Система автоматического регулирования процесса горения

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ , содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик. акисли/пель соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливо-окислитель , отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, система содержит пульт управления, видеоконтрольное устройство, коммутатор, аналого-цифровой пребразоват ль, долговременное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, а датчик выполнен в виде телевизионной трубки, причем коммутатор соединен с телевизионной трубкой, устройством сравнения, пультом управления, видеоконтрольным устройством, долговременным запоминающим усройством, аналогоцифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а к последнеi му подсоединены связанные между собой долговременное запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.SU 1135971 A

4I5D F 23 N 5 08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1-..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3623163/24-06 (22) 13.07.83 (46) 23.01.85. Бюл. № 3 (72) М. А. Законов и P. А. Гафуров (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им..А. Н. Туполева (53) 621.182.261 (088.8) (56) 1. Бентерт Х. Опыт применения телевидения на электростанции Рейтер. — В. кн.:

Автоматизация тепловых электростанций, М., ГЭИ, 1957, вып. 1.

2. Патент США № 4043742, кл. 431-12, 1977. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ, содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик, соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливо-окислитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, система содержит пульт управления, видеоконтрольное устройство, коммутатор, аналого-цифровой пребразователь, долговременное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, а датчик выполнен в виде телевизионной трубки, причем коммутатор соединен с телевизионной трубкой, устройством сравнения, пультом управления, видеоконтрольным устройством, долговременным запоминающим усройством, аналогоцифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а к последнему подсоединены связанные между собой долговременное запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь.

1135971

Изобретение относится к энергетике, и может быть применено в котельных и топочных установках, работающих на газообразном, жидком и твердом топливе с раздельной, изолированной от внешней среды подачей компонентов топлива.

Известна система для контроля процесса горения по излучению факела, позволяющая наблюдать изображение светящейся части пламени с помощью телевизионной установки (1).

Недостатком системы является то, что она предназначена лишь для контроля оператора за процессом по изображению на экране телевизора.

Наиболее близкой к изобретению является система автоматического регулирования процесса горения, содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик, соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливо-окислитель (2) .

Недостатком системы автоматического регулирования является низкая точность регулирования из-за того, что система не может реагировать на изменение геометрических размеров и яркости факела при сохранении его пространственного положения. Кроме того, перенастройка на другой режим достаточно трудоемка и требует отключения всей системы регулирования.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Поставленная цель достигается тем, что система автоматического регулирования процесса горения, содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик, соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливоокислитель, дополнительно содержит пульт управления, видеоконтрольное устройство, коммутатор, аналого-цифровой преобразоватеЛь, долговременное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, а датчик выполнен в виде телевизионной трубки, причем коммутатор соединен с телевизионной трубкой, устройством сравнения, пультом управления, видеоконтрольным устройством, долговременным запоминающим устройством, аналого-цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а к последнему подсоединены связанные между собой долговременное запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического регулирования процесса горения; на фиг. 2 — блок-схема сравнения сигнала, поступающего из оперативного запоминающего устройства с сигналом от телевизионной трубки в двоичном коде.

Система автоматического регулирования процесса горения содержит горелочное устройство 1, оптическую систему, состоящую из объектива 2 и светофильтра 3, заключенных в корпус 4. В фокальной плоскости объек-1 тива 2 установлена передающая телевизионная трубка 5, соединенная с коммутатором 6 запоминающего устройства 7 и коммутатором

8 устройства 9 сравнения. Коммутаторы 6 и

8 соединены между собой. Запоминающее устройство 7 содержит также аналого-цифровой преобразователь 10, оперативное запоми нающее устройство 11, долговременное запоминающее устройство 12. Коммутатор 6 соединен с пультом 13 управления и видеоконтрольным устройством 14. Аналого-цифровой преобразователь 10 последовательно соединен с долговременным запоминающим устройством 12, кроме того, аналого-цифровой преобразователь 10 и долговременное запоминающее устройство 12 соединены с оперативным запоминающим устройством 11. Коммутатор 8 устройства 9 сравнения соединен с аналого-цифровым преобразователем 15 устройства 9 сравнения и устройством 16 синхронизации, которые соединены с блоком 17 сравнения. Блок сравнения последовательно соединен с регулятором 18 соотношения топливо-окислитель, соединенным с горелочным устройством 1.

На фиг. 2 приведена блок-схема сравнения сигналов, поступаюгцих из оперативного запоминающего устройства с телевизионной трубки в двоичном коде (последовательность сигналов 0 и 1), где Aq до 6 и обозначены рассогласования интенсивности сигналов координат точек N(xi/1), à Ьдоп— допустимая величина рассогласования. При этом условно показано количество точек от до Д!

Система работает следующим образом.

Изображение пламени, формируемое оптической системой. проецируется на передаюгцую телевизионную трубку 5. В зависимости от конкретных условий измерений ось оптической системы располагают перпендикулярно оси пламени, либо по оси, либо любым способом, обеспечивающим получение максимальной информации о геометрии светяшейся зоны пламени и ее яркостных характеристиках. Передающая телевизионная трубка 5 преобразует изображение пламени в электрический видеосигнал определенного вида. Видеосигнал, несущий информацию о площади светящейся зоны пламени, ее конфигурации, пространственном положении и распределении яркости по полю изображения, через коммутатор 6 попадает в аналого-цифровой преобразователь

10 запоминающего устройства 7, где из аналоговой формы преобразуется в цифровую.

Каждое число, выраженное в двоичном коде, связано с координатами в строке и в

1135971 кадре и, следовательно, с положением данной точки изображения пламени.

Запоминание сигнала в цифровом виде осуществляется в долговременном запоминающем устройстве 12. В этом устройстве хранятся цифровь е массивы, соответствующие изображению режимов горения с известными термодинамичческими характеристиками, полученные при настройке системы.

Из долговременного запоминающего устройства 12 цифровой массив, соответствующий определенному режиму, поступает в оперативное запоминающее устройство 11. Пересылка массива из долговременного запоминающего устройства 12 в оперативное запоминающее устройство 11 осуществляется соответствующим электрическим сигналом, выдаваемым с пульта 13 управления через коммутатор 6 в долговременное запоминающее устройство 12. Из оперативного запоминающего устройства 11 массивы информации, соответствующие заданным режимам, поступают в устройство 9 сравнения через коммутатор 6.

Коммутатор 6 запоминающего устройства 7 осуществляет коммутацию сигналов между передаюшей телевизионной трубкой

5, аналого-цифровым преобразователем 10, оперативным запоминающим устройством

11, долговременным запоминающим устройством 12, пультом 13 управления, видеоконтрольным устройством 14 и коммутатором 8 устройства сравнения.

С пульта 13 управления в устройство сравнения задают допустимые отклонения режима (по геометрическим и яркостным характеристикам), оптимизируют процесс тепломассообмена путем коррекции формы, положения и яркости факела.

Допустимые отклонения задают величиной рассогласования в каждой точке изображения сравниваемого — (с передающей телевизионной трубки 5) и хранящегося в оперативном запоминающем устройстве 11 кадров (фиг. 2). Оптимизация процесса тепломассообмена осуществляется путем задания с пульта управления 13 в оперативное запоминаюшее устройство 11 распределения числовых значений (соответствуюших яркости) в каждой точке изображения пламени. Таким же образом возможно осуществлять коррекцию режимов, храняшихся в оперативном запоминающем устройстве 11.

Через коммутатор 6 устройства 7 запоминания аналоговый сигнал с передающей телевизионной трубки 5 постоянно передается на видеоконтрольное устройство 14 для визуального наблюдения за процессом горения.

В режиме автоматического регулирования видеосигнал с передающей телевизионной трубки 5 поступает в коммутатор 8 устройства 9 сравнения, откуда попадает в ана5

55 лого-цифровой преобразователь 15, где .из аналогового вида преобразуется в цифровой.

Устройство 16 синхронизации осуществляет совмещение начала сравниваемого сигнала с сигналом, поступающим из оперативного запоминающего устройства 11. Сравнение сигналов происходит в блоке 7 сравнения в цифровом виде отдельно для каждой точки изображения. Блок 17 сравнения может быть выполнен, например, на основе арифметического устройства, последовательно соединенного с цифроаналоговым преобразователем. На фиг. 2 приведена блок-схема сравнения сигналов.

Величина рассогласования интенсивности сигналов . hп получается вычитанием сравниваемого и хранящегося в оперативном запоминающем устройстве 11, сравнивается с допустимой величиной рассогласования Адов . Координаты точек N(xiii) с рассогласованными значениями интенсивности (яркости) определяют изменение положения формы и площади изображения факела.

В случае рассогласования интенсивности, при сохранении положения формы плошади факела, осуществляется регулирование соотношения компонентов топливной смеси.

При сохранении интенсивности свечения факела и изменении формы и плошади производи",ся- регулирование распределения топливной смеси по полю зоны горения. Возможно также совместное регулирование этих параметров.

Для исключения выдачи сигнала при случайных колебаниях факела до поступления сигнала на цифроаналоговый преобразователь, а затем на регулятор 18 производится статистическая обработка сигнала по нескольким кадрам. Управляющие цифровые сигналы, преобразованные в цифроаналоговом преобразователем в управляющее напряжение, поступают на регулятор 18, который осуществляет регулирование расхода компонентов топливной смеси в горелочное устройство.

Пример конкретного выполнения системы автоматического регулирования процесса горения зависит от типа передающей телевизионной трубки, вид сигнала с которой будет определять тип аналого-цифровых преобразователей, а количество дискретных элементов изображения — объем оперативного и долговременного запоминающих устройств, а также вид блока сравнения.

Система позволяет осушествлять регулирование процесса горения в широком диапазоне расходов компонентов топлива и коэффициента избытка окислителя за счет запоминания режимов с различными термодинамическими характеристиками.

Запоминание сигнала в цифровом виде позволяет производить коррекцию режимов (1 CCQ

c ccccg

r ю,Я

1135971

Из длока квррекиии и упрадления

Из операаидного мпоминаец его усп1рои В (О /а/аио и

УУ вЂ” = 4 с / . г дои

pyдки

" " " " "I> 1аьа1/О1 И 1 О/ОЮ/ОО // /

1 / и два

1ОЮИОО /I/

Днализ оеличин рассогласоВания д и координаты //(; У;) Ьпапис/пическая одрадоп/ка сигнала

Сп/ап/ис/пическая одрадоп/ка сигнала

РаССОгйаСОВаНИЕ ИНлтЕНСИВносяи при сохранении геомещрии савнес ища

Рассогласодание геоме/ории при сокранении интнсибнаспи

Регулиродание саоп/ношения компонентод садмес/оно

Регалирооание распре0елении

/поплидной смеси

В регулятор сооп/ношения п7аплидо- окислитль

Фиг.2

Состаиитель И. Аксенов

Редактор Ч. Шандор Техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 10226/27 Тираж 526 Подписное. ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с известными характеристиками, оптимизировать процесс тепло-массообмена и задавать допустимые отклонения выбранных режимов, а также оперативно переводить систему на новый режим.

Увеличение чувствительности и точности регулирования достигается за счет регистрации как геометрических параметров светящейся зоны пламени, так и ее яркостных характеристик по полю изображения.