Система автоматического регулирования процесса горения

,.БО 1135971 А 459 Е 23 1 Ч 5 08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) М. А. Законов и Р. А. Гафуров (71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт имА. Н. Туполева (53) 621.182.261 (088.8)(56) 1. Бентерт Х. Опыт применения телевидения на электростанции Рейтер, - В. кн.: Автоматизация тепловых электростанций, М., ГЭИ, 1957, вып. 1.2. Патент США4043742, кл. 431-12, 1977.(54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ, содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик,соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливо-окислитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, система содержит пульт управления, видеоконтрольное устройство, коммутатор, аналого-цифровой пребразователь, долговременное запоминающее устройство и оперативное запоминающее устройство, а датчик выполнен в виде телевизионной трубки, причем коммутатор соединен с телевизионной трубкой, устройством сравнения, пультом управления, видеоконтрольным устройством, долговременным запоминающим усройством, аналого. цифровым преобразователем и оперативным запоминающим устройством, а к последнему подсоединены связанные между собой долговременное запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь.45 50 55 Изобретение относится к энергетике, иможет быть применено в котельных и топочных установках, работающих на газообразном, жидком и твердом топливе с раздельной, изолированной от внешней среды подачей компонентов топлива.Известна система для контроля процесса горения по излучению факела, позволяющая наблюдать изображение светящейсячасти пламени с помощью телевизионнойустановки 111.Недостатком системы является то, чтоона предназначена лишь для контроля оператора за процессом по изображению наэкране телевизора,Наиболее близкой к изобретению является система автоматического регулирования процесса горения, содержащая последовательно расположенные объектив, светофильтр и датчик, соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношениятопливо-окислитель 12 .Недостатком системы автоматическогорегулирования является низкая точностьрегулирования из-за того, что система не может реагировать на изменение геометрических размеров и яркости факела при сохранении его пространственного положения. Кроме того, перенастройка на другой режим достаточно трудоемка и требует отключениявсей системы регулирования,Целью изобретения является повышениеточности регулирования,Поставленная цель достигается тем, чтосистема автоматического регулирования процесса горения, содержащая последовательнорасположенные объектив, светофильтр идатчик, соединенный через устройство сравнения с регулятором соотношения топливоокислитель, дополнительно содержит пультуправления, видеоконтрольное устройство,коммутатор, аналого-цифровой преобразоватеЛь, долговременное за по ми наюшее устройство и оперативное запоминающее устройство, а датчик выполнен в виде телевизионной трубки, причем коммутатор соединен стелевизионной трубкой, устройством сравнения, пультом управления, видеоконтрольным устройством, долговременным запоминающим устройством, аналого-цифровымпреобразователем и оперативным запоминающим устройством, а к последнему подсоединены связанные между собой долговременное запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь.На фиг. 1 представлена принципиальнаясхема системы автоматического регулирования процесса горения; на фиг. 2 - блок-схема сравнения сигнала, поступающего изоперативного запоминаюшего устройства ссигналом от телевизионной трубки в двоичном коде. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 Система автоматического регулирования процесса горения содержит горелочное устройство 1, оптическую систему, состоящую из объектива 2 и светофильтра 3, заключенных в корпус 4. В фокальной плоскости объектива 2 установлена передающая телевизионная трубка 5, соединенная с коммутатором 6 запоминающего устройства 7 и коммутатором 8 устройства 9 сравнения. Коммутаторы 6 и 8 соединены между собой. Запоминающее устройство 7 содержит также аналого-цифровой преобразователь 10, оперативное запоми наюшее устройство 11, долговременное запоминаюшее устройство 12. Коммутатор 6 соединен с пультом 13 управления и видеоконтрольным устройством 14, Аналого-цифровой преобразователь 10 последовательно соединен с долговременным запоминающим устройством 12, кроме того, аналого-цифровой преобразователь 10 и долговременное запоминающее устройство 12 соединены с оперативным запоминаюшим устройством 11. Коммутатор 8 устройства 9 сравнения соединен с аналого-цифровым преобразователем 15 устройства 9 сравнения и устройством 16 синхронизации, которые соединены с блоком 17 сравнения. Блок сравне. ния последовательно соединен с регулятором 18 соотношения топливо-окислитель, соединенным с горелочным устройством 1.На фиг. 2 приведена блок-схема сравнения сигналов, поступаюгцих из оперативного запоминающего устройства с телевизионной трубки в двоичном коде (последователь. ность сигналов 0 и 1), где Ь 1 до Ь о обозначены рассогласования интенсивности сигналов координат точек М(х 1 р), а Ьдоп - допустимая величина рассогласования. При этом условно показано количество точек от М до М,.Система работает следующим образом.Изображение пламени, формируемое оптической системой, проецируется на передающую телевизионную трубку 5. В зависимости от конкретных условий измерений ось оптической системы располагаютперпендикулярно оси пламени, либо по оси, либо любым способом, обеспечивающим получение максимальной информации о геометрии светяшейся зоны пламени и ее яркостных характеристиках. Передающая телевизионная трубка 5 преобразует изображение пламени в электрический видеосигнал определенного вида. Видеосигнал, несущий информацию о плошади светящейся зоны пламени, ее конфигурации, пространственном положении и распределении яркости по полю изображения, через коммутатор 6 попадает в аналого-цифровой преобразователь 10 запоминающего устройства 7, где из аналоговой формы преобразуется в цифровую. Каждое число, выраженное в двоичном коде, связано с координатами в строке и вкадре и, следовательно, с положением данной точки изображения пламени.Запоминание сигнала в цифровом виде осуществляется в долговременном запоминающем устройстве 12. В этом устройстве хранятся цифровые массивы, соответствующие изображению режимов горения с известными термодинамичческими характеристиками, полученные при настройке системы, Из долговременного запоминаюшего устройства 12 цифровой массив, соответствующий определенному режиму, поступает в оперативное запоминающее устройство 11. Пересылка массива из долговременного запоминающего устройства 12 в оперативное запоминающее устройство 11 осуществляется соответствующим электрическим сигналом, выдаваемым с пульта 13 управления через коммутатор 6 в долговременное запоминающее устройство 12. Из оперативного запоминаюшего устройства 11 массивы информации, соответствующие заданным режимам, поступают в устройство 9 сравнения через коммутатор 6.Коммутатор 6 запоминающего устройства 7 осуществляет коммутацию сигналов между передаюшей телевизионной трубкой 5, аналого-цифровым преобразователем 10, оперативным запоминающим устройством 11, долговременным запоминающим устройством 12, пультом 13 управления, видеоконтрольным устройством 14 и коммутатором 8 устройства сравнения.С пульта 13 управления в устройство сравнения задают допустимые отклонения режима (по геометрическим и яркостным характеристикам), оптимизируют процесс тепломассообмена путем коррекции формы, положения и яркости факела,Допустимые отклонения задают величиной рассогласования в каждой точке изображения сравниваемого - (с передающей телевизионной трубки 5) и хранящегося в оперативном запоминающем устройстве 11 кадров (фиг. 2). Оптимизация процесса тепломассообмена осуществляется путем задания с пульта управления 13 в оперативное запоминаюшее устройство 11 распределения числовых значений (соответствуюших яркости) в каждой точке изображения пламени. Таким же образом возможно осуществлять коррекцию режимов, храняшихся в оперативном запоминающем устройстве 11.Через коммутатор 6 устройства 7 запоминания аналоговый сигнал с передающей телевизионной трубки 5 постоянно передается на видеоконтрольное устройство 14 для визуального наблюдения за процессом горения.В режиме автоматического регулирования видеосигнал с передающей телевизионной трубки 5 поступает в коммутатор 8 устройства 9 сравнения, откуда попадает в ана 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лого-цифровой преобразователь 15, где .изаналогового вида преобразуется в цифровой.Устройство 16 синхронизации осуществляетсовмещение начала сравниваемого сигналас сигналом, поступающим из оперативногозапоминающего устройства 11. Сравнениесигналов происходит в блоке 17 сравнения вцифровом виде отдельно для каждой точкиизображения. Блок 17 сравнения может бытьвыполнен, например, на основе арифметического устройства, последовательно соединенного с цифроаналоговым преобразователем. На фиг. 2 приведена блок-схема сравнения сигналов.Величина рассогласования интенсивностисигналов . Ап получается вычитаниемсравниваемого и хранящегося в оперативном запоминающем устройстве 11, сравнивается с допустимой величиной рассогласования Адов . Координаты точек Х(х 1 р)с рассогласованными значениями интенсивности (яркости) определяют изменение положения формы и площади изображения факела,В случае рассогласования интенсивности,при сохранении положения формы плошади факела, осуществляется регулированиесоотношения компонентов топливной смеси.При сохранении интенсивности свеченияфакела и изменении формы и плошади производи",ся регулирование распределения топливной смеси по полю зоны горения. Возможно также совместное регулированиеэтих параметров.Для исключения выдачи сигнала прислучайных колебаниях факела до поступления сигнала на цифроаналоговый преобразователь, а затем на регулятор 18 производится статистическая обработка сигнала понескольким кадрам. Управляющие цифровыесигналы, преобразованные в цифроаналоговом преобразователем в управляющее напряжение, поступают на регулятор 18, который осуществляет регулирование расходакомпонентов топливной смеси в горелочноеустройство.Пример конкретного выполнения системыавтоматического регулирования процессагорения зависит от типа передающей телевизионной трубки, вид сигнала с которойбудет определять тип аналого-цифровых преобразователей, а количество дискретныхэлементов изображения - объем оперативного и долговременного запоминающих устройств, а также вид блока сравнения.Система позволяет осушествлять регулирование процесса горения в широком диапазоне расходов компонентов топлива и коэффициента избытка окислителя за счет запоминания режимов с различными термодинамическими характеристиками.Запоминание сигнала в цифровом видепозволяет производить коррекцию режимовг ююфЯ,Я 1135971 с известными характеристиками, оптимизировать процесс тепло-массообмена и задавать допустимые отклонения выбранных режимов, а также оперативно переводить систему на новый режим. Из блока квррекиии и упрадления Из оператидногоюпоминаец еготрой ВЗаОио Ни -- ( ,Ст д I Фаелеф"ффнноиР 1 а 11 О 1 Итрддки Днализ Величин рассогласобания дкоординаты Ян; У ) Статистическая одрасигнала тистическая обработка сигнвлаассогласодание интенсидсти при сокраненииеометрии атно Регулиродание саотношения компонентод Сабместко гулящая соотношения таплидо-окислит фиг.Г Корректор ОПодписноеССР илак д. 4/5 ктная Редак 1 ор Ч. ШандорЗаказ 10226/27, ВНИИПпо113035, Мфилиал ППП Саста Техред Тираж Государстве лам изобрет ква, Ж - 35 Патент, г.Увеличение чувствительности и точности регулирования достигается за счет регистрации как геометрических параметров светящейся зоны пламени, так и ее яркостных характеристик по полю изображения. Рассогласодание геометрии прсокранении интенсибнасти Регулиродание распределениятоплидной смеси иитель И. АксеновИ. Верес526ного комитета Сений и открытийРаушская наб.,Ужгород, ул. Про