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

(Л

С

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно автоматизации процессов горения. Преобразуют ультрафиолетовое излучение пламени в электрические импульсы путем перекрытия потока излучения на детектор при помощи оптического затвора, измеряют количество импульсов при открытом и закрытом затворе, управление временем освещения детектора осуществляют в обратно пропорциональной зависимости, а управление временем затемнения - в прямо пропорциональной зависимости от количества импульсов на выходе детектора в светлой и темной фазах соответственно, формируют сигнал наличия пламени при достижении заданного количества циклов перекрытия потока излучения в единицу врбмени и сигнал неисправности при длительности перекрытия, равной значению допустимой инерционности системы конт- р$ля пламени. 1 ил,

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.

Известен способ контроля пламени по ультрафиолетовому излучению, в котором измеряют количество импульсов на выходе детектора в единицу времени и формируют сигнал наличия пламени при достижении заданного количества импульсов.

Недостатком способа является невысокая надежность контроля пламени из-за потери детектором ключевых свойств и перехода в режим самостоятельного разряда, обусловленные старением оптического датчика под воздействием ультрафиолетового излучения пламени большой интенсивности,

характерного для режиМа номинальной нагрузки контролируемого агрегата.

Известен также способ контроля пламени путем преобразования ультрафиолетового излучения в электрические импульсы перекрытием потока излучения на детектор на постоянное заданное время при помощи оптического затвора, измерения количества импульсов на выходе детектора при открытом и закрытом затворе и формирования сигнала наличия пламени при достижении заданного количества импульсов при открытом затворе, а сигнала неисправности - при достижении заданного количества импульсов при закрытом затворе

Этот способ позволяет осуществить контроль исправности детектора. Однако повышенная токовая нагрузка детектора снижает надежность способа

Х|

4 vj

00

О О

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения токовой нагрузки детектора при сохранении чувствительности.

Для этого в способе контроля пламени путем преобразования ультрафиолетового излучения в электрические импульсы перекрытием потока излучения на детектор при помощи оптического затвора, измерения количества импульсов на выходе детектора при открытом и закрытом затворе, управление временем освещения детектора осуществляют в обратно пропорциональной зависимости, а управление временем затемнения - в прямо пропорциональной зависимости от количества импульсов на выходе детектора в светлой и темной.фазах соответственно, причем сигнал наличия пламени формируют при достижении заданного количества циклов перекрытия потока излучения в единицу времени, а сигнал неисправности - при длительности перекрытия, равной значению допустимой инерционности системы контроля пламени.

На чертеже изображена схема устройства контроля пламени, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит оптический детектор 1, один электрод которого через резистор 2 соединен с клеммой 3, на которую подводится переменное напряжение, а другой электрод через схему 4 согласования соединен с выходом ключа 5 управления, выполненного на тиристоре б, в анодную цепь которого включена обмотка электромагнитного реле 7, а в катодную - нагрузка в виде резистора 8, Электромагнитное реле 7 соединено с клеммой 9, на которую подводится пульсирующее напряжение, Устрой- CTRO также содержит оптический затвор в виде шторки 10 для периодического затемнения детектора 1, приводимой в движение обмоткой 11, которая подключена к генератору 12 электрических импульсов управления шторкой 10, второй ключ 13, содержащий тиристор 14, анод которого подключен к обмотке электромагнитного реле 15, Один из выходов ключа 13 подключен к генератору 12, а другой - к ключу 5 управления. Анод свето- излучающего диода 16 подключен к схеме 4 согласования, а катод - к входу интегратора 17, состоящего из резисторов 18 и 19 и конденсатора 20, выход которого подключен к пороговому элементу 21, связанному с генератором 12.

Способ осуществляется следующим образом.

При наличии пламени световой поток через открытый оптический затвор-шторку 10 воздейстЕует на оптический детектор 1 пламени, который переходит в проводящее

состояние. В результате этого электрические импульсы через схему 4 согласования подаются на вход ключа 5 управления и через светоизлучающий диод 16 на вход интегратора 17. На выходе интегратора 17 под воздействием электрических импульсов, поступающих через светоизлучающий диод 1 б за счет заряда конденсатора 20 через резистор 18, формируется нарастающее напряжение со скоростью нарастания, прямо пропорциональной интенсивности излучения. При достижении напряжением Ui верхнего уровня переключения Urm порогового элемента 21 последний включает генератор

12 управления шторкой 10, которая перекрывает световой поток. Оптический детектор переходит к непроводящее состояние, прекращается поступление импульсов на входы схемы 4 согласования и интегратора

12, Шторка 10 переходит в открытое состояние, и, если пламя присутствует, цикл повторяется. При определенном количестве циклов переключений шторки в единицу времени, задаваемом величиной задержки

на включение реле 7, последнее переключается, вырабатывая сигнал наличия пламени. В период затемнения детектора 1 реле 7 остается в возбужденном состоянии за счет действия задержки на отключение.

При перекрытии шторкой 10 светового потока обеспечивается режим контроля исправности оптического детектора 1 пламени. Электрический импульс с выхода генератора 12 одновременно поступает и на

один из входов второго ключа 13. Однако при затемнежюм детекторе 1 и его исправном состоянии на другом входе второго ключа 13 импульсы отсутствуют. Следовательно, второй ключ 13 находится в отключенном состоянии. Если при затемненном детекторе 1 второй ключ 13 находится во включенном состоянии, то это свидетельствует о том, что детектор 1 неисправен и генерирует импульсы при отсутствии пламени. Поскольку

через обмотку электромагнитного реле 15 на анод тиристора 14 поступают импульсы от генератора 12, а на управляющий электрод-импульсы с катода тиристора б ключа 5 управлений, тиристор 14 включает электромагнитное реле 15, контакты которого используются а схеме защиты камеры сгорания. В условиях изменяющейся интенсивности излучения устройство обеспечивает постоянство световой экспозиции за счет

управления временем освещения оптического детектора в обратно пропорциональной зависимости, а временем затемнения - в прямо пропорциональной зависимости от количества импульсов на выходе детектора в светлой и темной фазах соответственно. Среднее значение тока детектора при этом поддерживается постоянным на уровне, соответствующем критической интенсивности обнаружения пламени, который диктуется требуемой помехоустойчивостью системы. Время освещенного состояния детектора определяется по формуле

SRl8 C20 2f (1)

где Е - амплитуда импульсов на выходе схемы 4 согласования;

Ris, €20 параметры зарядной цепи интегратора 17;

f - частота напряжения питания.

Поскольку Una, Е, Ria, €20, f- константы, имеем равенство

toes n COtlSt ИЛИ t0CB l COnSt, (2)

где I - интенсивность излучения, определяемая количеством импульсов о на выходе схемы согласования 4 в единицу времени (имп/с).

Время затемнения детектора определяется по формуле

t; Una-UnHtRi9.C20((3)

где Rig, €20 параметры разрядной цепи интегратора 18.

Поскольку Une, и™. Е, Rig, Cao - константы, имеем равенство

t3 const

Приведенное равенство справедливо для случая, когда детектор 1 исправен. Рекомендуется выбирать ,,5 tu, где tu задержка на включение реле 15, определяющая допустимую инерционность системы контроля пламени.

Если детектор 1 генерирует импульсы при перекрытии шторкой 10 светового потока, то время затемнения ta за счет дополнительной подпитки интегратора 17 через светоизлучающий диод 16 импульсами с выхода системы 4 согласования возрастает на

величину, равную сумме длительностей указанных импульсов. При достижении времени затемнения значения происходит включение реле 15, сигнализирующее о не- 5 исправности детектора 1.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает более высокую надежность контроля пламени за счет создания облегченного режима работы оптического детек10 тора при сохранении чувствительности. Введение обратно пропорциональной зависимости времени освещения toce детектора от интенсивности излучения, кроме того, позволяет осуществить в режиме номиналь15 ной нагрузки агрегатов (при интенсивности излучения, близкой к значению интенсивности излучения, при которой наступает насы- , щение детектора) контроль состояния оптического тракта. Критерием необходи20 мости проведения регламентных работ по восстановлению чистоты оптического тракта является достижение временем освещения детектора значения (допустимая инерционность системы контроля пламени).

25 Проведенные сравнительные испытания подтвердили достаточно высокую- надежность устройства, реализующего предложенный способ контроля пламени, а именно наработка детектора типа ИФ-1 в заявлен30 ном режиме увеличилась в 3 раза без видимого ухудшения параметров.

Формула изобретения Способ контроля пламени путем преобразования ультрафиолетового излучения в

35 электрические импульсы перекрытием потока излучения на детектор при помощи оп- тического затвора и измерения количества импульсов на выходе детектора при открытом и закрытом затворе, отличающий;

40 с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения токовой нагрузки детектора при сохранении чувствительности, управление временем освещения детектора осуществляют в обратно пропорциональной

45 зависимости, а управление временем затемнения - е прямо пропорциональной зависимости от количества импульсов на выходе детектора в светлой и темной фазах соответственно, причем сигнал наличия пламени

50 формируют при достижении заданного количества циклов перекрытия потока излучения в единицу времени, а сигнал неисправности - при длительности перекрытия, равной значению допустимой инерционности систе55 мы контроля пламени.