Устройство автоматического управления розжигом горелки

ТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ(71) Белорусский комплексный проектноизыскательский и научно-исследовательскийинститут топливной промышленности Белниитоппроект(56) Авторское свидетельство СССРМо 1084544, кл. Г 23 х 5/24, 1986.(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ РОЗЖИГОМ ГОРЕЛКИ(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для автоматического управления розжигом горелки Изооретение относится к теплоэнергетике, в частности к системам автоматического управления топливными горелками теплов грегатов, например топочно-сушильным агрегатом с кипящим слоем для сушки торфа.Цель изобретения - повышение надежности автоматического управления розжигом горелки, снабженной топливным насосом и электродвигателем.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства автоматического управления розжигом горелки; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на элементах устройства в случае успешного розжига горелки; на фиг. 3 то же, в случае, когда первый розжиг запальника не состоялся; на фиг. 4 - то же, в случае, когда не состоялся первый и второй розжиг запальника.Устройство содержит горелку 1 и запальник 2, к которым подведена линия 3 подачи воздуха, топливный клапан 4 горелки и топливный клапан 5 запальника,7(РГ), например теп 1 оггрегата, работдюгцего ча жидком топливе, для сушки торфа в кипягцем слое. Изобретение позволяет повысить надежность РГ за счет введения повторного цикла розжига запальникд (РЗ), выполняемого в том случае, если первый розжиг его не состоялся. Контроль за отсутствием РЗ осуществляется с помогцью датчика контроля пламени и схемы управления (СУ). Эта СУ разрешает выполнение повторного РЗ, если первый не состоялся. В случае, если первоначально РЗ состоялся, С,у возвпд гцзется в исходное состояние. При этом осушествляется самоконтроль исправности элементов СУ и контроль за наличием пламени. 4 ил. предохранительныи клапан 6 и топливньп 1 насос 7, подаю:ций топливо в линию 8, привод 9 топливного клапана 4 горелки 1, привод 1 О топливного клапана 5 здпдльника 2, приводтопливного насосз, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 усилители мощности, формирователь 16 команды Пуск, генератор 17 импульсов, искрообразуюший блок 18, высоковольтный поджигающий электрод 19 запальника, датчик 20 контроля пламени, сигнальный блок 21, первый 22, второй 23, третий 24 и четвертый 25 триггеры, первый 26. второй 2 и третий 28 элементы ИЛИ-НЕ, первый 29 и второй 30 элементы ИЛИ, первый 31, второй 32, третий 33, четвертый 34 и пятый 35 элементы И, первый 36, второй 37, третий 38 элементы НЕ, первый 39 и второй 40 счетчики, датчик 4 положения топливного клапана горелки, формирователь 42 команды Стоп и одновибратор 43.На фиг. 2 представлена диаграмма напряжений на элементах устройства, когдапервый розжиг запальника 2 и затем розжиггорелки 1 состоялись; на фиг. 3 - когдапервый розжиг запальника 2 не состоялся,а розжиг горелки 1 произошел после повторного запуска запальника 2, на фиг. 4 -когда первый и второй розжиги запальника 2 не состоялись и розжиг горелки 1не произошел.На фигурах 2, 3, 4 показаны следующиезависимости:Б - зависимость, описывающая работугенератора 17;Ь, .12, 1.1 з, Б 4 - зависимости, показывающие формирование сигналов соответственно на первом, втором и третьем и четвертом выходах счетчика 39;15Г 14 - зависимость показывающая формирование сигналов на выходе второго счетчика 40;Б зависимость, показывающая формирование сигнала на выходе третьего триггера 24;Ц, -- зависимость, показывающая рабогу датчика 20 контроля пламени,где 1 о 1 " Время Возврата схемы упраВленияподжигом запальника 2 в исходное состояние и определяется временем переключения 25логических элементов (для удобства работыс диаграммами при рассмотрении режимовработы устройства импульсы от генератора17 пронумерованы).Устройство для автоматического управления розжигом горелки работает следую- ЗОщим образом.В исходном состоянии после подачинапряжения питания в схему управлениятопливные клапаны 4 и 5 закрыты, а электродвигатель 11 топливного клапана. насоса 7 отключен, цто исключает возможностьподачи топлива к горелке 1 и запальнику 2.Гри этом Воздух в линию 3 начинает поступать одновременно с подачей напряженияпитания в схему у правления горелкой.Закрытому положению топливного клапана 4 40соответствует исходное потожение датчика41, при котором на его выходе формируетсясигнал, соответствующий 1. На выходахтриггеров 22 и 25 формируется сигнал,соответствующий 1, а на выходах триггеров 24 и 23сигнал, соответствующий 45О.Переключение счетчиков 39 и 40 происходит по спаду импульсов, приходящих отгенератора 17.Г 1 о команде оператора или управляющего автоматизированного комплекса формирователь 16 команды Пуск подает сигнал 1 на первый вход элемента И 31,а на вгором его входе уже присутствуетсигнал 1, поступающий от элемента НЕ36, так как в исходном состоянии на выходе датчика 20 сигнал соответствует О.На Выходе элемента И 31 формируется сигнал 1, поступающий на первый вход триггера 24, который, переключаясь, разрешает вести счет счетчикам 39 и 40, и на вход генератора 17, который вырабатывает импульсы заданной длительности, например т= =0,5 в 1 с. После поступления первого импульса на вход сцетчика 39 на его первом выходе формируется импульс 1, который поступает на первый вход элемента И 33, при этом на его втором входе сигнал 1 уже присутствует от датчика 41. С выхода элемента И 33 сигнал 1 поступает на второй вход триггера 23, который переключается, а на его выходе сигнал меняется с О на 1, что приводит к включению усилителя 15 мощности и затем привода 11, который приводит в действие топливный насос 7. Топливо поступает в линию 8.По приходу, например, пятого импульса на вход счетчика 39 на его третьем выходе формируется сигнал 1, который поступает на второй вход триггера 24, Триггер 24 переключается и на его выходе сигнал меняется с О на 1, что приводит к включению искрообразующего блока 18, на выходе которого формируются высоковольтные импульсы, подаваемые на поджигающий электрод 19 запальника 2 для зажигания дуги между корпусом и электродом 19. Кроме того, включается усилитель 12 могцности привода 10 топливного клапана 5, который обеспечивает подачу топлива в запальник 2. Одновременно с этим сигнал с усилителя 12 мощности через одновибратор 43 поступает на блокировочный вход датчика 20 контроля пламени. Этот сигнал заданной длительности, формируемый одновибратором 43, необходим для предварительного запуска датчика 20 и формирования на его выходе сигнала 1.В процессе розжига горелки возможно возникновение следующих ситуаций: первый розжиг запальника 2 и затем розжиг горелки 1 состоялись, первый поджиг запальника 2 не состоялся, первый и второй поджиг запальника 2 не состоялись.Рассмотрим случай успешного розжигагорелки (фиг. 2).В соответствии с описанным подача топлива и воздуха к запальнику 2 и налицие дуги между корпусом и электродом 19 приводят к воспламенению топлива в запальнике 2, От светового потока, создаваемого пламенем запальника 2, в датчике 20 протекает фототок, достаточный для удержания его исполнительного реле. При этом действие сигнала с одновибратора 43 прекращается.Его длительность, исходя из опыта эксплуатации топоцно-сушильного агрегата для сушки торфа в кипящем слое, выбирается равной 2,5 - 3 с. Снятием сигнала с блокировочного входа датцика 20 осуществляется включение его в режим контроля. На выходе элемента НЕ 38 формируется сигнал 1.При этом с второго выхода счетчика 3950 55 по спаду с пятого импульса через элемент НЕ 37 поступает сигнал 1 на второй вход элемента И 35. Наличие сигнала 1 на всех входах элемента И 35 вызывает его срабатывание и сигналпоступает на второй вход элемента ИЛИ - НЕ 28, который не меняет своего состояния, т, е. на его выходе находится О и одновременно с этим на триггер 22, который переключается, и на его выходе формируется сигнал О. Это приводит к формированию на выходе ИЛИ - НЕ 28 сигнала 1, так как на обоих его входах присутствуют сигналы О, и подготовке к включению элемента И 32 по выходу датчика 20 контроля пламени. Этим исключается открытие топливного клапана 4 горелки при появлении ошибочнсго сигнала о наличии пламени до начала работь 1 запальника. Пуск запальника при этом также исключается благодаря связи одного из входов элемента И 31 с выходом датчика 20 через элемент НЕ 36. Это повышает безопасность розжига горелки в случае неисправности датчика 20 контроля пламеци. Так как произошло воспламенение топлива в запальнике, то с выхода датчика 20 сигнал 1 поступает на второй вход элемента И 32, на выходе которого формируется сигнал , вклк) ающий усилитель 13 мощности, который в свою очередь включает привод 9 топливного клапана 4, что обеспечит подачу топлива в горелку, которое воспламеняется от факела запальника. При этом включение топливного клапана 4 приводит также к выклюцению датчика 4, на выходе которого возникает сигцал О. Этим обеспечивается повышение безопасности розжига горелки, так как исключается пуск запальника при открытом клапане 4. Это достигается тем, что выход датцика 41 соединен с вторым входом элемента И 33. Сигнал О формируется также на первом входе элемента ИЛИ-НЕ 27, который связан с выходом датцика 41. Но на выходе элемента ИЛИ-НЕ 27 сигнал не изменится, так как на его втором входе присутствует сигналот датчика 20 контроля пламени. По выходам датчиков 20 и 41 элемент ИЛИ-НЕ 27 осуществляет самоконтроль исправности элемента И 32, усилителя 13 мощности, привода 9, клапана 4 и датчика 41. Если какой-нибудь из указаннь 1 х элементов схемы управления клапаном 4 неисправен, то при отсутствии сигнала с датчика 20 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 27 формируется сигнал , который приводит к включению элемента ИЛИ 29, усилителя 14 мощности и блока 21. Этим обеспечивается повышение безопасности розжига, так как при отсутствии сигналана выходе датчика 20 контроля пламени и при отсутствии сигналана выходе датчика 4 исключается возможность включения запальника и форми 10 15 20 25 30 35 40 45 РУЕТСЯ ПРЕДУПРЕДИТЕ.1 ЪНЫЙ СИГНаЛ О На,ХДе из строя отдельных узлов схемы упрз вления клапаном 4.По приходу девятого импульса От генератора 17 на вход счетчика 39 ,1 э его четв вертом выходе формируется сигнал 1, кот рый поступает на третий вход триггера 2-. который переключаешься, и на его выходе ф 1 9 мируется сигнал О. Это приводит к 1 т 1 л.- чению усилителя 12 мощности, коттр отключает привод 1 Р клапана 5, аиз ник 2 и искрообразующнй блок 18, что ир водит к исчезновению пламени за 11 альн,.- ка 2. При этом горелка 1 остается вклн ченной до тех пор, пока в схеме управ.иния не зозникнут нз 1 ушення или не прои.1 о. дет ее отключение по причине отрыва илэ мени. Б этом случае срзботаст датчик 211, 1.оторыи через элемент И 32 отключит ири. вод 9 клапана 4, что исключает поступле ние то 1 лива в горелку 1. Одновременно с этим по сигчалу элемента ИЛИ-НЕ 28 ,ьа его всех входах присутстьуют сигнз,1 ы О) через элемент ИЛИ 29 и усилитель 14 мощности включается с 11 нзльный Олок 21, нз выходе которого форзируется достоверный сигнал отказа розжига.По приход десятого импульса от генератора 17 нз вход сцетцикз 39 на его втором выходе 1 по спаду этого импульса) сформ 11- рме ся сигнал 1. который поступает из вход сцетчикз 40, за 11 ись 1 вая в нем единицу. ПРИ ЭТОМ На ПДКЛ 1 ОЦЕННО."1 ВЬ 1 ХОДЕ СЦЕТЦИ ка 40 си, нал отсхтствует сигнал нз его ВЫХОДЕ МОЖЕ, ВОЭНИКНМТЬ ТОЛЬКО ПОСЛС ИРИ- хола второго импульса: второго выхо.111 счетчика 391.После стклюцения запальника 2 и ирихо. да сдиннаддзтого и;:п,льса с генератора 1; на вход счетчика ;"; нз его первом выход сформируется си Гнз,1 1 . СиГналыО датчика 20 и счетчика 39 поступают на входи элемента И 34. На его выходе вырабатывается сигнал , который через элемсит ИЛИ 30 поступает нз вход триггера 25, который переклоц.ется н уста навлвает счетчики 39, 40 в нулевое состояние, з также дублирует команд нз устзновкх тр 11;- гера 24 в нулевое состояние Схема запуска запальника находитс исходном состоянии, при этом горелка нзхо. дится в рабочем режиме.1 случае наруи 1 ений в режиме работы горелки или ее схемы управления, приведших к срабзтьвзнию сигнального блока 21, последующиЙ этап работы горелкивозможен после формирования формирователсм 42 команды Стоп. По команде Стоп произойдет уста нонка три ггера 22 в исход 1 ое состояние: переключение триггера 23, который через усилитель 5. отключит привод 11 топливного насоса 7, исключив тем самым подачу топлива в линию 8, через элемент ИЛИ 30 поступит сигнал на вход50 55 триггера 25, который устанавливает схему управления запальником 2 висходное состояние. В случае плановой остановки горелки 1 используют канал управления формирователя 42 команды Стоп.Второй случай розжига запальника рассматривается, когда первый поджиг его не состоялся (фиг. 3). При этом запуск запальника и работа схемы управления до подачи топлива и включения искрообразуюшего блока 8 осуществляются, как было описано (при ситуации, когда запальник зажегся при первом полжиге). Если от подаваемого топлива и воздуха к запальнику 2 его поджиг не состоялся, то после отключения одновибратора 43 отключится и датчик 20 контроля пламени. При этом на выхоле элемента НЕ 38 формируется сигнал 1, такой же сигнал формируется нг выходе элемента НЕ 37. На выхоле датчика 20 сформируется сигнал О. При поступлении этих сигналов на входы элемента И 35 на его выходе сигнал не изменится, а поэтому включение привода 9 клапана 4 горелки 1 не произойдет.По приходу девятого импульса от генератора 17 нг вход счетчика 39 на его четвертом выхоле формируется сигнал 1, который поступает на третий вход триггера 24, который переключается, и на его выходе формируется сигнал О. Это приводит к отключению усилителя 12 мощности, который отключает привод 1 О клапана 5 запальникг 2 и искрообразующий блок 18.По приходу десятого импульса на вход счетчика 39 на его втором выходе по спаду лесятого импульса сигнал 1 меняется на О и происходит его запись в счетчике 40.После прихода одиннадцатого импульса с генератора 17 на вход счетчика 39 на его первом выходе сформируется .сигнал 1. Сигнал 1 от счетцика 39 и сигнал О от датчика 20 поступают на входы элемента И 34, но это не изменит сигнала на его выхо 1 е. Схема продолжает работать.Г 1 осле прихода пятнадцатого импульса на вход счетчика 39 нг его втором выходе формируется сигнал 1, который поступает на второй вход триггера 24. Триггер 24 переключается и на его выходе сигнал меняется с О на 1, что приводит к включению искрообразуюшего блока 18, на выходе которого формируются высоковольтные импульсы, подаваемые на поджигающий электрод 19 запальника 2 для зажигания луги между корпусом и электродом 19. Кроме того, включается усилитель 12 мощности привода О топливного клапана 5, который обеспечивает подачу топлива в запальник 2. Одновременно с этим сигнал с усилителя 12 мощности через одновибратор 43 поступает на блокировочный вход датчика 20 контроля пламени. Этот сигнал за 5 10 15 20 25 30 35 40 45 данной длительности, формируемый одновибратором 43, необходим для предварительного запуска датчика 20 и формирования на его выходе сигнала 1.Подача топлива и воздуха к запальнику 2 и наличие дуги между корпусом и электродом 19 приводят к воспламенению топлива в запальнике 2. От светового потока, создаваемого пламенем запальника 2, в датчике 20 протекает фототок, достатоцный для удержа ния его исполнительного реле. При этом действие сигнала с одновибратора 43 прекращается. Его длительность, исходя из опыта эксплуатации топочно-сушильного агрегата для сушки торфа в кипящем слое, выбирается равной 1,5 - 3 с.Снятием сигнала с блокировочного входа датчика 20 осуществляется включение его в режим контроля. На выходе элемента НЕ 38 формируется сигнал 1. При этом на втором выходе счетчика 39 по спаду пятнадцатого импульса через элемент НЕ 37 вырабатывается сигнал 1, Наличие сигнала 1 на всех входах элемента И 35 вызывает его срабатывание и сигнал 1 поступает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 26, который не меняет своего состояния, т. е. на его выходе находится О. Одновременно на триггере 22, который переключается, и на его выходе формируется сигнал О. При этом на выходе ИЛИ-НЕ 28 формируется сигнал 1, так как на обоих его входах сигналы соответствуют О. Далее включается элемент И 32 (на его втором входе присутствует сигнал 1 от датчика 20 контроля пламени), а затем через усилитель 13 - привод 9 топливного клапана 4, что обеспечивает подачу топлива в горелку 1, которое воспламеняется от факела запальника 2.По приходу девятнадцатого импульса от генератора7 на вход счетчика 39 на его цетвертом выходе формируется сигнал 1, который поступает на третий вход триггера 24, который переключается и на его выходе формируется сигнал О, Это приводит к отключению усилителя 12 мощности, который отключает привод 10 клапана 5 запальника 2 и искрообразуюший блок 18, что приводит к исчезновению пламени запальника 2. При этом горелка 1 остается включенной,По приходу импульса с генератора 7 на вход счетчика 39 на его втором выходе по спаду двадцатого импульса сигнал О меняется на 1, а на выходе счетчика 40 формируется сигнал 1, который через элемент ИЛИ 30 поступает на второй вход триггера 25. Триггер 25 переключается и устанавливает счетчики 39, 40, а также триггер 24 в нулевое состояние. Схема запуска находится в исходном состоянии. Г 1 ри этом горелка 1 остается в рабочем режиме.Рассмотрим случай, когда первый и второй поджиг запальника 2 не состоялись510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 По приходу девятнадцатого импульса от генератора 1 на вход счетчика 39 на его цетвертом выходе формируется сигнал 1, который поступает на третий вход триггера 24, который переключается и на его выходе формируется сигнал О. Это приводит к отключению усилителя 12 мощности, который отклюцает привод 1 О клапана 5 запальника 2 и искрообразуюший блок 18. По спаду двадцатого импульса на втором выходе счетчика 39 сигнал 1 поменяется наО. Это приводит к формированию на выходе счетчика 40 импульса , который через элемент ИЛИ 30 поступает на второй вход триггера 25, Триггер 25 переключается и устанавливает счетчики 39 и 40, а также триггер 24 в нулевое состояние. Схема запуска устанавливается в исходное состояние. При этом схема управления может быть полностью отключена по сигналу формирователя4 команды Стоп, который, поступая на первый вход триггера 23, переключает его и отключает усилитель 15 и привод 1 топливного насоса 7. Подача топлива в линию 8 прекрашается, а при снятии питания со схемы управления устройством отключается и подача воздуха. Отметим, что от формирователя 42 команды Стоп возможно прекрашение работы как горелки 1, что уже было показано, так и пускового устройства (т. е. возвращение его в исходное состояние) запальника 2 через вход элемента ИЛИ 30,В случае нарушений в работе устройства, связанных с включением сигнального блока 21, последующий этап его работы окажется возможным только после устранения нарушений и формирования с помошью формирователя команды Стоп, которая выключит триггер 22, разрешая тем самым выполнить запуск горелки.(фиг. 4) . При этом работа схемы до поступления пятнадцатого импульса с генератора 17 на вход счетчика 39 и затем после формирования на его третьем выходе сигнала 1 до включения искрообразуюшего блока 18 и подачи топлива и воздуха в запальник 2, а также включения датчика 20 по блокировочному входу от одновибратора 43 осушествляется аналогично работеустройства описанной (при ситуации, когда первый поджиг запальника не состоялся). Если при повторной подаче топлива и воздуха к запальнику 2 его поджиг не состоялся, то после отключения одновибратора 43 отключится и датчик 20 контроля пламени. При этом на выходе элемента НЕ 38 формируется сигнал , такой же сигнал уже имеется и на выходе элемента НЕ 37, На выходе датчика 20 сформируется сигнал О. При поступлении этих сигналов на входы элемента И 35 на его выходе сигнал не изменится, а поэтому включение привода 9 клапана 4 горелки 1 не произойдет. Формула изобретения Устройство а втомати ческого упра нления розжигом горелки, снабженной топливным насосом с электродвигателем, содержашее одновибратор, формирователь команды Пуск, соединенный с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен через элемент НЕ с датчикох 1 пламени, привод топливного клапана запальника, соединенный с первым усилителеммощности, вход которого с вяза н с искрообразуюшим блоком, соединенным с высоковольтным электродом запальника, привод топливного клапана горелки, соединенный с вторым усилителем мощноСти, связанным с вторым элементом И, первый вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ-НЕ, а второй - с датчиком пламени и первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с датчиком положения топливного клапана горелки, а выход - с первым входом элемента ИЛИ, к. второму входу которого подсоединен выход третьего элемента ИЛИНЕ, первый вход которого соединен с приводом топливного клапана горелки, а второй - с первым входом триггера, к второму входу которого подсоединен формирователь команды Стоп, а третий - с выходом триггера и первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подсоединен выход соединенного с сигнальным блоком третьего усилителя, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, отлгичающееся техг, что, с целью повышения надежности, оно содержит третий усилитель мошности, третий, четвертый и пятый элементы И, второй и третий элементы НЕ, второй, третий, четвертый триггеры, второй элемент ИЛИ, генератор и два счетчика, причем третий усилитель мошности соединен с электродвигателем топливного насоса и с вторым триггером, первый вход которого соединен с формирователем команды Стоп и первым входом второго элемента ИЛИ, а второй - с выходом третьего элемента И, первый вход которого подсоединен к датчику положения топливного клапана горелки, а второй - к первому выходу первого счетчика и первому входу четвертого элемента И, второй вход которого связан с датчиком пламени, а выход - с вторым входом второго элемента ИЛ И, к третьему входу которого подсоединен выход второго счетчика, первый вход которого связан с вторым выходом первого счетчика и входом второго элемента НЕ, а второй - с первым входом первого счетчика, первым выходом третьего триггера и первым выходом четвертого триггера, второй выход которого соединен с первым входом генератора, первый вход - с выходом второго элемента ИЛИ, а второй вход - с выходом первого элемента И и вторым входом генера 11 3 539471тора, выход которого соединен с вторым входом первого счетчика, третий и четвертый выходы которого соединены с вторым и третьим входами третьего триггера, выход которого связан с входом первого усилителя мощности, к выходу которого подсоединен одновибратор, связанный с датчиком пламени и входом третьего элемента НЕ, выход которого подсоединен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, третий - с датчиком пламени, а выход соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ-НЕ1539471 и,и,Редактор М. КелемешЗаказ 205НИИПИ Государственного113035, МоПроизводственно-издатель Составитель И. ЛксТекред И. ВересТираж 441комитета по изобретениямсква, Ж - 35, Раушскаякий комбинат Патент, г новКорректор Л. Обр ч арПодписноеи открытиям при ГКНТ СССн аб., д. 45Ужгород, ул. Гагарина, 101