Устройство управления горелкой и способ управления горелкой - RU2032127C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к система управления горелкой, в частности к системам и способам управления двигателем воздуходувки и электронным насосом горелки.

Известно устройство для управления горелкой, содержащее топливную горелку (форсунку), орган управления, производящий запрос на включение горелки, датчик пламени, генерирующий сигнал при наличии пламени в оснащенной монитором камере сгорания, и одно или несколько устройств для управления воспламенением и/или потоком топлива. Устройство управления горелкой содержит блокирующее устройство для отключения устройства управления горелкой, управляющее устройство для включения устройств управления воспламенением и/или топливом и схему синхронизации, обеспечивающую четыре последовательных и частично перекрывающих друг друга интервала времени, точно соотносящихся друг с другом, а именно время продувки, время пробного воспламенения, время пробной стабилизации и время основного воспламенения топлива.

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности управления отдельно двигателем воздуходувки и электронным насосом в зависимости от количества теплоты, генерируемой горелкой, т.е. не предусмотрено получение оптимального максимального количества теплоты от горелки с помощью двигателя воздуходувки и электронного насоса.

Задачей изобретения является повышение эффективности устройства и способа управления горелкой за счет получения оптимального количества теплоты.

Это достигается тем, что в устройстве управления горелкой, содержащее блок задания режима работы нагрузок, введены последовательно соединенные блок управления частотой вращения нагрузок, три входа которого соединены с тремя соответствующими выходами блока задания режима работы нагрузок, блок формирования сигнала возбуждения и блок управления нагрузками.

Блок задания режима работы нагрузок выполнен в виде по меньшей мере трех переменных резисторов, параллельно каждому из которых подключен постоянный резистор, а также трех постоянных резисторов, соединенных с переменными резисторами последовательно, выходы которых являются выходами блока.

Блок формирования сигнала возбуждения выполнен в виде буферного устройства, два входа которого являются входами блока, двух резисторов, включенных между входами буфера и источником питания, светоизлучающего элемента, и оптронного светоизлучающего элемента подключенных к выходам буферного устройства и через третий и четвертый резисторы к источнику питания.

Блок управления нагрузками выполнен в виде включенных между клеммами источника переменного напряжения, последовательно соединенных электронного насоса и выпрямительного диода и последовательно соединенных двигателя воздуходувки и светоприемника, а также параллельно соединенных оптронного светоприемного элемента, диода и конденсатора, подключенных к электронному насосу.

В способе, заключающемся в том, что задают режим работы нагрузок, осуществляют выбор напряжений возбуждения нагрузок в соответствии с заданным режимом их работы и формируют сигналы возбуждения, в соответствии с которыми изменяют производительность нагрузок.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для управления двигателем воздуходувки и электронным топливным насосом горелки; на фиг. 2-5 приведены карты данных для управления двигателем воздуходувки и электронным насосом, заранее зашитые в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) микропроцессора.

Устройство содержит блок 1 задания режима работы нагрузок, блок 2 управления частотой вращения нагрузок, блок 3 формирования сигнала возбуждения и блок 4 управления нагрузками.

Блок 1 задания режима работы нагрузок выполнен в виде трех переменных резисторов 5-7, трех постоянных резисторов 8-10, включенных параллельно каждому переменному резистору, и трех постоянных резисторов 11-13, соединенных с переменными резисторами последовательно.

Блок 3 формирования сигнала возбуждения выполнен в виде буферного устройства 14, первого 15 и второго 16 резисторов, включенных между входами буферного устройства 14 и источником 17 питания, светоизлучающего элемента 18 и оптронного светоизлучающего элемента 19, а также третьего 20 и четвертого 21 резисторов.

Блок 4 управления нагрузками выполнен в виде источника 22 переменного напряжения, электронного насоса 23, двух выпрямительных диодов 24 и 25, двигателя 26 воздуходувки, светоприемника 27, оптронного светоприемного элемента 28 и конденсатора 29.

Резистор 5 предназначен для обозначения диапазона изменения напряжения, когда скорость двигателя 26 воздуходувки имеет максимальное значение, переменный резистор 6 предназначен для обозначения диапазона изменения напряжения, когда скорость двигателя 26 воздуходувки имеет минимальное значение, а переменный резистор 7 служит для обозначения диапазона изменения напряжения в соответствии с текущим значением количества топлива, подаваемого электронным насосом 23.

К переменному резистору 5 параллельно подсоединен резистор 8 для устранения напряжения пульсации, а последовательно - резистор 11, через который переменный резистор 5 соединен с входной клеммой A/D₁ блока 2 управления частотой вращения нагрузок, который может быть выполнен в виде микропроцессора.

К переменному резистору 6 параллельно подсоединен резистор 9 для устранения напряжения пульсаций и последовательно подсоединен резистор 12, через который переменный резистор 6 соединен с другой входной клеммой A/D₂ блока 2.

Кроме того, к переменному резистору 7 параллельно подсоединен резистор 10 для устранения напряжения пульсаций, а последовательно подсоединен резистор 13, соединяющий переменный резистор 7 с еще одной входной клеммой A/D₃ блока 2.

Блок 3 формирования сигнала возбуждения, соединенный с выходными клеммами OUT₁ и OUT₂ блока 2, предназначен для генерирования сигналов возбуждения для двигателя 26 воздуходувки и электронного насоса 23.

Буферной устройство 14, светоизлучающий элемент 18 и оптронный светоизлучающий элемент 19 запускаются от выходных сигналов блока 2.

Резисторы 15 и 16 подключены к источнику 17 питания с заданным напряжением 5 В между буферным устройством 14 и выходными клеммами OUT₁ и OUT₂ блока 2.

Светоизлучающие элементы 18 и 19 подсоединены соответственно через резисторы 20 и 21 к источнику 30 питания заданного напряжения 12 В.

В результате оба светоизлучающих элемента 18 и 19 зажигаются, запускаясь в соответствии с выходными частотами от выходных клемм OUT₁ и OUT₂ блока 2.

Блок 4 управления нагрузками включает клеммы А и В, соединенные с источником 22 заданного переменного напряжения 100 В, двигателем 26 воздуходувки и электронным насосом 23.

К двигателю 26 воздуходувки и клемме А параллельно подсоединен светоприемник 27, состоящий из одного или нескольких симисторных светоприемных элементов.

Параллельно светоприемному элементу 28 включены диод 24, запрещающий обратный поток, и конденсатор 29, заряжаемый и разряжаемый светоизлучающим элементом 19.

Светоприемник 27 изменяет число оборотов двигателя 26 воздуходувки, возбуждая реле (не показаны), соединенные с нужным числом выводов катушек двигателя 26 воздуходувки с помощью симисторных светоприемных элементов, содержащихся в нем.

Число оборотов электронного насоса определяется аналогично, на основе рабочего периода, образуемого включением и выключением реле (не показаны), оперативно связанных с оптронным светоприемным элементом 28.

Блок 2 управления частотой вращения нагрузок содержит ПЗУ, в котором хранятся необходимые данные.

На фиг. 2 показаны аналоговые данные о частоте, относящиеся к управлению двигателем воздуходувки при работе горелки в режиме сильного горения.

На фиг. 3 показаны аналоговые данные о частоте, относящиеся к управлению двигателем воздуходувки при работе горелки в режиме слабого горения.

На фиг. 4 показаны данные, полученные в результате сравнения входных напряжений, зависящих от сопротивления переменных резисторов 5 и 6, при промежуточном числе оборотов двигателя воздуходувки при работе горелки в режиме среднего горения, при этом сопротивления переменных резисторов 5 и 6 определяются на начальном этапе генерирования теплоты горелкой.

На фиг. 5 показаны данные, относящиеся к управлению работой электронного насоса, в соответствии с которыми число оборотов электронного насоса определяется на основе входного напряжения, зависящего от сопротивления переменного резистора 7.

Благодаря ПЗУ, в котором хранятся вышеупомянутые карты данных, блок 2 может воспринимать температуру горения в горелке и число оборотов двигателя воздуходувки и управлять двигателем воздуходувки и электронным насосом на стадиях генерирования теплоты.

Способ управления горелкой реализуется в приведенном на фиг. 1 устройстве и осуществляется следующим образом.

После запуска нефтяной горелки (форсунки) горелка работает в одном из трех режимов (высокого, среднего и низкого) выделения теплоты в соответствии с выбранным режимом выделения теплоты.

Когда выбран режим сильного горения, блок 2 управляется в режиме сильного горения собственной программой, получая на своей входной клемме A/D₁ напряжение, значение которого определяется переменным резистором 5 в блоке 1 задания режима работы нагрузок.

Воспринимая это напряжение, блок 2 выполняет его аналого-цифровое преобразование и сравнивает цифровую величину с данными, классифицированными на десять ступеней, как показано на фиг. 2, для выбора нужных данных.

В результате блок 2 генерирует сигнал, соответствующий числу оборотов двигателя 26 воздуходувки, на выходной клемме OUT₁ к светоизлучающему элементу 18 в блоке 3 формирования сигнала возбуждения и таким образом включает светоприемные элементы - приемника 27, обеспечивая управление вращением двигателя 26 воздуходувки.

При выборе режима слабого горения блок 2 управляется в режиме слабого горения собственной программой, получая на своей входной клемме A/D₂ напряжение, значение которого находится в диапазоне 0-5В, в зависимости от сопротивления переменного резистора 6 в блоке 1 задания режима работы нагрузок, отличающегося от сопротивления в режиме сильного горения.

Принимая эти напряжения, блок 2 генерирует сигнал, соответствующий числу оборотов двигателя 26 воздуходувки, выполняя аналого-цифрового преобразование полученных значений напряжения и сравнивая цифровые значения с данными, классифицированными по десяти ступенями в общей сложности на сто ступеней, как показано на фиг. 4, с тем чтобы управлять двигателем 26 воздуходувки таким же образом, как и в режимах сильного и слабого горения.

Именно блок 2 генерирует соответствующие управляющие сигналы, на основе каждого из режимов горения, на его выходной клемме OUT₁ к светоизлучающему элементу 18 через десинхронизирующий резистор 15 и буферное устройство 14 для запуска светоизлучающего элемента 18. Запуск светоизлучающего элемента 18 приводит к возбуждению симисторных светоприемных элементов в светоприемнике 27, соединенном с двигателем 26 воздуходувки, размещенном на выходной ступени и оперативно связанном со светоизлучающим элементом 18. Когда симисторные светоприемные элементы в светоприемнике 27 возбуждены, реле, соединенные с нужным числом выводов, расположенных на катушках двигателя 26 воздуходувки, включены. В результате можно управлять числом оборотов работающего двигателя 26 воздуходувки.

Производительность электронного насоса 23 выбирается аналогичным образом при тех же условиях, что и для двигателя 26 воздуходувки, на основе числа оборотов, выбираемого из трех режимов (высокой, средней и низкой) производительности, т. е. блок 2 принимает на входной клемме A/D₃ напряжение, значение которого определяется переменным резистором 7 в блоке 1.

Воспринимая это напряжение, блок 2 выполняет аналого-цифровое преобразование полученного напряжения и сравнивает цифровое значение с данными, полученными путем классификации входных напряжений, значения которых определяются переменными резисторами 5 и 6 в блоке 1, на десять ступеней в соответствии с режимами сильного, среднего и слабого горения.

Таким образом, блок 2 генерирует частотный сигнал, соответствующий полученному напряжению на его выходной клемме OUT₂, к оптроному светоизлучающему элементу 19 в блоке 3 через десинхронизирующий резистор 16 и буферное устройство 14 для запуска светоизлучающего элемента 19.

Запуск светоизлучающего элемента 19 приводит к возбуждению оптронного светоприемного элемента 28 в схеме возбуждения, соединенной с выходной ступенью, оперативно связанной со светоизлучающим элементом 19. Когда светоприемный элемент 28 возбужден, оперативно связанные с ним реле включаются. В результате электронный насос 23 подает количество нефти, точно соответствующее режиму горения.

Пример работы горелки в части вращения двигателя воздуходувки и подачи топлива электронным насосом в соответствии с режимом горения, как описано выше.

При выборе режима среднего горения блок 2 получает в отношении двигателя 26 воздуходувки на входных клеммах A/D₁ и A/D₂ оба напряжения, значения которых определяются переменными резисторами 5 и 6 в блоке 1 задания режима работы нагрузок.

Предполагается, что значение напряжения, зависящего от переменного резистора 5, равно 2 В, а значение напряжения, зависящего от переменного резистора 6, равно 2,5 В. Соответственно, принимая эти напряжения, блок 2 генерирует на своей выходной клемме OUT₃ 1674 об/мин - значение, соответствующее числу оборотов двигателя 26 воздуходувки, выполняя аналого-цифровое преобразование полученных напряжений и сравнивая цифровые значения с данными, классифицированными по десять ступеней в общей сложности на сто ступеней, на основе соответствующих напряжений на входных клеммах A/D₁ и A/D₂, как показано на фиг. 4.

Данное выходное значение передается из блока 2 на светоизлучающий элемент 18 в блоке 3 формирования сигналов возбуждения через десинхронизирующий резистор 15 и буферное устройство 14 для возбуждения светоизлучающего элемента 18 и в то же время запускает светоприемные элементы светоприемника 27 в блоке 4 управления нагрузками, оперативно связанном со светоизлучающим элементом 18.

В это время напряжение через обе клеммы А и В подается на двигатель 26 воздуходувки, чтобы запустить его с числом оборотов, соответствующим режиму генерации теплоты.

С другой стороны, в отношении электронного насоса 23 блок 2 воспринимает на его входной клемме А/D₃ напряжение, значение которого определяется сопротивлением переменного резистора 7 в блоке 1 задания режима работы нагрузок в соответствии с режимом среднего горения.

Воспринимая это напряжение, блок 2 выполняет аналого-цифровое преобразование полученного напряжения и сравнивает цифровое значение с данными, полученными путем классификации входных напряжений, значения которых определяются переменными резисторами 5 и 6 в блоке 1 задания режима работы нагрузок, на десять ступеней в соответствии с режимами сильного, среднего и слабого горения.

Следовательно, предполагая, что значение напряжения, зависящее от переменного резистора, равно 3,5 В, блок 2 генерирует частотный сигнал 15,94 Гц, соответствующий полученному напряжению 3,58 В, на его выходной клемме OUT₂.

Данное выходное значение поступает из блока 2 в оптронный светоизлучающий элемент 19 в блоке 3 через десинхронизирующий резистор 16 и буферное устройство 14 для включения светоизлучающего элемента 19 и в то же время запускает светоприемник 28 в блоке 4 управления нагрузками, соединенном с выходной ступенью, оперативно связанной со светоизлучающим элементом 19.

При возбуждении светоприемного элемента 28 напряжение прилагается через обе клеммы А и В к электронному насосу 23, в результате чего электронный насос 23 подает количество топлива, соответствующее режиму среднего горения горелки.

На начальной стадии горения топливо, доставляемое электронным насосом 23, может превышать по количеству воздух, подаваемый двигателем 26 воздуходувки. В результате имеет место неполное сгорание и как следствие появляется запах нефти.

В это время оператор изменяет значение напряжения, меняя сопротивление переменного резистора в соответствии с режимом горения горелки для обеспечения полного сгорания, и блок 2 получает сигнал от устройства (не показано) для определения количества теплоты, с тем чтобы определить напряжение возбуждения электронного насоса в соответствии с текущим режимом горения.

Например, блок 2 выдает частотный сигнал 15, 29 Гц, соответствующий 2,5 В, на его выходной клемме OUT₂ для управления количеством топлива, подаваемого электронным насосом 23 , с тем чтобы число оборотов двигателя 26 воздуходувки и количество топлива, подаваемого электронным насосом 23, могли быть приведены в соответствие друг с другом на основе режима среднего горения для предотвращения неполного сгорания.

Реферат

Изобретение относится к системам управления горелкой, в частности к системам и способам управления двигателем воздуходувки и электронным насосом горелки. Изобретение позволяет повысить эффективность устройства и способа управления горелкой за счет получения оптимального количества теплоты. Устройство содержит блок 1 задания режима работы нагрузок, блок 2 управления частотой вращения нагрузок, блок 3 формирования сигнала возбуждения и блок 4 управления нагрузками. Блок 1 задания режима работы нагрузок выполнен в виде трех переменных резисторов 5 - 7, шести постоянных резисторов 8 - 13. Блок 3 выполнен в виде буферного устройства 14, четырех резисторов 15, 16, 20 и 21, источника 17 питания, светоизлучающего элемента 18 и оптронного светоизлучающего элемента 19. Блок 4 выполнен в виде источника 22 переменного напряжения, электронного насоса 23, двух диодов 24 и 25, двигателя 26 воздуходувки, светоприемника 27, оптронного светоприемного элемента 28 и конденсатора 29. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула