1 閃火火焰檢測(cè)的基本情況
 
/ 閃點(diǎn)0是表征石油產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)安全性的一項(xiàng)指標(biāo), 單位是攝氏度。它表明石油產(chǎn)品處此溫度時(shí)如
 
遇到明火將會(huì)引起/ 爆鳴0, 危及設(shè)備及人身安全。是石油產(chǎn)品出廠前, 用戶入庫前都要進(jìn)行測(cè)試的一項(xiàng)指標(biāo)。中G現(xiàn)行的閃點(diǎn)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)測(cè)速較慢^{[ 1]} , 測(cè)得的閃點(diǎn)值與按G際標(biāo)準(zhǔn)得到的數(shù)值不盡相同,不便于G際交往。為使中G早日推行較先進(jìn)的G際標(biāo)準(zhǔn)^{[ 2]} , 必須批量生產(chǎn)出能按G際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試的, 性能上遠(yuǎn)較現(xiàn)有儀表為優(yōu)的自動(dòng)化儀表, 閃火火焰的檢測(cè)問題是開發(fā)此類儀表的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前有以下幾種方法檢測(cè)閃火火焰。
 
111 火焰離子檢測(cè)法
 
利用這一方法進(jìn)行閃點(diǎn)檢測(cè)始見于美G, G際上應(yīng)用的也較多。這一方法的根據(jù)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(cè)擊穿電壓的方法來確定閃火點(diǎn)。實(shí)踐表明: 由于在檢測(cè)過程中需要頻率為 3 kH z, 振幅為 700 V 的高壓, 此電壓會(huì)對(duì)電腦等儀器產(chǎn)生干擾, 采取了抗干擾措施后, 火焰離子檢測(cè)法可以基本滿足電腦控制
 
型閃點(diǎn)測(cè)定儀的設(shè)計(jì)要求。
 
112 熱電阻檢測(cè)法
 
由于閃火時(shí)會(huì)伴隨溫度的上升, 開口閃點(diǎn)儀利用熱電阻測(cè)出閃火時(shí)阻值變化, 以此來判斷閃點(diǎn)。目前G內(nèi)有些廠家生產(chǎn)的開口閃點(diǎn)測(cè)定儀就是利用這一原理檢測(cè)的。用這種方法檢測(cè)閃點(diǎn)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(jù)筆者試驗(yàn), 采用單股導(dǎo)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜, 耐用性差。
113 微光檢測(cè)法
 
利用光纖將閃火時(shí)的火光引出, 由光敏器件進(jìn)行檢測(cè)是一種**接近人眼的檢測(cè)方法。可以有效
地克服閃點(diǎn)測(cè)試的虛報(bào), 漏報(bào)現(xiàn)象。對(duì)于這一方案筆者作了一些初步試驗(yàn), 效果較好。
 
為確定火焰的強(qiáng)度和存在時(shí)間, 筆者用單片機(jī)制作了專用裝置和檢測(cè)電路, 利用這些實(shí)驗(yàn)裝置和檢測(cè)電路得出了較確切的結(jié)果。
 
2 火焰存在時(shí)間檢測(cè)裝置及結(jié)果分析
 
石油產(chǎn)品閃點(diǎn)溫度下的閃火火焰的存在時(shí)間是閃點(diǎn)檢測(cè)儀表電路設(shè)計(jì)的重要參數(shù), 為測(cè)出火焰存在時(shí)間, 筆者利用 AT89C51 制成一臺(tái)火焰存在時(shí)間檢測(cè)裝置, 其電路簡(jiǎn)圖如圖 1 所示, 主要流程圖如圖 2 所示。

 
 
 
 
 
圖 2  火焰存在時(shí)間檢測(cè)程序簡(jiǎn)圖
 
圖 3  閃火檢測(cè)頭結(jié)構(gòu)圖
 
這一檢測(cè)方案十分簡(jiǎn)單, 成本亦較低, 并且測(cè)試中無干擾, 現(xiàn)已為G內(nèi)部分閃點(diǎn)測(cè)定儀生產(chǎn)廠所采用。這一方案主要缺點(diǎn)是測(cè)試頭不耐用, 須經(jīng)常
更換新探頭以滿足測(cè)試需求。
 
313 微光檢測(cè)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(zhuǎn)換成電信號(hào), 從實(shí)質(zhì)上看是**符合G家標(biāo)準(zhǔn)和G際標(biāo)準(zhǔn)要求的方案^{[ 3]} 。由于石油產(chǎn)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(zhǎng)較短的波段, 筆者采用了硅紫外光電二極管
U V- 102BQ。
 
測(cè)得結(jié)果如下。光纜直徑: 3 mm; 光纜長(zhǎng)度:
 
15 cm; 閃火電壓輸出: 35 mV。
 
實(shí)驗(yàn)表明, 只要光纜收光端裝配適當(dāng), 即使不用濾光片也可不計(jì)室內(nèi)光線所產(chǎn)生的背景電流, 檢測(cè)過程不帶來干擾。多次實(shí)驗(yàn)亦不須擦拭光纜的收光端, 使用方便。測(cè)試過程完全不受環(huán)境溫度湍動(dòng)的影響, 對(duì)于亮閃點(diǎn)測(cè)試十分適合, 特別適合開口閃點(diǎn)測(cè)試。
 
4 討論
 
411 3 種檢測(cè)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(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。由表 2 可以看出, 3 種方案各有長(zhǎng)處。第 1 種方案G內(nèi)開發(fā)較早, 由于非智能型的自動(dòng)檢測(cè)儀表對(duì)電火花產(chǎn)生的干擾不敏感, 因而火焰離子檢測(cè)方法在自動(dòng)測(cè)試儀表中應(yīng)用較多。
 
第2 種方案在制作檢測(cè)探頭方面有一定困難,而且探頭比較脆弱。在對(duì)高閃點(diǎn)試樣進(jìn)行測(cè)試時(shí),油杯升溫與杯內(nèi)氣流湍動(dòng)聯(lián)合作用所產(chǎn)生的干擾可能導(dǎo)致閃點(diǎn)虛報(bào), 實(shí)際效果如何, 要經(jīng)過一段使用后才能得出結(jié)論。
 
筆者提出的第 3 種方案經(jīng)多次實(shí)測(cè)的結(jié)果看,除制作稍難外, 試驗(yàn)效果良好。
 

表 2	3 種火焰檢測(cè)方案的比較
檢測(cè)方法	離子	熱電阻	微光
	檢測(cè)法	檢測(cè)法	檢測(cè)法
輸出信號(hào)幅度	很強(qiáng)	較弱	中等
干擾強(qiáng)度	強(qiáng)	無	無
對(duì)后級(jí)放大的要求	不需要	需接放大器	不需要
環(huán)境溫度穩(wěn)定性	較好	易受溫度影響	很好
制作工藝難度	很高	較高	簡(jiǎn)單
耐用性	一般	很差	較好

 
412 一種新的火焰檢測(cè)方法
 
火焰的微光檢測(cè)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(zhǎng)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(shí)光纜長(zhǎng)度約需 30 cm, 費(fèi)用較高。當(dāng)然也可以將光纜大大縮短, 在油杯附近即進(jìn)行光纜和光電二極管的封接, 這在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上難于處理, 使用也不方便。從筆者經(jīng)驗(yàn)得知, 雖然試樣本身溫度可達(dá) 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(yīng)能勝任。筆者設(shè)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(hào), 無論在結(jié)構(gòu)上還是在電路處理上均極方便, 成本亦可下降, 預(yù)期會(huì)得到好的效果。