Устройство селективного контроля пламени горелки

 

Устройство селективного контроля пламени горелки, предназначено для автоматизации процессов горения и контроля наличия пламени в камерах сгорания различных теплоагрегатов и может быть использовано на тепловых электростанциях и на котельных установках, работающих на газообразном и жидком топливе, а также в области экологического мониторинга. Устройство состоит из фотоприемной и приборной частей. Фотоприемная часть содержит проекционный блок, светоделитель, разделяющий пучок излучения, идущий от пламени, на два отдельных пучка, два светофильтра и два фотоприемника, а приборная - согласующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь и блок связи с электронно-вычислительной машиной. Проекционный блок через светоделитель и светофильтры проецирует излучение факела на два приемника излучения. Первый приемник регистрирует пульсации интенсивности линии излучения одного из радикалов продуктов горения, а второй - в полосе непосредственно вблизи этой линии. В ЭВМ осуществляется сравнение двух компонент, и по их отношению принимается решение о режиме работы горелки.

Модель относится к теплоэнергетике, а именно к способам контроля пламени горелок различных теплоагрегатов, и может быть использована на тепловых электростанциях и на котельных установках, работающих на газообразном и жидком топливе, а также в области экологического мониторинга.

На данный момент запатентовано и производится довольно большое количество оптических датчиков газовых факелов.

Датчики СЛ-90-1, СЛ-90-2, СЛ-90-2С, ДПФ-А, ДПФ-А2 ООО «Общемаш» (http://www.obshchemash.ru/Dkp.htm) предназначены для регистрации постоянной составляющей в инфракрасной или видимой и ИК областях спектра, а ДМС-100 ООО «Общемаш» (http://www.obshchemash.ru/Dkp.htm), ФДЧ-1-МК ООО "ЭЛИЗА" (http://www.elisar.ru/), ДП-2.1.2, ДП-2.1.3, ДП-2.1.6 ООО НПП «ТАН-ИТ» (http://www.tan-it.ru/prod06.html) - для регистрации пульсаций в этих областях. Недостатком таких датчиков является низкая селективность по горелкам из-за высокого уровня фона в котле в видимой и ИК областях спектра. Такие датчики в основном предназначены для контроля наличия факела по котлу в целом. В указанном диапазоне частота пульсаций отдельного факела практически не отличается от пульсаций фона, обусловленного другими факелами. На фоне сильного сигнала от общего пламени селективный контроль одиночного факела будет ненадежным.

Датчики пламени Парус-002 УФ-1, Парус-002 УФ-2, Парус-002 УФ-П, Парус-002 УФ-2П, Парус-003 Ц-УФ ООО «Общемаш» (http://www.obshchemash.ru/Dkp.htm); С7027А, С7035А, С7044А фирмы Honeywell (http://www.platan.ru/news/news833.html) предназначены для регистрации постоянной составляющей в ультрафиолетовом диапазоне. В УФ области излучение отдельного факела гораздо лучше локализовано в

пространстве, чем в видимой или ИК областях, поэтому такие датчики обладают значительно более высокой селективностью, чем представленные выше. Однако встречнорасположенные горелки неразличимы или требуют выбора линии визирования [http://energotech.kzn.ru/10.html], что не всегда возможно на уже созданных котлах.

Все эти датчики состоят из фотоприемной и приборной частей, которые в зависимости от модификации могут быть размещены в одном корпусе или разнесены на некоторое расстояние.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по совокупности существенных признаков и решаемой задаче является устройство контроля пламени ФДЧС-1-МК, производимое ООО "ЭЛИЗА" (http://www.elisar.ru/), которое используется для селективного (индивидуального) контроля факелов горелок и, также как и остальные, состоит из фотоприемной и приборной частей. Устройство регистрирует пульсации яркости пламени в УФ области спектра. Такие датчики обеспечивают наибольшую надежность селективного контроля факелов из всех перечисленных. Это объясняется тем, что при фокусировке на контролируемый факел постороннее излучение (в частности, от встречной горелки) измеряется интегрально в некотором телесном угле, и регистрируемый уровень пульсаций излучения контролируемого факела оказывается выше уровня пульсаций встречного за счет меньшего пространственного усреднения.

Тем не менее данное устройство также не обеспечивает необходимую надежность селективного контроля режимов работы горелок. Это обусловлено тем, что при наличии в пламени раскаленных частиц (сажа, влага, примеси в топливе) пульсации теплового излучения от соседних горелок могут значительно превышать пульсации излучения радикалов тестируемой горелки. Для повышения надежности селективного контроля режимов работы горелок и расширения функциональных возможностей устройства необходимо обеспечить выделение излучения промежуточных продуктов горения на фоне теплового излучения.

В [Анцыгин В.Д., Борзов С.М., Козик В.И., Потатуркин О.И., Финогенов Л.В., Шушков Н.Н. «Устройство дистанционного контроля пламени.» Патент РФ №2137047 от 10.09.99. Официальный бюллетень Комитета РФ по патентам и товарным знакам. 1999.] предложено для повышения надежности селективного контроля использовать интенсивности линий излучения радикалов (продуктов горения), а в качестве опорных значений - интенсивности излучения непосредственно вблизи этих линий. В этом случае осуществляется измерение излучения одного конкретного продукта сгорания, с вычитанием фоновой составляющей. Такой подход позволяет повысить надежность селективного контроля режимов работы горелок и, кроме того, осуществить определение эффективности сжигания топлива [Анцыгин В.Д., Борзов СМ., Потатуркин О.И., Шушков Н.Н. Трансформация спектральных свойств углеводородного пламени при изменении режима горения. // Автометрия, 1997, N 6.]. Однако предложенное устройство слишком сложно в реализации и, кроме того, содержит подвижные элементы.

Предложенное устройство контроля пламени состоит из фотоприемной и приборной частей. Фотоприемная часть содержит проекционный блок, светоделитель, разделяющий пучок излучения, идущий от пламени, на два отдельных пучка, два светофильтра и два фотоприемника, а приборная - согласующий усилитель, цифроаналоговый преобразователь и блок связи с электронно-вычислительной машиной. Проекционный блок через светоделитель и светофильтры проецирует излучение факела на два приемника излучения.

Первый приемник регистрирует интенсивность линии излучения одного из радикалов (СО, СН или ОН), а второй - интенсивность излучения в полосе непосредственно вблизи этой линии. Измерения проводятся в фиксированном диапазоне частот, который определяется частотой пульсаций УФ-компоненты и выбирается отдельно для каждого котла. В ЭВМ осуществляется сравнение двух компонент, и по их отношению принимается решение о режиме работы горелки.

В качестве светофильтров могут быть использованы интерференционные светофильтры, например, научно-производственного предприятия "ФОТООПТИК-ФИЛЬТР" (http://www.photooptic.ru/Filter/Filter.htm).

В качестве фотоприемников могут быть использованы, например, фотодиоды на основе GaP.

Согласующий усилитель, например, может быть создан на базе микросхемы МСР602.

В качестве цифроаналогового преобразователя можно использовать микросхему КМ 1118 ПА2.

Блок преобразования и связи может быть реализован в составе одного из стандартных интерфейсов, обеспечивающих программный обмен информацией с ЭВМ по стандартным протоколам обмена [Мячев А.А., Степанов В.Н., Щербо В.К. Интерфейсы систем обработки данных. Справочник. - М., "Радио и связь", 1989, стр.56-67.], [Морисита И. Аппаратные средства микроЭВМ. - М., "Мир", 1988, стр.172-194.].

Устройство селективного контроля пламени горелки в камере сгорания огнетехнической установки, основанное на измерении пульсаций пламени в УФ диапазоне спектра и состоящее из фотоприемной и приборной частей, отличающееся тем, что фотоприемная часть содержит светоделитель, два светофильтра и два фотоприемника, причем один светофильтр выделяет полосу излучения факела, соответствующую полосе излучения одного из радикалов продуктов горения, а второй - в непосредственной близости от нее.



 

Похожие патенты:

Технический результат обеспечение практически безынерционного поддержания оптимального соотношения газ-воздух

Техническим результатом является повышение эффективности предотвращения образования пыли в сотах радиатора, расположенного в непосредственной близости от вентилятора
Наверх