Система для автоматического управления розжигом горелки

(19 3 х 5/24 51) ТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМ.К СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Чебоксарское производственное объединение Электроприбор(54) СИСТЕМА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РОЗЖИГОМ ГОРЕЛКИ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить надежность запуска и достоверность причины отказа горелки. Это достигается тем, что блок 27 индикации системы снабжен пятью световыми индикаторами, которые через усилители 22 - 26 мощности соединены с выходами триггеров 16 - 20, входы которых связаны через элементы И О - 14 с датчиками 5 и 6 контроля памяти запальника горелки и датчиком 7 положения топливного клапана горелки, а также с выходами блока 1 запуска, который снабжен одним входом, соединенным через элементы ИЛИ 12 с выходами триггеров, и семью выходами, соединенными с блоками 2 - 4 управления электрозапалом и топливными клапанами запальника и горелки, а также - с элементами И О - 14. При открытом топливном клапане горелки, отказе одного из датчиков конт. роля пламени и невоспламенении запальника или горелки запуск последней блокируется до снятия блокировки органом 5 и включается соответствующий индикатор. 3 ил.50 Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам автоматического управления розжигом газомазутных горелок различных теплоагрегатов.Цель изобретения - повышение надежности и достоверности индикации причины отказа горелки.На фиг. 1 представлена функциональная схема системы для автоматического управления розжигом горелки; на фиг. 2 - функциональная схема блока запуска; на фиг. 3 - диафрагма выходных сигналов блока запуска.Система для автоматического управления розжигом горелки содержит блок 1 запуска, блок 2 управления электрозапалом, блоки 3 и 4 управления топливными клапанами запальника и горелки соответственно, датчики контроля пламени запальника 5 и горелки 6, датчик 7 положения топливного клапана горелки, элементы НЕ 8 и 9, элементы И 10 в 14, блок 15 квитирования триггеры 16 - 20, элемент ИЛИ 21, усилители 22 - 26 мощности, блок 27 индикации с световыми индикаторами 28 - 32. Выходы датчиков 5 и 6 подключены соответственно к первым входам элементов И, 1 О и 12.Выход датчика 7 соединен с первым вхо, дом элемента И 14. Вторые входы элементов И 10 и 2 подключены к четвертому выходу блока 1 запуска, а вторые входы элементов И 11, 13 и 14 - к пятому, шестому, седьмому выходам блока 1 соответственно, первый, второй и третий выходы которого соединены с входами блоков 2 - 4 соответственно. Выходы элементов И 10 - 14 подключены соответственно к первым входам триггеров 16 - 20, вторые входы которых соединены с блоком квитирования, а выходы соответственно - с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым входами элемента ИЛИ 21 и через усилители 22 - 26 мощности и первый, второй, третий, четвертый, пятый входы блока 27 - с индикаторами 28 - 32 соответственно. Выход элемента ИЛИ 21 подключен к входу блока 1 запуска.Блок 1 запуска имеет один вход и семьвыходов и предназначен для формирования команд управления блоками 2 - 4 и элементами И 10 - 14 в соответствии с диаграммой (фиг. 3). Он может быть выполнен любым известным способом, например по приведенной схеме на (фиг. 2). В этом случае блоксодержит орган Пуск 33, орган Стоп 34, элемент ИЛИ 35, КЯ-триггер 36, элементы 37 - 41 задержки положительного фронта сигнала, элементы ИЛИ в42 и 43, элементы И 44 - 46 и элемент НЕ 47, Первый вход элемента ИЛИ 35 образует вход блока 1, его второй вход подключен к органу Стоп 34,а выход - К-входу триггера 36, Я-вход которого соединен с органом Пуск 33,прямой выход - с первыми входами эле 10 15 20 25 30 35 40 4ментов И 45 и 46 и, через последовательно соединенные элементы 37 - 39 задержки - с первым входом элемента ИЛИ - НЕ, а инвертирующий выход - с его вторым входом, с первым входом элемента ИЛИ - НЕ 42 и через элемент 40 задержки - с четвертым выходом 48 блока 1. Выход элемента ИЛИ - НЕ 43 образует второй выход 49 этого блока, а выход элемента ИЛИ - НЕ 42 - его первый выход 50. Выход элемента 37 задержки подключен к вторым входам элементов ИЛИ 42, И 46 и первому входу элемента И 44, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ - НЕ 43, а выход образует пятый выход 51 блока 1. Выход элемента 38 задержки подключен к второму входу элемента И 45, выход которого образует шестой выход 52 блока 1. Выход элемента И 46 соединен с третьим выходом 53 блокаи через последовательно включенные элемент НЕ 47 и элемент 41 задержки - с седьмым выходом 54 этого блока.Элементы 37 - 41 задержки положительного фронта сигнала могут быть выполнены любым известным способом, например содержать компаратор с большими входными сопротивлениями, выход которого образует выход элемента задержки, инвертирующий вход подключен к выходу делителя напряжения, выполненного на первом и втором резисторах, подключенных между шинами пита ния, неинвертирующий вход подключен к выходу интегрирующего фильтра, выполненного на высокоомном третьем резисторе и конденсаторе. Параллельно третьему резистору подключены последовательно соединенные низкоомный четвертый резистор и диод так, что катод диода оказывается подключенным к входу интегрирующего фильтра, являющегося одновременно и входом элемента задержки, а анод - к выводу четвертого резистора. Выходное напряжение делителя определяет пороговое значение переключения компаратора. При наличии низкого уровня напряжения на входе элемента задержки конденсатор интегрирующего фильтра практически мгновенно разряжается через низкоомный четвертый резистор и открытый диод. В этом случае выходное напряжение компаратора имеет низкий уровень. Если на вход элемента задержки подают напряжение высокого уровня, диод закрывается и конденсатор начинает заряжаться через высокоомный третий резистор. В момен заряда конденсатора до напряжения переключения компаратора он переключается и его выходное напряжение принимает значение высокого уровня. Таким образом, время с момента подачи положительного фронта входного напряжения элемента задержки до формирования положительного фронта на его выходе равно времени заряда конденсатора до напряжения переключения компаратора. Это время, 1495581соответствующее времени задержки, определяется сопротивлением третьего резистора и емкостью конденсатора.Органы Пуск 33 и Стоп 34 представляют собой кнопки с замыкающими контактами, через которые положительная шина питания соединена с первым выводом резистора, образующим выход органа ЗЗ или 34, второй вывод этого резистора подключен к общей шине питания, Между выходом органа Стоп 34 и общей шиной питания подключен конденсатор, обеспечивающий установку триггера 36 в состояние О при включении питания блока 1 запуска (О - низкий уровень напряжения).Значения выходных сигналов блока 1 запуска в различные моменты времени 1 - (т приведены на диаграмме (фиг, 3).В исходном состоянии в момент времени 1 триггер установлен в состояние О, значит, на его прямом выходе сигнал равен О, а на инвертирующем - 1 (1 - высокий уровень напряжения). В этом случае сигнал, равный 1, поступая на входы элементов ИЛИ - НЕ 42 и 43, обеспечивает на их выходах наличие сигнала, равного О, а соответственно, и на выходах 50 и 49 блока 1 запуска, Этот же выходной сигнал триггера 36 через элемент 40 задержки поступает на выход 48 блока 1.В это же время с инвертируюшего выхода триггера 36 сигнал, равный О, обеспечивает на выходах элементов 37 - 39 задержки установку О и через элементы И 45 и 46 поступает на выходы 52 и 53 блока 1 соответственно, Выходной сигнал элемента И 46, инвертируясь элементом НЕ 47, поступает на выход 54 блока 1 через элемент 41 задержки в виде 1. Кроме того, выходные сигналы элементов ИЛИ - НЕ 43 и 37 задержки обеспечивают наличие О на выходе элемента И 44 и выходе 51 блока 1.Если на входе блока 1 сигнал соответствует О, то при формировании в произвольный момент времени 1 органом Пуск 33 сигнала, равного 1, триггер 36 переключается в состояние 1, т, е. на его прямом выходе сигнал становится равным 1, а на инвертирующем - О. Тогда на входах элементов ИЛИ - НЕ 42 и 43 сигналы имеют значения О, а на их выходах сформируются сигналы, равные 1, которые поступают на выходы 50 и 49 блока 1 соответственно. Сигнал, равный О, с инвертируюшего выхода триггера 36 через элемент 40 задержки поступает на выход 48 блока 1.Сигнал, равный 1, с прямого выхода триггера 36 задерживается элементом 37 задержки на время около 2 - 5 с, Значения остальных выходных сигналов в блоке 1 не изменяются.По истечении времени задержки, формируемой элементом 40, в момент времени 1 з выходной сигнал этого элемента принимает 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 значение 1, который, поступив на вход элемента ИЛИ - НЕ 42, обеспечивает возникновение на выходе этого элемента и на выходе 50 блока 1 сигнала, равного О. С выхода элемента 37 задержки сигнал 1 одновременно поступает и на входы элементов И 44 и 46. Так как на их другие входы подается тоже 1 соответственно с выхода элемента ИЛИ - НЕ 43 и с прямого выхода триггера 36, то и выходные сигналы этих элементов принимают значение 1. Значит и на выходах 5 и 53 блока 1 сигналы равны 1, Выходной сигнал элемента И 46, инвертируясь элементом НЕ 47 через элемент 41 задержки, в виде О поступает на выход 54 блока 1. Кроме того, выходной сигнал элемента 37 задержки, равный 1, поступает на вход элемента 38 задержки и задерживается им на время, равное 2 - 5 с.По истечении указанного времени в момент времени 1, на выходе элемента 38 задержки значение сигнала становится равным 1. Этот сигнал поступает на вход элемента 39 задержки и задерживается им на время около 1 мин. Одновременно он поступает на вход элемента И 45, на другом входе которого имеет место сигнал, равный 1, поступающий с прямого выхода триггера 36. Поэтому на выходе элемента И 45 и выходе 52 блока 1 сигнал принимает значение 1.По истечении времени задержки элемен. том 39 в момент времени 1 сформированный этим элементом выходной сигнал, равный 1, поступает на вход элемента ИЛИ - НЕ 43, в результате чего на его выходе возникает сигнал, равный О, который подается на выход 49 блока 1 и через элемент И 44 - на его выход 51. Далее состояние выходных сигналов блока 1 не изменяется до формирования в произвольный момент времениорганом Стоп 34 сигнала равного 1, или до поступления 1 на вход блока 1. Когда это происходит, триггер 36 переключается в состояние О, Его сигнал, равный О и сформированный на прямом выходе, обеспечивает установку О на выходах всех элементов задержки и элементов И, а сигнал, равный 1 и сформированный на инвертируюшем выходе, - на выходах всех элементов ИЛИ - НЕ. Кроме того, 1 с инвертируюшего выхода триггера 36 поступает на вход элемента 40 и задерживается им на время, равное 1 - 2 с, а выходной сигнал элемента И 46, равный О, инвертируясь, поступает в видена вход элемента 41 задержки и задерживается им на время, приблизительно равное времени задержки элементом 40, При этом выходные сигналы элементов 40 и 41 остаются равными О. Таким образом, в момент временивсе выходные сигналы блока 1 имеют значение О.После окончания времени задержки элементами 40 и 41 в момент времени 1 их выходные сигналы и выходные сигналы блока 1 на выходах 48 и 54 принимают значение 1. Далее состояния элементов блока 1 и его выходных сигналов остаются неизменными и соответствуют их первоначальным состояниям, приведенным для момента времени 1.Блоки 2 - 4 управления электрозапалом, топливными клапанами запальника и горелки соответственно обеспечивают усиление по мощности логических сигналов и могут быть выполнены любым известным способом, например в виде полупроводникового ключа, к выходу которого подключено исполнительное реле.Датчики 5 и 6 контроля пламени запальника и основной горелки должны обеспечивать контроль наличия и отсутствия пламени, формируя на выходе логические сигналы 0 при наличии пламени и сигналы 1 при отсутствии пламени. Например, датчики 5 и 6 могут содержать двухполярный источник питания, фоторезистор, сое диненный через преобразователь сигнала с инвертирующим входом компаратора, выход которого через частотный дискриминатор соединен с исполнительным ключом, с первым входом интегратора и через инерционный ключ - с вторым входом интегратора. Третий вход интегратора подключен к общей шине источника питания, а четвертый его вход через переменный резистор - к положительной шине источника питания. Выход интегратора соединен с инвертирующим входом компаратора. Выход исполнительного ключа является выходом датчика пламени. Датчик 7 положения топливного клапана горелки должен формировать логические сигналы: 0 - при закрытом положении клапана, 1 - при открытом,В качестве датчика 7 положения топлив. нога клапана горелки может быть использован путевой выключатель этого клапана, к выходу которого подключен преобразователь дискретного сигнала в логический, например, выполненный на резисторе. 1 ервый вывод этого резистора подключен к положительной шине источника питания, а второй вывод через путевой выключатель - к общей шине. Выходом датчика 7 является второй вывод резистора.Блок 15 квитирования предназначен для формирования логических сигналов: 1 - в момент включения напряжения питания и при воздействии на него; 0 - до воздействия на него. Это может быть достигнуто с помощью кнопки с замыкающими контактами и резистора, включенных последовательно между положительной и общей шинами питания, и конденсатора, включенного параллельно контактам кнопки. Выхо 5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 дом блока 15 квитирования является точка соединения резистора и кнопки.Устройство для автоматического управления розжигом горелки работает следующим образом.В исходном состоянии на первом 50, втором 49, третьем 53, пятом 51 и шестом 52 выходах блока 1 запуска значения сигналов соответствуют О, а на четвертом 48 и седьмом 54 его выходах - 1. Триггеры 16 - 20 установлены в состояния 0, т, е. их выходные сигналы равны 0, т. е, их выходные сигналы равны О. В этом случае блоки 2 - 4 управления электрозапалом, топливным клапаном запальника и топливным клапаном горелки обеспечи- . вают отключенное состояние соотвестствующих исполнительных устройств а на вторые входы элементов И 10, 12 и 14 поступают сигналы, равные 1. Если датчик 5 контроля пламени запальника не исправен, т. е. при отсутствии пламени формирует сигнал, равный О, который через элемент НЕ 8, инвертируясь, поступает на первый вход, элемента И 1 О в виде 1, то выходной сигнал этого элемента, а значит, и сигнал на Ь-входе триггера 6 равны 1, Поэтому триггер 16 переключается в состояние 1, его выходной сигнал, равный 1, через усилитель 22 мощности поступает на индикатор 28, обеспечивая его включение, и через элемент ИЛИ 21 - на вход блока 1 запуска, обеспечивая блокировку его работы, а значит, и розжига горелки. Включенный индикатор 28 сигнализирует о неисправности датчика 5, т. е. о причине блокировки розжига горелки. При неисправности датчика 6 контроля пламени горелки в состояние 1 переключается триггер 18, блокируется розжиг и включается индикатор 30, а при незакрытом топливном клапане горелки по выходному сигналу датчикаположения этого клапана, равному 1 и поступающему через элемент И 14 на Б-вход, в состояние 1 переключается триггер 20, который обеспечивает блокировку розжига горелки и включение индикатора 32. Розжиг горелки возможен только после устранения неисправностей и квитировая с помощью блока 15. После этого все триггеры устанавливаются в состояние 0 сигнал на входе блока 1 запуска также принимает значение 0 и блокировка работы этого блока снимается.Если с помощью органа Пуск запускают блок 1 запуска, он начинает формировать выходные сигналы в соответствии с диаграммой (фиг. 3), т, е. в момент запуска (момент времени 1) на его первом 50 и втором 49 выходах сигналы принимают значение 1, а на четвертом выходе 48 - 0. Сформированные блоком 1 сигналы равные 1, обеспечивают через соответствующие блоки включение электрозапала и топливного клапана запальника, а сигнал, 1495581равный О, поступив на вторые входы элементов И О и 12, обеспечивает формирование на их выходах сигналов, равных О, независимо от значений выходных сигналов датциков 5 и 6 контроля пламени запальника и горелки. По истечении времени, необходимого на розжиг запальника от электрозапала (в момент времени з), значение 1 принимают сигналы на третьем 53 и пятом 51 выходах блока 1, а на первом 50 и седьмом 54 его выходах сигналы становятся равными О. При этом сигнал, равный 1, поступает на второй вход элемента И 11 и, если пламя запальника в этот момент отсутствует, т, е. выходной сигнал датчика 5 контроля пламени, поступаюший на первый вход элемента 11, равен 1, то и выходной сигнал этого элемента, а значит, и сигнал на Я-входе триггера 17 равны 1. Поэтому триггер 17 переключается в состояние 1, обеспечивая через усилитель 23 мощности включение индикатора 29, сброс блока 1 запуска в исходное состояние (соответствуюшее моменту времени 1) и блокировку розжига горелки. Если розжиг запальника проходит успешно и на выходе датчика 5 сигнал принимает значение О до момента времени з, то значение выходного сигнала элемента И 1 и состояние триггера 17 не изменяются и соответствуют О. В этом случае сигнал, равный О, с седьмого выхода блока 1, поступив на второй вход элемента И 4, блокирует прохождение сигнала с датчика 7 положения топливного клапана горелки на 5-вход триггера 20, Одновременно сигнал, равный 1, с третьего выхода 53 блока 1 через блок 4 обеспечивает включение (открытие) топливного клапана горелки, а сигнал, равный О, с первого выхода блокачерез блок 2 отключает электрозапал.От запальника разжигается горелка. По истечении времени, необходимого на этот процесс (в момент времени .1), на шестом выходе 53 блока 1 формируется сигнал, равный 1, и поступает на второй вход элемента И 13. Если к этому моменту горелка не разожглась, т. е. выходной сигнал датчика 6 контроля пламени горелки, поступающий на первый вход элемента И 13, равен 1, то на выходе этого элемента формируется сигнал, равный 1, и, поступая на Я-вход триггера 19, переключает его в состояние 1, При этом обеспечивается через усилитель 25 мощности включение индикатора 31, сброс блока 1 в исходное состояние и блокировка розжига горелки. В случае успешного розжига горелки на выходе датчика 6 имеет месте сигнал, равный О, поэтому значение выходного сигнала элемента И 13 и состояние триггера 1.9 остается равным О, как и до момента 1,ьПо истечении времени, необходимого для стабилизации горения пламени горелки (в5 О 5 20 253035 40 момент времени д), на втором 43 и пятом 51 выходах блока 1 формируются сигналы, равные О, которые, воздействуя на входы блока 3 и элемента И 11 соответственно, приводят к отключению топливного клапана запальника и контроля его пламени. На этом процесс розжига горелки заканчивается.Если по каким-либо причинам (в момент времени ) происходит погасание пламени горелки, то значение выходного сигнала датчика 7 контроля пламени горелки изменяется с О на 1 и этот сигнал через элемент И 13 переключает триггер 19 в состояние 1. Выходной сигнал триггера 9, равный 1, через усилитель 25 мощности включает индикатор 31, сигнализирующий об отсутствии пламени горелки, и через элемент ИЛИ 21, поступив на вход блока 1, блокирует розжиг горелки и обеспечивает формирование сигналов, равных О, на третьем 53 и шестом 52 выходах блока 1. Эти сигналы, воздействуя на входы блока 4 и элемента И 13 соответственно, обеспечивают отключение топливного клапана горелки и контроля ее пламени.По истечении времени, необходимого на закрытие топливного клапана горелки (в момент времени 1,), на четвертом 48 и седьмом 54 выходах блокаформируются сигналы, равные 1, которые поступив на вторые входы элементов И 10, 12 и 14, обеспецивают включение контроля выдачи ложныхсигналов с выходов датчиков 5 и 6 контроля положения топливного клапана горелки соответственно. Это состоя нне устройства соответствует исходному,Плановое отключение горелки может быть осуществлено с помощь о органа Стоп блока 1. В этом случае блокформирует те же выходные сигналы, что и в прелы- душем случае при погасании пламени горелки, Эти сигналы обеспечивают закрытие топливного клапана, отклюцение контроля пламени и приведение устройства для автоматического розжига горелки в исходное состояние, при котором обеспечивается контроль положения топливного клапана горелки по выходному сигналу датчика 7 и исправность датциков 5 и 6 контроля 45 пламени по их выходным сигналам.При незакрытом топливном клапане горелки и неисправных датчиках контроля пламени горелки запальника пуск горелки блокируется и обеспечивается индикация причины блокировки пуска. При невоспламене нии запальника или горелки во время ихрозжига пуск горелки также блокируется и обеспечивается раздельная индикация о неудачном их розжиге. Включается соответствуюшая индикация и при погасании запальника или горелки, а также прп незакрытии топливного клапана горелки после ее оста нова.Кроме того, предлагаемой системе обеспечивается раздельный контроль пламени за1495581 12 Фие Фие. 3 СоТехТираого комитета пМосква, Жельский комби тавитель А. Зосимред И. Вересж 488 Редактор Заказ 424 ВНИИПИ Гос Корректор О. ЦиплеПодписноеткрытиям при ГКНТ ССб., д. 4/5жгород, ул. Гагарина, 1. Дербак 36 о изобретениям и- 35, Раушская нат Патент, г. У дарствен 113035 нно.изда Производс пал ьника и горелки, включающий после отключения электрозапала источника помех для датчиков контроля пламени, а также предусмотрена совместная работа запальника и горелки в течение некоторого времени, при котором стабилизируется процесс горения пламени горелки,Формула изобретения Система для автоматического управления розжигом горелки, содержащая датчик контроля пламени запальника, соединенный через элемент НЕ с первым входом элемента И и непосредственно - с первым входом второго элемента. И, триггер, блоки управления топливными клапанами запальника и горелки, датчик положения топливного клапана горелки, три усилителя мощности, блок запуска, первый выход которого соединен с входом блока управления электрозапалом, а второй выход соединен с входом блока управления топливным клапаном запальника, и третий элемент И, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и достоверности индикации причины отказа горелки, она дополнительно содержит датчик контроля пламени горелки, второй элемент НЕ, элемент ИЛИ, два элемента И, четыре триггера, два усилителя мощности и блок квитирования, датчик контроля пламени горелки соединен через второй элемент НЕ с входом третьего элемента И и непосредственно - с вхо.дом четвертого элемента И, датчик поло.жения топливного клапана горелки соединен с входом пятого элемента И, первые входы всех пяти триггеров соединены соответственно с выходами пяти элементов И, 10 а вторые входы всех триггеров соединеныс выходом блока квитирования, выходы всех триггеров соединены с входами элемента ИЛИ и входами пяти усилителей мощности, выходы которых соединены с блоком 15 индикации, снабженным соответственно пятью входами и пятью световыми индикаторами, блок запуска выполнен с одним входом, который соединен с выходом элемента ИЛИ, и семью выходами, третий выход блока запуска соединен с блоком управ.20 ления топливным клапаном горелки, четвертый выход - с вторыми входами перво.го и третьего элементов И, пятый выход - с вторым входом второго элемента И, шестой - с входом четвертого элемента И, 25 а седьмой - с вторым входом пятого элемента И.