Система автоматического регулирования процесса горения Советский патент 1990 года по МПК F23N5/20 

Изобретение относится к технике регулирования процессов горения и может быть использовано в энергетических установках для обеспечения тре- буемого режима работы при воздействии внешних возмущающих факторов и борьбы с возникшими в камере сгорания высоко- и низкочастотными акустическими колебаниями (высоко- и низкочастот- ной неустойчивостью).

Цель изобретения - повышение надежности и точности регулирования.

На фиг 1 представлена функциональная схема системы автоматического ре- гулирования; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема алгоритма работы системы.

Система автоматического регулирования процесса горения содержит датчи ки 1 амплитуды колебаний давления, установленные в камере 2 сгорания, установленную торцом на стенке камеры 2 сгорания регулируемую форсунку 3 которая включает цилиндрический кор- |пус 4, изготовленный из диамагнитного материала, на внутренней поверхности которого со стороны торца, обращен- soro к камере 2, выполнены кольцевая канавка 5 с отверстием 6 в стенке и (торцовая выточка 7 с отверстием 8 в ггенке, во второй торцовой выточке 9 )азмещена индуктивная катушка 10, Знутри корпуса по его оси расположен подпружиненный ферромагнитный стержень 11, выполненный в виде золотника с четырьмя продольными эллиптическими лысками 12 на конце, обращенном зс камере 2 сгорания. Датчики 1 под- :спючены к последовательно соединенным ;шалоговому коммутатору 13, аналоге- Цифровому преобразователю (АЦП) 14, 1& оцессору 15, цифроанапоговому пре- фбразозателю (ЦАП) 16, к выходу которого подсоединена индуктивная катуш™ ка 10. Катушка 10 к стержень 11 образуют излучатель колебаний давления, Система работает следующим образом В кольцевую канавку 5 подается горючее, которое через канал, образо- ванный лысками 12 и корпусом 4, попадает в выточку 7, где смешивается с окислителем, поступающим через отверстие 8, причем перемещение золотника из одного крайнего положения в другое вызывает изменение режима р&боты форсунки, регулируя в некотором диапазоне тонкость и однородность распыла топлива, а также его распре

Q

5

д 5 о 4с п

5

5

деление вдоль оси камеры сгорания. Датчики 1 с высокой частотой попеременно подключаются с помощью коммутатора 13 к входу АЦП 14. В последнем формируются коды, соответствующие величине сигналов на входе подключаемых датчиков, которые далее передаются на процессор 15.

Таким образом, информация о распределении давления вдоль реакционной зоны (его абсолютная величина, амплитуда, частота и фаза колебаний) записывается в определенную память процессора 15.

Измеренная величина давления сравнивается с заданной и в случае отклонения на основании известной характеристики форсунки формируется код, который преобразуется в напряжение с помощью ЦАП 16. Напряжение прикладывается к индуктивной катушке 10. В результате стержень 11 устанавливается в положение, при котором уменьшается или увеличивается расход и изменяется соотношение компонентов при увеличении и уменьшении давления соответственно. В результате многократного последовательного приближения давление приобретает требуемое значение.

В процессе работы энергетической установки в камере сгорания могут возникнуть акустические колебания со сложным спектром частот. В результате изменяется распределение давления вдоль реакционной зоны, а следовательно, и информация, записанная в оперативную память процессора. Управляющая программа, проанализировав измерительную информацию, вызывает периодическое изменение кода, который преобразуется в напряжение с помощью ЦАП, а следовательно., и изменение магнитного поля. Движение стержня в результате действия магнитного поля осуществляет такой процесс распыливания топлива, который резко снижает добротность колебательной системы камера сгорания - рабочее тело, что вызывает быстрое затухание возникших колебаний. I

Алгоритм работы процессора представлен на блок-схеме (фиг. 3).

Процессор 15 выполняет следующие операции.

Ввод матрицы заданного распределения давлений в камере сгорания в память процессора.

Формирование кода установки стержня в начальное положение для выдачи в ЦАП.

Выдача кода в ЦАП.

Опрос датчиков 1 и запись кодов АЦП в память процессора.

Сравнение информации с датчиков с заданным распределением амплитуд колебаний давления.

Если измеренные амплитуды оказываются меньше заданных, код ЦАП для компенсации возмущения увеличивается на величину, определенную исходя из записанной в запоминающем устройстве (ОЗУ) экспериментально полученной характеристики форсунки.

Сравнение информации с датчиков 1 с заданным распределением амплитуд.

Если измеренные амплитуды оказывают- 20 форсунку, прикрепленную торцом к

ся больше заданных, код ЦАП для компенсации возмущения уменьшается на величину, определенную по записанной в ОЗУ информации.

Если измеренные амплитуды равны заданным, изменение кода ДАЛ не происходит.

Выдача нового кода в ЦАП.

Проверка условия: требуется изменение начальных условий

Если начальные условия требуется изменить, то переход к следующей операции. Если их изменять не требуется, то переход на дальнейший опрос датчиков 1.

Выборка из памяти процессора новых значений матрицы распределения амплитуд колебаний давления. Переход на продолжение опроса датчиков 1.

Цикл выполняется с частотой, существенно превышающей частоты процессов, происходящих в камере сгорания. В результате процесс регулирования заключается в компенсации небольших отклонений давлений от заданных. Подавление пульсаций происходит на стадии их возникновения. Использование информации о характеристиках конкретстенке камеры сгорания и имеющую линдрический корпус, выполненный диамагнитного материала, и излуча тель колебаний давления, выполнен

25 в виде иьдуктивной катушки, устан ленной в корпусе форсунки, и ферр магнитный стержень, установленный внутри катушки соосно с цилиндрич ким корпусом форсунки, о т л и ч

30 ю щ а я с я тем, что, с целью по шения надежности и точности регул рования, она дополнительно содерж последовательно соединенные анало вый коммутатор, аналого-цифровой

,с образователь, процессор и цифроан говый преобразователь, выход кото го подключен к индуктивной катушк датчики амплитуды колебаний давле в камере сгорания подключены к ан

40 лотовому коммутатору, в цилиндрич ком корпусе на внутренней поверхн со стороны торца, обращенного к к мере сгорания, выполнены кольцева канавка с отверстием и торцовая вы

45 точка с отверстием, а ферромагнит стержень выполнен в виде золотник с четырьмя эллиптическими лысками конце, обращенном к камере сгоран

5

ной форсунки возможно при использовании процессора. Характеристика форсунки определяется экспериментально и хранится в ОЗУ процессора в виде матрицы чисел, на основании которой вычисляется код, определяющий положение золотника. Определение характеристики осуществляется путем перемещения золотника по всему диапазону регулирования и измерения сигналов с датчиков.

Формула изобретения

Система автоматического регулирования процесса горения, содержащая датчики амплитуды колебаний давления в камере сгорания, и регулируемую

стенке камеры сгорания и имеющую цилиндрический корпус, выполненный из диамагнитного материала, и излучатель колебаний давления, выполненный

в виде иьдуктивной катушки, установленной в корпусе форсунки, и ферромагнитный стержень, установленный внутри катушки соосно с цилиндрическим корпусом форсунки, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и точности регулирования, она дополнительно содержит последовательно соединенные аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, процессор и цифроанало- говый преобразователь, выход которого подключен к индуктивной катушке, датчики амплитуды колебаний давления в камере сгорания подключены к аналотовому коммутатору, в цилиндрическом корпусе на внутренней поверхности со стороны торца, обращенного к камере сгорания, выполнены кольцевая канавка с отверстием и торцовая выточка с отверстием, а ферромагнитный стержень выполнен в виде золотника с четырьмя эллиптическими лысками на конце, обращенном к камере сгорания.

1. Ввод начальных условий PDJ

Изобретение относится к процессу горения и может быть использовано в энергетических установках. Целью изобретения является повышение надежности и точности регулирования. Это достигается тем, что система дополнительно содержит последовательно соединенные аналоговый коммутатор 13, аналого-цифровой преобразователь /АЦП/ 14, процессор 15 и цифроаналоговый преобразователь, которые по сигналам датчиков 1 амплитуд колебаний давления в камере 2 сгорания управляют работой регулируемой форсунки 3 путем перемещения с помощью индуктивной катушки 10 феромагнитного стержня 11, выполненного в виде золотника с эллиптическими лысками на конце. 3 ил.

Л-А

Z, Формир. кода ЦЛП аля начального поп.

±

Ј

4 Спрос датчикод Wt...,BN

нет

В. Увеличить кодЦДП на &Р РЦАП РЦАП+АР

1f. Выборке из паю- ти ной нач. gt/ioouti