Устройство контроля процесса горения в камере сгорания Советский патент 1987 года по МПК F23N5/24 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля режима энергетических установок.

Целью изобретения является повьппе- кие точности контроля процесса сгорания .

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - конструкция антенны; на фиг.З - то же, вариант.

Устройство контроля процесса горения в камере 1 сгорания содержит антенну 2 с волноводом 3. К волноводу подключен делитель 4 мощности и приемники 5 (радиометры). Выходы приемников подключены к входу системы управления. Возможно последовательное подключение одного приемника с помощью .блока перестройки частоты. Волно вод 3 в пределах стенки камеры 1 сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнен диэлектриком 6.

Антенна устройства содержит проводящие поверхности 7 и 8 (фиг.2), диэлектрическую подложку 9 нескольких излучателей 10, индуктивно связанных с линией 11 передачи, на одном конце которой через волноводньй переход 12 подключен волновод 3, на другом конце - согласованная нагрузка 13. Антенна расположена заподлицо с внутренней поверхностью камеры 1 сгорания и закрыта пленкой 14 из радиопрозрачного защитного материала. Подключение излучателей 10 к линии 11 передачи может быть выполнено как показано на фиг.З.

На фиг.1 одинарной шриховкой показана область N, из которой принимается излучение на частоте со , двойной штриховкой показана область внутри камеры 1 сгорания с аномальной радиояркостной температурой, римскими гифрами 1,11 и III показаны об- ласт1{ камеры сгорания, прием сигналов из которых антенной производится на соответствующих частотах cOj ,

«п,«ш- .

Устройство контроля процесса горения в камере сгорания работает следующим образом.

Плазма пламени, образующаяся в. результате сгорания компонентов топлив ной смеси, является достаточно интенсивным источником электромагнитного излучения. Неоднородность плазменног

5

°

0

5

образования по электрофизическим и теплофизическим свойствам, как правило, свидетельствует об аномальном протекании рабочего процесса и может быть связана с местным изменением соотношения топливо-окислитель, а значит, и локальным изменением температурного режима горения, либо о протекании процесса возгорания и эрозии элементов конструкции энергетической установки, которое может быть зарегистрировано как изменение спектральной плотности излучения.

Радиояркостная температура (спектральная плотность) излучения плазмы равномерна в достаточно широкой полосе частот и остается равномерной при изменении режима энергетической установки. Поэтому изменение частоты приема на несколько (и даже на несколько десятков) процентов не приводит к изменению характера информации о физическ рм состоянии плазмы, но дает возможность вьшвить структуру плазменного потока в нескольких областях.

Антенна 2 принимает собственное излучение плазмы со всех направлений, причем в соответствии со свойствами антенны с частотным сканированием прием сигналов различных частот СО; (i I,II,...,N) осуществляется с различных направлений и в определенных областях I,II,.,.,N.

Величина области приема определяется главным образом размерами рас- крыва антенны и находится с ними в обратной зависимости.

Излучатели 10, индуктивно связанные с линией 11 передачи,возбуждают в ней электромагнитное колебание, которое благодаря согласованной нагрузке 13 носит характер бегущей волны, поступающей через волноводньй переход 12 к входам приемников. Подложка 9 антенны выполнена из диэлектрика, например керамики АБН. Толщина подложки вблизи излучателя и вблизи линии передачи различна для обеспечения широкополосности излучателя (необходимой для работы во всем диапазоне частот Qj,...,ы) и малых потерь в линии. Спектральная плотность сигнала равномерна в полосе приема антенны и спадает за пределами этой полосы. Сигнал через волновод 3 и делитель 4 мощности падает на входы всех приемников 5, имеющих частоты СО; приема излучения. Происходит изме0

рение радиояркостных температур всеми приемниками, причем каждый i-й приемник измеряет ее во всей i-й области, так как на данной частоте cOj антенна из других областей сигналы не принимает. Сравнение напряжений на выходах приемников дает информацию для системы управления, свидетельствующую о нормальном режиме.

При нарушении режима возникает аномальная температурная область (на фиг.1 заштрихована) с более высокой радиояркостной температурой. В силу свойств антенны при этом изменяется только сигнал, поступающий из III сектора и соответствующий частоте СОщ. Спектральная плотность радиосигнала, сформированного антенной, изменяется. В результате обработки сигнала на выходах приемников появляет- ся совокупность напряжений, свидетельствующих о нарушении номинального режима в секторе III, поскольку вы- ,ходное напряжение на выходе приемника 5, настроенного на частоту сОщ, боль- ще, чем на стационарном режиме.

Сечение отверстия в стенке камеры сгорания, необходимое для ввода волновода, в десятки раз меньше по площади, чем эффективная площадь антенны, что определяет сохранение прочности камеры сгорания после установки антенны и волновода.

Участок волновода, проходящий через стенку камеры 1 сгорания, выпол-

O 5 0

5

0

нен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектри- . ком (например, керамикой АБН-1), являясь прочно-плотной конструкцией и обеспечивая необходимую термическую стойкость системы вьшода энергии электромагнитных колебаний из объема камеры сгорания без дополнительных конструктивных элементов.

Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхность камеры сгора- ния и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала не допускает осаждение сажи на антенну и, таким образом, повьппает точность контроля процесса горения.

Формула изобретения

Устройство контроля процесса горения в камере сгорания, содержащее антенну, соединенную с помощью волновода с последовательно включенньии приемником излучения и системой управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, антенна выполнена в виде нескольких излучателей с частотным сканированием и расположена заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрыта пленкой из радиопрозрачного защитного материала, а участок волновода в пределах стенки камеры сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнен диэлектриком.

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить точность контроля процесса горения. Устройство содержит антенну с волноводом, к которому подключена система управления. Антенна содержит проводящие поверхности 7 и 8, диэлектрическую подложку 9 нескольких излуча телей 10. Последние индуктивно связаны с линией 11 -передачи, на одном конце которой через волноводный пе реход 12 подключен волновод, на другом конце - согласованная нагрузка 13. Антенна принимает собственное излучение плазмы со всех направлений. При нарушении режима возникает аномальная температурная область с более высокой радиояркостной т-рой, о чем свидетельствует изменение напряжения на выходе приемника. Участок волновода, проходящий через стенку камеры сгорания, выполнен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектриком, что обеспечивает необходимую термическую стойкость системы вывода энергии. Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала позволяет не допустить осаждения сажи на антенну. 3 ил. I (Л /J-/ Ш W W

tpuz.i

/4 го

JO fO JO

0,1

Фиг.З

Редактор Н.Швыдкая

Составитель В.Аксенов

Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 7 14/34 Тираж 495Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4