Способ контроля наличия пламени

(19) (11) 3(59 Р 23 М САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ е 1, отличто диапазоны уг друг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССпо делАм изоБРетений и ОткРыти ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Авторское свидетельство СССР 1( 35421, кл. 1 23 Н 5/16, 1969.2. Патент США Р 3811816, кл. 431-75, опублик, 1974. (54)(57) 1, СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ ПЛАМЕНИ в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрации акусгических колебаний в заданном диапаастот и установления налич пламени по превышению амплитуды кол баний порогового уровня, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, вспомогательные горелки настраивают на вибрационный режим горения с заданным диапазоном частот, для которых опре деляют превышение амплитуды колебаний порогового уровня акустических колебаний.2. Способ по п а ю щ и й с я тем, ччастот вибрационного горения вспомогательных горелок устанавливают не перекрывающими др а.Изобретение относится к области контроля и регулирования горения, в частности предназначено для контроля наличия пламени, и может быть использовано в различных теплотехнических агрегатах для производ -стна технологических газов, н топливосжиг ающих устанонках, например наппаратах газификации углей, конверсии природного газа, и топочных установках,Известен способ контроля наличияпламени в горелочном устройстве,основанный на регистрации ультразвуковых колебаний, возбуждаемых н ионизиронанном участке пламени специально создаваемым электрическим полем,модулированным ультразвуковой час -тотои высокочастотного генератора 1 Д .20Однако данный способ обладаетсложностью, состоящей н необходимости использования для возбуждения колебаний специальной электроннойаппаратуры и двухстадийности принципа 25действия: возбуждение внешними электрическими колебаниями ультразвуковых колебаний в пламени и затем восприятие их приемником ультразвуковыхколебаний. Кроме того, способ имеет ЗОо гр ание нный диап аз он применения,обус.знленный наличием достаточнойионизации пламени. В связи с этиманный способ в принципе приемлемдпя углеводородных пламен, но неприемпем для водородных пламен, которые при допустимых температурныхусловиях не дают заметной ионизации.Способ неприемлем также при использовании повышенных давлений, когдаионизация даже углеводородных пламенподавляется.Недостаточная надежность способасвязана с необходимостью расположения ионизированной части пламени 45именно в области электродов электрической цепи. При изменении составасмеси, нагрузки, давления областирасположения электродов и ионизациимогут разойтись, Чувствительностьспособа недостаточна в связи с использованием ультразвуковых частот ( колебания с высокими частотами затухают интенсивнее низких) и приема их приемником, расположенным вне камеры сгорания.Наиболее близким к изобретению является способ контроля наличия пламени в теплотехническом агрегате с основной и вспомогательными горелкаки путем регистрации акустических колебаний н заданном диапазоне частот и установления наличия пламенипо превышению амплитуды колебанийпорогового уровня Я .Недостатком известного способаянляется низкая надежность в связи с недостаточным уровнем шума (горелок 1 и соответственно с трудностью отделения сигнала этого шума из сиг. нала постороннего шума.Целью изобретения является повышение надежности контроля наличияпламени.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу контроляналичия пламени в теплотехническомагрегате с основной и вспомогательными горелками путем регистрацииакустических колебаний в заданномпиапазоне частот и установленияналичия пламени по превышению амплитуды колебаний порогового уровня, вспомогательные горелки настраивают на вибрационный режим горения с заданным диапазоном частот, для которых определяют превышение амплитуды колебаний порогового уровня акустических колебаний, Кроме того, диапазоны частот вибрационного горения вспомогательных горелок устанавливают не перекрывающими друг друга,На фиг. 1 приведена схема теплотехнического агрегата с оснонной и вспомогательными горелками; на фиг, 2 - вспомогательная горелка и устройство для контроля наличия пламени:, на фиг. 3 - осциллограмма колебаний цавления Р по времени Ль при нормальном горении; на фиг. 4 спектр распределения амплитуд колебаний ЬР по частоте Р при нормальном горении; на фиг. 5 - осциллограмма колебаний давления Р по времелни г при вибрационном горении на одной частоте; на фиг. 6 - распредел ение амплитуд колебанийР по частоте Р при вибрационном горении на единственной частоте Р 1, на фиг,7 осциллограмма колебаний давления Р по временипри вибрационном горе - нии на двух частотах (гармониках); на фиг. 8 - распределение амплитуд колебаний Ь Р по частоте Р при вибрационном горении на двух частотах Р и Г,2 (гармониках 1.Теплотехнический агрегат состоитиз реактора 1 первой ступени паровойконверсии природного газа с расположенными внутри трубами с катализатором (на фиг. 1 показана одна.труба), которые соединены с основнойгорелкой 2 реактора 3 второй ступенидля шахтной конверсии конвертированного газа. Реактор З,соединен среакторомс помощью футерованногогазохода 4. В реакторе 3 второйступени и (или) в футерованном газоходе 4 расположены вспомогательныегорелки 5,Устройство, реализующее способконтроля наличия пламени содержитдатчик 6, регистрирующий колебаниядавления звуковой частоты, усилитель 7, блок 8 управления и высоковольтный блок 9. Блок 8 управлениясоединен с клапаном-отсекателем О,установленным на трубопроводе 11 подачи газа к полому штоку 12 вспомогательной горелки 13. Шток имеет отверстия 14 для выхода газа, на его кон -це установлен стабилизатор 15, Полый шток со стабилизатором может перемещаться вдоль оси горелки. Горелка имеет штуцер 16 для подачи воздуха.ЗОСпособ контроля наличия пламени осуществляется следующим образом.Перед запуском теплотехнического 1агрегатафиг.) в процессе стендовых испытаний вспомогательных горелок определяют линейные интервалы З 5 наиболее эффективного возбуждения вибрационного горения (т.е, с наиболее сильными и устойчивыми колебания-.ми). Для этого в вспомогательнуюгорелку (фиг. 2) через штуцер 16подается воздух и через полый шток2 - природный газ, Поддерживая горение после стабилизатора 15, пере -двигают шток со стабилизатором вдольоси горелки, меняя длину холодной 45(до стабилизатора) и горячей (послестабилизатора) части тракта горелки, и настраивают режим вибрационного горения.50Вибрационное горение фиг. 2) отличается от обычного тем, что имеет не непрерывный спектр частот колебаний, связанный с турбулентностью пламени, а характеризуется колебаниями на 55 одной, реже двух сосуществующих частотах, При этом амплитуда колебаний при вибрационном горении эначительно превосходп 1 мплптуды колебаний при обычном горении.Найдя интервалы возбуждения и характеристики вибрационного горения частоту Р, амплитуду Ь Р), назначают пороговое значение амплитуд 4 Р которое принимают как 1 Р0,5 ЬР, и задают диапазоны час - тотР = 107 Г. В случае работы на одном теплотехническом агрегате не -скачьких вспомогательных горелокдиапазоны частот вибпацнонного горения вспомогательных орелок устанавливают не перекрывающими друг друга,Настраивают блок 8 управления ( фиг. 3) каждой вспомогательной горел - ки на сравнение амплитуды Р регист - рируемой датчиком 6 колебаний в диа - паэоне Ь Р с пороговым значением амплитуды Ь Р 11 .Осу шест вляют роэжи г в спомо гат ел ьной горелки. Для этого через штуцер 16 подают воздух, по команде блока 8 управления включают высоковольтный блок 9, который подает искру в кольцевой зазор между стабилизатором и внутренней стенкой корпуса горелки и открывают клапан-отсекатель 10. Гаэ по штоку 12 через отверстия 14 поступает на смешение с воздухом и воспламеня ет ся, Чер еэ 3-5 с блок 8 упр авления отключает подачу искры и включает канал контроля, содержащий датчик 6, усилитель 7, и воздействуютна клапан-отсекатель 10,В случае наличия пламени, определяемого каналом по тому признаку,что в назначенном диапазоне частот регистрируемая амплитудаР4 Р, блок 8 управления выдает сигнал о наличии пламени и оставляет клапанотсекатель 10 открытым.В случае отсутствия пламени, когда в установленном диапазоне частот регистрируемая амплитуда ь Р С Ь Р, блок 8 управления выдает команду на закрытие клапана-отсекателя 10.После розжига вспомогательных горелок и вывода их на заданный режим при непрерывном контроле пламени в них производят запуск теплотехнического агрегата, включая основную горелку 2, При этом, несмотря на очень большую в сравнении с вспомогательным; горелками произ - водительность основной горелки 2 шум последней не может повлиять на надежность контроля пламени в вспомогательных горелках, где в зоне рас112185 регата,5положения датчика 6 интенсивность собственных колебаний на порядок и более превышает интенсивность фона, создаваемого основной горелкой и другими источниками,Таким образом, настройка вспомогательных горелок на вибрационный режим горения с заданным диапазоном частот, для которых определяют превышение амплитуды колебанийпорогового уровня акустических колебаний и выбор диапазона частотвибрационного горения вспомогательных горелок не перекрывающимидруг друга, повышает надежность контроля пламени теплотехнического аг