Устройство для автоматического розжига горелки котлоагрегата Советский патент 1982 года по МПК F23N5/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РОЗЖИГА ГОРЕЛКИ КОТЛОАГРЕГАТА

1

Изобретение относится к теплоэнергетике и MqjxeT быть использовано для автоматического розжига горелок котлоагрегатов и промышленных печей.

Известно устройство для автоматического розжига горелки котельного агрегата, содержащее клапан подачи топлива, соединенный с иcпoлнитe ьным механизмом, командный блок, дат чики пламени основного факела и расхода топлива 1.

Недостатком данного устройства является то, что при включении горелки большой производительности при полном открытии клапана на топливе за время 10-15 с тепловой мощности факела запальника оказывается недостаточно для воспламенения основного топлива, что приводит к снижению надежнос,ти работы котельного агрегата вследствие образования взрывоопасной смеси.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического розжига горелки котлоагрегата, содержащее пульт управления, электротермический запальник с блоками контроля И управления питанием, подключенными к первоглу элементу И, блочками контроля и управления его положением, мазутную задвижку с блоком управления его положением, связанным го вторым и третьим элементами И и датчиком контроля ее положения, подключенным совместно с выходами блоков выбора режима и задания временных интервалов ко второму и третьему элементам И, датчик контроля факела, подключенный к третьему элементу И, блок сигнализации, связанный с вы10ходами всех указанных датчиков и блоков контроля выбора режима и задания временных интервалов 2.

Недостатком этого известного устройства является то, что при исполь15зовании электротермических запальников снижается точность отработки алгоритма розжига.

Цель изобретения - повышение точности работы при использовании элек20тротермических запальников.

Поставленная цель достигается тем, что блок задания временных интервалов выполнен в виде счетчика, связанного с дешифратором и через свой

25 элемент И с генератором опорной частоты и триггером, к которому подключены выходы первого элемента И и дешифратора.

На чертеже представлена блок-схе30ма предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 контро ля положения запальника, блок 2 управления питанием запальника, запаль ник 3 электротермический с приводом первый и второй элементы И 4 и 5 соответственно, элемент б ИЛИ, блок 7контроля тока накала, блок 8 управ ления положением запальника, блок 9 сигнализации, третий элемент И 10 датчик 11 контроля факеЛа, четвертый и пятый элементы И 12 и 13 соответственно, блок 14 выбора режима, триг гер 15, блок 16 управления током электрода, блок 17 контроля состояния мазутной задвижки, даиифратор 18 шестой, седьмой и восьмой элементы И 19 , 20 и 21 соответственно, счетчик 22, мазутная задвижка 23 с приводом, датчик 24 временных интервалов, генератор 25 опорной частоты, блок 26 управления мазутной задвижкой, пульт 27 управления. Блок 1 контроля положения запальника вырабатывает сигналы, характеризующие положение запальника 3, KOTopt.ie через элементы 4 и 5 поступают на входы блока 8 управления положением запальника. Сигнгхлы блок 1 характеризуют следующие состояния запальника 3: запальник в топке, запальник выведен из . Блок 1 управляется силовым выходом запальника 3. В состав блока 1 входят кон цевые выключатели, рычаги, нормализаторы, предназначенные для согласования уровня выходных сигналов блок с входным сигналами интегральных схем. Блок 2 управления питанием запаль ника вырабатывает сигналы, поступаю щие на входы элементов 4, б и 10 со ответственно. При этом запальник вводится .в топку, подается ток нака ла электродов и запускается датчик 24 временных интервалов. В состав блока входят триггеры и })ормализато ры. Включение блока 2 осуществляетс оператором с пульта 27 управления. Запальник 3 эле тротермический предназначен для создания искры, посредством которой осуществляется воспламенением топлива, поступающего в горелку. В состав блока входят собственно запальник с электродами, реверсивный двигатель переменного тока, редуктор, тиристорный узел, управляющий работой двигателя, а Так же импульсный трансформатор. Запальник управляется сигналами блоков 8и 16. Элементы 4 и 5 осуществляют управ ление включением и отключением соответственно блока 8 управления положе нием запальника. Элемент б ИЛИ управляет работой элемента 5. На входы элемента поступают сигналы с .выходов блока 2, дешифратора 18 и б-чока 26. Блок 7 контроля тока накала отель живает нарастание тока накала электродов запальника 3. При достижении током накала номинального значения, обеспечивающего надежное воспламенение топлива, поступающего в горелку, блок 7 запускает датчик 24 временных интервалов, разрешая тем самым дальнейшее продолжение процесса розжига. В состав блока входят трансформатор тока, реле тока, триггер Шмитта, нормализ атор. Блок 8 управления положением запальника вырабатывает сигналы, согласно которым осущб ствляется включение, отключение и реверс приводного двигателя запальника 3. В состав блока входят триггеры, усилители мощности, а также узел защиты от ложных срабатываний. Блок может управляться как с пульта 27 управления при дистанционном розжиге, так и посредством элементов 4 и 5 в режиме автоматического розжига. Блок 9 сигнализации предназначен для отражения хода протекания процесса розжига и индуцирует состояния всех основных блоков устройства, а также другую информацию, необходимую для нормсшьного осуществления процесса розжига. В состав блока входят табло, усилители мощности, триггеры и ключи. На входы блока поступает информация с блоков 2, 1, 7, 14, 17, датчика 11 , дешифратор 18, а также пульта 27 управления. Элемент 10 осуществляет включение триггера 15 датчика 24 временных интервалов. Датчик 11,контроля факела определяет наличие устойчивого факела в горелке. В состав блока входят пирометрический датчик, линейный усилитель, триггер Шмитта, нормализатор. Триггер Шмитта вносит гистерезис в сигнал пирометрического датчика, повышая тем самым достоверность вырабатываем : 1Х им сигн;1лов. Элементы 12 и 13 управляют работой блока 16 управления током накала электродов. Блок 14 выбора режима осуществля ет набор и коммутацию блоков устройства, соответствующих выбранному режиму розжига. Управляется блок с пульта 27 управления. В состав блока входят лючи, осуществляющие коммутацию блоков, триггеры, запоминающие режим работы и управляющие ключамми, а также нормализаторы. Триггер 15 предназначен для управления работой элемента 21 и управляется пэсредством элемента 10, который осуществляет его включение, а также деашфратора 18, осуществляющехо его отключение. Блок 16 управления током накапа электродов осуществляет коммутацию

накального тока запальника 3. Состгт блока аналогичен блоку 8. Влок может управляться с пульта 27 управления в режиме дистанционного розжига, а также посредством элементов 12 и 13 в режиме автоматического розжига.

Блок 17 контроля состояния мазутной задвижки вырабатывает сигналы, управляющие работой элементов 19 и 20. Блок 17 вырабатывает сигналы: мазутная задвижка открыта, мазутная задвижка закрыта. Состав блока аналогичен блоку 1.

Дешифратор 18 предназначен для расшифровки состояний счетчика 22 и управляет работой триггера 15, элемента б ИЛИ, а также элементов 19 и 20.

Элементы 19 и-20 осуществляют вклчение и отключение соответственно блока 26.

Элемент 21 разрешает поступление тактовых импульсов с генератора 25 на вход счетчика 22, Управляется триггером 15.

Счетчик 22 осуществляет подсчет количества тактовых импульсов опорной частоты, поступающих из генератора 25 через элемент 21.

Мазутная задвижка 23 с приводом предназначена для подачи топлива на распыл в топку. Управляется посредством блока 26, Состав блока аналогичен блоку 3.

Датчик 24 временных интервалов вырабатывает сигналы, следующие друг за другом через определенные промежутки времени и предназначенные для временной синхронизации функционирования блоков устройства, В состав датчика входят триггер 15, дешифратор 18, элемент И 21, счетчик 22 и генератор 25 опорной частоты. Генератор 25 состоит из самовозбуждающегося автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты и делителей частоты. Функционирует датчик 24 временных интервалов следующим образом. Сигнал с выхода элемента 10 переключает триггер 15 в состояние логической единицы. Исходно триггер 15 находится в состоянии логического нуля Триггер 15 в свою очередь разрешает работу элементу 21. При этом Импульсы опорной частоты с выхода генератора 25, который работает постоянно в течение всего процесса розжига, через элемент 21 поступают на вход счетчика 22. После поступления первого импульса на вход счетчика 22 дешифратор 18 расшифровывают состояние счетчика 22 и вырабатывает сигнал, поступающий на один из входов блока 9 сигнализации, который зажиганием соответствующего табло свидетельствует, что протекание процезса розжига до данного момента осуществлялось в соответствии с алгоритмом розжига

горелки. Импульсы опорной частоты продолжают поступать с выхода генератора 25 на вход счетчика 22. Через интервал времени, который учитывает инерционность процесса накала электродов запальника и необходим для достижения ими температуры надежной вспышки мазута, дешифратор 18 вырабатывает второй сигнал, поступающий на один из входов элемента 19. При этом осуществляется открытие мазут0ной задвижки 23 и топливо поступает на распыл в горелку. Через интервал времени, который продолжительнее первого на 16-20 с и учитывает полное открытие мазутной задвижки 23,

5 а также инерционность датчика 11 контроля факела, дешифратор 18 вырабатывает следующий сигнал, который поступает на один из входов элемента 20. Если до данного Момента процесс розжига осуществлялся в соответствии с алгоритмом розжига, то мазутная задвижка 23 блокируется и остается открытой, т.е. топливо постоянно подается в топку. В против5ном случае срабатывают другие блоки устройства. Импульс опорной частоты продолжают поступать на вход счетчика 22, Через интервал времени, равный 30 мин, дешифратор 18 вырабаты0вает следующим сигнал, который поступает на один из входов элемента 6,

При этом осуществляется вывод запальника из топки, т.е. процесс розжига, практически, оканчивается. До

5 данного момента запальник находился в топке, что при потухании факела позволяло в более короткий срок осуществить повторный цикл розжига. Интервал времени в 30 мин позволяет обеспечить устойчивое горение факела.

0 Следующим сигналом дешифратор 18 переводит триггер 15 в исходное состояние логического нуля, запрещая тем самым поступление импульсов опорной частоты на вход счетчика 22. Та5ким образом, датчик 24 временных интервалов отключается до следующего цикла розжига.

Блок 26 управления мазутной задвижкой в соответствии с сигналами, выра0батываемыми элементами 19 и 20, осуществляет открытие и закрытие мазутной задвижки, разрешая или запрещая тем самым поступление топлива на распыл в горелку. Состав блока ана5логичен блоку 8.

Пульт 27 управления предназначен для координации оператором хода технологического процесса розжига и дистанционного управления устройст0вом розжига, а также другими устройствами, участвующими в розжиге, например, устройством подачи воздуха в горелку, В состав пульта управления входят ключи, коммутаторы, табло, эмиттерные повторители, а также

5

усилители мощности, позволяющие транслировать сигналы управления на значительное расстояние.

Устройство автоматического розжига горелки котлоагрегата предусматривает возможность функционирования в дистанционном (ручном.) и автоматическом режимах управления процессом розжига, которые задаются с пульта управления оператором и обеспечива-. ются блоком выбора режима.

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим функционирование устройства в режиме дистанционного розлсига, когда управление процессом розжига осуществляется вручную оператором с пульта управления.

В исходном состоянии на все блоки устройства подано питание, о чем сигнализирует табло Питание подано находящееся на пульте 27 управления. Блоки 8 управления положением запальника, 16 управления током электродов и 26 управления мазутной задвижкой отключены, что свидетельствует о том, что запальник 3 электротермический находится вне топки, электроды запальника 3 обесточены, а мазутная задвижка 23 згшрыта. Сигналы с выходов блоков 1 контроля положения запальника, 7 контроля тока накала и 17 контроля состояния мазутной задвижки постзпают в блок 9 сигнализации, который информ 1рует оператора о готовности устройства к розжигу. Перед началом розжига оператор с пульта 27 управления вводит информацию в блок 14 выбора режима, который организует связи дистанционного розжига, о чем индицирует блок 9 сигнализации. Следующей командой оператор включает блок 2 управления питанием запальника, о чем также индицирует блок 9 сигнализации. Сигнал с выхода блока 2 управления питанием запальника поступает на один из входов элемента 10, разрешая его работу. Далее, в соответствии с алгоритмом розжига, оператор подает команду Запальник в топку которая поступает на вход блока 8 управления толожением запальника. При этом на:инается перемещение запальника 3 в опку. Как только запальник 3 займет оложение в топке, блок 1 контроля оложенкя запальника вырабатывает игнал, поступающий в блок 9 сигналиации. Получив информацию о выполне 1и команды от блока 9 сигнализации, тератор подает команду -в блок 16 1равления током накала, который в юю очередь обеспечивает подачу запальник 3 питающего напряжения, шктроды начинают калиться. Как шъко ток накала электродов достиleT номинального значения, обеспевающего надежную вспышку мазута,

блок 7 контроля тока накала вырабатывает сигнал, который поступает в блок 9 сигнализации и через элемент 10 осуществляет запуск датчика 24 временных интервалов. Блок 9 сигнализации индицирует о наличии тока накала электродов. Сигнал с выхода дешифратора 18 датчика 24 временных интервалов поступает в блок 9 сигнализации, который зажигает табло Подана мазута разрешена. Следующей командой оператор включает блок 26 управления мазутной задвижкой, который в свою очередь открывает мазутную задвижку 23. Как только мазутная задвижка 23 полностью откроется, блок 17 контроля состояния мазутной задвижки выдает сигнал в блок 9 сигнализации, который осуществляет соответствующую индикацию на табло. Ко- ,. гда факел достигнет устойчивого сбстояния и соответствующих размеров, датчик 11 контроля факела выдает сигнал в блок 9 сигнализации, который зажигает табло Факел горит. Если процесс растопки происходит в соответствии с .алгоритмом розжига, то через интервал времени, приблизительно равный 30 мин, дешифратор 18 датчика 24 временных интервалов вырабатывает сигнал, который поступает на один из входов элемента 6. Элемент 6 через элемент 5, работа которого разрешена блоком 1 контроля положения запальника, так как запальник 3 - в топке, осуществляет отключение блока 8 управления положением запальника. При этом запальник 3 выводится из топки и накал электродов отключается. Блок 9 сигнализации осуществляет соответствующую индикацию. Интервал времени 30 мин, когда запапьник 3 находится в топке, позволяет сократить время на повторный розжиг, когда факел погаснет. Как только блок 9 сигнализации получит информацию о выводе запальника 3 из топки и отключении накала электродов, зажигается табло Розжиг окончен. Датч-ик 24 временных интервалов отключается сразу после поступления сигнала на вход элемента 6. Таким образом, устройство вернулось в исходное состояние.

Рассмотрим режим автоматического розжига. По сигналу оператора с пульта 27 управления блока 14 выбора режима разрешает и организует автоматическое взаимодействие элементов устройства. На входы элементов 13 и 19 из блока 14 режима поступают сигналы, подготавливающие их к работе, а на вход элемента 20 поступает разрешающий сигнал, одновременно из блока 14 выбора режима выдается сигнал в блок 9 сигнализации, который зажигсют табло Лвто5 магический розжиг, После команды

оператора Пуск, которая поступает с пульта 27 управления на вход блока 2 управления питанием запальника, последний вырабатывает сигнал, который одновременно поступает в блок 9 сигнализации и на входы элементов 4 и 10, разрешая его работу. При этом блок 9 сигнализации зажигает табло Питание запальника подано, а элемент 4, на втором входе которого был разрешающий сигнал от блока 1 контроля положения запальника, так как запальник находился вне топки, выдает сигнал в блок 8 управления положением запальника. Блок 8 управления положением запальника вырабатывает сигнсш, который поступает в запальник. 3 и на вход элемента 13. При этом начинается движение запальника 3 в топку и элемент 13, работа которого разрешена блоком 14 выбора режима, вырабатывает сигнал включения блока 16 управления током накала электрода. По сигналу блока 16 управления током накала электрода в запальник 3 поступает ток накала. Таким образом, организуется одновременное движение запальника 3 в топку и накал электрода, что значительно сокращает время розжига горелки. Как только появляется ток накала эле трода, срабатывает блок 7 контроля тока накала, который выдает сигнал, поступающий в блок 9 сигнализации и на вход элемента 10, Блок 9 сигнап зации зажигает соответствующее табло а элемент 10 включает триггер 15 датчика 24 временных интервалов. Сигнал с выхода дешифратора 18 датчика 24 временных интервалов поступает на вход блока 9 сигнализации, которы сигнализирует о нормальном протекании процесса розжига. По истечении первого интервала времени, который учитывает инерционность процесса накала электродов запальника 3 и необходим для достижения ими темпеоатуры надежной вспышки мазута, после чего можно подавать топливо в горелку, дешифратор 18 датчика временных интервалов 24 выдает сигнал, поступающий на вход элемента 19, на других входах которого присутствовали сигналы разрешения с блоков 14 выбора режима и 17 контроля состояния мазутной задвижки, которая исходно находилась в закрытом состоянии. При этом элемент 19 вырабатывает сигнал, поступающий на вход блока 26 управления мазутной задвижкой. Блок 26 управления мазутной задвижкой в свою очередь открывает мазутную задвижку 23, обеспечивая поступление мазута в горелку на распыл. При открытии мазутной задвижки 23 блок 17 контроля состояния мазутной зацвижки выдает сигнал в блок 9 сигнализации, который зажигает табло Мазут подан, запрещает дальнейшую работу элемента 19 и разрешает работу элемента 20. Через интервал времени, который продолжительнее первого на 16-20 с и учитывает полное открытие мазутной задвижки 23, а также постоянную времени датчика 11 контроля факела, дешифратор 18 датчика временных интервалов 24 выдает второй сигнал, который поступает на элемента 20, Если к моменту поступления

0 данного сигнала факел воспламенился, то, прореагировав на это, датчик 11 контроля факела вырабатывает запрещающий сигнал, который также поступает на вход элемента 20. При

5 этом элемент 20 блокируется и с его выхода в блок 26 управления мазутной задвихской не поступает отключающий сигнал. Блок 26 оставляет мазутную задвижку 23 открытой и топливо посту0пает в горелку на распыл. Одновременно датчик 11 контроля факела вьщает сигЕ1ал на вход элемента 12, согласно сигналу которого срабатывает блок 16 управления током электрода, прекра5щая подачу тока в запальник 3, Процесс розжига протекает нормально, датчик 24 временных интервалов продолжает дальнейшее функционирование. Запальник 3 находится в топке

0 до конца третьего интервала времени, который задается датчиком 24 временных интервалов и обеспечивает устойчивое горение факела. По истечеь.ии третьего интервала времени сигнал с дешифратора 18 датчика 24 временных

5 интервалов поступает на один из входов элемента 6. Элемент 6 посредством элемента 5 осуществляет включение блока 8 управления положением запальника, запальник 3 выводится из топки с обесточенными электродами. Устройство автоматически возвращается в исходное состояние, однако мазутная згщвижка 23 при этом остается открытой и горелка продолжает функцио5нировать .

Если факел по какой-либо причине не воспламенился или погас во время розжига, то датчик 11 контроля факела вырабатывает сигнал, разреша0ющий работу элемента 12, и сигнал, поступающий на вход элемента 20. При поступлении сигнала с дешифратора 18 датчика 24 временных интервалов на вход элемента 20 последний

5 обеспечивает срабатывание блока 26 управления мазутной задвижкой, который осуществляет закрытие мазутной задвижки 23, Одновременно с закрытием мазутной задвижки 23 сигнал с

0 выхода блока 26 управления мазутной задвижки поступает на один из входов элемента 6, который через элемент 5, на одном из входов ко орого был разрешающий сигнал из блока 1 контроля

5 положения запальника, так как последний находился в топке, выдает сигнал в блок 8 управления положением запальника. Блок 8 управления положением запальника выводит запальник 3 из топки и через элемент 12, на одном из входов которого разрешающий сигнал с датчика 11 контроля факела, выдает сигнал в блок 16 управления током накала электрода, который в свою очередь отключает накал запальника 3. Таким образом, запальник выводится из топки, что значительно уменьшает вероятность возникновения взрывоопасных ситуаций и устройство возвращается в исходное состояние, Если же в процессе розжига факел погас, а датчик 11 контроля факела каким-либо образом не сработал, то экстренный вывод запальника 3 из топки и его обесточивание может осуществить с пульта 27 управления оператор, который и при автоматическом розжиге по сигналам блока 9 сигнализации осуществляет контроль за ходом процесса растопки ввиду особой важности данного этапа пуска котлоагрегата. Сигнал отключения поступает с пульта 27 управления на вход блока 2 управления питанием запальни ка, .КОТОРЫЙ через элемент осуществля ет запуск блока 8 управления положением запальника. Блок 8 в свою очередь выводит запальник 3 из топки и через элемент 12 запускает блок 16 управления током электрода, который отключает ток накала запальника 3. Кроме того, оператор сразу может перевести устройство в режим дистанционного розжига и соответствующими командами с пульта 27 управления осуществить отключение блоков 8 упра ления положением запальника, 16 управления током электрода и 26 управления мазутной задвижкой, т.е. вывести запальник из топки, отключить накал его электродов и закрыть мазутную задвижку. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность работы прииспользовании электротермического запальника. Формула изобретения Устройство для автоматического розжига горелки котлоагрегата, содержащее пульт управления, электротермический запошьник с блоками контроля и управления питанием, подключенными к первому элементу И, блоками контроля и управления его положением, мазутную задвижку с блоком управления ее положением, связанным с вторым и третьим элементами И, и датчиком контроля ее положения, подключенным совместно с выходами блоков выбора режима и задания временных интервалов к второму и третьему элементам И, датчик контроля факела, подключенный к третьему элементу И, блок сигнализации, связ.анный с выходами всех казанных датчиков и блоков контроля, выбора режима и задания временных интервалов,отличающееся тем, что, с целью повышения точности работы, блок задания временных интервалов выполнен в виде счетчика, связанного с дешифратором и через свой элемент И с генератором опорной частоты и триггером, к которому подключены выходы первого элемента И. и дешифратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3830619, кл. 431-78, 1975. 2.Хесин М.Я. и др. Автоматическое управление горелками мощных котлоагрегатов. М., Энергия, 1979, с. 74-81.