Устройство контроля процесса горения

,ЯО 321524 БРЕТ Н ДЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСИОМ 24-06 Р 24 Бюл виациоцный титут ол М. А. лоэ онов ыч 26 8) М. 21 икры. 21.: олновая омиэдат иагн 1968 ГГР1985. ельс тво с вид В 9/02,повыГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ(56) Хиледстика плазмс. 199.АвторскоеИф 1264050, кл Изобретение относится к тепло етике и может быть использовано истемах контроля и управления р м тепловых энергетических установок. Целью изобретения являе шение надежности.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства контроля процесса горения; на фиг. 2 - пример выполнения датчика в .виде несимметричной пвлосковой линии и датчика-компенсатора в виде капланарной линии; на фиг. 3 - пример выполнения датчика в виде желобкового прямоугольного волновода и датчика-компенсатора в виде открытого волновода; на фиг. 4 - пример выполнения датчика в виде прямоугольного желобкового и датчика-компенсатора в виде прямоугольного закрытого волновода; на фиг. 5 " пример выполнения датчика и датчика-комценсатора в виде несимметричной полосковой линии и с разной шириной полос 54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ГОЕНИЯ57) Изобретение относится к эцерге(тике и позволяет расширить функддиональные возможности устройства, содержащего датчики в иэмерительцом и опорном плечах, выполненные с конструктивно различной формой поперечного сечения и установленцые ня стенке камеры вдоль линии с одинаковой кривизнои. Длины датчиков выбираются, в зависимости от эффективной диэлектрической проницаемости. Сравнивающий блок выполнен в виде фяэометря. 7 нп. ко в; на фиг. 6 - пример выполнения датчика и датчикя-комценсаторя в виде несимметричной полосковой линии с разной глубиной полоска; на фиг, пример вьпдолнения датчика в виде щели, а датчика-компенсяторя в виде компланарного датчика.Устройство содержит генератор 1 СВЧ-колебаний, выход которого через делитель 2 могдности и отверстия 3 стенке камеры подключен к одним концам измерительного 4 и опорного 5 плеч, которые содержат выполненные н виде отрезков открытых линий передач датчик и датчик-компенсатор соответственно, установленные ця внутренней стенке камеры 6 вдоль линий с одинаковой кривизной и на минимальном расстоянии друг от друга, при котором не проявляется их электромагнитное взаимодействие, ц фяэометр 7, подключенцый двумя входами к другому концу ИП и ОП также через отверс гия 3 в стенке камеры.-Л (Тх,где а 8 и д 9 - фдзовые набеги в измерительном и опорном плечах соответственно, обусловленные изменениямиконцентрации электронов (1 е, температуры Т, вибрации м-, эрозией поверхности х, осаждением электропроводной 45сажи г и прочими йдкторами,При этом конАигурапия и размерыизмерительных и опорных плеч, а также их расположение выбраны такими,что полезный сигнал, отобрдждемьй пер вым слагаемым в выражении (1) остается достаточно большим, д второеслагаемое, отобряжякщее помехи, минимизируется. Наиболее существенно на аязу сиг 55 нала влияет удлинение датчиков и изменение диэлектрической проницаемости от температуры. Датчик и датчик-компенсатор выполнены соответственно в виде, "несимметричной полосковой 8 и компланарной9 линий; желобкового прямсугльного10 и открытого 11 волноводов; прямоугольных келобкового 12 и закрытого13 волноводов; в виде несимметричнойполосковой линии с рязнй шириной 14: и 15 и разной глубиной 16 и 17 полос-,)10ков; щели 18 и комплдндрной линии 19.Датчики 18 и 19 удовлетворяит ос новным требованиям компенсации помехпри равенстве площадей сечения й: возбуждакт в пристенной области каме. :ры б бегущие поверхностные электро: магнитные волнь 1, Фдзовая скорость 25ряс про стран ения ко то рых з ави с ит о тдиэлектрических проницяемостей плазмы и датчиков, а также от конАигуряцииконтуров поперечных сечений датчика идатчика-компенсаторд, газометр 7 ЖорОмирует сигнал контроля, пропорциональный разности Адз;2 ГГ г г -6 = 11 (Т, ъ) )Е (Ие, Ту у 2) 1 (Т, ") Гс. (11 е, Т, у, г) (2) где :1,частота зондирования;скорость светя;1 кс - длины и элАективные лиэлектрические проницаемости датчика и ддтчикдкомпенсатора. Дпипы датчиков равны и при медленных изменениях дстдтчн использовать в датчиках дин диэлектрик. Однако при быстром изменении Т (пуск,авария) пргрев датчиков с рдзпйконфигурацией поперечного сеченияпойдет по -разному, ДО (Т, (: )1Ф Л 8 у (", (:;) где С ( - .-и момен-. времени.Изгиб, сжатие (растяжение), сдвиги другие вибродеформдции сзддит более существеннун помеху при контролетеплоэпергетической установки по переменной состдвлякк(ей 11 е(1), параметру, до настоящего времени редкоис.дльзукщемуся (обычно измерякт среднее до времени значение 11 е). Однакоименно этот параметр является болеевджньм. Тдк кдк датчики здглубленыв стенку камеры, то условие а 64(и, ) -= д 6(ч, 1) лучше всего выполняетсяпри равенстве геометрических размеровдатчиков.Эрозия поверхности х, обращеннойвнутрь камеры вклкчает окисление(выгордние) проводника и диэлектрика,появление микротрещин с внедрениемтуда продуктов сгорания, нарушениеплотного контакта проводника и диэлектрика и т,д. С цель достиженияДО(х, с) ФЛ 8(х, С) все конструктивные размеры датчиков в приповерхностном слое должны быть равны,Для тото, чтобы исключчить влияниеосаждения электропроводной сажи г,достаточно обеспечить равенство площадей проводящих и непроводящих участков поверхностей,С точки зрения облегчения электрического сопряжения датчиков г. остальными элементами СВЧ-тракта устройстваконтроля процесса горения волновыесопротивления датчиков должны бытьравны.Отобразим перечисленные явленияматематически:(далее в ряде случаев пищем простоД 1 и а ),1575007где Б. - сигнал помехи, являющийсяфункцией от Т, ч, г,1 (Ч+--Ек3 О Представим компоненту сигнала в виде(7) Ч, 1 сн где 6 - сигнал контроля при отсутствии плазмы (многоточием показаны малые члены рядов, представляющие собой произведения приращений Д 1 АЕ, дЯ" и т.д.).Выполним условие, определяемое формулой изобретения, т.е.25 1 Ф 1 Ру И-кЧ Ч- (1 УГ - 1 Й) = О. (5) 30 В силу того, что датчик и датчиккомпенсатор находятся в одинаковыхусловиях, их приращения д 1 к пропорциональны 1,Отсюда второе слагаемое в выражении (4) обращается внуль, т, е. ощибки, связ анные с Т и ы,компенсируются,Теперь Д 6-Ч -- 1) (6)Й 3 . Д 1-к сд к рили с учетом выражения (5) 16 - (д д.скК ) Отмечено, что изменение Е под, ктверждено помеховым фактором РЕ 3 ЕдЕ = д 1 е + Е д 11 (8) Д 1 е а 11ф Г(Г 1 1 ЗЧ 1 А ЧЧд Л 1 е ЧдИеОтсюда очевиден признак, отражающий различие относительных производных фазовых скоростей. Он обеспечивает достаточную величину полезного сигнала при разности относительных производных не менее 10 Е, приводящей к компенсации больней части помех. При разности относительных производных 1 ОХ невозможно отличить полезный сигнал от помех, причем несмотря на сходство по форме коэффициентов при ДИе и ДЬ; в выражении (9), в действительности они различны. Это хорощо видно для датчика 12 и цатчика компенсатора 13 (фиг. 4), В этом случае Е/Бе = О, тогда как температура и эрозия на датчик-компенсатор воздействует очевидным образом,Главное преимущество устройства контроля процесса горения обусловлено компенсацией помех, связанных с удлинением датчиков.Удовлетворить всей совокупности требований могут либо две одинаковых линий передачи, но у них ДО+(Ие) =Д 9(Ме) (т. е, происходит компенсация и полезного сигнала), либо линии передачи, имеющие дос таточно сложную форму, которая позволяла бы .разработчику варьировать некоторые иэ параметров (например, как на фиг. 2-7).Выполнение датчика и датчика-компенсатора с конструктивно различной формой поперечного сечения и установкой на стенке камеры вдоль линий с одинаковой кривизной, а также определение их длин в зависимости от эффективной диэлектрической проницаемости и выполнение сравнивающего блока в виде фаэометра позволяют повысить надежность контроля процесса горения в камере тепловой энергетической установки.10 Формула изобретенияУстройство контроля процесса горе - ния в камере тепловой энергетичес.кой установки, содержащее генератор СВЧолебаний, подключенный через делитель мощности и отверстия в стенке камеры к измерительному и опорному плечам, выполненным в виде отрезков открытых линий передач, вторые концы ,которых подсоединены к сравнивающему блоку,отличающееся тем.что, с целью пошьпчеция надежности, .измерительное и опорное плечи выполнены с конструктивно различной формой поперечного сечения и установлены на стенке вдоль линий с одинаковойкривизной, квадраты длин плеч относятся как их эййектив:.ые диэлектрическиепроницаемости, а сравнивающий блоквыполнен в виде Аазометра,1 575007Составитель И. Аксенов Редактор 11. Бандура Техред Л, Сердюкова Корректор М, Самборская Заказ 1776 Тираж 450 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, И, Раушская наб д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101