Устройство контроля пламени Советский патент 1987 года по МПК F23N5/08 

Изобретение относится к автоматизации процессов горения, а именно к устройствам контроля наличия пламени мазутных и газовых горелок обжиговых машин, и может использоваться для контроля факела во вращающихся печах цементного производства, в котельных установках тепловых электростанций и в других установках, использующих мазутные и газовые горелки.

Целью изобретения является расширение диапазона чувствительности устройства при применении в качестве детектора пламени низкочастотного индикатора-счетчика ультрафиолетового излучения, а также повышение надежности устройства.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - схема того же устройства с элементами блока контроля пламени, выполненными в цифровом виде.

Устройство содержит низкочастотный индикатор-счетчик 1 ультрафиолетового излучения, включенный на выход индикатора- 20 ционныи вход которого подключен к выхо- счетчика 1, нормирующий усилитель 2, им- ду элемента 21, а вход записи - к выходу формировате4Я 20, цифровой измеритель 10 интенсивности пламени и цифровой элемент 11 сравнения, входы которых подключены к выходам регистра 32, цифровой

пульсный источник 3 питания индикатора- счетчика с регулируемой скважностью, переключатель 4 скважности источника 3, выполняющий функцию переключения диапазона чувствительности, шторку 5 с электромагнитом 6 для периодического прерывания светового потока от пламени на индикатор-счетчик 1 и генератор 7 прямоугольных импульсов питания электромагнита 6

задатчик 12 уровня, подключенный к второму входу элемента 11, и последовательно включенные на выход элемента 11 релейный элемент 13 с регулируемой с помощью задатчика 14 выдержкой времени отключения и

шторки. Устройство содержит также канал ад реле 15 контроля пламени.

Устройство контроля пламени работает следующим образом.

В исходном состоянии электромагнит 6 шторки невозбужден, шторка перекрывает путь световому потоку, а выходные реле

контроля пламени, включающий аналоговый ключ 8, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 7, а информационный - с выходом усилителя 2, интегрирующий фильтр 9, вход которого

соединен с выходом аналогового ключа 8, 35 наличия пламени к самоконтроля отключены, измеритель 10 интенсивности пламени и эле- При включении питания запускается генера- мент 11 сравнения с задатчиком 12 поро- тор 7 прямоугольных импульсов и элек- га срабатывания, включенные на выход тромагнит 6 начинает периодически откры- интегрирующего фильтра 9, и последователь-вать шторку 5. При наличии пламени свено включенные на выход элемента 11 релей- товой поток (обозначенный на фиг. 1 и 2 вый элемент 13 с регулируемой с помощью 40 стрелками) через открытую шторку 5 воз- задатчика 14 задержкой на,отключение и реле 15 контроля пламени.

Устройство содержит канал самоконтроля, включающий инвертор 16, подключенный на

выход генератора 7, двухвходовые элементы И 17 и 18, первые входы которых соединены с выходом нормирующего усилителя 2, а вторые - соответственно с выходом генератора 7 и с выходом инвертора 16, а также формирователи 19 и 20 импульсов, входы которых соединены соответственно с выходом генератора 7 и инвертора 16.

Канал самоконтроля содержит также счетчики 21 и 22, счетные входы которых подключены соответственно к элементам 17

45

50

действует на индикатор-счетчик 1 ультрафиолетового излучения. В результаье этого индикатор-счетчик 1 генерирует импульсы, количество которых за единицу времени пропорционально интенсивности ультрафиолетового излучения пламени. Импульсы с частотой следования, пропорциональной интенсивности пламени, нормируются по амплитуде и длительности усилителем 2 и поступают на элементы каналов контроля пламени и самоконтроля.

При первой настройке устройства переключателем 4, воздействуя на скважность импульсов источника 3 питания, следует установить требуемый диапазон чувствительности, исходя из того, что при высокой

При первой настройке устройства переключателем 4, воздействуя на скважность импульсов источника 3 питания, следует установить требуемый диапазон чувствительности, исходя из того, что при высокой

и 18,а входы сброса - к формирова- 55 интенсивности пламени интервал времени, в

телям19 и 20, два цифровых элемен- течение которого индикатор-счетчик 1 может

та 23и 24 сравнения, у которых первые

входысоединены с выходами счетчиков 21

реагировать на ультрафиолетовое излучение, должен уменьшаться, а при низком - уве

5

и 22, вторые входы элементов 23 и 24 соединены с шинами питания «Плюс и «Минус в соответствии с кодами заданных уставок элементов 23 и 24 сравнения, третий и четвертый элементы совпадения И 25 и 26, первые входы которых соединены с выходами элементов 23 и 24 сравнения, а вторые - соответственно с выходами генератора 7 прямоугольных импульсов и инвертора 16, элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 27, входы которого соединены с выходами элементов И 25 и 26, включенные последовательно на выход элемента 27, элемент 28 задержки на включение, релейный элемент 29 с регулируемой с помощью задатчика 30 задержкой на отключение и реле 31 самоконтроля, образующее выходную цепь канала самоконтроля.

Канал контроля пламени (фиг. 2) при выполнении его элементов в цифровом виде содержит регистр 32 памяти, информационныи вход которого подключен к выхо- ду элемента 21, а вход записи - к выходу формировате4Я 20, цифровой измеритель 10 интенсивности пламени и цифровой элемент 11 сравнения, входы которых подключены к выходам регистра 32, цифровой

задатчик 12 уровня, подключенный к второму входу элемента 11, и последовательно включенные на выход элемента 11 релейный элемент 13 с регулируемой с помощью задатчика 14 выдержкой времени отключения и

реле 15 контроля пламени.

Устройство контроля пламени работает следующим образом.

В исходном состоянии электромагнит 6 шторки невозбужден, шторка перекрывает путь световому потоку, а выходные реле

товой поток (обозначенный на фиг. 1 и 2 стрелками) через открытую шторку 5 воз-

действует на индикатор-счетчик 1 ультрафиолетового излучения. В результаье этого индикатор-счетчик 1 генерирует импульсы, количество которых за единицу времени пропорционально интенсивности ультрафиолетового излучения пламени. Импульсы с частотой следования, пропорциональной интенсивности пламени, нормируются по амплитуде и длительности усилителем 2 и поступают на элементы каналов контроля пламени и самоконтроля.

При первой настройке устройства переключателем 4, воздействуя на скважность импульсов источника 3 питания, следует установить требуемый диапазон чувствительности, исходя из того, что при высокой

реагировать на ультрафиолетовое излучение, должен уменьшаться, а при низком - увеличиваться. Поэтому следует так подобрать величину скважности импульсов источника 3, чтобы при наибольшей фактической интенсивности пламени-счетчик 1 выдавал за единицу времени наибольшее допустимое число иимпульсов, о чем следуеет убедиться по показанию измерителя 10.

Работа первого (аналогового) варианта канала контроля пламени (фиг. 1).

Импульсы с выхода усилителя 2 при отпри нуле на втором входе появление на его выходе также единичного сигнала.

При закрытой шторке на выходе индикатора-счетчика 1 возможна генерация единичных импульсов темнового фона и единичных импульсов помехи, которые через усилитель 2 и элемент И 18 поступают на счетный вход счетчика 22. В момент открывания шторки формирователь 19 выдает импульсный сигнал на вход сброса

крытых шторке и аналоговом ключе 8 по- 10 счетчика 21, подготавливая его к новому даются на интегрируюш,ий фильтр 9, вы- циклу счета, и одновременно число, насчитанное в счетчике 22, подается на вход элемента 24 сравнения, где сравнивается с уставкой, соответствующей максимально допустимому уровню сигнала темнового фона и помехи. Если число, записанное в счетчике 22, меньше уставки, то на входе элемента 24 возникает сигнал логической «1, который через открытый в данный момент элемент И 26 поступает на второй вход

деляющии напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте следования импульсов. Напряжение на выходе интегри- руюш.его фильтра 9 измеряется измерителем 10 с высокоомным входом и сравни- вается с опорным напряжением, задаваемым задатчиком 12, в элементе 11 сравнения, имеющем также высокоомный вход. Так как нагрузка на интегрирующий фильтр

высокоомная

на время закрытой JQ элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 27. Воз25

шторки отключается от выхода усилителя 2, то интегрирующий фильтр 9 ведет себя как аналоговая память, сохраняя при закрытой шторке практически неизменным значение напряжения, полученное к моменту ее закрытия.

При настройке элемента 11 задатчиком 12 подбирается такое значение порога срабатывания по напряжению, которое соответствует достаточной интенсивности пламени и позволяет отстроиться от излучения искры запальника и пламени встречной горелки.

При достаточной интенсивности пламени выходной сигнал элемента I1 сравнения подается на релейный элемент 13, включающий реле 15 контроля пламени. Таким , образом, реле контроля пламени в рабочем диапазоне интенсивности пламени всегда включено. Отключение реле 15 контроля пламени при снижении интенсивности пламени ниже допустимого уровня

30

можные колебания выходного сигнала на элементе 27 в момент переключения входных сигналов устраняются при необходимости РС-фильтром, который может быть подключен на выход этого элемента.

Если на выходе элемента 23 сравнения при закрытой шторке или на выходе элемента 24 сравнения при открытой шторке вместо сигнала единичного уровня будет получен сигнал нулевого уровня, что свидетельствует о наличии неисправности в измерительной части устройства или в элементах, предшествующих элементам сравнения канала самоконтроля, то на выходе элемента 27 будет присутствовать пульсирующий с частотой щторки сигнал «1 - «О или будет нулевой уровень сигнала. Чтобь при пульсирующем сигнале релейный элемент 29 не срабатывал, введен элемент 28 задержки на включение. Выдержка времени включения этого элемента принимается несколько больше длительности попроизводится с задержкой, устанавливаемой 40 лупериода частоты генератора 7 с тем,чтобы при пульсирующем сигнале с элемента 27 на выходе элемента 28 единичный уровень сигнала не появлялся.

При нор.мальной работе устройства выходной сигнал с элемента 27 вызывает

задатчиком 14, исходя из технологических требований объекта.

Работа канала самоконтроля.

При открытой шторке 5 импульсы от индикатора-счетчика 1 через усилитель 2 и элемент И 17 подаются на счетный единичный сигнал на выходе элемента 16 вход счетчика 21 и подсчитываются послед- задержки на включение, а затем и на вы- ним. В момент закрывания щторки форми- ходе релейного элемента 17, который с вы- рователь 20 выдает сигнал на сброс счетчика 22, а число, записанное в счетчике 21, сравнивается в эле.менте 23 с уставкой, соответствующей), само.му нижнему уровню

держкой времени включает реле 19 самоконтроля. CQ Кроме первого варианта канала контроля

пламени возможен второй вариант (фиг. 2),

наличия пламени,при котором предусматри- содержащий преимущественно цифровые вается начало работы канала самоконтроля. элементы. В регистре 32 памяти информа- Если число, записанное в счетчике, болыпе ция заносится с выхода элемента 21 при уставки, то с выхода элемента 23 сравне-наличии сигнала на входе «Запись, п олучаения выдается сигнал логической «1, который 55 мого от формирователя 20 в момент закрывания щторки 5. Эта информация, характеризующая интенсивность пламени,отображает- ся указателем 10 и подается на цифровой

через открытый в данный момент элемент И 25 поступает на первый вход э.ае- мента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 27, вызывая

при нуле на втором входе появление на его выходе также единичного сигнала.

При закрытой шторке на выходе индикатора-счетчика 1 возможна генерация единичных импульсов темнового фона и единичных импульсов помехи, которые через усилитель 2 и элемент И 18 поступают на счетный вход счетчика 22. В момент открывания шторки формирователь 19 выдает импульсный сигнал на вход сброса

счетчика 21, подготавливая его к новому циклу счета, и одновременно число, насчи счетчика 21, подготавливая его к новому циклу счета, и одновременно число, насчитанное в счетчике 22, подается на вход элемента 24 сравнения, где сравнивается с уставкой, соответствующей максимально допустимому уровню сигнала темнового фона и помехи. Если число, записанное в счетчике 22, меньше уставки, то на входе элемента 24 возникает сигнал логической «1, который через открытый в данный момент элемент И 26 поступает на второй вход

Q элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ 27. Воз5

0

можные колебания выходного сигнала на элементе 27 в момент переключения входных сигналов устраняются при необходимости РС-фильтром, который может быть подключен на выход этого элемента.

Если на выходе элемента 23 сравнения при закрытой шторке или на выходе элемента 24 сравнения при открытой шторке вместо сигнала единичного уровня будет получен сигнал нулевого уровня, что свидетельствует о наличии неисправности в измерительной части устройства или в элементах, предшествующих элементам сравнения канала самоконтроля, то на выходе элемента 27 будет присутствовать пульсирующий с частотой щторки сигнал «1 - «О или будет нулевой уровень сигнала. Чтобь при пульсирующем сигнале релейный элемент 29 не срабатывал, введен элемент 28 задержки на включение. Выдержка времени включения этого элемента принимается несколько больше длительности полупериода частоты генератора 7 с тем,чтобы при пульсирующем сигнале с элемента 27 на выходе элемента 28 единичный уровень сигнала не появлялся.

При нор.мальной работе устройства выходной сигнал с элемента 27 вызывает

единичный сигнал на выходе элемента 16 задержки на включение, а затем и на вы- ходе релейного элемента 17, который с вы-

единичный сигнал на выходе элемента 16 задержки на включение, а затем и на вы- ходе релейного элемента 17, который с вы-

держкой времени включает реле 19 самоконтроля. Кроме первого варианта канала контроля

пламени возможен второй вариант (фиг. 2),

элемент 11 сравнения, уставка которого задается цифровым задатчиком 12. Выходные элементы канала 13-15 функционируют аналогично соответствующим элементам в первом варианте.

Формула изобретения Устройство контроля нламени, содерфильтра, а выход - с входом релейного элемента, и задатчик цорога срабатывания, соединенный с вторым входом элемента сравнения, а канал самоконтроля дополнительно содержит инвертор, вход которого соединен с выходом генератора, два элемента И, первые входы которых соединены с выходом нормирующего усилителя, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора, а второй вход

жащее последовательно соединенные ин- 10 второго элемента И - с выходом инвер- дикатор-счетчик ультрафиолетового излу- тора, два формирователя импульсов, входы

чения пламени и нормирующий усилитель, и измеритель интенсивности пламени, переключатель диапазонов чувствительности, шторку с электромагнитом, перекрывающую поток излучения пламени при обесточенном электромагните, генератор прямоугольных импульсов питания электромагнита uiTOpKH, и каналы контроля пламени и самоконтроля, включающие релейные элементы

с регулируемыми задержками времени от- 20 нератора и инвертора соответственно, логический элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, и элемент задержки времени на включение, вход которого соединен с выходом элеключения и соединенные с ними соответственно задатчики задержки времени отключения, реле контроля пламени и реле самоконтроля, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона чувствительности и

ческий элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, вхо ды которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, и элемент задержки времени на включение, вход которого соединен с выходом элеповышения надежности, оно дополнительно 25 мента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а выход - с содержит импульсный источник питания входом релейного элемента, индикатора-счетчика с регулируемой скважностью импульсов, выход которого соеди2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент сравнения канала контроля пламени выполнен с регистром памяти на входе, информационный вход которого соединен с выходом первого счетчика самоконтроля, вход записи - с выходом второго формирователя импульсов, причем измеритель интенсивности, задатчик

нен с переключателем диапазонов чувствительности, канал контроля пламени дополнительно содержит ключ, вход которого соединен с выходом нормирующего усилителя, а управляющий вход - с генератором прямоугольных импульсов, интегрирующий фильтр, вход которого соединен с вы30

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент сравнения канала контроля пламени выполнен с регистром памяти на входе, информационный вход которого соединен с выходом первого счетчика самоконтроля, вход записи - с выходом второго формирователя импульсов, причем измеритель интенсивности, задатчик

ходом ключа, а выход - с измерителем , порога срабатывания и элемент сравнения интенсивности, элемент сравнения, вход ко-канала контроля пламени выполнены цифторого соединен с выходом интегрирующего ровыми.

фильтра, а выход - с входом релейного элемента, и задатчик цорога срабатывания, соединенный с вторым входом элемента сравнения, а канал самоконтроля дополнительно содержит инвертор, вход которого соединен с выходом генератора, два элемента И, первые входы которых соединены с выходом нормирующего усилителя, второй вход первого элемента И соединен с выходом генератора, а второй вход

второго элемента И - с выходом инвер- тора, два формирователя импульсов, входы

которых соединены с выходами генератора и инвертора, два счетчика, счетные входы которых соединены с выходами первого и второго элементов И, а входы сброса - с выходами инверторов, два элемента сравне ния, входы которых соединены с выходами счетчиков, третий и четвертый элементы И, входы которых соединены с выходами счетчиков, а вторые входы - с выходом генератора и инвертора соответственно, логический элемент НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого элементов И, и элемент задержки времени на включение, вход которого соединен с выходом элемента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а выход - с входом релейного элемента,

мента НЕРАВНОЗНАЧНОСТЬ, а выход - с входом релейного элемента,

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент сравнения канала контроля пламени выполнен с регистром памяти на входе, информационный вход которого соединен с выходом первого счетчика самоконтроля, вход записи - с выходом второго формирователя импульсов, причем измеритель интенсивности, задатчик

Изобретение относится к автомати.- зации процессов горения и может быть использовано для контроля наличия пламени мазутных и газовых горелок обжиговых машин обогатительных фабрик. а также для контроля факела во вра- щаюш,ихся печах, в котельных установках тепловых электростанций и в др. установках. Целью изобретения является расширение диапазона чувствительности устр-ва путем применения в качестве детектора пламени низкочастотного индикатора-счетчика ультрафиолетового излучения и повышение надежности. Устр-во контроля пламени с использованием низкочастотного индикатора- счетчика ультрафиолетового излучения, источника питания и шторки с электромагнитным приводом предусматривает изменение чувствительности за счет изменения скважности импульсного источника питания. Оно содержит также канал контроля пламени в аналоговом и цифровом вариантах и канал самоконтроля, предусматривающий раздельный контроль функционирования при закрытой и открытой шторке. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. сл Гч5 00 сд ьо со

10

А.

32