УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПЛАМЕНИ Российский патент 2000 года по МПК F23N5/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к автоматизации процессов горения и контроля наличия пламени в камерах сгорания, и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и др. отраслях.

Известно устройство контроля пламени горелки, включающее фотопреобразователь, преобразователь сигнала фотопреобразователя в частоту, генератор опорной частоты, логическую схему, формирующую сигнал суммарной или разностной частоты, канал обработки сигнала и исполнительный орган (1).

Недостатком известного устройства является отсутствие канала контроля его работоспособности, что не позволяет судить о состоянии устройства и снижает надежность его работы.

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является устройство для контроля пламени горелки, содержащее генератор электрических импульсов, соединенный с излучателем, фотодиод, являющийся приемником излучения и соединенный со схемой измерения, и исполнительный орган, причем излучатель связан с областью пламени и приемником излучения посредством волоконных световодов (2).

Известное устройство позволяет осуществить контроль состояния приемного тракта (фотоприемник-схема измерения - исполнительный орган), не только в режиме погасания пламени.

Контроль работоспособности, например, фотоприемника при наличии пламени невозможен, так как пламя препятствует прохождению оптических импульсов от излучателя.

Кроме того, в ряде конкретных случаев, достаточно сложно обеспечить доступ оптических сигналов, вырабатываемых излучателем (даже с помощью волоконных световодов), в область пламени (факела).

Указанные выше недостатки не позволяют в полной мере осуществить оперативный контроль работоспособности устройства и снижают надежность его работы.

Задача, решаемая изобретением, - повышение надежности работы устройства за счет обеспечения контроля его работоспособности как в режиме погасания пламени, так и при наличии пламени.

Указанная задача решается тем, что в устройстве контроля пламени, содержащем фотоприемник, соединенный с измерительной схемой, исполнительный орган и излучатель, соединенный с генератором электрических импульсов, излучатель оптически связан с фотоприемником, а измерительная схема выполнена в виде преобразователя сигнала фотоприемника в частоту, выход которого через линию связи подсоединен к входам канала обработки сигнала и частотного компаратора, при этом выход канала обработки сигнала подключен к исполнительному органу и первому устройству сигнализации, а выход частотного компаратора соединен с выходом реле времени, выход которого подключен ко второму устройству сигнализации.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в обеспечении непосредственного и непрерывного доступа контрольных сигналов излучателя к фотоприемнику (за счет оптической связи излучателя с фотоприемником) и снабжении устройства каналом контроля его работоспособности, включающим частотный компаратор и второе устройство сигнализации.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля пламени.

Устройство содержит фотоприемник 1, подключенный к входу преобразователя 2 сигнала фотоприемника в частоту, выход которого через линию связи 3 соединен с входом канала обработки сигнала 4, выходом связанного с исполнительным органом 5 и первым устройством сигнализации 6, светодиод 7, оптически связанный с фотоприемником 1, генератор электрических импульсов 8, выход которого соединен со световодом 7, частотный компаратор 9, вход которого подключен к выходу преобразователя 2, а выход соединен с входом реле времени 10, выходом связанного со вторым устройством сигнализации 11.

Глубина оптической связи светодиода 7 с фотоприемником 1 определяется интенсивностью, диаграммой направленности светодиода и его расстоянием до фотоприемника.

Канал обработки сигнала 4 выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя частоты в напряжение, включающего фильтр нижних частот, и компаратора.

Устройство работает следующим образом.

При наличии пламени преобразователь 2 с помощью фотоприемника 1 принимает входные сигналы излучения и преобразовывает их в прямоугольные импульсы, частота следования которых прямо пропорциональна интенсивности входных сигналов.

Выходные сигналы преобразователя 2 через линию связи 3 подаются на вход канала обработки сигнала 4, в котором происходит их преобразование в сигналы, амплитуда которых пропорциональна частоте входных сигналов, сравнение с опорными сигналами уставки, задающими порог срабатывания, и выработка результирующих сигналов, поступающих на исполнительный орган 5.

В случае, если сигнал, проходящий по каналу обработки сигнала 4, меньше опорного сигнала уставки, что соответствует снижению интенсивности пламени ниже заданной величины, исполнительный орган 5 выдает соответствующий сигнал на устройство 6, сигнализирующее о погасании пламени или снижении его интенсивности ниже заданной величины.

Необходимость частотно-амплитудного декодирования сигнала в канале обработки сигнала 4 связана с наличием достаточно протяженной линии связи 3, соединяющей функциональные элементы устройства, размещаемые в непосредственной близости от объекта, наличие пламени которого контролируется (фотоприемник 1, излучатель 7, генератор импульсов 8, преобразователь 2) с остальными функциональными элементами, образующими каналы обработки сигнала и контроля работоспособности, которые, как правило, размещаются на значительном расстоянии от объекта контролируемого пламени.

Контроль работоспособности устройства осуществляется следующим образом.

Генератор 8 вырабатывает импульсы длительностью τ_к, амплитудой U_к с периодом следования T_к, под действием которых светодиод 7 вырабатывает контрольные световые импульсы, воспринимаемые фотоприемником 1.

Амплитуда U_к импульсов генератора 8 выбирается такой, чтобы интенсивность контрольных световых импульсов была значительно большей интенсивности световых сигналов, приходящих от пламени горелки.

Длительность τ_к и период следования T_к импульсов генератора 8 выбирается из соотношения:
τ_к≪ τ_и, т_к≫ τ_и,
где τ_и - постоянная времени интегрирующих цепей канала обработки сигнала.

В преобразователе 2 световые сигналы, приходящие от светодиода 7, преобразуются в последовательность импульсов, частота которых f_к пропорциональна интенсивности светового сигнала и удовлетворяет условию f_к > f_max.раб, где f_max.раб - частота сигнала на выходе преобразователя 2, соответствующая максимальной интенсивности светового сигнала от пламени горелки.

С выхода преобразователя 2 сигнал поступает на вход частотного компаратора 9. Если частота следования приходящих импульсов f ≥ f_пор (где f_пор - частота, задаваемая компаратором 9 и выбираемая из условия f_пор > f_max.раб, то компаратор 9 вырабатывает выходной сигнал, обнуляющий реле времени 10. В этом случае реле времени 10 не вырабатывает выходной сигнал. Если частота приходящих на вход компаратора 9 импульсов f < f_пор, компаратор 9 не вырабатывает выходной сигнал, обнуление реле времени 10 не происходит, и оно спустя некоторое время вырабатывает выходной сигнал, поступающий на устройство сигнализации 11, срабатывание которого свидетельствует о нарушении работоспособности устройства.

Использование предлагаемого устройства позволит обеспечить непрерывный контроль за состоянием его работоспособности в различных режимах работы (при наличии пламени или при его отсутствии), что, в свою очередь, позволит оперативно осуществлять замену и ремонт неисправных функциональных узлов устройства и в конечном итоге повысит надежность контроля процесса горения.

Литература
1. Авт. свид-во СССР N 1455149, МКИ 4 F 23 N 5/08, 1978 г.

2. Авт. свид-во СССР N 1146519, МКИ 4 F 23 N 5/24, 1985 г. (прототип).

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к автоматизации процессов горения и контроля наличия пламени в камерах сгорания, и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и др. отраслях. Устройство содержит фотоприемник, преобразователь сигнала в частоту, линию связи, исполнительный орган, два устройства сигнализации, светодиод, генератор электрических импульсов, частотный компаратор и реле времени. Изобретение позволяет повысить надежность в работе за счет обеспечения контроля его работоспособности как при наличии пламени, так и в режиме его погасания. 1 ил.

Устройство контроля пламени, содержащее фотоприемник, соединенный с измерительной схемой, исполнительный орган, излучатель, соединенный с генератором электрических импульсов, отличающееся тем, что излучатель оптически связан с фотоприемником, а измерительная схема выполнена в виде преобразователя сигнала фотоприемника в частоту, выход которого через линию связи подсоединен к входам канала обработки сигнала и частотного компаратора, при этом выход канала обработки сигнала подключен к исполнительному органу и первому устройству сигнализации, а выход частотного компаратора соединен с входом реле времени, выход которого подключен к второму устройству сигнализации.