RU196803U1

RU196803U1 - DEVICE FOR DIAGNOSTIC OF THE FUEL COMBUSTION PROCESS IN A GAS HEATER

Info

Publication number: RU196803U1
Application number: RU2019139771U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Давыдов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Самара"
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-03-16

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к средствам диагностики процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях.Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа состоит из приемника излучения, дифференциального операционного усилителя, металлического цилиндрического корпуса; в качестве приемника излучения используется кремниевая солнечная батарея, изолированная от металлического цилиндрического корпуса прокладкой из прокладочной слюды, для дополнительной защиты на корпусе установлена металлическая муфта, на торце которой установлен магнит для удобства крепления устройства на корпус подогревателя газа, а на задней стенке корпуса расположены два кабельных ввода, посредством которых внутрь корпуса заведены сигнальный и питающий кабели. 2 ил.The proposed utility model relates to means for diagnosing the process of burning hydrocarbon fuel in gas heaters at gas distribution stations. A device for diagnosing the process of burning fuel in a gas heater consists of a radiation receiver, a differential operational amplifier, a metal cylindrical body; A silicon solar battery is used as a radiation receiver, isolated from the metal cylindrical body by a gasket from mica masonry, for additional protection, a metal sleeve is installed on the body, on the end of which there is a magnet for convenient mounting of the device on the gas heater body, and two cable cables are located on the rear wall input through which the signal and power cables are wound into the case. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к средствам диагностики процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях.The utility model relates to diagnostic tools for the process of burning hydrocarbon fuel in gas heaters at gas distribution stations.

В настоящее время на газораспределительных станциях ООО «Газпромтрансгаз Самара» работают подогреватели газа, система автоматики которых не оборудована приборами контроля состава дымовых газов, и регулирование подачи топлива и воздуха осуществляется вручную. При режимной наладке подогревателя, намеренно увеличивают расход воздуха подаваемого на горение, для исключения химического недожога, вызываемого изменением теплоты горения топлива, температуры воздуха. В процессе эксплуатации качество горения определяется визуально, в результате чего расход воздуха может увеличиться еще больше. Все это ведет к перерасходу топлива и повышенному выбросу загрязняющих веществ в атмосферу. Поэтому, возникла необходимость в устройстве, при помощи которого возможно было бы оперативно анализировать эффективность сжигания газового топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях.Currently, gas heaters operate at gas distribution stations of Gazpromtransgaz Samara LLC, the automation system of which is not equipped with flue gas composition monitoring devices, and fuel and air are regulated manually. During the mode of adjustment of the heater, the air flow supplied to the combustion is intentionally increased, in order to exclude chemical underburning caused by a change in the heat of combustion of the fuel and air temperature. During operation, the quality of combustion is determined visually, as a result of which air consumption can increase even more. All this leads to an excessive consumption of fuel and an increased emission of pollutants into the atmosphere. Therefore, there was a need for a device with which it would be possible to quickly analyze the efficiency of burning gas fuel in gas heaters at gas distribution stations.

Согласно [Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. М.: Физматгиз, 1961. - стр. 277, 292], [Кнорре Г.Ф. и др. Теория топочных процессов. M.-Л.: Энергия, 1966. - стр. 336], при оптимальном режиме горения (оптимальном расходе воздуха), пульсации яркости пламени становятся максимальными. Возникновение пульсаций яркости объясняется акустическим воздействием на пламя. При определенных условиях подачи газа и окислителя (воздуха), коэффициент избытка воздуха может претерпевать существенные колебания, происходит самовозбуждение звуковых колебаний, а следовательно, и пульсаций пламени, с частотой, близкой к одной из собственных частот колебаний газа в канале.According to [Raushenbah B.V. Vibration burning. M .: Fizmatgiz, 1961. - p. 277, 292], [Knorre G.F. et al. Theory of furnace processes. M.-L.: Energy, 1966. - p. 336], with the optimal combustion mode (optimal air flow), the pulsations of the brightness of the flame become maximum. The occurrence of pulsations of brightness is explained by the acoustic effect on the flame. Under certain conditions of gas and oxidizer (air) supply, the coefficient of excess air can undergo significant fluctuations, self-excitation of sound vibrations, and consequently, flame pulsations, with a frequency close to one of the natural frequencies of gas vibrations in the channel.

«Измеренная с помощью осциллографа частота полученного сигнала (частота пульсаций яркости пламени) оценивается с аналитически рассчитанной собственной частотой колебаний газа в канале (камере сгорания подогревателя газа). Исходя из этого сравнения, принимается решение об эффективности горения углеводородного топлива в подогревателе газа».“The frequency of the received signal (the frequency of pulsations of the brightness of the flame) measured with an oscilloscope is estimated with the analytically calculated natural frequency of the gas in the channel (combustion chamber of the gas heater). Based on this comparison, a decision is made on the efficiency of burning hydrocarbon fuel in a gas heater. "

Известно устройство для селективного контроля пламени горелки (патент РФ № RU 23953 U1, МПК F23N 5/08, опубл. 20.07.2002), содержащее оптический датчик и электронный блок. Недостатком данного изобретения являются: невозможность получения информации о характеристиках процесса горения; значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.A device for the selective control of the flame of a burner (RF patent No. RU 23953 U1, IPC F23N 5/08, publ. 07/20/2002) containing an optical sensor and an electronic unit. The disadvantage of this invention are: the inability to obtain information about the characteristics of the combustion process; significant costs for the installation of control equipment in the combustion chamber; the high cost of the equipment used.

Известно также устройство контроля пламени (патент РФ № RU 94029847 А1, МПК F23N 5/08, опубл. 10.07.1996), содержащее последовательно расположенные на оптической оси проекционный блок, блок выделения спектральных составляющих излучения пламени и фотоприемный блок, а также блок преобразования и связи с ЭВМ. Недостатком данного изобретения являются: значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.A flame control device is also known (RF patent No. RU 94029847 A1, IPC F23N 5/08, published July 10, 1996) containing a projection unit, a unit for extracting the spectral components of the flame radiation and a photodetector, as well as a conversion unit and communication with the computer. The disadvantage of this invention are: significant costs for the installation of control equipment in the combustion chamber; the high cost of the equipment used.

Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению, является датчик погасания пламени (патент РФ № RU 135083 U1, МПК F23N 5/00, опубл. 27.11.2013), выбранный в качестве прототипа. Датчик погасания пламени состоит из входного каскада, выполненного на основе микромощного операционного усилителя, приемника излучения, цепи интегрирования, цепи задержки и подсчета импульсов. Датчик полностью залит компаундом, выполнен в виде цилиндрического модуля и помещен в тубус. Недостатком данной полезной модели являются: невозможность получения информации о характеристиках процесса горения (частоте пульсаций яркости пламени), невозможность замены вышедшего из строя датчика; значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.The closest set of features to the proposed technical solution is the flame extinction sensor (RF patent No. RU 135083 U1, IPC F23N 5/00, publ. 11/27/2013), selected as a prototype. The flame extinction sensor consists of an input stage based on a micropower operational amplifier, a radiation receiver, an integration circuit, a delay circuit, and pulse counting. The sensor is completely filled with a compound, made in the form of a cylindrical module and placed in a tube. The disadvantage of this utility model is: the inability to obtain information about the characteristics of the combustion process (the frequency of the pulsations of the brightness of the flame), the inability to replace a failed sensor; significant costs for the installation of control equipment in the combustion chamber; the high cost of the equipment used.

Техническим результатом полезной модели является определение эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях, а также упрощение способа установки устройства на подогреватели газа.The technical result of the utility model is to determine the efficiency of the process of burning hydrocarbon fuel in gas heaters at gas distribution stations, as well as simplifying the method of installing the device on gas heaters.

Технический результат достигается тем, что устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа состоит из приемника излучения, дифференциального операционного усилителя, металлического цилиндрического корпуса, при чем в качестве приемника излучения используется кремниевая солнечная батарея, изолированная от корпуса прокладкой из прокладочной слюды, для дополнительной защиты на корпусе установлена металлическая муфта, на торце которой установлен магнит для удобства крепления устройства на корпус подогревателя газа, а на задней стенке корпуса расположены два кабельных ввода, посредством которых внутрь корпуса заведены сигнальный и питающий кабели.The technical result is achieved by the fact that the device for diagnosing the fuel combustion process in the gas heater consists of a radiation receiver, a differential operational amplifier, a metal cylindrical body, and a silicon solar battery isolated from the body using a gasket from masonry mica, for additional protection a metal clutch is installed on the housing, at the end of which a magnet is mounted for the convenience of mounting the device on the heater housing gas, and on the rear wall of the housing has two cable entry into the housing through which wound signal and supply cables.

Полезная модель объясняется чертежами, где фиг. 1 - вид сбоку, фиг. 2 - общий вид.The utility model is explained by drawings, where FIG. 1 is a side view, FIG. 2 - general view.

Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа содержит кремниевую солнечную батарею 2, помещенную в корпус 3, и изолированную от корпуса прокладкой из прокладочной слюды 5. На корпус надета металлическая муфта 4, к которой, в свою очередь прикреплен магнит 1, за счет которого устройство устанавливается на смотровое окно подогревателя газа. Внутри корпуса установлен дифференциальный операционный усилитель 6. На задней стенке корпуса 3 расположены два кабельных ввода 9, посредством которых внутрь корпуса заведены два кабеля: сигнальный 7 и питающий 8.A device for diagnosing the process of burning fuel in a gas heater contains a silicon solar battery 2, placed in the housing 3, and insulated from the housing by a gasket of cushioning mica 5. A metal coupling 4 is mounted on the housing, to which, in turn, a magnet 1 is attached, through which the device is mounted on the inspection window of the gas heater. A differential operational amplifier 6 is installed inside the housing. Two cable entries 9 are located on the rear wall of the housing 3, through which two cables are connected inside the housing: a signal cable 7 and a power cable 8.

Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателях газа работает следующим образом: для определения эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа, устройство устанавливается на смотровое окно подогревателя газа, при помощи магнита 1. Питающий кабель 8 подключается к однополярному источнику питания 15 В, а сигнальный кабель 7 подключается к осциллографу, для анализа частоты пульсаций яркости пламени. Усиление сигнала пульсаций с кремниевой солнечной батареи 2 происходит посредством дифференциального операционного усилителя 6.A device for diagnosing the process of burning fuel in gas heaters works as follows: to determine the efficiency of the process of burning hydrocarbon fuel in gas heaters, the device is installed on the inspection window of the gas heater using magnet 1. The power cable 8 is connected to a unipolar 15 V power source, and the signal cable 7 is connected to an oscilloscope to analyze the frequency of pulsations of the brightness of the flame. The amplification of the ripple signal from a silicon solar battery 2 occurs through a differential operational amplifier 6.

Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа применяется после ремонта технологической части, либо автоматики подогревателя и последующего пуска в работу последнего, а также после технического обслуживания подогревателя газа.A device for diagnosing the fuel combustion process in a gas heater is used after repair of the technological part, or the heater's automation and subsequent commissioning of the latter, as well as after maintenance of the gas heater.

Для определения эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателе газа, устройство крепится на смотровое окно камеры сгорания подогревателя, соответствующие кабели устройства подключаются к источнику питания и осциллографу. По осциллограмме определяется частота пульсаций яркости пламени, которая затем сравнивается с аналитически рассчитанной частотой колебаний газа в камере сгорания подогревателя газа. Затем принимается решение об эффективности процесса горения, и, по необходимости, регулирование подачи топлива и воздуха.To determine the efficiency of the process of burning hydrocarbon fuel in a gas heater, the device is mounted on the inspection window of the combustion chamber of the heater, the corresponding cables of the device are connected to a power source and an oscilloscope. The oscillogram determines the frequency of pulsations of the brightness of the flame, which is then compared with the analytically calculated frequency of the gas in the combustion chamber of the gas heater. Then a decision is made on the efficiency of the combustion process, and, if necessary, the regulation of the supply of fuel and air.

Claims

A device for diagnosing the fuel combustion process in a gas heater, consisting of a radiation receiver, a differential operational amplifier, a metal cylindrical body, characterized in that a silicon solar battery isolated from a metal cylindrical body by a gasket from masonry mica is used as a radiation receiver, for additional protection on a metal clutch is installed on the housing, at the end of which a magnet is installed for the convenience of mounting the device on the heater gas supply, and on the rear wall of the housing there are two cable entries, through which signal and power cables are inserted into the housing.