RU2115865C1 - Burner flame control device - Google Patents
Burner flame control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115865C1 RU2115865C1 RU96120671A RU96120671A RU2115865C1 RU 2115865 C1 RU2115865 C1 RU 2115865C1 RU 96120671 A RU96120671 A RU 96120671A RU 96120671 A RU96120671 A RU 96120671A RU 2115865 C1 RU2115865 C1 RU 2115865C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burners
- flame
- adder
- sensors
- transducers
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматического контроля наличия пламени в камере сгорания огнетехнической установки, оборудованной встречными горелками и может быть использовано для контроля работы соответствующих энергетических и промышленных парогенераторов, а также любых других огнетехнических установок, сжигающих различные виды топлива. The invention relates to the field of automatic control of the presence of a flame in the combustion chamber of a fire-fighting installation equipped with oncoming burners and can be used to control the operation of the corresponding energy and industrial steam generators, as well as any other fire-fighting installations burning various types of fuel.
Селективный контроль пламени каждой горелки необходим для предотвращения аварийных ситуаций, связанных с возможностью взрыва или переполнения камеры сгорания несгоревшим топливом. Проблема такого контроля связана с возможностью прохождения ложных сигналов о наличии пламени от соседних горелок и раскаленных стенок камеры сгорания, а также об отсутствии пламени при неисправности самой системы контроля. Selective control of the flame of each burner is necessary to prevent accidents related to the possibility of an explosion or overflow of the combustion chamber with unburned fuel. The problem of such control is associated with the possibility of false signals passing about the presence of flame from neighboring burners and the red-hot walls of the combustion chamber, as well as the absence of a flame in case of a malfunction of the control system.
Наиболее близким к изобретению является устройство контроля пламени горелки, содержащее два фотоэлектрических датчика с одинаковыми спектральными характеристиками, двухканальную электрическую схему обработки поступающих к датчикам оптических сигналов, сумматор с двумя входами, подключенными соответственно к выходам первого и второго каналов, и подключенное к выходу сумматора управляющее устройство. В этом устройстве фотоэлектрические датчики ориентированы на одну и ту же зону пламени одной горелки не параллельно ее оси под разными углами. При нормальной работе горелки (наличие пламени) разность амплитуды сигналов на выходе сумматора равна нулю. При этом предполагается, что при погасании пламени датчики, ориентированные под разными углами, будут воспринимать излучение из разных температурных зон топки, что приведет к появлению на выходе сумматора сигнала, отличного от нуля, вызывающего срабатывание управляющего устройства. Closest to the invention is a burner flame monitoring device comprising two photoelectric sensors with the same spectral characteristics, a two-channel electrical circuit for processing optical signals received by the sensors, an adder with two inputs connected respectively to the outputs of the first and second channels, and a control device connected to the output of the adder . In this device, photoelectric sensors are oriented to the same flame zone of one burner not parallel to its axis at different angles. During normal operation of the burner (flame), the difference in the amplitude of the signals at the output of the adder is zero. It is assumed that when the flame goes out, sensors oriented at different angles will receive radiation from different temperature zones of the furnace, which will lead to the appearance of a signal at the output of the adder that is non-zero, causing the control device to trip.
Однако не исключено, что в случае погасания пламени пространственные зоны топки, визируемые датчиками, могут иметь близкие температуры, что приведет к ложному срабатыванию управляющего устройства. Предусматриваемые в прототипе меры на этот случай существенно усложняют электрическую схему устройства, что может отрицательно повлиять на надежность ее работы. Кроме того, ориентация датчиков не по оси горелки вызывает сложности конструктивной реализации, требуя организации нештатных проходов в обмуровке котла. However, it is possible that in case of flame extinction, the spatial zones of the furnace, sighted by the sensors, can have close temperatures, which will lead to a false response of the control device. Provided in the prototype of the measures for this case significantly complicate the electrical circuit of the device, which can adversely affect the reliability of its operation. In addition, the orientation of the sensors not on the axis of the burner causes difficulties in constructive implementation, requiring the organization of emergency passes in the boiler lining.
Результат изобретения - повышение надежности селективного контроля пламени путем улучшения отстройки от ложных сигналов. The result of the invention is improving the reliability of selective flame control by improving the detuning from false signals.
Для достижения указанного результата в устройстве контроля пламени горелки, содержащем два фотоэлектрических датчика с одинаковыми спектральными характеристиками, двухканальную электрическую схему обработки поступающих к датчикам оптических сигналов, сумматор с двумя входами, подключенными соответственно к выходам первого и второго каналов, и подключенное к выходу сумматора управляющее устройство, согласно изобретению датчики установлены во встречно расположенных горелках вдоль их общей оси, ориентированы каждый на корневую зону пламенного факела соответствующей горелки, а спектральная характеристика датчиков выбрана в области 2,0 - 3,5 мкм. To achieve this result, in a burner flame control device containing two photoelectric sensors with the same spectral characteristics, a two-channel electrical circuit for processing optical signals received by the sensors, an adder with two inputs connected respectively to the outputs of the first and second channels, and a control device connected to the output of the adder , according to the invention, the sensors are installed in opposite burners along their common axis, each oriented to the root zone flame torch of the corresponding burner, and the spectral characteristic of the sensors is selected in the range of 2.0 - 3.5 microns.
На чертеже представлена принципиальная схема устройства согласно предлагаемому изобретению. The drawing shows a schematic diagram of a device according to the invention.
Устройство содержит два фотоэлектрических датчика 1 и 2 с одинаковыми спектральными характеристиками в области 2,0 - 3,5 мкм с максимумом 3,0 мкм, соответствующим максимальному поглощению оптического сигнала продуктами сгорания топлива. В частности, в качестве каждого из фотоэлектрических датчиков может быть использован фоторезистор с оптическим фильтром в указанном выше диапазоне. К выходам датчиков 1 и 2 подключена двухканальная электрическая схема с идентичными каналами 3 и 4 обработки поступающих соответственно к датчикам 1 и 2 оптических сигналов. Устройство содержит также сумматор 5 со входами 6 и 7, подключенными соответственно к выходам 8 и 9 каналов 3 и 4, и подключенное к выходу сумматора 5 управляющее устройство (УУ) 10. Датчики 1 и 2 установлены в смотровых каналах встречно расположенных горелок (не чертеже не показано) и ориентированы вдоль их общей оси на корневые зоны пламенных факелов соответствующих горелок. Электрическая схема обоих каналов 3,4 выполнена идентично и содержит последовательно включенные предварительный усилитель 11 поступающих от датчиков 1, 2 электрических сигналов, фильтр высокой частоты (ФВЧ) 12, амплитудный детектор (АД) 13, регулируемый усилитель (РУ) 14 чувствительности фотоэлектрических датчиков 1,2 и сглаживающий фильтр (СФ) 15. К выходам РУ 14 подключена дополнительная электрическая схема 16 выделения сигнала самодиагностики от генератора 17 светового излучения частотой 2 кГц, подключенного к излучающему светодиоду 18. Схема 16 содержит настроенные на указанный сигнал полосовые фильтры (ПФ) 19, логическое устройство (ЛУ) 20 "ИЛИ" и пороговое устройство (ПУ) 21. Уровень сигнала диагностики подбирается таким, чтобы он был примерно в 10 раз меньше уровня рабочего сигнала. The device contains two photoelectric sensors 1 and 2 with the same spectral characteristics in the region of 2.0 - 3.5 μm with a maximum of 3.0 μm, corresponding to the maximum absorption of the optical signal by the products of fuel combustion. In particular, a photoresistor with an optical filter in the above range can be used as each of the photoelectric sensors. To the outputs of sensors 1 and 2, a two-channel electrical circuit is connected with identical channels 3 and 4 of the processing of optical signals arriving to sensors 1 and 2, respectively. The device also contains an adder 5 with inputs 6 and 7, respectively connected to the outputs 8 and 9 of channels 3 and 4, and a control device (UU) 10 connected to the output of the adder 5. Sensors 1 and 2 are installed in the inspection channels of the opposite burners (not shown) not shown) and are oriented along their common axis to the root zones of the flame torches of the respective burners. The electrical circuit of both channels 3.4 is made identically and contains serially connected pre-amplifier 11 coming from sensors 1, 2 of electrical signals, a high-pass filter (HPF) 12, an amplitude detector (HELL) 13, an adjustable amplifier (RU) 14 of the sensitivity of photoelectric sensors 1 , 2 and a smoothing filter (SF) 15. An additional electric circuit 16 for isolating the self-diagnosis signal from the light emission generator 17 with a frequency of 2 kHz connected to the emitting LED 18 is connected to the outputs of the RU 14. holds tuned band-pass filters (PF) 19, logic device (LU) 20 "OR" and threshold device (LI) 21. The level of the diagnostic signal is selected so that it is about 10 times less than the level of the working signal.
В основу работы предлагаемого устройства контроля пламени положен принцип выделения пульсаций яркости факела пламени при сгорании топлива, что позволяет отстроиться от излучения стенок топки, не имеющего пульсаций, а также от излучения соседних и встречных горелок за счет выбора спектральных характеристик датчиков и частотой полосы пропускания двухканального электрического тракта. The operation of the proposed flame control device is based on the principle of emitting pulsations of the brightness of the flame during combustion of fuel, which allows you to tune out the radiation from the walls of the furnace, which does not have pulsations, as well as from the radiation of neighboring and oncoming burners by selecting the spectral characteristics of the sensors and the frequency bandwidth of the two-channel electric tract.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Вырабатываемые датчиками 1 и 2 электрические сигналы от корневой части факелов встречных горелок поступают по соответствующим каналам 3,4 в усилители 11, затем в ФВЧ 12, где формируется амплитудно-частотная характеристика, ограничиваемая снизу частотой 300 Гц. Эта частота определена, исходя из того, чтобы надежно подавить могущий проникнуть в область визирования датчиков 1 и 2 сигнал, вызванный флуктуациями краев пламени соседних горелок с частотой менее 100 Гц. Далее сигналы поступают на АД 13, где путем диодного детектирования из общего сигнала выделяются полезные сигналы пульсаций пламени, поступающие на РУ 14, с помощью которых регулируется чувствительность датчиков 1 и 2 по условиям надежного срабатывания УУ 10. Из РУ 14 сигналы поступают в СФ 15, а оттуда на входы 6 и 7 сумматора 5, на выходе которого формируется их разность. При нормальной работе обеих горелок поступающий в УУ 10 с выхода сумматора 5 результирующий сигнал равен нулю. В случае погасания пламени одной из горелок результирующий сигнал становится отличным от нуля, а его полярность позволяет выявить неисправную горелку. Для реализации такой программы УУ 10 может быть оснащено пороговым устройством трех уровней. При срабатывании одного из двух аварийных уровней порогового устройства УУ 10 включает сигнализацию или автомат аварийного отключения подачи топлива в соответствующую горелку (на чертеже не показано). В СФ 15 каждого канала 3,4 при помощи изменения постоянных времени заряда и разряда емкости осуществляется регулировка времени задержки срабатывания и отпускания выходного реле (на чертеже не показано) УУ 10 в соответствии с требованиями технической эксплуатации конкретной огнетехнической установки. С выхода РУ 14 снимаются также сигналы самодиагностики, поступающие в каналы 3,4 от светодиода 2. Эти сигналы выделяются из полезных сигналов с помощью ПФ 19 и обрабатываются в ЛУ 20, результирующий сигнал из которого подается на ПУ 21, включающее сигнализацию (на чертеже не показано) о неисправности в цепях контроля. Дополнительной функцией СФ 15 является предотвращение прохождения в УУ 10 сигнала самодиагностики. The electrical signals generated by sensors 1 and 2 from the root of the torches of the oncoming burners are fed through the corresponding channels 3.4 to the amplifiers 11, then to the high-pass filter 12, where the amplitude-frequency characteristic is formed, limited from below by a frequency of 300 Hz. This frequency is determined on the basis of reliably suppressing a signal that can penetrate into the field of view of sensors 1 and 2, caused by fluctuations in the edges of the flame of adjacent burners with a frequency of less than 100 Hz. Next, the signals are fed to HELL 13, where, by diode detection, useful signals of flame pulsations arriving at the RU 14 are extracted from the common signal, with which the sensitivity of sensors 1 and 2 is regulated under conditions of reliable operation of the SU 10. From the RU 14, the signals arrive at SF 15, and from there to the inputs 6 and 7 of the adder 5, at the output of which their difference is formed. During normal operation of both burners, the resulting signal entering the control unit 10 from the output of the adder 5 is equal to zero. In the event of the extinction of the flame of one of the burners, the resulting signal becomes nonzero, and its polarity makes it possible to identify a faulty burner. To implement such a program, UU 10 can be equipped with a threshold device of three levels. When one of the two emergency levels of the threshold device is triggered, the UU 10 turns on the alarm or the automatic shutdown of the fuel supply to the corresponding burner (not shown in the drawing). In SF 15 of each channel 3.4, by changing the constant time of the charge and discharge of the capacitance, the delay time of the operation and release of the output relay (not shown) of the UU 10 is adjusted in accordance with the requirements of the technical operation of a particular fire-fighting installation. The output of the RU 14 is also taken self-diagnosis signals received in the channels 3.4 from the LED 2. These signals are extracted from the useful signals using PF 19 and processed in the LU 20, the resulting signal from which is fed to the PU 21, including an alarm (not shown shown) about a malfunction in the control circuits. An additional function of the SF 15 is to prevent the self-diagnosis signal from passing through the control unit 10.
Селективность контроля предлагаемого устройства обусловлена выбором спектральной характеристики датчиков 1,2, соответствующей максимальному поглощению оптического сигнала продуктами сгорания топлива, работой по принципу выделения пульсаций пламени и использованием ФВЧ 12. Поглощение оптического сигнала продуктами сгорания исключает при погасании пламени одной из горелок формирование ложного сигнала о его наличии по излучению пламени противоположной горелки; выделение пульсаций пламени исключает воздействие оптического излучения от раскаленных стен топки; ФВЧ 12 исключает формирование ложного сигнала по излучению краев факелов соседних горелок. The selectivity of the control of the proposed device is due to the choice of the spectral characteristic of the sensors 1,2, corresponding to the maximum absorption of the optical signal by the products of fuel combustion, the principle of emitting flame pulsations and the use of the high-pass filter 12. The absorption of the optical signal by the products of combustion eliminates the formation of a false signal about one of the burners the presence of radiation from the flame of the opposite burner; the allocation of pulsations of the flame eliminates the effects of optical radiation from the heated walls of the furnace; HPF 12 eliminates the formation of a false signal from the radiation of the edges of the torches of adjacent burners.
В случае необходимости введения срабатывания УУ 10 при погасании обеих встречно расположенных горелок сумматор 5 может быть настроен на выдачу двух результирующих сигналов - разностного и суммирующего. При этом разностный сигнал по-прежнему будет выдавать информацию о погасании факела одной из горелок, а суммирующий - информацию о погасании факела обеих горелок (по отсутствию результирующего сигнала). Разностный и суммирующий сигналы могут поступать в УУ 10 с помощью двух пороговых устройств (на чертеже не показано). If it is necessary to introduce the operation of UU 10 when both counter-burners are extinguished, the adder 5 can be configured to issue two resulting signals - differential and summing. In this case, the difference signal will still give information about the extinction of the torch of one of the burners, and the summing one will give information about the extinction of the torch of both burners (by the absence of the resulting signal). Difference and summing signals can be supplied to UU 10 using two threshold devices (not shown in the drawing).
Данное устройство в особенности может быть рекомендовано применительно к оборудованным встречными горелками котлам малой мощности, где выбор в качестве опорного сигнала интегрального оптического излучения топочного пространства недостаточно надежен из-за ощутимой зависимости интенсивности этого излучения от работы каждой горелки. This device in particular can be recommended for low power boilers equipped with oncoming burners, where the choice of the integrated optical radiation of the furnace space as a reference signal is not reliable due to the noticeable dependence of the intensity of this radiation on the operation of each burner.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120671A RU2115865C1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Burner flame control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96120671A RU2115865C1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Burner flame control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2115865C1 true RU2115865C1 (en) | 1998-07-20 |
RU96120671A RU96120671A (en) | 1999-01-20 |
Family
ID=20186642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96120671A RU2115865C1 (en) | 1996-10-15 | 1996-10-15 | Burner flame control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115865C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA016309B1 (en) * | 2008-12-15 | 2012-04-30 | Марк Ефимович Мнусских | Device for monitoring the burner flame presence |
RU2578012C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method for determining extinction turbomachine combustion chamber |
-
1996
- 1996-10-15 RU RU96120671A patent/RU2115865C1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA016309B1 (en) * | 2008-12-15 | 2012-04-30 | Марк Ефимович Мнусских | Device for monitoring the burner flame presence |
RU2578012C1 (en) * | 2015-03-23 | 2016-03-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method for determining extinction turbomachine combustion chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4039844A (en) | Flame monitoring system | |
US3689773A (en) | Flame monitor system and method using multiple radiation sensors | |
US3824391A (en) | Methods of and apparatus for flame monitoring | |
Jones | Flame failure detection and modern boilers | |
EP0474430B1 (en) | Flame monitoring method | |
US3936648A (en) | Flame monitoring apparatus | |
NO131525B (en) | ||
US4051375A (en) | Discriminating flame detector | |
RU2115865C1 (en) | Burner flame control device | |
US5245196A (en) | Infrared flame sensor responsive to infrared radiation | |
CA2775763C (en) | Monitoring of the presence of two flames in a fuel combustion device | |
US4415806A (en) | Radiation detector for a flame alarm | |
RU8087U1 (en) | BURNER FLAME CONTROL DEVICE | |
RU2121110C1 (en) | Device for selective check of flame of burner in combustion chamber of combustion unit | |
JP2002536632A (en) | Silicon carbide photodiode based flame scanner | |
RU2388969C1 (en) | Device for monitoring of burner torch availability | |
RU205148U1 (en) | Flame control sensor | |
RU205147U1 (en) | Flame control sensor | |
US3548395A (en) | Flame condition sensing device | |
US20190145624A1 (en) | System and method for detecting flame within a burner | |
GB2132342A (en) | Discrimination between flames of different fuels | |
KR101300807B1 (en) | Multi-burner ignition detecting system with double signal process part | |
RU135773U1 (en) | SELECTIVE FLAME CONTROL DEVICE | |
Willson et al. | Pulverised fuel flame monitoring in utility boilers | |
JP5350549B1 (en) | Burner flame detector |