Устройство для контроля процесса горения в газоводе энергетической установки

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и обеспечивает повышение точности контроля. Устройство включает резонатор, установленный на внутренней стенке газовода и имеющий окно, обращенное внутрь газовода, два автогенератора, связанных с резонатором через отверстия в стенке газовода и возбуждающих резонатор на двух частотах, одна из которых выше плазменной, другая ниже плазменной. В двухвходовом измерителе, формирующем контрольный сигнал, осуществляется взвешенное вычитание частот автогенераторов и компенсация сигналов помехи. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 F 23 N 5/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ч

>1 ч .-

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4456867/24-06 (22) 06.06.88 (46) 30.10.90. Бюл. № 40 (71) Казанский авиационный институт им. А. Н. Туполева (72) В. В. Болознев, P.À. Гаянов, P. А. Муллагалиев и А.. Ш. Чабдаров (53) 621.182.26 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1285176, кл. F 02 С 7/28, 1984.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах контроля и управления режимов тепловых энергетических установок (ТЭУ).

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На фиг. 1 показано устройство; на фиг. 2 — амплитудно-частотные характеристики резонаторов (АЧХ) резонатора; на фиг. 3 — эпюры напряжений и токов для полей в резонаторе с частотами f и на фиг. 4 — пример конструкции резонатора, установленного на стенке газовода и имеющего окно.

Устройство содержит измерительный и дополнительный автогенераторы 1 и 2, датчик 3 в виде открытого резонатора, элементы 4, 5 и линии 6 и 7 связи, а также измеритель 8 взвешенной разности частот. Кроме того, устройство содержит резонатор, установленный на стенке 9 газовода и имеющий окно 10.

Устройство работает следующим образом.

„„Я0„„1603146 A 1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В ГАЗОВОДЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и обеспечивает повышение точности контроля. Устройство включает резонатор, установленный на внутренней стенке газовода и имеющий окно, обращенное внутрь газовода, два автогенератора, связанных с резонатором через отверстия в стенке газовода и возбуждающих резонатор на двух частотах, одна из которых выше плазменной, другая ниже плазменной. В двухвходовом измерителе, формирующем контрольный сигнал, осуществляется взвешенное вычитание частот автогенераторов и компенсация сигналов помехи. 4 ил.

Автогенераторы 1 и 2 одновременно возбуждают в резонаторе 3 колебание с частотами f и 4, близкими к его собственным частотам (фиг. 2). При этом возбуждается также поле с частотой f в объеме газовода в окрестности окна 10, а частота fi изменяется сообразно изменению диэлектрической проницаемости е и концентрации электронов Nz в пристенной области газовода. Одновременно частота f изменяется вместе с изменением геометрических размеров и состояния диэлектрика (от воздействия температуры), что создает ошибку измерения.

Для поля с частотой f2 дело обстоит по-иному. На этой частоте, меньшей плазменной частоты f плазма пламени электропроводна и поле отражается от окна, как от стенок резонатора. Поэтому частота зависит только от параметров резонатора, изменяющихся под воздействием процессов, сопровождающих горение.

1603146

10 l5

Ьf — тЬfg=hf1(Nе).

Формула изобретения

Таким образом, в сигнале с частотой содержится информация о контролируемой величине N и помехе U, а в сигнале с частотой — только о помехе. В линейном приближении

Лf, тА(1(Nе)+Аf (U)=(6f1/6Nе)ЛNе+(оfi/

/ЬУ)Л К

hf2 — Ц2Я) (Ц2/6U)AU.

В обоих случаях помеха одинакова, но приращения f (U) и ЛЦУ) всегда неодинаковы вследствие заметного различия частот (в примере на фиг. 3 fi/f =1,5=m).

Поэтому минимальная ошибка контроля достигается, если измеритель 8 осуществляет операцию (f — mf>). Тогда

В одномерном резонаторе (отрезок линии передачи) т есть отношение небольших целых чисел, в трехмерных т может быть иррациональным числом.

Однако в рамках указанных операций устройство не обеспечивает достижение поставленной цели вследствие появления внутренней помехи из-за взаимного влияния автогенераторов через общий резонатор. Возникают биения и, как следствие, частотная модуляция обоих генераторов с частотами

Fq=ni fi+n f, (n=+1,+2,...) Наиболее опасная из них F ссютветствует случаю (— n /ni) =т. Она была бы равна нулю, если бы частоты генерации были бы точно равны собственным частотам резонатора. По известным причинам (главным образом, инерционность активного элемента) это не так, и поэтому в контрольном сигнале появляется колебание с низкой частотой F z(NzU). Если она окажется в полосе частот системы контроля (по современным требованиям — это сотни герц), то возникает угроза серьезной ошибки.

Определенное положение и ориентировка элементов связи обеспечивают уменьшение этой помехи, вплоть до полного устранения. Фиг. 3 поясняет это. Здесь показаны эпюры напряжений (сплошные линии) и токов (штриховые) резонатора в виде короткозамкнутого на концах отрезка линии передачи (одномерное напряжение), возбуждаемого на третьей (fi) н второй (f ) гармониках. Элементы связи индуктивного характера должны располагаться в узлах токов «чужого» колебания, а элементы емкостного характера — в узлах напряже20

50 ний. Поэтому основной элемент связи (возбуждающий поле) должен быть установлен: индуктивный — в точках А1 или А, емкостный — в Bi. Совершенно аналогично поступают с дополнительным элементом связи.

Условия легко совместимы.

Пример. Индуктивный элемент в точке А1 (частота fi) и емкостный — в точке D (частот а f ) .

На фиг. 3 имеется некоторая условность. В действительности собственные частоты открытого и «закрытого» резонаторов и соответственно длины волн в них (сравните с фиг. 2) несколько отличаются.

В трехмерном резонаторе существенна и ориентация элементов связи в каждом конкретном случае.

Устройство для контроля процесса горения в газоводе энергетической установки, содержащее измерительный автогенератор, настроенный на частоту выше плазменной и установленный на внешней стенке газовода, датчик в виде резонатора, расположенного на внутренней стенке газовода, датчик в виде резонатора, расположенного на внутренней стенке газовода, утопленного в нее заподлицо с поверхностью, заполненного диэлектриком, имеющего непроводящий участок поверхности, обращенный вовнутрь газовода, и содержащего элемент связи с автогенератором, линию связи автогенератора с резонатором, проложенную через отверстие в стенке газовода, а также измеритель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, в него введены дополнительный автогенератор, настроенный на частоту ниже плазменной, дополнительный элемент связи в резонаторе и дополнительная линия связи, конструктивно аналогичная основной и соединенная с дополнительным элементом связи и дополнительным автогенератором, каждый элемент связи выполнен емкостным или индуктивным, емкостный элемент связи установлен в точке резонатора, ссютветствующей узлу электрического поля, возбуждаемого другим элементом связи, а индуктивный элемент связи установлен в точке резонатора, соответствующей узлу магнитного поля, возбуждаемого другим элементом связи, с ориентировкой его вектора поляризации ортоганально вектору поляризации этого магнитного поля, выходы генераторов подключены к двум входам измерителя, выполненного в виде устройства, формирующего сигнал, пропорциональный взвешенной разности частот автогенераторов.

1603146

1603l46

Составитель А. Зосимов

Редактор Н. Горват Техред А. Кравчук Корректор Т. Колб

Заказ 3374 Тираж 450 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101