УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА В ПОДОГРЕВАТЕЛЕ ГАЗА

Полезная модель относится к средствам диагностики процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях.
В настоящее время на газораспределительных станциях ООО «Газпромтрансгаз Самара» работают подогреватели газа, система автоматики которых не оборудована приборами контроля состава дымовых газов, и регулирование подачи топлива и воздуха осуществляется вручную. При режимной наладке подогревателя, намеренно увеличивают расход воздуха подаваемого на горение, для исключения химического недожога, вызываемого изменением теплоты горения топлива, температуры воздуха. В процессе эксплуатации качество горения определяется визуально, в результате чего расход воздуха может увеличиться еще больше. Все это ведет к перерасходу топлива и повышенному выбросу загрязняющих веществ в атмосферу. Поэтому, возникла необходимость в устройстве, при помощи которого возможно было бы оперативно анализировать эффективность сжигания газового топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях.
Согласно [Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. М.: Физматгиз, 1961. - стр. 277, 292], [Кнорре Г.Ф. и др. Теория топочных процессов. M.-Л.: Энергия, 1966. - стр. 336], при оптимальном режиме горения (оптимальном расходе воздуха), пульсации яркости пламени становятся максимальными. Возникновение пульсаций яркости объясняется акустическим воздействием на пламя. При определенных условиях подачи газа и окислителя (воздуха), коэффициент избытка воздуха может претерпевать существенные колебания, происходит самовозбуждение звуковых колебаний, а следовательно, и пульсаций пламени, с частотой, близкой к одной из собственных частот колебаний газа в канале.
«Измеренная с помощью осциллографа частота полученного сигнала (частота пульсаций яркости пламени) оценивается с аналитически рассчитанной собственной частотой колебаний газа в канале (камере сгорания подогревателя газа). Исходя из этого сравнения, принимается решение об эффективности горения углеводородного топлива в подогревателе газа».
Известно устройство для селективного контроля пламени горелки (патент РФ № RU 23953 U1, МПК F23N 5/08, опубл. 20.07.2002), содержащее оптический датчик и электронный блок. Недостатком данного изобретения являются: невозможность получения информации о характеристиках процесса горения; значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.
Известно также устройство контроля пламени (патент РФ № RU 94029847 А1, МПК F23N 5/08, опубл. 10.07.1996), содержащее последовательно расположенные на оптической оси проекционный блок, блок выделения спектральных составляющих излучения пламени и фотоприемный блок, а также блок преобразования и связи с ЭВМ. Недостатком данного изобретения являются: значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемому техническому решению, является датчик погасания пламени (патент РФ № RU 135083 U1, МПК F23N 5/00, опубл. 27.11.2013), выбранный в качестве прототипа. Датчик погасания пламени состоит из входного каскада, выполненного на основе микромощного операционного усилителя, приемника излучения, цепи интегрирования, цепи задержки и подсчета импульсов. Датчик полностью залит компаундом, выполнен в виде цилиндрического модуля и помещен в тубус. Недостатком данной полезной модели являются: невозможность получения информации о характеристиках процесса горения (частоте пульсаций яркости пламени), невозможность замены вышедшего из строя датчика; значительные затраты на установку контрольной аппаратуры в камере сгорания; дороговизна используемого оборудования.
Техническим результатом полезной модели является определение эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа на газораспределительных станциях, а также упрощение способа установки устройства на подогреватели газа.
Технический результат достигается тем, что устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа состоит из приемника излучения, дифференциального операционного усилителя, металлического цилиндрического корпуса, при чем в качестве приемника излучения используется кремниевая солнечная батарея, изолированная от корпуса прокладкой из прокладочной слюды, для дополнительной защиты на корпусе установлена металлическая муфта, на торце которой установлен магнит для удобства крепления устройства на корпус подогревателя газа, а на задней стенке корпуса расположены два кабельных ввода, посредством которых внутрь корпуса заведены сигнальный и питающий кабели.
Полезная модель объясняется чертежами, где фиг. 1 - вид сбоку, фиг. 2 - общий вид.
Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа содержит кремниевую солнечную батарею 2, помещенную в корпус 3, и изолированную от корпуса прокладкой из прокладочной слюды 5. На корпус надета металлическая муфта 4, к которой, в свою очередь прикреплен магнит 1, за счет которого устройство устанавливается на смотровое окно подогревателя газа. Внутри корпуса установлен дифференциальный операционный усилитель 6. На задней стенке корпуса 3 расположены два кабельных ввода 9, посредством которых внутрь корпуса заведены два кабеля: сигнальный 7 и питающий 8.
Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателях газа работает следующим образом: для определения эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателях газа, устройство устанавливается на смотровое окно подогревателя газа, при помощи магнита 1. Питающий кабель 8 подключается к однополярному источнику питания 15 В, а сигнальный кабель 7 подключается к осциллографу, для анализа частоты пульсаций яркости пламени. Усиление сигнала пульсаций с кремниевой солнечной батареи 2 происходит посредством дифференциального операционного усилителя 6.
Устройство для диагностики процесса горения топлива в подогревателе газа применяется после ремонта технологической части, либо автоматики подогревателя и последующего пуска в работу последнего, а также после технического обслуживания подогревателя газа.
Для определения эффективности процесса горения углеводородного топлива в подогревателе газа, устройство крепится на смотровое окно камеры сгорания подогревателя, соответствующие кабели устройства подключаются к источнику питания и осциллографу. По осциллограмме определяется частота пульсаций яркости пламени, которая затем сравнивается с аналитически рассчитанной частотой колебаний газа в камере сгорания подогревателя газа. Затем принимается решение об эффективности процесса горения, и, по необходимости, регулирование подачи топлива и воздуха.