Устройство для контроля наличия пламени Советский патент 1977 года по МПК F23N5/24 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к системам контроля турбореактивного двигателя, и может быть применено в котельных и топочных установках, работающих на газообразном, жидком или твердом топливе.

В настоящее время для контроля наличия пламени в камерах сгорания газовых турбии и подобных им тепловых агрегатах применяются устройства, использующие явление понизации в пламени R фиксирующие электрическую проводимость, возникающую под действием высокой температуры этого пламени. Они содержат электродный датчик наличия пламени, тиратроны с холодным катодом и реле 1, 2. С целью повышения надежности, датчик включеи в цеиь катода тиратрона параллельно-последовательно соединенным диоду, реле и резистору, а к средней точке соединения последних подключеп стабилитрон, образующий с резистором делитель напряжения.

Известио также наиболее близкое по техническому решению к изобретению устройство для контроля наличия пламени, содержащее последовательно соединенные датчик иламени, источник переменного тока, фильтр, основной элемент сравнения и исполнительный элемент 3.

Недостатками указанных устройств являются низкая надежиость и точность выдачи сигнала о наличии пламени в условиях длительного воздействия резко изменяющихся климатических и механических факторов, а также при колебаниях интенсивности пламени.

Кроме того, они не исключают возмол ности ложной выдачи сигнала о наличии пламени ири незначительном умеиьшении величины сопротивления изоляции цепи датчика пламени, что вообще свойствеиио всем устройствам для контроля наличия пламени при питании датчика иламеии от источиика иостояииого тока.

Проведенные исследования и работы по контролю наличия пламени в камерах горения турбореактивного двигателя показали, что под воздействием высокой темиературы, порядка иесколько сот градусов (°С), а также из-за образования нагара (копоти) на элементах датчика пламени величина сопротивления изоляции цепи датчика иламеии может резко уменьшиться. При питании датчика иламени от источиика постоянного тока (или через диод от источника перемеииого тока) это приводит к ложиой выдаче сигнала о иаличии пламеии.

Такой существенный недостаток, общий для всех перечисленных известных устройств, не позволяет применить их для контроля наличия пламени в камере горения турбореактивиого двигателя.

Цель изобретения - повышение надежности и точности устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены дополнительный исполнительный элемент, блок задания уставки, блок формирования эталонного наиряжеппя, блоки задания переменных коэффициентов, делитель напряжения, дополнительный элемент сравнения, один вход которого через делитель напряжения подсоединен к выходу источника переменного тока, а другой вход через блок задания уставки - к своему выходу, который подключен к входу дополнительного исполнительного элемента и через первый блок задания переменных коэффициентов к первому входу блока формирования эталонного напряжения, выход последнего через основной элемент сравнения и второй блок задания переменных коэффициентов соединен с вторым своим входом.

На чертеже иредставлена блок-схема предлагаемого устройства.

Функционально устройство состоит из двух каналов - канала контроля наличия пламени и капала контроля исправности сопротивления изоляции цепи датчика пламени.

Канал контроля иаличия пламени содержит основной элемент 1 сравнения, на один из входов которого через датчик 2 пламени и фильтр 3 поступает напряжение от источника 4 переменного тока. К второму входу основного элемента 1 сравнения подключен выход блока 5 формирования эталонного напряжения. Сигналы с выхода основного элемента сравнения проходят на исполнительный элемент 6 и через блок 7 задания переменных коэффициентов на второй вход блока 5 формирования эталонного напряжения.

Канал контроля исправности сопротивления изоляции цепи датчика 2 пламени содержит дополнительный элемент 8 сравнения, первый вход которого через делитель 9 напряжения подключен к выходу источника 4 переменного тока, а другой вход - к выходу блока 10 задания уставки.

Выход дополнительного элемента 8 сравнения подсоединен к входам дополнительного исполнительного элемента 11 и блока 10 задания уставки и через блок 12 задания переменных коэффициентов к первому входу блока 5 формирования эталонного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При наличии пламени и подаче на датчик 2 пламени переменного напряжения от источник 4 неременного тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных источника переменного тока, датчика пламени и фильтра 3, возникает иульспрующий сигнал, обусловленный наличием пламени в зоне установки датчика пламени.

Постоянная составляющая этого сигнала выделяется фильтром 3 и в виде постоянного напряжения подается на первый вход основного элемента 1 сравнения. На второй вход основного элемента сравнения попадает напряжение с выхода блока 5 формирования эталонного напряжения.

При наличии пламени, когда величина напряжения на первом входе превышает установленную заранее величину эталонного напряжения на втором входе, на выходе осповкого элемента сравнения возникает сигнал. Этот сигнал вызывает срабатывание исполнительного элемента 6 и второго блока 7 задания переменных коэффициентов. Исполнительный элемент 6, срабатывая, выдает на выход

устройства сигнал о наличии пламени. При срабатывании блока 7 задания переменных коэффициентов из него в блок 5 формирования эталонного напряжения поступает сигпал на понижение величины эталонного напряжения, подаваемого из этого блока на второй вход основного элемента 1 сравнения. Понижение величины эталонного напряжения обеспечивает выдачу сигнала о наличии пламени при колебаниях интенсивности пламени в заранее установленных пределах.

Информация о величине сопротивления изоляции цепи датчика 2 пламени в виде пульсирующего напряжения поступает через делитель 9 напряжения на первый вход дополнительного элемента 8 сравнения. На его второй вход иопадает опорное напряжение с выхода блока 10 задания уставки.

В случае значительного уменьшения величины сопротивления изоляции цепи датчика

пламени, когда величина напряжения с выхода делителя 9 напряжения превышает величину опорного напряжения, дополнительный элемент 8 сравнения срабатывает и на его выходе появляется управляющий сигнал. Этот

сигнал подается одновременно на дополнительный исполнительный элемент 11, блок 10 задания уставки и первый блок 12 задания переменных коэффициентов. Исполнительный элемент И, срабатывая, выдает на выход устройства сигнал о нарушении сопротивления изоляции цепи датчика пламени.

Поступление управляющего сигнала в блок 10 задания уставки вызывает понижение величины опорного напряжения, подаваемого на

второй вход элемента 8 сравнения. Понижение величины опорного напряжения до установленного заранее уровня способствует устойчивой работе элемента 8 при колебаниях величины сигнала с делителя 9 напряжения.

При поступлении управляющего сигнала с выхода элемента 8 сравнения на вход блока 12 задания переменных коэффициентов, последний срабатывает и через блок 5 понижает величину эталонного напряжения, попадающего на второй вход элемента 1 сравнения.

Понижение величины эталонного напряжения на втором входе элемента 1 сравнения при наличии управляющего сигнала на выходе элемента 8 сравнения обеспечивает устойчивость работы основного элемента 1 и сохраняет выдачу устройством сигнала о наличии пламени при уменьшепии величины сопротивления изоляции цеии датчика пламени, так как уменьшение величииы сопротивления изоляции вызывает пропорциональное ее изменению уменьЛ1ение величины постоянной составляющей сигнала на выходе фильтра 3, однозначно определяющей наличие иламени в зоне установки датчика пламени.

Применение предлагаемого устройства, по сравнению с известными, позволит повысить надежность и точность контроля наличия пламени.

Полученный эффект от применения устройства в настоящее время не может быть оценен, но предотвращение одной катастрофы, при учете гибели летательного аппарата, составляет экономию в сумме нескольких сот тысяч рублей.

Устройство для контроля наличия пламени может найти применение в качестве сигнализатора (погасания) пламени в котельных и топочных установках, работающих на газообразном и жидком топливе, для контроля наличия пламени в агрегатах, использующих твердое топливо (например, порох), а также в системах управления розжигом пламени.

Формула изобретения

Устройство для контроля наличия пламени, содержащее последовательно соединенные датчик пламени, источник иеременного тока.

фильтр, основной элемент сравнения и исполнительный элемент, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и точности устройства, в него введены дополнительный исполнительный элемент, блок задания уставки, блок формирования эталонного напряжения, блоки задания неременных коэффициеитов, делитель напряжения, дополнительный элемент сравнения, один вход которого

через делитель напряжения подключен к выходу источника переменного тока, а другой вход через блок задания уставки соединен со своим выходом, который подключен к входу дополнительного исполнительного элемента и

через первый блок задания переменных коэффициентов к первому входу блока формирования эталонного напряжения, выход которого через основной элемент сравнения и второй блок задания переменных коэффициентов

соединен с вторым своим входом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авт. св. № 375450, кл. F 23 N 5/24, 1972.

2.Литвин В. П. Автоматическая аварийная защита в системах управления. Изд-во «Энергия, 1973, с. 76, рис. 39 в, г.

3.Авт. св. № 357422, кл. F 23 N 5/24, 1970 (прототип).