Способ контроля параметров режима горения углеводородных топлив Советский патент 1991 года по МПК F23N5/16 

1

(21)4640144/06 (22)19.01.89 (46)23.04.91. Бюл. №15

(71)Московский авиационный институт им. С. Орджоникидзе

(72)Н. Н. Панченко (53)621.182.26(088.8)

(56)Патент США № 3811816, кл. F 23 N 5/16, 1974.

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА ГОРЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЬ5Х ТОПЛИВ

(57)Изобретение относится к диагностике процесса горения углеводородных топлив, предназначено для контроля за параметрами процесса горения и может быть использовано в различных теплотехнических агрегатах топливосжигающих установок. Целью изобретения является повышение точности контроля при устойчивых режимах

горения углеводородных топлив. Устройства, реализуюшие способ, имеют топку 1, форсуночную головку 2, газоводы 3 и 6. штуцер 4, коллектор 5, оптический блок 7, световод 8, фотоэлектронный умножитель 9, светофильтр 10, источник 11 питания, анализатор 12 спектра, вычислительный блок 13. Способ осуществляется путем измерения возмущений излучения факела на линии излучения радикала м, определения спектра плотности мощнос-к пульсаций излучения (S) и расчета по .чему производной логарифма спектр лльнс ; плотности по логарифму частоты колебаний S а) п , определения центральной частоты турбулентных пульсаций в зоне горения из условия слвен- ства единице упомянутой производной, сравнения полученной таким образом частоты с эталонной (заданной), после чего делают заключение об изменении параметров режима горения. 3 ил.

Изобретение относится к диагностике процесса горения углеводородных топлив, предназначено для контроля за параметрами процесса горения и может быть использовано в различных теплотехнических агрегатах топливосжигающих установок.

Целью изобретения является повышение точности контроля при устойчивых режимах горения углеводородных топлма. .

На фиг. 1 изображено теплотехническое устройство, реальтющее предлагаемый способ; на фиг. 2 - характерный вид спектра пульсаций давления открытого пламени, на фиг. 3-хараюерный вид спектра пульсаций излучения.

Топочное устройство содержит топку 1 с форсуночной головкой. Компоненты топлива подаются в голоаку 2 посредством га- зсзода 3 и штуцера 4, сообщающегося с коллектором 5. Через газовод 6 удаляются продукту сгорания. На стенке тспкк 1 размещен оптический блок 7, охлз да«мый во избежание перегрева и выхода из гтроя из- за высоких температур К олоку 7 пристыковывается световод 8, связочный вторым своим кондом с фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 9 через светофильтр 10, выделяющий из светового потока линию излучения радикала СН (длина волны 431,5 нм). ФЭУ 9 запутывается от высоковольтного источника 11 питания. Электрический

СА 00

Ч

сигнал с ФЭУ 9 поступает на анализатор 12 спектра, с помощью которого строится спектр плотности мощности (СПМ) пульсаций излучения пламени. В вычислительном блоке 13 производятся расчет центральной частоты турбулентных пульсаций излучения пламени и сравнение этой частоты с эталонной (заданной).

При работе устройства компоненты топлива поступают в топку 1 посредством форсуночной головки 2 через газовод 3 и штуцер 4, сообщающийся с коллектором 5. Продукты сгорания удаляются через газо- аод 6. Посредством блока 7 и световода 8 световой поток от продуктов сгорания из топки 1 поступает к светофильтру 10, посредством которого осуществляется фильтрация сигнала. После светофильтра 10 световой поток регистрируется ФЭУ 9, электрический сигнал с которого поступает на вход анализатора 12 спектра. Спектр сигнала (S) в дальнейшем поступает на вычислительный блок 13, в котором определяется значение показателя степени п в соотношении S со п по формуле n -dlnS/dln a) . По результатам расчета п определяется центральная частота мз условия . Затем сравнивается полученное значение частоты с эталонным (заданным). По разнице в этих частотах делают заключение об изменении параметров режима горения.

Для открытого пламени центральная частота акустического шума пламени, отвечающая максимуму спектра Sp1 (см. фиг. 2), соответствует значению в соответствии

с S (О п для пульсаций температуры пламени (см. фиг. 3).

Основное влияние на центральную частоту спектра акустического шума пламени оказывают режимные параметры процесса горения (скорости истечения и соотношение компонентов топлива). Однако при помещении пламени в полузамкнутый объем, каковым является любое топочное устройство, спектр пульсаций давления определяется, в основном, акустическими свойствами топки. Поэтому максимумов в спектре пульсаций давления становится несколько и они

уже не отражают режимных параметров процесса горения. При этом акустические свойства топочного устройства не влияют на пульсации температуры.

Физически пульсации температуры наилучшим образом отражаются скоростью протекания химических реакций. Поэтому необходимо осуществлять регистрацию излучения в области свечения какого-либо радикала. Излучение основных элементов, появляющихся в результате химических реакций, углекислого газа и воды, находится в инфракрасном диапазоне оптического спектра, поэтому их регистрация затруднена изза дополнительных требований к световодам, Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяет радикал СН, излучение которого находится в видимой части спектра.

Формула изобретения

Способ контроля параметров режима горения углеводородных топлив путем измерения пульсаций параметров, характеризующих горение, измерения их

спектральных характеристик, определения отклонений парамет ров спектральных характеристик от эталонных значений и определения по этим отклонениям режима горения, отличающийся тем, что, с

целью повышения точности контроля при устойчивых режимах горения, в качестве параметра, характеризующего горение, используют излучение пламени на оптической спектральной линии излучения радикала

СН, в качестве спектральной характеристики пульсаций этого параметра используют спектр плотности мощности пульсации излучения пламени на упомянутой линии излу- чения радикала СН, определяют

производную логарифма спектральной плотности мощности пульсации излучения по логарифму частоты колебаний, по равенству этой производной единице определяют центральную частоту спектра мощности

5 пульсаций излучения пламени, сравнивают эту частоту с заданной эталонной частотой и по результатам сравнения делают заключение об изменении режима горения.

а

ч

§

Cg

Oj

f

at

И со

-4 О)