Устройство сигнализации о возникновении кипения теплоносителя Советский патент 1993 года по МПК F22D1/14 

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в теплоэнергетических установках различного назначения, в частности в тех, в которых используется жидкий однофазный теплоноситель (вода под давлением, жидкий металл и т.п.) и по условиям эксплуатации кипение последнего недопустимо.

Цель изобретения - повышение надежности теплоэнергетической установки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит акустический датчик 1, усилитель 2, полосовые фильтры 3 (N шт.), первые блоки 4 определения дисперсии (N шт.), блоки 5 выделения переменной составляющей сигнала (N шт.), вторые блоки

6 определения дисперсии (N шт.), сумматор

7 и блок 8 сигнализации.

В заявленном устройстве акустический датчик 1, например, пьезоэлектрический-ус- танавливают в непосредственной близости от места прекращения контакта теплоносителя тепловыделяющей поверхностью таким образом, чтобы названный датчик мог воспринимать акустический шум, распространяющийся в теплоносителе (например, на выходе парогенерирующего канала). Акустический датчик 1 подключен к входу усилителя 20, выход которого соединен с входами полосовых фильтров 3, имеющих одинаковые по ширине полосы пропускания A f:

00

СА) Ю

2

где A F - диапазон частот, анализируемый предлагаемым устройством.

Границы полос пропускания этих фильтров выбраны таким образом, чтобы был заполнен весь диапазон частот AF. Диапазон Д F определяется видом теплоносителя в энергетической установке. Так, для водя- ного теплоносителя A F - это звуковые частоты, а для жидкого натрия - ультразвуковые частоты (15,..80 кГц).

Выход каждого из N полосовых фильтров 3 соединен с входом соответствующего блока А определения дисперсии. Выход каждого из N блоков 4 подключен к входу соответствующего блока 5 выделения переменной составляющей сигнала. Выход каждого из N блоков 5 соединен с входом соответствующего блока 6 определения дисперсии. Выход всех N блоков 6 подключены к соответствующим входам сумматора 7, имеющего N входов и один выход, соединенный с входом блока 8 сигнализации.

Все 2N блоков определения дисперсии (блоки 4 и 6) являются однотипными и представляют собой последовательное соединение квадратора и интегратора. Все N блоков 5 выделения переменной составляющей сигнала также являются однотипными.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Электрический сигнал с выхода акустического датчика 1 после усиления (в усилителе 2) поступает на входы N полосовых фильтров 3, которые фильтруют сигнал в смежных частотных полосах, разбивая диапазон ДР на N равных по величине Af полос, Сигналы с выходов фильтров 3 поступают на входы соответствующих бло- ков 4 определения дисперсии. На выходе каждого из блоков 4 действует электрическое напряжение, пропорциональное мгновенному значению Si площади какого-то i-rp участка, на которые разбивается вся пло- щздь под кривой спектральной плотности мощности выходного сигнала датчика 1. Или, другими словами, на выходе каждого блока 4 действует электрическое напряжение, пропорциональное чЭдачению диспер- сии выходного сигнала датчика 1 в соответствующей полосе частот. Электрические сигналы с выходов блоков 4 поступают на входы соответствующих блоков 5, на выходе каждого из которых действует электри- ческое напряжение, пропорциональное только переменной составляющей сигнала, поступающего на вход этого блока 5. Электрические сигналы с выходов блоков 5 поступают на входы соответствующих блоков 6, идентичных блокам 4, На выходе каждого из блоков 6 действует электрическое напряжение, пропорциональное дисперсии выходного сигнала соответствующего блока 4,

т.е. дисперсии случайной величины Si, тождественно равной соответствующему элементу Си главной диагонали ковариационной матрицы, построенной для случайных величин Si (I 1...N). Электрические сигналы с выходов блоков 6 поступают на соответствующие входы сумматора 7, на выходе которого действует напряжение, пропорциональное следу Тг ковариационной матрицы. Указанное напряжение подают на вход блока 8 сигнализации. В блоке 8 происходит сравнение текущей величины входного сигнала с пороговым значением. Величину порога срабатывания блока 8 рассчитывают заранее, до ввода в эксплуатацию предлагаемого устройства. Для этого производят измерения акустического шума, распространяющегося в теплоносителе, когда кипения последнего заведомо нет. После срабатывания порогового устройства, входящего в состав блока 8, последний подает соответствующие сигналы оператору либо посылает их в систему автоматизированного технологического контроля и управления. Срабатывание указанного порогового устройства означает, что зарегистрировано локальное кипение теплоносителя.

Усилитель 2, полосовые фильтры 3, интеграторы, входящие в состав блоков 4 и 6, блоки 5 м сумматор 7 могут быть реализованы на основе операционных усилителей в интегральном исполнении, например, 140УД8А.

Блоки 5 в простейшем случае могут представлять собой разделительные RC-це- почки, а квадраторы, входящие в состав блоков 4 и 6 могут быть реализованы на основе балансных модуляторов в интегральном исполнении, например, 1МА401.

Устройство выгодно отличается от прототипа тем, что позволяет осуществлять надежную сигнализацию о возникновении локального кипения теплоносителя. В предлагаемом устройстве акустический контроль осуществляется на основе определения такового информативного признака (след ковэриацонной матрицы случайных величин Si), который характеризует качественное отличие в целом частотного спектра шума, распространяющегося в теплоносителе без наличия локального кипения, от частотного спектра шума, регистрируемого после возникновения локального кипения. Повышение надежности сигнализации о возникновении локального кипения по вышает надежность теплоэнергетической установки в целом.

Формула изобретения Устройство сигнализации о возникновении кипения теплоносителя, содержащее акустический датчик, соединенный с усилителем, выход которого подсоединен к полосовому фильтру, подключенному к входу блока определения дисперсии,-выполненного в виде последовательно Соединенных квадратора и интегратора, и блок сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, око содержит блок выделения переменной составляющей сиг0

нала, второй блок определения дисперсии, сумматор, имеющий N входов и один выход, и N-1 цепочек из последовательно соединенных полосового фильтра, первого блока определения дисперсии, блока выделения переменной составляющей сигнала и второго блока определения дисперсии, причем входы цепочек подключены к выходу усилителя, выходы вторых блоков определения дисперсии подключены к входам сумматора, а выход сумматора подключен к блоку сигнализации.

Использование; в теплоэнергетических установках различного назначения, в частности в тех, в которых используется жидкий однофазный теплоноситель (вода под давлением, жидкий металл и т.п.) и по условиям эксплуатации кипение последнего недопустимо. Сущность изобретения: устройство содержит акустический датчик, подсоединенный к входу усилителя, выход которого подключен к цепочкам, состоящим из последовательно включенных фильтра, первого блока определения дисперсии, блока выделения переменной составляющей сигнала и второго блока определения дисперсии, которые подсоединены к входам сумматора, выход которого соединен с блоком сигнализации. 1 ил.