Устройство контроля пламени Советский патент 1992 года по МПК F23N5/08 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к автоматизации процессов горения, и может быть использовано также в газовой, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство контроля пламени, содержащее питающий электрод, соеди- ненный с генератором, и приемный электрод, соединенный через импульсный усилитель с одним из входов триггера, к которому подключено исполнительное реле, инвертор, схему совпадения и накопительный счетчик, причем выход импульсного усилителя подключен к первому входу накопительного счетчика и инвертору, выход которого подключен к первому входу схемы совпадения, к второму входу которой подключен второй выход генератора, а выход схемы совпадения соединен с вторым входом накопительного счетчика, выход которого подключен к второму входу триггера.

Устройство позволяет обеспечить селективный контроль пламени, но обладает низкой надежностью из-за непосредственного контакта датчика с пламенем, что приводит к коррозии и разрушению электрода, а образующиеся коксовые отложения вызывают, кроме того, ложные срабатывания, затрудняющие эксплуатацию.

ю VI ю

XI

Известно также устройство контроля пламени, содержащее источник питания выполненный в виде генератора с трансформатором и подключенный через резистор к датчику в виде газоразрядного индикатора и полупроводниковому детектору, связанному с двумя компараторами, имеющими прямой вход, соединенными с системой защиты и системой; контроля интенсивности излучения соответственно, согласующий каскад, два источника опорных напряжений, компараторы имеют противофазные входы, 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. Однако такое устройство не позволяет надежно контролировать состояние факела отдельной горелки на фоне аналогичных источников излучения. Указанный недостаток особенно проявляется при уменьшении производительности контролируемой горелки, связанном с переводом котла на пониженную нагрузку.

Целью изобретения является повышение надежности.

Для этого в устройство, содержащее источник питания, выполненный в виде генератора с трансформатором и подключенный через резистор к последовательно соединенным газоразрядному индикатору и полупроводниковому детектору, связанному через транзистор и интегрирующую цепочку с первым компаратором, соединенным с системой контроля интенсивности излучения, второй компаратор, связанный с системой защиты и формирователь опорного напряжения введены три диода, резистор, вторая интегрирующая цепочка, причем выход первого компаратора соединен через первый диод со второй интегрирующей цепочкой, а через второй диод с формирователем опорного напряжения, который связан с вторым входом первого компаратора и через третий диод и резистор с выходом второго компаратора.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройства контроля пламени; на фиг.2 и 3 - диаграммы напряжений в зависимости от времени t для режима отсутствия пламени (I,II,Y), появления пламени нормальной интенсивности (III) и срыва пламени (IY).

Устройство содержит источник питания, выполненный в виде генератора 1, соединенного с шиной 2 положительного

напряжения и через трансформатор 3-е резистором 4, газоразрядным индикатором 5 и полупроводниковым детектором б. Выход детектора 6 подключен к согласующему каскаду 7. выполненному на транзисторе 8, коллектор которого через линию 9 подключен к разрядному резистору 10, а эмиттер соединен с шиной отрицательного напряжения 11 и конденсатором 12, кото0 рый через зарядный резистор 13 подключен к шине 2 положительного напряжения. Резисторы 10,13 и конденсатор 12 составляют интегрирующую цепочку. Выход согласующего каскада 7 соединен с проти5 вофазным входом первого компаратора 14. выход которого через диод 15 связан с формирователем опорного напряжения 16 и через диод 17 подключен к интегрирующему элементу 18, связанному с прямым входом

0 второго компаратора 19, выход которого подключен к системе защиты и резистор 20 и диод 21 связан с выходом формирователя опорного напряжения 16, который подключен к прямому входу компаратора 14.

5 Устройство работает следующим образом.

При отсутствии пламени напряжение Уз на конденсаторе 12 согласующего каскада 7 принимает значение, близкое к величине

0 напряжения Еп. На выходе первого компаратора 14 устанавливается низкий уровень напряжений. Одиночные импульсы и короткие пачки импульсов на выходе детектора 6. возникающие под действием фоновой за5 светки, вызывают ступенчатый разряд конденсатора 12 через резистор 10, линию связи 9 и транзистора 8 согласующего каскада. Величина резистора 10 определяет скорость разряда и выбирается такой, что

0 напряжение Оз достигает значения , определяемого выходным напряжением низкого уровня первого компаратора 14. Диод 21 и резистор 20 позволяют поддерживать низкий уровень Uon при переключении

5 первого компаратора 14 в единичное состояние до момента переключения второго компаратора 19 из нулевого в единичное состояние.

При появлении пламени наблюдается

0 скачкообразное увеличение интенсивности до величины и пробой индикатора 5 возникает в каждом полупериоде питающего напряжения Ui. Происходит практически линейный разряд конденсатора 12 через ре5 зистор 10, линию связи 9 и транзистор 8. Когда конденсатор 12 разразится до напряжения Уз Uon происходит переключение первого компаратора 14, на выходе которого формируется высокий уровень напряжения U4, отключающий генератор 1. Ток через

индикатор 5 прекращается, транзистор 8 переходит в закрытое состояние, происходит заряд конденсатора 12 через резистор 13 до напряжения + Uri4, где Un4 - напряжение, определяющее гистерезис первого компаратора 14. Компаратор 14 отключается, запуская генератор 1. Под воздействием излучения пламени происходит пробой индикатора 5 и цикл повторяется. При этом на выходе первого компаратора 14 формируется последовательность прямоугольных импульсов положительной полярности с постоянной длительностью и переменной паузой, определяемой интенсивностью излучения, под воздействием ко- торой на конденсаторе 24 и прямом входе второго компаратора 19 формируются экспоненциально возрастающее напряжение Us. При определенном количестве импульсов Щ (циклов переключения компаратора 14JB единицу времени, задаваемом величиной резистора 24 и конденсатора 25 интегрирующего элемента 18 и опорным напряжением на противофазном входе второго компаратора 29, последний переклю- чается, формируя на выходе сигнал наличия пламени в виде напряжения высокого уровня. При этом напряжение U0n на прямом входе компаратора 14 принимает значение Uon , определяемое соотношением

Uon . гДе U4 - выходное напряже- :R23

ние компаратора 14, R21. R23 - величина резисторов 21 и 23 формирователя опорного напряжения 16. Увеличение опорного на- пряжения компаратора 14 соответствует снижению порога контроля интенсивности и повышению чувствительности устройства. Генаратор 1 работает в режиме стробирова- ния, причем при уменьшении интенсивно- сти I увеличивается время включенного состояния генератора I Твкл по закону 1вкл. I const, что обеспечивает надежный захват пламени своей горелки при снижении нагрузки. Если излучение прекращает- ся, напряжение Us возрастает до значения Us Uon + Uri4 и происходит отключение первого компаратора 14, вызывающее экспоненциальный спад напряжения Us. При достижении напряжением Us значения Us

-zp - Urig, где Urig - напряжение определяющее гистерезис второго компаратора 19, происходит отключение компаратора 19, сигнализирующее о погасании пламени.

При этом одновременно напряжение Uon скачкообразно снижается до уровня Uon за счет шунтирования резистора 23 цепью диод 21 -резистор20-выход компаратора 19, что соответствует снижению чувствительности и переходу устройства в ждущий режим. Техническая реализация устройства требует выполнения соотношения R20 0,1 R21. Минимальное значение резистора R20 должно составлять 2 кОм, а постоянная времени цепи R21C22 2 - 4 с. Настройка устройства сводится к установке резистором 10 чувствительности при отключенной горелке и максимальном фоне при отсутствии переключений компаратора 14 и корректировке чувствительности резистором 23 при минимальной производительности контролируемой горелки.

Предлагаемое устройство контроля пламени позволяет повысить надежность за счет улучшения помехоустойчивости в ждущем режиме (низкий уровень чувствительности) и обеспечивают селективный контроль пламени за счет реагирования на кратковременное скачкообразное увеличение интенсивности излучения своей горелки в момент розжига. Кроме того, переход на более высокий уровень чувствительности обеспечивает устойчивую регистрацию наличия пламени при снижении производительности контролируемой горелки.

Формула изобретения Устройство контроля пламени, содержащее источник питания, выполненный в виде генератора с трансформатором и подключенный через резистор к последовательно соединенным газоразрядному индикатору и полупроводниковому детектору, связанному через транзистор и интегрирующую цепочку с первым компаратором, соединенным с системой контроля интенсивности излучения, второй компаратор, связанный с системой защиты и формирователь опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно содержит три диода, резистор и вторую интегрирующую цепочку, причем выход первого компаратора соединен через первый диод с второй интегрирующей цепочкой, а через второй диод - с формирователем опорного напряжения, который связан с вторым входом первого компаратора, и через третий диод и резистор - с выхо- дом второго компаратора.

2 контроля

- wmeHCt/faocmt/

8 сис/лему защиты

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к автоматизации процессов горения, и может быть использовано также в газовой, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство контроля пламени содержит генератор 1, соединенный с шиной 2 питания и через трансформатор 3-е резистором 4, газоразрядным индикатором 5 и детектором 6, связанным через транзистор 8 и линию 9 с интегрирующей цепочкой 10 - 12 - 13. соединенной с компаратором 14, выход которого через диод 15 связан с формирователем опорного напряжения 16 и через диод 17 и с интегрирующим элементом 18, подключенным к компаратору 19, соединенному через резистор 20 и диод 21с формирователем 16 и компаратором 14. Введение связей позволяет осуществить селективный контроль пламени за счет реагирования на кратковременное скачкообразное увеличение интенсивности излучения своей горелки в момент розжига. 3 ил. : Ё

Лламя

U1

U4

US U6

K

te7

UH

„« fi

Пламя 3-3Н

Срыв пламени

Фиг.З