УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО РОЗЖИГА ГОРЕЛКИ

Устройство для плавного розжига горелки
Полезная модель относится к устройствам для управления горелками и может быть использована в теплоэнергетике для управления розжигом промышленных котлоагрегатов, печей и сушилок.
Известно микроконтроллерное устройство автоматического контроля и управления процессом розжига горелки и горением состоящее из горелки, устройства для запуска, отсечного клапана, датчика наличия пламени, высоковольтного трансформатора. В устройство введены микроконтроллер, связанный через его нулевую линию нулевого порта с устройством для запуска, выполненного в виде кнопки "Пуск", а через его нулевую, первую, вторую и третью линии первого порта, связанный соответственно с первыми входами блока управления высоковольтного трансформатора, блока управления отсечным клапаном, блока коммутации двигателя нагнетания воздуха и блока управления подачей питания, вторые выходы которых соединены соответственно с блоками диагностики высоковольтного трансформатора, отсечного клапана, двигателя и подачи питания, а выходы блоков диагностики связаны с микроконтроллером через его первую и четвертую линии нулевого порта соответственно (патент РФ №2211406, МПК F23N 5/24 опубл.27.08.2003 г.).
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает плавного процесса розжига горелки.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматического розжига горелок печи и контроля ее работы, которое содержит блок дистанционного контроля, входы которого соединены с датчиками давления воздуха и газа и с датчиком наличия пламени, а выход - со свечей поджига, блок автоматического поддержания температуры и устройство индикации, устройство подачи звукового сигнала, а на газовой магистрали
поджига до и после клапана установлены датчики давления (Заявка РФ №2001133036, МПК F23N 5/24 опубл. 10.08.2003 г.) - прототип.
Недостатком данного устройства является то, что оно также не обеспечивает плавного розжига горелки.
Техническая задача заявляемой полезной модели - обеспечение плавного, безударного розжига горелки теплоэнергетического устройства.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве, которое содержит газовую магистраль с запорным клапаном, газовой заслонкой и датчиком давления газа, и воздушную магистраль с воздушной заслонкой, а также запальное устройство с датчиком наличия пламени, высоковольтный трансформатор и блок управления, при этом устройство дополнительно содержит сумматор, интегратор и устройство сопряжения, которые соединены друг с другом последовательно и связаны с газовой заслонкой и датчиком давления газа, образуя контур стабилизации давления газа, дополнительно на газовой магистрали установлен клапан запального устройства, при этом контур стабилизации давления газа через интегратор связан с выходом блока управления, второй выход блока управления связан с воздушной заслонкой, третий выход блока управления связан с высоковольтным трансформатором, четвертый выход блока управления связан с клапаном запального устройства, один вход блока управления связан с датчиком наличия пламени.
Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:
- в устройстве образован контур стабилизации давления газа, который включает в себя сумматор, интегратор и устройство сопряжения, установленные последовательно, а также газовую заслонку и датчик давления газа;
- контур стабилизации давления газа связан с выходом блока управления;
- на газовой магистрали дополнительно установлен клапан запального устройства.
- второй выход блока управления связан с воздушной заслонкой;
- третий выход блока управления связан с высоковольтным трансформатором;
- четвертый выход блока управления связан с клапаном запального устройства.
- вход блока управления связан с датчиком наличия пламени. Поэтому полезная модель соответствует критерию «новизна».
Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На Рис.1 показана схема устройства, на Рис.2 показана циклограмма процесса розжига.
На газовой магистрали устройство содержит запорный клапан 1 (ПЗК), клапан запального устройства 2 (КЗ), газовую заслонку 3 (ГЗ), датчик давления газа 5. На воздушной магистрали установлена воздушная заслонка 4 (ВЗ). Датчик давления газа 5 через сумматор 6 связан с интегратором 7. Выход интегратора 7 через устройство сопряжения 11 (УС) связан с газовой заслонкой 3. Блок управления 8 связан с воздушной заслонкой 4, клапаном запального устройства 2, а также через высоковольтный трансформатор 13 с запальным устройством 9 (ЗУ), в котором установлен датчик пламени 10, выход которого соединен с одним из входов блока управления 8. Запальное устройство 9 расположено в горелке 12.
В качестве запорного 1 и запального 2 клапанов может быть использован электромагнитный двухпозиционный клапан с двумя состояниями (открыт/закрыт), например, клапан ВН 2Н - 1 или КГМ или КГ или любой другой аналогичный клапан. В качестве газовой 3 и воздушной 4 заслонок может быть использована задвижка ЗПГВ - 100 или ДН 65 или электрифицированный кран или иное аналогичное устройство. В качестве сумматора 6 может быть использован операционный усилитель, например, 140УД1 или 1053
УД2 или иное аналогичное устройство. В качестве интегратора 7 может быть использован также вышеуказанный операционный усилитель, на инвертирующий вход которого через резистор, например, МЛТ-0.125 или CR1206 или любой другой аналогичный, подается сигнал с выхода сумматора, а в цепи обратной связи включен конденсатор, например, KVE - 16 или SR - 50 или любой другой аналогичный конденсатор. В качестве устройства сопряжения 11 может быть использован широтный импульсный модулятор или иное аналогичное устройство, обеспечивающее управление углом открытия газовой заслонки 3. Устройство сопряжения 11 может быть установлено непосредственно на корпусе газовой заслонки 3 или может быть встроено в интегратор 7. В качестве датчика давления газа 5 может быть использован выпускаемый промышленностью датчик давления газа АДН - 10.2 или любой иной аналогичный датчик.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии запорный клапан 1 и клапан запального устройства 2 находятся в закрытом состоянии; газовая заслонка 3 в закрытом положении, а воздушная заслонка 4 в положении, соответствующем требуемому давлению (расходу) воздуха для розжига.
Сигнал, пропорциональный давлению газа (Рг) на выходе датчика давления газа 5 равен нулю, а сигнал ошибки на выходе сумматора 6 равен сигналу задания (Δ=Рз-0). На выходе интегратора 7 аналоговый сигнал также равен нулю, так как интегратор 7 заблокирован по входу БЛК (блокировка).
В момент времени Т1 (Рис.2) блок управления 8 выдает управляющий сигнал на клапан запального устройства 2, клапан открывается и газ поступает в запальное устройство 9. Одновременно блок управления 8 через высоковольтный трансформатор 10 формирует искру, в результате чего происходит воспламенение газовоздушной смеси в запальном устройстве 9.
Датчик пламени 10 запального устройства 11 реагирует на пламя и выдает соответствующий сигнал в блок управления 8. После этого блок управления формирует управляющее воздействие на предохранительный запорный клапан 1, вследствие чего газ заполняет отрезок магистрали между предохранительным запорным клапаном 1 и газовой заслонкой 3.
Одновременно с открытием запорного клапана 1 снимается блокировка с интегратора 7. На выходе интегратора 7 формируется линейно возрастающее напряжение. Газовая заслонка 3, управляемая сигналом с выхода устройства сопряжения 11, начинает плавно открываться, давление газа перед горелкой 12 возрастает, сигнал ошибки на выходе сумматора 6 уменьшается.
В какой-то момент времени (Т2) (Рис.2) концентрация газа достигает пороговой величины, соответствующей объему воздуха в топке, и газовоздушная смесь воспламеняется. Поскольку давление газа перед горелкой оказывается минимально необходимым для розжига в данных условиях, розжиг горелки происходит безударно (без хлопка).
Далее газовая заслонка 3 открывается до положения, при котором сигнал ошибки на выходе сумматора 6 не станет равным нулю (при Р газа=Рз). Величина задания Рз настраивается таким образом, чтобы обеспечить устойчивое горение газовоздушной смеси.
Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает розжиг горелки во время движения заслонки от полностью закрытого положения. При этом исключается скачкообразное заполнение топки газом, что обеспечивает мягкий безударный розжиг.
После окончания розжига равновесное положение заслонки фиксируется контуром стабилизации давления газа перед горелкой (поз.3, 5, 6, 7, 11).