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

15

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

Целью изобретения является повышение надежности контроля путем увеличения срока службы газоразрядного индикатора, введения контроля интенсивности ультрафиоле- 10 тового излучения и чистоты оптического тракта, а также улучшения помехоустойчивости.

На фиг. 1 приведена схема устройства контроля пламени; на фиг. 2 - диаграммы изменения напряжения на элементах устройства в зависимости от времени для нормальной интенсивности ультрафиолетового излучения; на фиг. 3 то же, для критической интенсивности ультрафиолетового излучения; на фиг. 4 - диаграмма зависимости тока в цепи индикатора от интенсивности излучения.

Устройство содержит генератор 1, соединенный с шиной 2 положительного напряжения и через трансформатор 3 с резистором 4, газоразрядным индикатором 5 и 25 детектором 6. Выход детектора подключен к согласуюшему каскаду 7, который выполнен в виде генератора пилообразного напряжения на транзисторе 8, коллектор которого подключен через линию передачи сигнала 9 к разрядному резистору 10, а эмиттер соединен с шиной отрицательного напряжения 11 и конденсатором 12, который через зарядный резистор 13 подключен к шине 2 положительного напряжения. Выход согласующего каскада соединен с противо20

30

тенсивности излучения, /н и /кр - ток в цепи индикатора, соответствующий нормальной и критической интенсивности излучения.

Устройство контроля пламени работает следующим образом.

В момент включения при отсутствии ультрафиолетового излучения на конденсаторе 12 согласующего устройства 7 и противофазных входах компараторов 14 и 15 устанавливается высокий уровень напряжения L c, примерно равный напряжению на щине 2 и превышающий пороги срабатывания компараторов 14 и 15, определяемые напряжениями L/oni и Uan-2. Компараторы 14 и 15 устанавливаются в нулевое состояние, сигнализирующее об отсутствии пламени. Генератор 1 находится во включенном состоянии, на вторичной обмотке трансформатора 3 присутствует напряжение U, питающее газоразрядный индикатор 5. Ток через индикатор 5 и детектор 6 отсутствует. При воздействии излучения индикатор 5 пробивается, на выходе детектора 6 появляется напряжение /2, открывающее транзистор 8 согласующего каскада 7 (фиг. 3). Происходит разряд конденсатора 12 через резистор 10 на линию передачи сигнала 9 и транзистор 8. Когда конденсатор 12 разрядится до напряжения t/c f/oni, первый компаратор 14 переключается в единичное состояние, сигнализируя о наличии пламени. Дальнейший разряд конденсатора 12 до значения напряжения /оп2 приводит к срабатыванию второго компаратора 15, который отключает питание генератора 1. Ток через индикатор 5 прекращается, происходит заряд конденсатора 12 через резистор 13 согласующего каскада до напряжения Uon2-i-Ur2,

фазными входами первого 14 и второго 15второй компаратор 15 отключается, запуская

компараторов, а выход второго компара-генератор 1. Если излучение присутствует,

тора 15 подключен к генератору 1. Устрой-происходит пробой индикатора 5 и цикл поство также содержит источники опорных на-вторяется. Поскольку порог срабатывания

пряжений 16 и 17. Порог срабатыванияпервого компаратора 14 выбирается из успервого компаратора 14 Uo,i выбирается из 40 условия превышения порога срабатывания второго компаратора 15 Uon на удвоенную величину гистерезиса второго компаратора 15 /7г2, т. е.

f/oni L on2-f2f/r2.

Согласно фиг. 1 Ui - напряжение на 45 вторичной обмотке трансформатора, Uz - на выходе детектора, Uy - на выходе компаратора, соединенного с системой защиты, (/4 - на выходе компаратора, соединенного с системой контроля интенсивности излучения, L c - на конденсаторе 12, а также тока 1 в цепи индикатора 5.

На фиг. 2 и 3 приведены диаграммы напряжений в зависимости от времени / соответственно для нормальной Ун и критической Укр интенсивности У ультрафиолетового излучения, ЕП - напряжение на шине 2.

На фиг. 4 приведена диаграмма зависимости тока / в цепи индикатора 5 от ин50

ловия Uon Uon2-{-2UT2, а напряжение /с не достигает уровня t/oni, первый компаратор 14 постоянно находится во включенном состоянии, сигнализируя о наличии пламени.

Если излучение прекращается в любой из фаз указанного цикла, что напряжение возрастет до значения Uoni и происходит отключение первого компаратора 14, сигнализирующее о погасании пламени.

Время включенного состояния генератора 1 определяется выражением

t...ff--Rf,-C Urj.

(1)

55

где Rp - сопротивление резистора 10; С - емкость конденсатора 12; п - число «ионизированных импульсов

за период; f - частота напряжения.

0

0

тенсивности излучения, /н и /кр - ток в цепи индикатора, соответствующий нормальной и критической интенсивности излучения.

Устройство контроля пламени работает следующим образом.

В момент включения при отсутствии ультрафиолетового излучения на конденсаторе 12 согласующего устройства 7 и противофазных входах компараторов 14 и 15 устанавливается высокий уровень напряжения L c, примерно равный напряжению на щине 2 и превышающий пороги срабатывания компараторов 14 и 15, определяемые напряжениями L/oni и Uan-2. Компараторы 14 и 15 устанавливаются в нулевое состояние, сигнализирующее об отсутствии пламени. Генератор 1 находится во включенном состоянии, на вторичной обмотке трансформатора 3 присутствует напряжение U, питающее газоразрядный индикатор 5. Ток через индикатор 5 и детектор 6 отсутствует. При воздействии излучения индикатор 5 пробивается, на выходе детектора 6 появляется напряжение /2, открывающее транзистор 8 согласующего каскада 7 (фиг. 3). Происходит разряд конденсатора 12 через резистор 10 на линию передачи сигнала 9 и транзистор 8. Когда конденсатор 12 разрядится до напряжения t/c f/oni, первый компаратор 14 переключается в единичное состояние, сигнализируя о наличии пламени. Дальнейший разряд конденсатора 12 до значения напряжения /оп2 приводит к срабатыванию второго компаратора 15, который отключает питание генератора 1. Ток через индикатор 5 прекращается, происходит заряд конденсатора 12 через резистор 13 согласующего каскада до напряжения Uon2-i-Ur2,

второй компаратор 15 отключается, запуская

первого компаратора 14 выбирается из ус

ловия Uon Uon2-{-2UT2, а напряжение /с не достигает уровня t/oni, первый компаратор 14 постоянно находится во включенном состоянии, сигнализируя о наличии пламени.

Если излучение прекращается в любой из фаз указанного цикла, что напряжение возрастет до значения Uoni и происходит отключение первого компаратора 14, сигнализирующее о погасании пламени.

Время включенного состояния генератора 1 определяется выражением

t...ff--Rf,-C Urj.

(1)

где Rp - сопротивление резистора 10; С - емкость конденсатора 12; п - число «ионизированных импульсов

за период; f - частота напряжения.

Минимальное время включенного состояния генератора 1, соответствующее интенсивности излучения Ун, при которой происходит насыщение газоразрядного индикатора 5 (фиг. 2), определяется выражением

/вкл н

Е . D . /

Ur

(2)

так как при Ун имеет место равенство , т. е. пробой индикатора происходит в каждом полупериоде питающего на- пряжения.

Критическое время включенного состояния генератора 1, соответствующее критической интенсивности обнаружения излучения Укр (фиг. 3) при числе «ионизированных импульсов пкр, определяется выражением

..С-| .

U

Та

i«f

(3)

Время отключенного состояния генератора 1 является постоянной величиной и оп- 20 ределяется выражением

tor -Ri3-C Const, fpi

(4)

- сопротивление резистора 13.

Критическая интенсивность определяется как состояние, при котором имеет место равенство

4вкл кр Готкл }

Отсюда, приравнивая (3) и (4), имеем

-|t .

Я«

(6)

Разделив (3) на (4), получаем соотно- щение

/вкл кр ioiKjj

R,

или

J кр

Л)3 toTia УН

Разделив (1) на (4), имеем

in

f К,,

/от

или, С учетом (6)

J и Укр J

1вкл «3 iciTK/;.

JH

Поскольку Укр, Ун, Ьткл суть константы, имеем соотнощение

U.Const.(7)

Учитывая, что значение тока газоразрядного индикатора за период Т определяется соотнощением

где

ДГ i tвк. J ,

ЧИСЛО «ионизированных импульсов;

/ - ток в импульсе Const, получаем соотнощение

Const.

(8)

Таким образом, устройство обеспечивает индикацию нламени в диапазоне интенсиБностей ультрафиолетового излучения от Укр до VH, поддерживая постоянное значение тока газоразрядного индикатора за период Т на уровне /кр (фиг. 4), соответствующем критической интенсивности обнаружения пламени при условии выполнения

соотношения

RP УХР и - V

1 1}Jyi

0

5

0

5

0

5

0

Управление током газоразрядного индикатора в зависимости от интенсивности излучения, эквивалентное диафрагмированию потока излучения, повыщает срок службы газоразрядного индикатора за счет снижения коэффициента нагрузки по току в режимах больщих интенсивностей и одновременно позволяет осуществлять контроль интенсивности излучения и чистоты оптического тракта путем оценки соотнощения времени отключенного и включенного состояний генератора 1 по сигналу второго компаратора 15 (/4 в соответствии с критерием (5). Превыщение значением Ькл значения откл (фиг. 3), кото- рое выбирают из соотнощения taт.tз/2, где /3 - время, определяющее инерционность устройства (задержка по отключению), сигнализирует в условиях заведомо высокой интенсивности излучения (режим номинальной нагрузки агрегатов) о загрязненности оптического тракта и необходимости регламентных работ.

Построение согласующего каскада 7 по схеме управляемого генератора пилообразного напряжения и включение линии передачи сигнала 9 между транзистором 8 и конденсатором 12 согласующего каскада повыщает помехоустойчивость устройства за счет щунтирования противофазных входов компараторов 14 и 15 конденсатором больщой емкости. Кроме того, согласующий каскад в данном случае совмещает и функции таймера, определяя инерционность системы и упрощая устройство в целом. В случае использования конденсатора емкостью 100- 200 мкФ устройство чрезвычайно некритично к сопротивлению изоляции линии и не требует экранированных кабелей при передаче сигнала до 300 м.

Формула изобретения

Устройство для контроля пламени, содержащее источник питания, подключенный через резистор к газоразрядному индикатору и полупроводниковому детектору, связанному с двумя компараторами, имеющими прямой вход, соединенными с системой защиты и системой контроля интенсивности излучения соответственно, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности, оно содержит согласующий каскад, два источника опорных напряжений, а источник питания выполнен в виде генератора с трансформатором, компараторы имеют противофазные

входы, причем источники опорных напряжений подключены к прямым входам компараторов, к противофазным входам которых подключен выход согласующего каскада.

вход которого соединен с полупроводниковым детектором, а выход компаратора, соединенного с системой контроля интенсивности излучения, подключен к генератору.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в газовой, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях народного хозяйства. Целью изобретения является повышение надежности контроля путем увеличения срока службы газоразрядного индикатора, введения контроля интенсивности ультрафиолетового излучения, чистоты оптического тракта и улучшения помехоустойчивости. Устр-во содержит генератор 1, трансформатор 3, резистор 4, газоразрядный индикатор 5, детектор 6, согласуюш,ий каскад 7, линию 9 передачи сигнала, компараторы 14 и 15. Компаратор 14 осуш,ествляет индикацию пламени, а компаратор 15 - контроль интенсивности У индикатора ультрафиолетового излучения и стробированне генератора 1 по закону вклХУ сод5/. Согласуюш,ий каскад выполнен в виде генератора пилообразного напряжения и совмещает функции таймера. Построение каскада 7 по схеме управляемого генератора и включение линии 9 передачи сигнала между транзистором 8 и конденсатором 12 согласующего каскада повышает помехоустойчивость устр-ва за счет шунтирования противофазных входов компараторов конденсатором большой емкости. 4 ил. сл ю со О5 СО to tfue.l

/7X70 А/ У - У//

,

/Уг

/7У7 У/у/ р///у Сае/у у

/

Uz

гт

п

л

п

f0r/fn CO St с1

ffff/7. /TTf.

t.

cfJua.Z

/7У7СГМ

Ui

С С НСУУ7

3at fJ 77 /

.lS

X

X

УЛ/ .4