RU35410U1 - Стационарный прибор оптимизации режимов горения для газовых котельных - Google Patents

Description

Стационарный прибор оптимизации режимов горения для газовых

Область техники, к которой относится полезная модель

Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля состава отходящих газов для газовых котельных (в дальнейшем прибор) относится к индикаторам и предназначен для индикации показаний концентрации кислорода, сигнализации о недостатке или избытке кислорода и сигнализации о появлении горючих компонентов в отходящих газах при процессе горения в топливосжигающих устройствах различного назначения. Прибор может быть использован в энергетических, металлургических и других производствах с целью оптимизации соотношения воздух-топливо в топливосжигающих устройствах различного назначения и промышленных печах для экономии топлива. Уровень техники

Известен газоанализатор кислорода погружного типа АКВТ-01 ТУ ИБЯЛ. 413415.001 ТУ-93, предназначенный для измерения концентрации свободного кислорода в отходящих газах от процессов сгорания в водогрейных котлах и других аналогичных устройствах и выдачи информации в виде унифицированных сигналов, пропорциональных измеряемым величинам. Специализированный датчик-зонд представляет собой электрокаталитический датчик на основе диоксида циркония, который помещается непосредственно в поток отходящих газов в специальном термостате.

Основные недостатки АКВТ-01:

1.Специализированный датчик-зонд на основе диоксида циркония достаточно сложен в изготовлении.

2.Датчик-зонд необходимо помещать в термостат, причем система «датчиктермостат размещается непосредственно в потоке отходящих газов, что ведет к удорожанию и сложности конструкции и, как следствие, к преждевременным отказам как самого датчика, так и прибора в целом.

3.Специализированный датчик-зонд для контроля кислорода трудно совместим с другими датчиками, в частности, с датчиком для контроля несгоревших остатков горючих газов.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является прибор OCX 4400 Oxygen/Combustibles Transmitter. Разработчик и изготовитель - фирма Fisher Rosemount.

В этом приборе датчик на основе диоксида циркония помещен в герметичный термостат, а датчик для контроля несгоревших остатков горючих газов также помещен в свой герметичный термостат, объемы которых последовательно соединены с пробозаборником, располагаемом в дымоходе в струе отходящих газов. За счет побудителя расхода осуществляется забор отходящих газов, прокачка его через датчики с последующей утилизацией газа. Недостатками этого прибора следует признать:

1. Сложность конструкции прибора, так как датчик кислорода и датчик несгоревших остатков горючих газов помещены в два термостата и имеется принудительный пробозаборник, что приводит к необходимости длительной v настройки прибора и снижает надежность его работы за счет применения побудителя расхода. 2.В приборе используется специализированный циркониевый датчик, который сложен в изготовлении и для функционирования требует использования термостата для постоянного поддержания температуры равной 700 °С. 3.Сложность эксплуатации прибора, связанная с обслуживанием системы побуждения прибора, и дороговизна эксплуатации в связи с тем, что замена вышедшего из строя специализированного датчика требует значительных материальных затрат. Сущность полезной модели В приборе использован электрохимический метод измерения О2 с помощью высокотемпературного твердоэлектролитного датчика Х,-зонда на основе ZrOi- ЭДС этого датчика определяется разностью концентраций молекулярного кислорода в анализируемой газовой смеси и окружающем воздухе на двух электродах при постоянном давлении и температуре. В заявляемой полезной модели предлагаемое техническое решение отличается тем, что: -в качестве измерителя концентрации кислорода использован автомобильный -зонд, устанавливаемый в измерительной камере блока отбора пробы; -предлагается единая конструкция блока отбора пробы, в котором в измерительной камере размещаются и датчик для измерения концентрации кислорода, и датчик для обнаружения несгоревших остатков горючих газов, причем газообмен датчик-кислород происходит диффузионно, а заборник пробы погружного типа с помощью обратного фланца крепится к измерительной камере. Блок отбора пробы размещается снаружи дымохода, а через шлюзовое отверстие заборник пробы вводится в дымоход, что обеспечивает применение прибора без побудителя расхода. Положительным эффектом при осуществлении заявляемого технического решения полезной модели будет: - существенное снижение себестоимости прибора при сохранении высоких технических характеристик; -отсутствие в приборе побудителя расхода; -при правильном выборе и установке на приборе порогов концентрации кислорода в топливовоздушной смеси можно гарантировать оптимальную работу топливосжигающих устройств различного назначения. Существенные признаки, характеризующие полезную модель Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля содержания кислорода в отходящих газах для газовых котельных, включающий блок отбора пробы, составными элементами которого являются измерительная камера с располагаемым в ней в качестве измерителя кислорода автомобильного .-зонда и заборник пробы погружного типа, и блок питания и сигнализации, обеспечивающий информацией о избыточной или недостаточной концентрации кислорода в топливовоздушной смеси в топливосжигающих устройствах различного назначения характеризуется следующими существенными признаками: ч -с целью упрощения конструкции, производства прибора и его эксплуатации в качестве чувствительного элемента для измерения концентрации кислорода использован автомобильный А,-зонд, расположенный внутри измерительной камеры блока отбора пробы; -измерительная камера, расположенная внутри блока отбора пробы, обратным фланцем соединена с внутренней трубой - заборником пробы, позволяющей доставлять пробу из дымохода за счет динамического давления дымового потока на наконечник заборника, и внешней трубой для отвода газа в дымоход в область с минимальным динамическим давлением; -блок питания и сигнализации содержит устройство индикации и сигнализации порогов концентрации кислорода, выводящее информацию о достижении «Порога 1, предварительно выбираемого оператором из диапазона 0,3 - 7 % об. доли и «Порога 2, выбираемого из диапазона 1 10 % об. доли при реализации условия автоматического контроля численного значения «Порога 1 меньше «Порога 2, и имеет на передней панели световую индикацию красного цвета «Мало, соответствующую «Порогу 1, «Много, соответствующую «Порогу 2, зеленого цвета «Норма, когда значения концентрации кислорода находятся между установленными порогами; -в измерительной камере блока отбора пробы расположен датчик горючих, несгоревших компонентов пробы, состоящий из термокаталитических элементов планарной конструкции, расположенных в малогабаритном

высокотемпературном термостате с диффузионным газообменом с объемом измерительной камеры. К достоинствам заявляемого прибора следует отнести:

-быстрый монтаж и демонтаж блока отбора пробы в дымоходе;

-небольшие габариты блока отбора пробы и возможность изменения длины погружной части;

-простой алгоритм работы с прибором, доступный для понимания персонала со средним образованием;

-хорошо различимая световая и звуковая сигнализация и индикация и эргономичные органы управления.

Перечень фигур чертежей и иных материалов

Фигура № 1 - Функциональная схема прибора оптимизации режимов горения

посредством контроля отходящих газов для газовых котельных;

Фигура № 2 - Блок отбора пробы (БОП);

Фигура № 3 - Блок-схема прибора.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели

Конструкция заявляемой полезной модели состоит из двух блоков: блока

отбора пробы и блока питания и сигнализации (БПС).

Блок отбора пробы (фигура 2):

поз. 1 - крышка;

поз. 2 - автомобильный Х-зонд типа LSH 25 0258 005 133;

поз. 5 - внешняя труба;

поз. 6 - внутренняя труба;

поз. 7 - наконечник;

поз.8 - заглушка;

поз 9 - штуцер для подключения поверочной газовой смеси;

поз. 10 - разъем для подключения БПС;

поз. 11 - кронштейн;

поз. 12 - штуцер для слива конденсата;

поз. 13 - датчик горючих, несгоревших компонентов пробы.

Возможность многократного воспроизведения полезной модели

Обеспечивается за счет применения известных материалов и технологий. Основные корпусные детали блока отбора пробы изготавливаются методом механической обработки с последующим покрытием и осуществлением сборки за счет сварных и резьбовых соединений.

Обеспечивается несложный монтаж и демонтаж автомобильного А,-зонда в измерительной камере блока отбора пробы и его замена при выходе из строя.

Монтаж печатных узлов блока питания и сигнализации осуществляется методом пайки «волной припоя, а модуля контроллера - методом групповой пайки в конвекционной печи ИК-нагрева.

Изготовлен опытный образец, в котором использован автомобильный А,зонд - подогреваемый датчик кислорода с изолированной массой типа LSH 25 0258 005 183, разработчик и изготовитель - фирма BOSCH, Германия. ч ч Принцип работы Функциональная схема прибора представлена на фигуре 1. Измерительная камера БОП (3) монтируется снаружи дымохода (11) с помощью шлюзового устройства (5). БПС (1) располагается на расстоянии до 100 м от БОП и соединен с ним электрическим кабелем. По кабелю (4) обеспечивается питание датчиков БОП (2, 10) от БПС (1), на который подается 220 В, 50 Гц, а также подача на БПС сигналов от чувствительных элементов. Дымовой поток отходящих газов, образующийся при сгорании газа и других продуктов (12), поступает в измерительную камеру (3) блока отбора пробы (фигура 1) за счет избыточного давления, создаваемого наконечником (8) через внутреннюю трубу (6). Горячий дымовой поток обтекает датчик (2), в качестве которого используется автомобильный Х-зонд, термокаталитический датчик (10) и через внешнюю трубу (7) поступает обратно в дымоход в область с минимальным динамическим давлением. Воздух на А,-зонд поступает из измерительной камеры диффузионно. К корпусу измерительной камеры БОП (3) внешняя труба крепится обратным фланцем (9). Автомобильный Х-зонд находится непосредственно в потоке продуктов горения, температурный режим, необходимый для его работы, обеспечивается внутренним штатным нагревателем Х,-зонда, входящим в его конструкцию. Газ диффундирует в отверстие рабочей поверхности А,зонда и контактирует с ячейкой. Выходной сигнал Х,-зонд передается по кабелю (4) к контроллеру БПС. Там он преобразуется в показания концентрации кислорода, в аналоговый выходной и релейный сигналы, используемые для автоматического управления, регистрации и сигнализации. Температурный режим датчика горючих, несгоревших компонентов топливовозддушнойсмесиобеспечиваетсямалогабаритным высокотемпературным термостатом с температурой термостатирования 300 400 °С с внешним диффузионным забором. Выходной сигнал датчика горючих, несгоревших остатков топливовоздушной смеси (10) по кабелю (4) передается на контроллер БПС (1), там преобразуется в показания концентрации горючих газов, в аналоговый выходной и релейный сигналы, используемые для индикации и сигнализации. Блок питания и сигнализации (3) (фигура 3), соединенный с автомобильным А,-зондом (2), расположенным в БОП (1), обеспечивает индикацию показаний по кислороду на панели индикации в диапазоне 0-21 % об. доли (с дискретностью 0,01 % об. доли), и соответствующий ей токовый выход 4-20 мА или 0-5 мА (может быть установлен потребителем); световую индикацию красного цвета «Мало, «Много (соответствующую «Порогу 1, выбираемому потребителем из ряда 0,3 - 7 % об. доли (4), и «Порогу 2, выбираемому потребителем из ряда 1 - 10 % об. доли (4), с дискретностью 0,1 % об. доли, соответственно); световую сигнализацию зеленого цвета «Норма (при отсутствии срабатывания сигнализации «Мало, «Много). Также БПС (3) соединен кабелем с датчиком горючих, несгоревших остатков газов (5) и обеспечивает индикацию показаний концентрации горючих газов и световую сигнализацию красного цвета «Горючие газы.

Claims (4)

1. Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля состава отходящих газов для газовых котельных, содержащий блок питания и сигнализации и блок отбора пробы, составными элементами которого являются заборник пробы погружного типа для взятия пробы из контролируемого дымохода и измерительная камера, находящаяся вне дымохода, причем блок отбора пробы закреплен с внешней стороны дымохода и использует в качестве чувствительного элемента для измерения концентрации кислорода электрохимический элемент, а для измерения несгоревших компонентов смеси при необходимости используется термокаталитический датчик, электрически связанные с блоком питания и сигнализации, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, производства прибора и его эксплуатации в качестве чувствительного элемента для измерения концентрации кислорода использован автомобильный λ-зонд, расположенный внутри измерительной камеры блока отбора пробы.

2. Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля состава отходящих газов для газовых котельных по п.1, отличающийся тем, что измерительная камера, расположенная внутри блока отбора пробы обратным фланцем соединена с внутренней трубой - заборником пробы, позволяющей доставлять пробу из дымохода за счет динамического давления дымового потока на наконечник заборника, и внешней трубой для отвода газа в дымоход в область с минимальным динамическим давлением.

3. Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля состава отходящих газов для газовых котельных по п.1, отличающийся тем, что блок питания и сигнализации содержит устройство индикации и сигнализации порогов концентрации кислорода, выводящее информацию о достижении "Порога 1", предварительно выбираемого оператором из диапазона 0,3-7 об.% доли и "Порога 2", выбираемого из диапазона 1-10 об.% доли при реализации условия автоматического контроля численного значения "Порога 1" меньше "Порога 2", и имеет на передней панели световую индикацию красного цвета "Мало", соответствующую "Порогу 1", "Много", соответствующую "Порогу 2", и зеленого цвета "Норма", когда значения концентрации кислорода находятся между установленными порогами.

4. Стационарный прибор оптимизации режимов горения посредством контроля состава отходящих газов для газовых котельных по п.1, отличающийся тем, что в измерительной камере блока отбора пробы расположен датчик горючих, несгоревших компонентов пробы, состоящий из термокаталитических элементов планарной конструкции, расположенных в малогабаритном высокотемпературном термостате с диффузионным газообменом с объемом измерительной камеры.