Устройство для контроля процесса горения в газоводе энергетической установки Советский патент 1990 года по МПК F23N5/12 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах контроля и управления режимов тепловых энергетических установок (ТЭУ).

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На фиг. 1 показано устройство; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики резонаторов (АЧХ) резонатора; на фиг. 3 - эпюры напряжений и токов для полей в резонаторе с частотами fi и h; на фиг. 4 - пример конструкции резонатора, установленного на стенке газовода и имеющего окно.

Устройство содержит измерительный и дополнительный автогенераторы 1 и 2, датчик 3 в виде открытого резонатора, элементы 4, 5 и линии 6 и 7 связи, а также измеритель 8 взвешенной разности частот. Кроме того, устройство содержит резонатор, установленный на стенке 9 газовода и имеющий окно 10.

Устройство работает следующим образом.

Автогенераторы 1 и 2 одновременно возбуждают в резонаторе 3 колебание с частотами fi и f2, близкими к его собственным частотам (фиг. 2). При этом возбуждается также поле с частотой /i в объеме газовода в окрестности окна 10, а частота fi изменяется сообразно изменению диэлектрической проницаемости е и концентрации электронов Ng в пристенной области газовода. Одновременно частота f изменяется вместе с изменением геометрических размеров и состояния диэлектрика (от воздействия температуры), что создает ошибку измерения.

Для поля с частотой f дело обстоит по-иному. На этой частоте, меньшей плазменной частоты f , плазма пламени электро- проводна и поле отражается от окна, как от стенок резонатора. Поэтому частота /г зависит только от параметров резонатора, изменяющихся под воздействием процессов, сопровождающих горение.

05

о оо

4

05

Таким образом, в сигнале с частотой fi содержится информация о контролируемой величине Ng. и помехе L , а в сигнале с частотой /2 - только о помехе. В линейном приближении

,,(Ne)(U)()Ne+(

/6t/)A(/,

(fy)№/6f)At/.

В обоих случаях помеха одинакова, но приращения Afi(t/) и Д/2() всегда н€;- одинаковы вследствие заметного различия частот (в примере на фиг. 3 /i/f2 l,). Поэтому минимальная ошибка контроля достигается, если измеритель 8 осуществляет операцию (. Тогда

A/,-mA/2 A/i(We).

В одномерном резонаторе (отрезок линии передачи) т есть отношение небольших целых чисел, в трехмерных т может быть иррациональным числом.

Однако в рамках указанных операций устройство не обеспечивает достижение поставленной цели вследствие появления внутренней помехи из-за взаимного влияния автогенераторов через общий резонатор. Возникают биения и, как следствие, частотная модуляция обоих генераторов с частотами

/ p /tl/l + «2/2, (П ±1,±2,...)

Наиболее опасная из них Fi2 соответствует случаю (-П2/п } л т. Она была бы равна нулю, если бы частоты генерации были бы точно равны собственным частотам резонатора. По известным причинам (главным образом,инерционность активного элемента) это не так, и поэтому в контрольном сигнале появляется колебание с низкой частотой (NgU. Если она окажется в полосе частот сис темы контроля (по современным требованиям - это сотни герц), то возникает угроза серьезной ошибки.

Определенное положение и ориентировка элементов связи обеспечивают уменьшение этой помехи, вплоть до полного устранения. Фиг. 3 поясняет это. Здесь показаны эпюры напряжений (сплошные линии) и токов (штриховые) резонатора в виде корот- козамкнутого на концах отрезка линии передачи (одномерное напряжение), возбуждаемого на третьей (fi) и второй (/2) гармониках. Элементы связи индуктивного характера должны располагаться в узлах токов «чужого колебания, а элементы емкостного характера - в узлах напряжений. Поэтому основной элемент связи (возбуждающий поле) должен быть установлен: индуктивный - в точках А или А-, емкостный - в В. Совершенно аналогично поступают с дополнительным элементом связи. Условия легко совместимы.

Пример. Индуктивный элемент в точке А (частота fi) и емкостный - в точке DI (частота /2).

На фиг. 3 имеется некоторая условность. В действительности собственные частоты открытого и «закрытого резонаторов и соответственно длины волн в них (сравните с фиг. 2) несколько отличаются. В трехмерном резонаторе существенна и

5 ориентация элементов связи в каждом конкретном случае.

Формула изобретения

Устройство для контроля процесса горе- ния в газоводе энергетической установки, содержащее измерительный автогенератор, настроенный на частоту выще плазменной и установленный на внешней стенке газовода, датчик в виде резонатора, расположен- 5 ного на внутренней стенке газовода, датчик в виде резонатора, расположенного на внутренней стенке газовода, утопленного в нее заподлицо с поверхностью, заполненного диэлектриком, имеющего непроводящий участок поверхности, обращенный вовнутрь га- 0 зовода, и содержащего элемент связи с автогенератором, линию связи автогенератора с резонатором, проложенную через отверстие в стенке газовода, а также измеритель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены допол- 35 нительный автогенератор, настроенный на частоту ниже плазменной, дополнительный элемент связи в резонаторе и дополнительная линия связи, конструктивно аналогичная основной и соединенная с дополнительным элементом связи и дополнительным автогенератором, каждый элемент связи выполнен емкостным или индуктивным, емкостный элемент связи установлен в точке резонатора, соответствующей узлу электрического поля, возбуждаемого другим элемен- 45 том связи, а индуктивный элемент связи установлен в точке резонатора, соответствующей узлу магнитного поля, возбуждаемого другим элементом связи, с ориентировкой его вектора поляризации ортоганально вектору поляризации этого магнитного поля, вы- 50 ходы генераторов подключены к двум входам измерителя, выполненного в виде устройства, формирующего сигнал, пропорциональный взвешенной разности частот автогенераторов.

40

Изобретение относится к теплоэнергетике и обеспечивает повышение точности контроля. Устройство включает резонатор, установленный на внутренней стенке газовода и имеющий окно, обращенное внутрь газовода, два автогенератора, связанных с резонатором через отверстия в стенке газовода и возбуждающих резонатор на двух частотах, одна из которых выше плазменной, другая ниже плазменной. В двухвходовом измерителе, формирующем контрольный сигнал, осуществляется взвешенное вычитание частот автогенераторов и компенсация сигналов помехи. 4 ил.

rv

I

л

П

AV A

/

фиг.

фиг. Ц