;